基于模糊综合评价的办公椅扶手设计改进研究.pdf
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1、18Seminar&Summary专论与综述基金项目:浙江省质监系统质量技术基础建设项目(20180121)作者简介:申黎明(1960-),男,博士,教授,研究方向:家具人体工程学和工业工程,E-mail:引文格式:申黎明,齐碧童,张丰,等.基于模糊综合评价的办公椅扶手设计改进研究J.家具与室内装饰,2023,30(08):18-23.SHEN Liming,QI Bitong,ZHANG Feng,et al.Research on the Improvement of Armrests in Office Chairs Based on Fuzzy Comprehensive Evalua
2、tionJ.Furniture&Interior Design,2023,30(08):18-23.随着电子信息时代的到来,部分办公椅扶手在一些方面已无法满足使用者的需求。合理的扶手设计可以使人体上肢在工作及休息状态下获得更好的支撑和放松,使得上肢的压力分布自然平衡。当前,国家标准中规定了扶手相关尺寸的测量方法,但未对办公椅扶手的尺寸作出要求,国内外的相关研究主要时,仅高度可调的扶手不能提供有效的前臂支撑,高度可调且角度可旋转的扶手有较好支撑效果;使用键盘时,这两类扶手都在一定程度上减少 了 肩颈部疲劳。戈登 沃斯(Gordon A.Vos)3等人对扶手使用情况与座面压力的关系进行了实验研究,
3、结果发现男性使用扶手时人体对座面的压力分布减少,女性感受到的压力数值低于男性且无显著差异。分布在办公椅扶手能否提供有效支撑,能否减缓肩颈部劳累以及扶手的尺寸数据三个方面。大川(Hasegawa,T)1等人在电脑使用人员的十指键盘操作测评实验中发现有扶手的办公椅可以有效减少受试者肩颈疼痛。拉詹德 保罗(Rajendra Paul)2等人针对座椅扶手设计对电子输入设备使用情况的影响进行了相关实验研究,结果表明使用鼠标Research on the Improvement of Armrests in Of ce Chairs Based on Fuzzy Comprehensive Evaluat
4、ion申黎明1,齐碧童1,张 丰2,李建民3 Shen Liming1&Qi Bitong1&Zhang Feng2&Li Jianmin3(1.南京林业大学家居与工业设计学院,江苏南京 210037;2.安吉县质量技术监督检测中心,浙江湖州 313300;3.安吉县盛信办公家具有限公司,浙江湖州 313300)摘 要:办公椅扶手是最能影响人们舒适性的配件之一。合理的扶手设计可以使人体上肢在工作及休息时获得更好的支撑和放松,有效减少上肢肌肉疲劳问题的出现。为全面而系统地分析评价办公椅扶手,构建了办公椅扶手的工效学评价指标体系,采用多层次模糊综合评价法对多款不同类型的办公椅扶手进行了综合评价及分
5、析。扶手的基本尺寸,可调节范围以及支撑舒适性这三项指标对办公椅扶手设计影响权重较大。而后根据评价结果发现存在的相应问题并提出改进意见,对优化办公椅扶手设计具有参考意义。关键词:办公椅;扶手设计;模糊综合评价;工效学DOI:10.16771/43-1247/ts.2023.08.004中图分类号:TS664.1 文献标识码:A 文章编号:1006-8260(2023)08-0018-06Abstract:Office chair armrests are one of the accessories that can most affect peoples comfort.Reasonable
6、armrest design can make the upper limbs of the human body get better support and relaxation during work and rest,effectively reducing the upper limb muscle fatigue problem.In order to comprehensively and systematically analyze and evaluate the armrests of office chairs,this paper adopts the multi-le
