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zj70d石油钻机司钻控制房模型的建立 司钻控制房设计现状 石油机是一组工作工具和复杂的大型设备。主孔控制室是控制和显示系统的中心部件。也被称为石油机械的“室”和“心脏”。其性能的优缺点直接关系到整台机的生产效率、维护性能、钻削员的工作量和生产安全。司钻实现入室操作, 大大改善了司钻的工作环境, 但根据笔者对国内目前ZJ70D钻机司钻控制房的调查研究发现, 国内的司钻控制房存在以下问题:①司钻台布置没有相应规范, 经常根据各自不同的情况进行改装;②整个室内空间和操纵空间设计无法与人的生理、心理条件相匹配;③显示器及仪表布置和操纵器布置不合理, 没有按照司钻本身的认知习惯设计。长时间使用操作繁琐且设计不合理的显示系统和操作设施, 难免因疲劳操作出错, 还可能导致严重的职业病, 这些问题都属于司钻控制房设计的人机问题。要解决上述问题, 需要借助有效工具对现有的司钻控制房进行虚拟人机问题分析。 hbr辅助的人体行为分析模块 CATIA V5是法国达索研制的新一代高端CAD/CAM软件系统。为了在进行产品设计过程中就很好地解决“人-机-环境”之间的问题, CATIA V5最早提出了人机设计与分析解决方案, 在CATIA V5中集成为4个模块:人体模型构造HBR (CATIA Human Builder) 模块、人体模型测量编辑HME (CATIA Human Measurements Editor) 模块、人体姿态分析HPA (CATIA Human Posture Analysis) 模块、人体行为分析HAA (Human Activity Analysis) 模块。 HBR在虚拟环境中建立和管理标准的数字化人体模型, 以在产品生命周期的早期进行人机工程的交互式分析。HBR提供的工具包括人体模型生成、性别和身高百分比定义、人机工程学产品生成、人机工程学控制技术、动作生成及高级视觉仿真等。一个友好的用户接口确保了人体因素分析能够由非人体分析专家进行研究, 有效地将HBR与HME、HPA及HAA结合起来, 可以生成更高级的人体模型, 得到更详尽的分析结果, 使设计更符合人机工程学对舒适性、功能性及安全性的要求, 可以为设计人员提供人机工程设计详细的解决方案。 HAA作为HBR的辅助模块, 可以对处于虚拟环境中的人机互动进行特定的分析。其优点在于能够精确地预测人的行为。它提供了多种高效的人机工程学分析工具和方法, 可以全面分析人机互动过程中的全部因素。 HME允许设计人员通过大量的先进人体测量学工具生成高级的用户自定义的人体模型, 该模型依靠它的指定目标人群, 可以用于评价设计与其目标的吻合程度。HME能够满足专业人机工程分析师、技术支持维护工程师等不同设计人员的需要。 HPA可以定性和定量地分析人的各种姿态, 人的整个身体及各种姿态可以从各个方面被全面系统地反复检验和分析, 并可以与已公布的舒适性数据库中的数据进行比较, 确定相关人体的舒适度和可操作性;可快速发现有问题的区域, 重新做出分析, 并进行姿态优化。HPA允许设计人员根据自己的实际应用情况, 建立自己的舒适度和强度数据库设计, 来满足不同的需要。 建立数据文件的加工 人体模型是进行人机工效学分析的基础工具, 为了适合不同的人种进行工效分析, CATIA V5中共有5个不同国家的人体模型, 但是没有中国人的人体数据。根据国标中提供的中国成年人人体尺寸及计算出的标准差, 按照创建新的人体尺寸模型数据文件必须遵循的格式, 建立中国成年人人体模型尺寸数据文件, 文件以.sws作为扩展名, 可在CATIA的用户自定义人群数据库中加载。 建立数据文件时应使不同的百分位对应一个单独数据文件, 每一个数据文件的格式、变量序号和均值均相同, 唯一不同的是标准差, 每一个百分位人体对应一个标准差。运用数据文件时需对每一个数据文件在CATIA中独立加载。在CATIA V5中加载后便可实现中国成年人人体模型的可视化。 将建立好的中国成年人数字人体模型加入到某石油钻机司钻控制台模型中, 即可开始进行各项人机分析。 中国人体尺寸男性,考虑司钻空间的测量 在人机分析过程中, 首先根据宝鸡石油机械有限责任公司生产的ZJ70D钻机的性能、尺寸, 运用虚拟设计的方法模拟出石油钻机司钻控制台模型, 然后加入结合了中国成年人人体尺寸男子 (考虑司钻一般为男性) 第10百分位尺寸的中国成年人数字人体模型, 这样可以清晰地判定司钻与司钻工作空间的关系。在CATIA V5中根据人机工程学的原理分析作业空间的设计, 可以从上肢空间伸展范围、姿态评估和RULA (快速上肢评价) 等几个方面来进行 (如图1所示) 。 1. 操纵设备布置不合理 人体模型上肢的伸展范围在三维空间的位置, 往往决定工作空间的设计以及工作空间内设备