浅析DNV一人桥楼要求中人因工程学的应用

摘 要：一人桥楼系统的应用降低驾驶人员劳动强度和提高航行安全性；DNV规范将“以人为本”的设计理念贯穿于整个一人桥楼设计要求，本文将针对DNV规范中对一人桥楼工作环境、工作站布置、人机界面设计要求中的人因工程学的应用逐一阐述。并对人因工程学在船舶设计中应用的进行展望。

关键词：一人桥楼 人因工 DNV规范

中图分类号：U674.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（c）-0050-03

人因工程学（Ergonomics）是研究人-机-环境三者之间相互关系的学科，是近几十年发展起来的一门边缘性应用学科，该学科的研究目的在于设计和改进人-机-环境系统，使系统获得较高的效率和效益，同时保证人的安全、健康和舒适。围绕以人为本的设计理念，人因工程学的应用领域不断充实和发展。早在2000年国际海事组织就推出了桥楼设备布置的人因工程指导标准（GUIDELINES ON ERGONOMIC CRITERIA FOR BRIDGE EQUIPMENT AND LAYOUT）。

随着计算机和网络技术的发展，各种通道设备实现了网络连接，传统的船舶桥楼布置和工作方式日显落后，为提高劳动效率，降低劳动强度，减少各种海损和海难，一人桥楼概念应运而生。各大船级社对一人桥楼均推出相应的船级符号及要求，如：ABS-NBLES、NIBS，BV-SYS-NEQ，SYS-IBS，DNV-NAUT-OC，NAUT-AW等等，通过比较发现DNV船级社对一人桥楼的设计要求更多的考虑了人的因素，并在工作环境、工作站布置和人机界面等方面都运用了人因工程学的理论；本文将就DNV一人桥楼设计规则中对上述提到的几方面要求的人因工程学的体现进行详解。

1 DNV一人桥楼设计要求

DNV规范在第六部分第八章用了近百页的篇幅，对一人桥楼的设计要求进行了详尽的描述，在总则中就阐述了组成桥楼系统的四个基本要素（图1）：技术系统（设备），人员操作，人机界面，程序；从中可以看出DNV规范对人的因素的重视和考虑。

2 工作环境

2.1 振动

低频振动对人体的影响主要表现是身体共振，使某些器官或身体结构发生更大振幅的振动；从而引起人体的不舒适、工作效率降低或危及健康。在地面重力加速度条件下，长时间暴露在振动频率3～6 Hz时，会引起头痛、脑胀、眩晕和呕吐，在8～12 Hz时发生背痛，在10～20 Hz时振动会引起眼睛疲劳，以上种种症状都是对船舶驾驶人员的健康和航行安全极为不利的。

DNV规范对一人桥楼设计要求中明确指出要避免引起人体不适的短时或连续振动，同时明确定义了振动的频率、振幅、加速度，在驾驶甲板0.5～5 Hz的振动加速度不得大于0.16 m/s2，5～100 Hz的振动振幅不得超过5 mm/s（Pt.6 Ch.8 Sec.3 B100）。不难看出规范中已经把可能造成人体不适的频率范围划在禁止范围内。

2.2 噪音

噪音对人们正常生活的表现主要体现在：工作时，精力难以集中，情绪焦躁不安，产生心理不愉，妨碍正常语言交流；持续的强烈噪声还会损害人的听力。对于此问题DNV规范也对噪音会对桥楼功效和航行操作的影响进行了详尽描述，同时明确规定了在正常航行状态下，驾驶室的噪音等级不得超过65 dB（A）（Pt.6 Ch.8 Sec.3 B200）。

2.3 微气候

微气候是指工作场所的局部气候条件，主要包括空气气温、空气湿度、气流速度等，几个要素对人体的影响是可以相互替代的。低温高湿使人散热增加，严重导致冻伤；高温高湿使人无法散热，导致热疲劳。所以为了保证驾驶室操作人员的舒适，DNV规范对驾驶室的微环境有着近乎苛刻的要求：在室外温度范围-10 °C～+35 °C时，室内温度应控制在18 °C～27 °C并且温度变化不超过5 °C；在室温21 °C时，湿度应保持在45%左右并且随着温度而降低；驾驶室的风速应因温度升高而加大，在室温18 °C～23 °C时风速应保持在0.3 m/s左右，不应超过0.5 m/s。（Pt.6 Ch.8 Sec.3 B300）