7、vel fuzzy comprehensive evaluation method to comprehensively evaluate the armrests of office chairs.The results show that the basic size,adjustable range,and support comfort of the armrest have a greater influence on the armrest design of the office chair.According to the evaluation results,problems
8、 are found and suggestions for improvement are proposed,which has reference significance for optimizing the design of office chair armrests.Key words:Office chair;Armrests Design;Fuzzy comprehensive evaluation;Ergonomics基于模糊综合评价的办公椅扶手设计改进研究19F&ID第30卷第08期 2023年08月 家具与室内装饰蔡文欢4采用感性工学与数量化 类等理论和方法相结合针对消费
9、者感性意象和办公椅设计要素之间的关系进行了研究,经过类目分析发现装有扶手的办公椅会提升“人性的”意象。黄蒙5采用BP神经网络建立了办公椅舒适性评价模型并分析发现扶手配件可直接或间接影响办公椅的功能性和舒适性。洪溥6采用人体上肢动作捕捉法在办公椅扶手相关尺寸研究方面取得进展,获得较为舒适的扶手结构尺寸数据。孙林辉7等人采用对照测试的方法探索办公椅扶手支撑对电脑使用人员鼠标操作的影响,结果表明有扶手支撑时的鼠标点击精确度及击中目标次数与无扶手支撑时相比较高。唐星(Tang Xing)8等人采用主观评价法对扶手高度与人颈舒适性之间的关系进行了探索,研究表明增加扶手高度可以有效缓解使用手机时人颈的不适
10、感。目前的研究未针对办公椅扶手设计的影响因素进行全面系统分析,且办公椅扶手存在不易定量的因素较多,相应指标也较多。基于这些特性,本文采用多层次模糊综合评价方法,建立办公椅扶手的工效学评价指标体系,运用该体系对多个不同类型的办公椅扶手进行分析及评价,进而对扶手设计提出相应改进意见,为办公椅扶手的工效学设计及评价提供参考9-12。1 研究对象与方法1.1 研究对象根据前期产品调研,结合多方面因素,如材料种类、尺寸、连接方式等,从生产厂家的产品中挑选出典型的14种办公椅扶手作为实验样本见图1与表1。为保证评价的客观性,前期邀请了7名平均工龄为10年的办公家具设计专家对评价体系中的指标进行比较评价并计
11、算出相应权重,而后邀请了20名平均工龄为5年的从事办公家具行业且对办公椅有丰富设计经验的相关人员作为产品评价人员对实验办公椅扶手进行评价,评价人员信息详情见表2。研究方法采用多层次模糊综合评价法,评价流程见图2。2 研究过程2.1 构建办公椅扶手工效学评价指标体系从工效学角度出发,考虑人在使用扶手时的适应情况,结合主客观因素对办公椅扶手进行分析13,并在专业人士指导下,选取可准确评估办公椅扶手工效学的指标,构建办公椅扶手工效学评价指标体系(表3)。表1 实验办公椅扶手相关测量数据1234567891011121314220240240200220190220210220190250200180
12、230510505505490460480485500480520500505480500400390360400360390340330300280370370360370300250250280235230240240260260240245260280556055905580908090908050504570807060603050505034.5039.5042.5034.0056.0063.5065.0064.0057.0062.0059.5097.0098.5093.509595-12095-11095-1209595-12095-12095-12095-12095-13095-
13、11095-1059595皮革海绵网面海绵PU发泡PP发泡CABACAAAADBACA上 下翻转90外20-内7.5外15-内15外15-内15上 下翻转90 基本尺寸情况(单位:mm)功能调节情况(单位:mm)序号扶手高度扶手间距扶手位置的前部扶手长度扶手宽度上下升降左右滑动前后滑动角度旋转连接方式材料靠背角度扶手面软硬度(单位:d)注:1.连接方式:A与座面相连、B与靠背相连、C与座面、靠背相连、D与靠背、底盘相连。2.扶手面软硬度:1至4号办公椅扶手为较软等级,5至11号办公椅扶手为中等等级,12至14号办公椅扶手为较硬等级。3.材料:1至2号办公椅扶手材料为 皮革海绵,3至5号办公椅扶
