ارگونومي و کاربرد آن در طراحي خودرو [بایگانی] - باشگاه دانشجویان دانشگاه پیام نور

توجه ! این یک نسخه آرشیو شده می باشد و در این حالت شما عکسی را مشاهده نمی کنید برای مشاهده کامل متن و عکسها بر روی لینک مقابل کلیک کنید : ارگونومي و کاربرد آن در طراحي خودرو

Borna66

08-19-2012, 09:35 AM

کاربردهاي ارگونومي
با توضيحاتي که داده شد دريافتيم عملکرد يک وسيله تنها نمي تواند ملاک قرار گيرد بلکه کالاها و محصولات ساخته شده بايد براي استفاده انسان مطابق با نيازها، خواسته ها، راحتي و قابليتهاي او سازگار و هماهنگ گردند در اين ميان وظيفه متخصصان ارگونومي يا مهندسين فاکتورهاي انساني شامل مهيا کردن راحت ترين شرايط از نظر ميزان سر و صدا، کاهش بار مغزي و فشار جسمي، ميزان روشنايي، آب و هوا، اصلاح وضعيت کاري و کاهش نيرويي که صرف انجام دادن کارها مي شود، ساده کردن اعمال حسي- رواني در خواندن و درک وسايل نشان دهنده به منظور درک انتقال سريع، بدون خطا و اشتباه و دقيق پيام ها و اخطارهاي مورد نظر، راحت تر ساختن جابجايي و حرکت اهرم ها و دسته ها، در دسترس قرار دادن کليدها و دکمه ها و ساير قسمت ها به ترتيب اهميت و الويت منطقي، اجتناب از کوشش براي فراخواني اطلاعات غير لازم و مانند اينها مي گردد؛ بنابراين براي اينکه يک توليد کننده بتواند جوابگوي تمام نيازهاي افراد مختلف جامعه باشد، بايد بداند که چند درصد از اين افراد داراي چه خصوصيات و ويژگي هاي جسماني هستند و براي اين منظور بايد از جمعيت مشتريان بالقوه محصول مورد نظر آمارگيري کرده و داده هاي بدست آمده را توسط کارشناسان تجزيه و تحليل کند. اين آمارگيري نيز بايد از گروه هاي مختلف اجتماع انجام شود زيرا مثلا در يک جامعه، گروهي چاق، عده اي لاغر، بعضي بلندقد، دسته اي کوتاه قد و بالاخره برخي نيز در تمام اين افراد متفاوت هستند و به همين دليل گاهي ارائه يک محصول در بازار براي عده اي بالاتر از حد استاندارد و براي عده اي ديگر پايينتر از حد استاندارد قرار مي گيرد. مثلا طي تحقيقي که در سال 1985 انجام شد، مشخص شد که يک طرح مطلوب و کاملا مناسب کلاه ايمني که در اروپا با استقبال فراواني مواجه شده بود، فقط براي حدود 40 درصد از مردم سريلانکا قابل استفاده بوده است. همچنين وقتي استانداردهاي آنتروپومتري آمريکا تعيين شد، اين اندازه فقط براي 90 درصد آلماني‌ها، 80 درصد فرانسوي‌ها، 65 درصد هندي‌ها، 45 درصد ژاپني‌ها و 10 درصد از ويتنامي‌ها مناسب بوده است.
به طور کلي اندازه گيري ابعاد بدن در دو وضعيت صورت مي گيرد :
1 – وضعيت ساکن ( ثابت )
2 – وضعيت متحرک
در وضعيت ثابت اندازه گيري بدن در حالتي صورت مي‌گيرد که بدن هيچ گونه حرکتي نداشته باشد و اين اندازه گيري را اصطلاحا آنتروپومتري استاتيک مي گويند. در وضعيت متحرک اندازه گيري ابعاد بدن در حالتي که بدن در حالت حرکت مي باشد، صورت خواهد گرفت. اين اندازه گيري آنتروپومتري ديناميک گفته مي شود.
به طور کلي آنتروپومتري شامل اندازه گيري اندازه هاي مختلفي از طول بدن، وزن و حجم اندام ها، فضاي حرکتي و زواياي حرکتي هر يک از اين اندازه ها بوده و در نهايت تهيه آمار و اطلاعات منتج از آن در تعيين شکل و اندازه ابزار و وسايلي است که در محيط کار مورد استفاده اين افراد قرار مي گيرد.
