李全祥

摘要：結(jié)合條煙裝封箱機(jī)的功能、以人的行為參數(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)最適合人操作的部件和人機(jī)界面，闡述人機(jī)工程學(xué)能使人更好地掌握和運(yùn)用機(jī)械設(shè)備潛在能力，提高駕馭機(jī)器的本領(lǐng)，使條煙裝封箱機(jī)等煙草機(jī)械設(shè)計(jì)能真正體現(xiàn)出人性化設(shè)計(jì)，人-機(jī)-環(huán)境形成高效、經(jīng)濟(jì)、安全的有機(jī)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：人機(jī)工程學(xué);裝封箱機(jī);視覺檢測(cè)

人機(jī)工程學(xué)是研究人的特性及工作條件與機(jī)器相匹配的科學(xué)。隨著控制論、信息論、系統(tǒng)論和人體科學(xué)等學(xué)科中新理論的建立和條煙自動(dòng)化物流的高速發(fā)展，人機(jī)工程學(xué)在條煙裝封箱機(jī)中的地位和作用越來越重要，它能顯著提高工作效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，為操作者提供一個(gè)健康、安全、舒適的工作環(huán)境。在煙草企業(yè)的現(xiàn)代化生產(chǎn)中，條煙裝封箱機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。本文以條煙裝封箱機(jī)為例，介紹人機(jī)工程學(xué)在其中的具體應(yīng)用。

1.功能

我廠正在使用的裝封箱機(jī)主要型號(hào)有YP11，YP13及S2000型，無論哪種型式的條煙裝封箱機(jī)均具有：堆垛、入箱、推進(jìn)、裝箱、封箱等系列過程的操作功能。

2.人機(jī)工程學(xué)在其中具體應(yīng)用

利用人體特征參數(shù)可以定量地設(shè)計(jì)出合理的條煙裝封箱機(jī)，人體特征參數(shù)測(cè)量包括內(nèi)容很多，但與條煙裝封箱機(jī)設(shè)計(jì)有關(guān)的主要方面有人體靜態(tài)尺寸、人體動(dòng)態(tài)尺寸等，以此為據(jù)設(shè)計(jì)最適合人操作的部件高度、人機(jī)界面。在設(shè)計(jì)中為了保證系統(tǒng)高效，一般要求各種操縱器都處于在人體軀干不活動(dòng)時(shí)手足所能及的范圍之內(nèi);為了保證操作者的舒適和不易疲勞，必須保證人的操作活動(dòng)處于人體各部活動(dòng)舒適姿勢(shì)的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。

2.1人體動(dòng)態(tài)測(cè)量參數(shù)

人體動(dòng)態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)是指在被測(cè)者活動(dòng)狀態(tài)下測(cè)取的各種活動(dòng)范圍，它可為設(shè)計(jì)合理的操作活動(dòng)范圍和舒適的操作姿勢(shì)提供依據(jù)。根據(jù)《中國成年人人體尺寸》標(biāo)準(zhǔn)（GB/T10000），條煙裝封箱機(jī)部件尺寸：

（1）橫向輸入裝置帶面高度658～718，

（2）自動(dòng)進(jìn)料裝置中盛放紙皮的料斗高度920～1170，

（3）操縱面板的高度1200～1760，進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)全方位操作，

（4）堆垛裝置的高度658～718，

（5）紙箱軌道及推移延長部分的高度920～1170，

2.2人在操作過程中完成的主要?jiǎng)幼黝愋?/p>

（1）定位動(dòng)作

定位動(dòng)作是人朝著所要求的目標(biāo)移動(dòng)，并達(dá)到目標(biāo)的動(dòng)作。觸摸屏的主畫面，包括設(shè)置、故障、操作說明等按鍵，按下設(shè)置按鍵，輸入密碼，再次按下設(shè)置按鍵，進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)置畫面，可以對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置;按下故障按鍵，可以進(jìn)入故障畫面;按下操作說明按鍵，進(jìn)入操作說明畫面，可以查詢條煙裝封箱機(jī)的操作說明，觸摸屏的主畫面如上圖。

