2.2 基于作业姿势的设备评估方法

2.2.1 快速上肢测评法

快速上肢测评（rapid upper limb assessment, RULA）法由英国工效学专家McAtamney和Corlett研究得出。该方法是基于工作姿势进行的，其评估对象是工作流程中某个时间点的工人的作业姿势。根据上肢操作的特点，最常选用的工作姿势主要有操作过程中最为频繁的动作、保持时间最长的动作以及工人觉得最不舒适的动作。这些动作的舒适度可以通过用户访谈、问卷调查以及亲身体验来获取。

RULA法将身体分为上肢（上臂、前臂、手腕）和躯干（颈部、躯干、腿部）两大部分来进行测评，先测量每个部分中各关节的评分并考虑外部的负荷条件，然后根据相应的得分查询表，分别测出上肢和躯干的工效学评分，再对两部分进行综合评估，得出RULA总评分，最后根据RULA总评分来确定该动作的舒适度等级，并确定该动作是否需要改进。

（1)RULA上肢评分

①上臂姿势

观察操作者的工作姿势，根据上臂弯曲的状态进行评分，评分标准参照图2.10和表2.4。

②前臂姿势

观察操作者前臂的工作姿势，根据前臂弯曲的状态进行评分，评分标准参照图2.11和表2.5。

③手腕姿势

观察操作者手腕的工作姿势，根据手腕弯曲的状态以及手腕扭转的角度进行评分，评分标准参照图2.12和表2.6。

④外部负荷和持续时间

工作中的各种负荷和长时间保持某个操作动作都会对工人的舒适性造成一定的影响，因此，在RULA法中也将手部负荷和姿势持续时间纳入了考量范围，具体评估方式参考表2.7。

⑤RULA上肢评分

通过对上臂、前臂、手腕的评分，综合考虑负荷和持续时间评分，结合表2.8可以得出上肢的RULA评分。上肢的总体评分为上肢查表评分、负荷评分和持续时间评分之和。

（2)RULA躯干评分

①颈部姿势

观察操作者颈部的工作姿势，根据颈部弯曲的状态，参照图2.13和表2.9进行评分。

②躯干姿势

观察操作者躯干的工作姿势，根据躯干弯曲的状态，参照图2.14和表2.10进行评分。

③腿部姿势

观察操作者腿部的工作姿势，根据腿部的平衡状态，参照图2.15和表2.11进行评分。

④RULA躯干评分

通过对工人颈部、躯干、腿部的评分，综合考虑外部负荷和动作持续时间的评分（参考表2.12），结合表2.9～2.11可以得出躯干的RULA评分。躯干的总体评分为躯干查表评分、负荷评分以及持续时间评分的总和。

（3)RULA总评分

根据上肢和躯干部分的RULA评分，参照表2.13得出RULA总评分。

根据RULA总评分，参考表2.14的RULA舒适度等级，可以得出当前姿势的舒适度等级并获得相应的改进意见。

2.2.2 工作空间评估

（1）产品尺寸评估

在评估过程中，借助卷尺等测量工具对产品基本尺寸数据进行测量，将测得的数据与推荐尺寸进行对比，以判断当前产品的尺寸是否能满足基本的要求。若测得的数据与推荐尺寸一致，则当前产品尺寸合理，若数据存在偏差，则当前产品尺寸不合理，需要进一步改进。

（2）空间布局评估

工作空间的评估主要通过现场观察和用户工作过程录像回放来进行。可以在工作现场或实验室中模拟真实的生产环境，观察用户的作业过程，利用相机记录用户作业的整个过程，便于后续回放观察。

该过程主要观察用户作业过程中身体各部位是否有充足的活动空间，如常用的身体部位手臂是否有良好的支撑、各部件的布局是否都在用户的舒适操作范围以内、用户身体是否容易与机器发生磕碰等。若用户活动空间不足，身体得不到良好的支撑，常用操作部件不在舒适操作范围内，容易与机器发生磕碰，则说明当前产品的空间布局不合理，需要进行优化。

（3）眼动数据分析

通过眼动数据可以分析用户使用产品时的视觉注视点、兴趣区域以及视觉浏览轨迹等指标，从而辅助设计师判断工作空间的布局是否合理。在评估过程中，让用户佩戴Tobii Glasses眼动仪进行操作，操作结束后再对眼动数据进行分析，评估工作空间布局对用户操作过程的影响。Tobii Glasses眼动仪是瑞典Tobii公司生产的眼镜式眼动仪，如图2.16所示。

根据晶片分选作业的特征，在晶片分选设备试验评估后的眼动数据分析中，最主要的评估指标是视觉扫描路径长度、时间和兴趣区域，如表2.15所示。

2.2.3 用户主观舒适度评估

对产品进行工效学评估的目的是发现产品中存在的问题，并针对这些问题做出相应的改进，以提升用户使用产品时的舒适性。在产品工效学评估中，了解用户使用产品时的主观感受可以帮助设计师更好地判断产品是否符合工效学原理。

在晶片分选设备工效学评估中，我们根据用户使用产品时的感受设计了相应的主观舒适度评估问卷。在后续实验评估中，我们在实验结束后邀请测试用户就使用产品时各操作步骤的主观舒适度进行评分，评分为1～5分，3分为合格，低于3分则表示用户此时的主观舒适度较低，需要进一步改进。

2.2.4 设备工效学评估指标建立

用户作业姿势受产品尺寸和空间布局的影响。在评估过程中，我们需要对产品尺寸和工作空间相关的项目进行评估。此外，用户主观舒适度也是评估时需要考虑的因素。综合本章前面的内容，我们制定了晶片分选设备工效学评估指标，如表2.16所示。