به طور کلي آنتروپومتري در دو زمينه کاربرد دارد :
1 – براي تطبيق و تناسب ماشين با انسان در جهت راحتي و افزايش راندمان کاربر
2 – جهت استانداردسازي وسايل و تجهيزات مورد استفاده براي يک فرد يا کل جامعه
در اين زمينه علاوه بر ابعاد بدن، نوع وسايل مورد استفاده، جنس، ميزان تحمل نيرو و فشار و ساير فاکتورهاي مربوط به انسان از قبيل سن، جنس، نژاد، ساختار بدني ( ورزش، کار، چاق، لاغر )، نوع شغل، رژيم غذايي، وضعيت سلامتي، وضعيت بدن يا پوسچر ( Posture )، زمان (ابتداي روز، پايان روز)، تغييرات ارادي ( مثل منقبض کردن عضله )، لباس و تجهيزات فردي مورد توجه قرار مي‌گيرد. که البته مهم‌ترين آنها سن، جنس و تفاوت هاي نژادي مي باشد.
در بعضي شرايط فضاي کار و تجهيزات منحصرا مختص يک استفاده‌کننده معين طراحي مي شود مانند سفارش لباس به خياط، مدل هاي لباس زنانه و صندلي اتومبيل‌هاي مسابقه که مواردي از اين دست هستند.
در پروسه يک تحقيق ارگونوميکي به منظور طراحي يا بهسازي وسايل و ابزار کار پس از استخراج اطلاعات آنتروپومتريکي جامعه استفاده‌کنندگان از وسيله مورد تحقيق، بايُستي موضوعهاي مورد استفاده در آن وسيله را فهرست کرده و با استدلال هاي علمي و منطقي آنها را ارزش‌گذاري کنيم. در اين فصل، براي شناسايي موضوع‌هاي مهم مورد استفاده در خودرو به فعاليتهاي اجرايي كه در داخل خودروي سواري انجام مي شود توجه مي کنيم. اين فعاليتها عمدتا شامل مواردي همچون ورود ( خروج ) مناسب به ( از ) وسيله نقليه، نشستن، هدايت و کنترل مناسب خودرو، ديد مناسب به بيرون و درون، رفاه، ايمني و ... مي شود.
در اينجا، ويژگي هاي خودروي سواري را در چهار موضوع تشريح مي کنيم:
1. صندلي‌ها
2. کنترل‌ها
3. نمايشگرها
4. برخي ويژگي هاي خاص
ولي قبل از آن کمي در مورد فضاي داخلي و اندازه هاي آنها بحث مي کنيم.
طراحي فضاي داخلي و اندازه هاي آن
به منظور طراحي يک خودرو ابتدا بايد مشخص کرد که اين وسيله نقليه براي چه منظور طراحي مي شود و چه اهداف و انتظاراتي را بايد برآورده کند. به عبارت ديگر اول بايد ديد که چه نوع خودرويي و براي چه کاري قرار است طراحي شود زيرا پارامترهاي طراحي انواع خودروها با هم تفاوت دارد. مثلا طراحي خودروي چهار نفره لوکس سدان با يک وانت، رودستر يا خودروي شاسي بلند (مانند پاترول ) فرق مي‌کند و بر حسب مورد مسايل جداگانه‌اي را براي طراحي هر کدام بايد در نظر گرفت .
پس از مشخص شدن نوع خودرو بايد بررسي کرد که خودرو براي چه بازار، کشور و مردمي و با چه خصوصيات و ويژگي‌هايي در نظر گرفته شده است؛ چه رقبايي و با چه مشخصاتي در بازار وجود دارند و .... پس از تعيين خط‌مشي‌هاي موجود و بررسي و تجزيه و تحليل عوامل موثر در طراحي و سنجش شرايط و امکانات موجود طراحي صورت مي گيرد.
مثلا اگر بخواهيم براي مردم کشورمان يک خودروي کاملا ملي طراحي کنيم بايد عواملي نظير :
- متوسط تعداد افراد خانواده.