（2）連續(xù)動(dòng)作

連續(xù)動(dòng)作也叫追蹤動(dòng)作，是對(duì)操作進(jìn)行連續(xù)控制的動(dòng)作，是一種需要意識(shí)參與的全程控制行為。如設(shè)備啟動(dòng)前，必須做好準(zhǔn)備工作。程序模塊必須設(shè)置完畢，設(shè)備構(gòu)件必須對(duì)準(zhǔn)完畢。按以下次序進(jìn)行：

a.預(yù)選尺寸

在觸摸屏的設(shè)置畫面預(yù)選尺寸（正常情況為50條/箱），選擇必須符合本設(shè)備所包裝的數(shù)量及相應(yīng)的紙箱規(guī)格的要求。

b.檢查噴膠系統(tǒng)

在觸摸屏的設(shè)置畫面選擇是否選用噴膠系統(tǒng)（正常情況為選擇噴膠系統(tǒng)），熔膠使用前必須加熱，所以在設(shè)備啟動(dòng)前約30分鐘，應(yīng)該打開加熱裝置，使熱熔膠達(dá)到設(shè)定的溫度。另外，還需檢查儲(chǔ)膠槽的溶膠液面高度。

c.檢測(cè)膠帶裝置

在觸摸屏設(shè)置畫面選擇膠帶裝置（正常情況為選擇膠帶裝置），使用膠帶裝置前，須檢查是否有足夠的膠帶。

d.檢查操作盤

按操作盤上的“復(fù)位”按鈕，使系統(tǒng)初始化，并取消所有的故障顯示。如果仍有故障顯示，設(shè)備不能啟動(dòng)。

e.檢查條煙外觀檢測(cè)系統(tǒng)和煙箱缺條檢測(cè)系統(tǒng)

檢查條煙外觀檢測(cè)裝置和煙箱缺條裝置是否正常啟動(dòng)。若顯示有故障，則無法正常工作。

（3）經(jīng)濟(jì)動(dòng)作

人在操作時(shí)的動(dòng)作直接影響工作效率。因此，為了減少操作疲勞，縮短操作時(shí)間，提高工作效率，需要尋求最合理的動(dòng)作——即經(jīng)濟(jì)動(dòng)作。為此研發(fā)了缺條視覺檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過對(duì)裝封箱機(jī)裝箱過程的監(jiān)測(cè)，自動(dòng)判斷裝入煙箱內(nèi)的條煙是否缺失，檢測(cè)到缺條現(xiàn)象時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，顯示并保存缺條信息，該系統(tǒng)能夠保存裝封箱機(jī)一年產(chǎn)量的裝箱圖片，并能夠按照生產(chǎn)時(shí)間和閱讀工程碼進(jìn)行歷史查詢，查詢的內(nèi)容包括裝箱圖片、生產(chǎn)時(shí)間、工程碼、班次和品牌，該系統(tǒng)檢查產(chǎn)品質(zhì)量比人工方式速度快，精度高，大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)自動(dòng)化程度。

主要技術(shù)參數(shù)比較

比較主體：技術(shù)指標(biāo)、成年人、視覺檢測(cè)系統(tǒng)

圖片分辨率：6000×4000 不低于40萬像素

缺條檢出率：85%～95% 100%

缺條誤檢率：5%～10% 小于0.05%

檢測(cè)時(shí)間：0.15毫秒～0.4毫秒/ ≤ 200毫秒/推

優(yōu)點(diǎn)：主觀判斷能力精確、快速、可靠，信息數(shù)字化。

3.結(jié)論

人機(jī)工程學(xué)在條煙裝封箱機(jī)中應(yīng)用以來，操作人員由2臺(tái)/人/班提高到4臺(tái)/人/班，維修人員由4臺(tái)/人/班提高到10臺(tái)/人/班，裝箱能力由4箱/分提高到8箱/分（50條/箱），適應(yīng)國內(nèi)廣泛應(yīng)用的高速卷煙包裝機(jī)組，產(chǎn)品的合格率達(dá)到100%，使人能更好地掌握和運(yùn)用機(jī)械設(shè)備潛在能力，提高駕馭機(jī)器的本領(lǐng)，為工作者提供安全、舒適的環(huán)境，從而達(dá)到提高工作效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量的根本目的，使條煙裝封箱機(jī)等煙草機(jī)械的設(shè)計(jì)能真正體現(xiàn)出對(duì)人的尊重和關(guān)心，人—機(jī)—環(huán)境形成高效、經(jīng)濟(jì)、安全的有機(jī)系統(tǒng)，為企業(yè)取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。

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