14、手材料为 网面海绵,6至11号办公椅扶手材料为PU发泡,12至14号办公椅扶手 材料为PP发泡。20Seminar&Summary专论与综述较大17,分别为0.3305、0.2943、0.2040。对于触感舒适性,软硬度触感和材质触感所占比较高,分别为0.4846、0.3408。子指标层相对于总体的权重排序为U11U41U12U21U23U53U42U54U24U14U52U15U61U51U31U63U13U22U32U55U62。因此,在对扶手进行设计时,首先应着重考虑其基本尺寸和功能调节范围。基本尺寸设计时应主要考虑扶手高度和扶手间距,功能调节范围设计时应着重考虑扶手的上下升降可调、前后
15、滑动可调、角度旋转可调三项功能。其次,前臂支撑感较好的扶手更符合人们对扶手设计的期待18。另外,安全性的考量也很必要,主要是办公椅扶手与办公椅连接处的安全性,因此扶手与办公椅的连接方式也必须考虑19。2.3 综合评价及其评价结果评价集为评价者对评价对象做出的各种评价结果所构成的集合。本文采用5级评价等级,设评价集矩阵V=v1,v2,v3,v4,v5,相对应工效学评价语言描述的评语集为V=(很差,差,一般,好,很好)。评价人员将座面高度调节至个 人的小腿加足高,根据构建的评价指W=(0.2927,0.2339,0.0404,0.1564,0.2142,0.0623);W1=(0.3255,0.3
16、028,0.0699,0.1641,0.1377);W2=(0.3760,0.0809,0.3252,0.2179);W3=(0.5710,0.4290);W4=(0.5859,0.4141);W5=(0.1191,0.2040,0.3305,0.2943,0.0520);W6=(0.4846,0.1746,0.3408)。从指标层权重结果可知,基本尺寸适用,可调节范围适用及支撑舒适性这三项指标对扶手设计影响较大,所属权重分别为0.2927、0.2339和0.2142,安全性、触感舒适性、协同性的权重值依次向后排列。从子指标层权重结果可知,对于基本尺寸适用情况,扶手高度和扶手间距所占比重较大,
17、分别为0.3255、0.3028。对于可调节范围适用情况,上 下升降可调适用范围、前后滑动可调适用范围、角度旋转可调适用范围所占比重较大,分别为0.3760、0.3252、0.2179。对于协同性,扶手和办公椅整体的适配度占比较高,为0.5710。对于安全性,扶手与办公椅连接处的安全性所占比重较大,为0.5859。对于支撑舒适性,扶手对小臂的支撑舒适性、扶手对肘部的支撑舒适性和对腕部的支撑舒适性所占比重2.2 计算各评价指标权重系数基于建立的工效学评价指标体系,针对指标层U1到U6中的每一子指标邀请专家利用层次分析法中的1-9比例标度,从上到下逐层两两比较。首先以“办公椅扶手工效学指标层”为例
18、,通过专家给分,得到指标层的判断矩阵并计算得出权重(wi)(见表4)。根据计算结果,可知该例中基本尺寸适用情况(U1)、可调性范围适用情况(U2)、协同性(U3)、安全性(U4)、支撑舒适性(U5)、触感舒适性(U6)的权重值分别为0.2927、0.2339、0.0404、0.1564、0.2142、0.0623。由于客观事物的复杂性以及人们判断比较指标时的模糊性,需进行一致性检验14-15,检验结果见表5。经检验,指标层U的一致性比例CR0.1,即判断矩阵是保持一致性的,其结果可信16。同理,可计算得出各个子指标层的权重值,再基于以上对应指标层的权重,可求得子指标层相对于总体的权重值(表6)
19、,且相应的一致性检验均小于0.1,其结果可信。由表6可知,指标层相对于总体和子指标层相对于指标层的权重计算结果为:表2 评价实验人员的主要人体尺寸5.00 3.26 168.20 7.88 272.5021.85 267.5021.30 451.5022.01平均工龄(年)平 均身 高(mm)平均坐姿肘高(mm)平均坐姿两肘间距(mm)平均坐高(mm)注:第1行为1至7号办公椅扶手,第2行为8至14号办公椅扶手,均从办公椅生产 厂 家的产品中挑选。图1 评价所用办公椅扶手图 1F&ID第30卷第08期 2023年08月 家具与室内装饰21标体系,对14种不同类型的扶手分别在工作状态和非工作状态
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