- متوسط درآمد خانواده
- نوع نياز و استفاده از خودرو
- تعداد مسافرت هاي در طول سال
- اندازه هاي بدني افراد جامعه
- عادت‌ها و ويژگي‌هاي سنتي و اخلاقي جامعه
- وضعيت ترافيکي خيابان‌ها و جاده‌ها
و غيره را حتما در نظر بگيريم و سپس اقدام به طراحي کنيم.
پس از آماده شدن چندين شکل و طرح ظاهري و به تصويب رسيدن يکي از آنها، ابعاد کلي اتومبيل (با توجه به عوامل فني، انساني، نياز بازار و چند عامل ديگر در آن دخالت داده مي شود و در اين مرحله است که امکان اقدامات اصلاحي و تعديل‌کننده وجود دارد. البته عکس اين عمل نيز ممکن است و گاهي شکل و طرح خودرو بر اساس ابعاد و اندازه ها طرح مي شود.
ارکان اصلي ابعاد خودرو
اين ارکان عبارتند از : ارتفاع خودرو – فاصله عرضي بين مرکز دو تاير جلو – فاصله عرضي بين مرکز دو تاير عقب – عرض خودرو – فاصله طول بين مرکز دو تاير جلو و عقب – طول کلي خودرو – حداکثر فاصله غربيلک فرمان تا مرکز تکيه گاه صندلي راننده – ارتفاع سقف تا مرکز صندلي جلو – حداقل فاصله صندلي جلو و عقب – ارتفاع سقف تا مرکز صندلي عقب – فاصله بين دستگيره‌هاي درب جلو – فاصله بين درب هاي جلو – فاصله بين دستگيره‌هاي درب عقب – عرض داخلي خودرو در قسمت عقب – حداقل فاصله صندلي جلو و عقب. http://pnu-club.com/imported/2012/08/757.jpg

از اين دسته ابعاد يک سري مانند فاصله بين دو محور چرخ عقب و جلو به وسيله پارامترها و عوامل فني و دسته ديگر به وسيله مطالعات آنتروپومتريکي، ملاحظات ايمني و استراتژي هاي خاص خود کارخانه سازنده تعيين مي‌شوند. در کارخانجات خودروسازي از جداول آنتروپومتري که قبلا به وسيله محاسبات آماري و مطالعات آناتومي تعيين شده‌اند استفاده مي‌شود. در اين جداول تمامي اندازه هاي مورد نياز براي طراحي فضاي داخلي (از قبيل صندلي‌ها، پدال‌ها، داشبورد، فضاي خالي جلوي پاي سرنشينان) و نيز اطلاعاتي مانند عرض کف پاها (براي طراحي پدال ها)، طول پا، عرض کتف ها و شانه‌ها، طول زانو و ... مربوط به اندازه هاي مردم کشورهاي مختلف دنيا وجود دارد.
مثلا اگر قرار باشد کارخانه مرسدس بنز خودرويي را براي بازار آمريکا در نظر بگيرد از جداول آنتروپومتري مربوط به همان کشور براي طراحي استفاده مي کند و به همين دليل است که بنز سفارش آمريکا مثلا با بنزي که قرار است به ژاپن يا آفريقا صادر شود فرق مي کند. البته لازم به ذکر است اين اندازه ها را هنگام استفاده تا حدي تعديل مي کنند تا نياز چنداني به انجام تغييرات عمده براي صادرات به کشورهاي مختلف وجود نداشته باشد.
جداول فوق هر چند سال يک بار ( معمولا هر دهه) بايد مورد تجديد نظر و باز بيني قرار گيرند زيرا قد و جثه افراد در کشورهاي مختلف به خاطر تاثير عوامل مختلف به مرور زمان تغيير مي کند. مثلا طي چند سال گذشته ژاپني‌ها به علت بهداشت و تغذيه مناسب بلند قدتر شده اند همچنين بر اساس مطالعات انجام شده توسط کارخانجات داخلي توليدکننده کفش، پاي ايراني‌ها به طور متوسط نسبت به گذشته دو شماره بزرگتر شده است!
طراحي فضاي سر نشينان
به هنگام طراحي فضاي سرنشين بهتر است که اندازه هاي بدن يک سرنشين نسبتا درشت هيکل و قدبلند در نظر گرفته شود و اين فضا براي خودرو هاي سواري بايد براي دو نفر و يا سه نفر در نظر گرفته شود و در نظر گرفتن يک فضاي نا کافي بين دو نفر اشتباه است. همچنين فضاي بين دو رديف صندلي هاي جلو و عقب بايد به گونه‌اي پيش بيني شود تا در هنگامي که صندلي جلو تا حد امکان عقب آمده باشد باز هم سرنشين عقبي راحت باشد. البته بسياري از خودروهاي اسپرت با مشکل کمبود فضاي پاي کافي براي سرنشينان عقبي مواجه هستند (حتي خودرويي مانند BMW سري 3) و تنها راه براي حل اين مشکل اضافه کردن طول خودرو است .
صندلي راننده
توصيه شده است که جايگاه راننده حتما از محل نشستن ساير سرنشينان جدا باشد. با توجه به تفاوت مشخصات کارکردي راننده با ساير سرنشينان، اختصاص جايگاه مخصوص به راننده باعث مي شود اشخاصي که به عنوان راننده در خودرو حضور پيدا مي کنند و داراي ابعاد و اندازه هاي فيزيکي متفاوتي هستند، براحتي بتوانند صندلي خودشان را جهت دسترسي مناسب و مؤثر روي کنترل ها و ديدن نمايشگرها تنظيم کنند. مرسوم است که در طراحي خودروهاي سواري، صندلي عقب را به طور يکپارچه و غير قابل تنظيم (با ابعاد و مشخصاتي که درصد رفاه بيشتري از استفاده‌کنندگان را تامين کند) و دو صندلي جلو (صندلي راننده و صندلي بغل دست راننده) را به طور مستقل و با فاصله افقي و زاويه پشتي قابل تنظيم در نظر مي گيرند.
سطح تماس پشتي صندلي با پشت راننده بايد کامل شود (انحناهاي پشتي متناظر با انحناهاي کمر راننده باشد ) تا با ايجاد اصطکاک مناسب، در هنگام چرخش خودرو مشکلي براي راننده پيش نيايد و همچنين خستگي کمر او نيز به علت عدم انجام کار استاتيکي کمتر شود.
در مورد پشتي صندلي، عرض و ارتفاع و شيب و نيز عرض و ارتفاع و شعاع انحناي برآمدگي آن شش عامل مهم هستند.
تکنولوژي در ساخت صندلي خودرو
بسياري از رانندگان همواره با صندلي هاي خودروي خود دچار مشکل هستند. چند سالي است که توليد کنندگان خودرو در صدد بر آمده اند که در طراحي صندلي خودروهاي خود توجه بيشتري به ترکيب بدن داشته باشند و بدين ترتيب تا حدودي توانسته اند بر اين مشکل غلبه کنند.
تکنولوژي ASCT که از پيشرفته‌ترين تکنولوژي‌هاي ارائه شده در زمينه ساخت صندلي خودرو مي باشد مخفف کلمات تکنولوژي کنترل سطح خودرو است. تکنولوژي ASCT اين امکان را به صندلي مي دهد که همانند قالبي بدن شما را احاطه کند و در حقيقت در نقاطي از بدن شما ارتباط و اتصال ايجاد کند که توسط صندلي هاي معمولي غير قابل دسترسي مي باشد.چنين تکنولوژي در ابتدا از دستگاهي که براي کمک به صدمه ديدگان ناشي از سوختگي طراحي شده بود اقتباس گرديد.
ASCT تشکيل شده است از يک سري سلول هاي پلي اورتان که توسط يک پمپ که با يک ميکرو پردازنده کنترل مي شود، باد مي شود و بر روي هر نوع صندلي خودرو قابل نصب مي باشد. وجود شيرهاي ( سوپاپ هاي ) مخصوص در سيستم فشار وارده به سلول ها را بر اساس يک نقشه فشار الکترونيکي تنظيم مي کند و اين نقشه فشار ارتباط مستقيم با نحوه نشستن و قرار گرفتن شخص بر روي صندلي دارد.
ورقه اي که اين سلول ها در آن قرار دارد تقريبا تمامي سطح صندلي خودرو را مي پوشاند ولي نصب اين صفحه آن را در فضايي بين بخش اسفنجي صندلي و روکش آن قرار مي دهد. در آغاز کليه سلول ها بيش از اندازه باد شده منتهي براي کسب بهترين حالت به تدريج فشار باد درون خود را کاهش مي دهد. وظيفه پردازنده کنترل باد درون هر يک از سلول ها براي کسب حداکثر راحتي مي باشد. در اين سيستم با جابجا شدن و تکان خوردن راننده صندلي نيز با او حرکت مي کند.
براي آزمايش چگونگي عملکرد اين سيستم در شرايط مختلف در جاده هاي گوناگون يکي از آنها بر روي صندلي اتومبيل روور 800 نصب گرديد. در ابتدا احساس عجيبي به راننده دست مي داد چرا که ابتدا صندلي باد مي‌کرد و تبديل به جسم سفتي مي شد و سپس بطور آهسته به حالت قبلي خود تبديل مي شد.
تاثير عملکرد سيستم در عبور از جاده‌هاي ناهموار و پيچ‌ها بسيار قابل توجه بود چون بطور دائم بخش‌هايي از صندلي با متورم شدن و جمع شدن، حداکثر راحتي را براي راننده بوجود مي آوردند. به اعتقاد طراح اين سيستم : ASCT يک تکنولوژي بسيار بزرگ و با ارزش بوده و پتانسيل و قابليت تکثير شدن هر چه بيشتر را در آينده بسيار نزديک دارا است و از اين لحاظ مي توان آنرا با بالشتک هاي ايمني مخصوص تصادف مقايسه کرد که از ابتداي ظهور آنها تاكنون دچار تغييرات عمده اي شده اند و يکي از آخرين آنها کنترل ميزان متورم شدن اين بالشتک‌ها مي‌باشد.
هر فردي که بر روي صندلي قرار مي گيرد بسته به وزن و نحوه قرار گرفتن نقشه فشار الکترونيکي خاص خود را دارا مي باشد. لذا همين امر تفاوت يک انسان معمولي و يک کودک را مشخص مي‌کند.
از ديگر موارد اصلاحي که مي توان براي اين سيستم پيش‌بيني کرد در نظر گرفتن برنامه بيدار باش WAKE UP PROGRAM براي هنگامي است که سيستم تشخيص مي‌دهد راننده مدت زمان نسبتا طولاني در حال رانندگي بوده است.
براي صندلي‌هاي اسپرت مي‌توان مدل خاصي از اين سيستم را طراحي کرد که راننده بتواند اقدام به پيمودن مسافت طولاني با سرعت زياد بکند و حتي در هنگام پياده شدن از خودرو بعد از مدت زمان طولاني بخش وسطي صندلي متورم شده و امکان پياده شدن راحت راننده را فراهم مي کند.
از ديگر جنبه‌هايي که مي توان در آينده براي اين تکنولوژي در نظر گرفت افزودن قابليت ماساژ دادن تحت نام WOW CYCLE که مي‌تواند بخش‌هاي مختلفي از بدن راننده را در حين رانندگي ماساژ بدهد و اين امر مي‌تواند خستگي ناشي از انجام يک رانندگي طولاني را تا حدودي کاهش دهد.
تکنولوژي ASCT مي تواند تاثيرات اساسي در طراحي خودرو داشته باشد.آقاي Mc Cord Vian براي سيستم فنر بندي مورد نياز در صندلي هاي خودرو از نوعي مواد نايلوني به صورت شبکه استفاده کرده و ديگر نيازي به استفاده از مواد اسفنجي قطور نمي باشد و مي توان ضخامت پشتي صندلي ها را تا 50 ميليمتر کاهش داد که چنين کاهشي مي تواند کمک چشمگيري به طراح در طراحي خودرو بنمايد.
نخستين باري که ASCT به معرض ديد گذاشته شد، در نمايشگاه خودروي آمستردام هلند بود که بر روي يک کاديلاک سويل نصب شده بود و بلافاصله نيز فروش آن آغاز شد. اما آقاي برت Burt مطمئن است که مي توان به زودي هزينه ساخت اين تکنولوژي را به قدري پايين آورد که قابل نصب بر روي همه نوع خودرويي باشد. در حال حاضر براي نيل به چنين هدفي يک نمونه اوليه ساخته شده است. پيش‌بيني مي‌شود با عموميت يافتن مصرف چنين تکنولوژي ديگر نيازي به استفاده از مکانيزم‌هاي حافظه صندلي وجود نداشته باشد و وجود WOW CYCLE که همان ماساژ دادن راننده است لذت زيادي را به همراه خواهد داشت