2.4 照明

照明对工作的影响主要表现在照明不足引起疲劳、工作效率降低；同时光亮过高会引起视觉不适，注意力分散，甚至损伤视力。DNV规范就针对驾驶室不同的工作任务和工况进行了划分，并逐一定义照度要求（表1），同时为避免室内材料光反射造成对操作人员的影响，对室内材料的颜色也提出了明确要求。

Place

Colour and illumination

Wheelhouse， general

White， at least 200 lux

Workstations （day）

White， at least 300 lux

Workstations （night）

Red， variable up to 20 lux

Open staircase inside wheelhouse （day）

White， at least 200 lux

Open staircase inside wheelhouse （night）

Red， variable up to 20 lux （Alt： fixed indirect red or filtered white light may be provided in the steps）

Chart table （day）

White， variable 100-1000 lux

Chart table （night）

White filtered， variable up to 20 lux

Toilet （day）

White， at least 200 lux

Toilet （night）

Red， variable up to 20 lux（见表1）

3 工作站的布置

3.1 航行工作站设备要求

航行工作站是驾驶员可以在该工作站完成以下任务：（1）通过视觉和听觉监视交通状况。（2）分析交通状态。（3）掌握AIS信息。（4）决定避碰操作。（5）改变航向和航速。（6）改变操舵模式。（7）操作辅助操车设备。（8）监视时间、航向、速度、螺旋桨转速、船位等信息。（9）调整航行计划。（10）监视和应答航行报警。

3.2 航行工作站设备布置

DNV对于航行工作站的布置提出根据使用频繁程度，相关任务重要程度和人因工程来布置航行工作站的设备；为了方便设备布置满足以上要素，提出了within reach和easily readable的概念并且通过例图直观解释了within reach和easily readable。

从within reach的例图（图2）中，可以看出在航行工作站作业空间的设定中充分考虑了人体主尺度的因素之一（臂长），在肩部和躯干不进行大幅度运动的情况下，均可方便操作，可靠的进行作业，从而降低劳动负荷，提高工作质量；为操作者提供一个舒适的作业条件。

在航行工作站进行任务操作时除了应满足人的within reach的要求，人的视觉特性也是重要的因素之一，DNV规范就从人的视野范围、视觉运动规律等方面划定了easily readable范围（图3）。

4 人机界面（Human machine interface）的设计

人机界面本来就是人因工程学研究和应用的核心问题，许多经验和教训都表明，人机界面设计的不合理将导致操作人员的操作失误、降低系统运行的安全性、甚至造成重大事故。人机界面主要体现在人对机信息输入和机对人的信息输出。规范明确人机界面的设计要考虑人的因素，同时在多任务的情况下，同时显示的信息数量应在人的理解和处理能力之内。具体要求如下。

4.1 输入设备

对于UID（user input device）输入设备，DNV规范中有以下几方面要求。

（1）输入设备形状要表示设备操作方式，如：有选择位置的旋钮对应的操作是有限幅度的旋转，而连续旋转操作的输入设备应设计为手轮或球形捏手。

（2）输入设备的操作方向需要代表操作进程，如：向右或向前移动输入设备代表数量增加。

（3）输入设备应设计成不受意外动作影响，如：如在输入设备上加保护盖或隔栅。

（4）输入设备需要有相应操作的反馈，如：按钮动作后要有声响或指示灯显示。

以上几点都是从人的运动习惯出发，通过对输入设备的进行设计指导，避免由于设计不合理造成不必要的失误和损失。

4.2 指示和显示设备

对于指示和显示设备，DNV也从设备操作环境、人的视力和人的逻辑习惯等方面的考虑，提出了以下要求。

（1）显示方式：显示数值变化不频繁，选用数字显示的方式，反之，选择指针显示的方式；数值线性变化选择用柱状的显示方式，转速的数值变化选择指针式回转显示。

（2）显示文字的字体要简洁清晰。

（3）显示文字与背景要有明显反差。

（4）颜色与含义符合国际惯例，如：闪动的红色代表未读报警，静态的红色代表已知报警，闪动的黄色代表未读警告，静态的黄色代表已知警告。

5 人因工程学在船舶设计中的应用展望

在船舶舱室设备的设计中也在很早就引入了人因工程学的理念，在家具的尺寸设计时都要考虑人体的尺寸、姿态、动作、运动能力。但是在设备布置上往往只考虑静态的空间碰撞，忽略了船员巡查、检修的日常工作状况和施工人员在建造过程的安装。

5.1 设计不合理造成现场施工困难

对于一些日常航行中部操作检测的设备或机械的布置都是安装在远离通道的位置，但有时把一些设备安装在狭小空间内，空间刚好能容纳该设备，从设计模型中看，没有任何问题既无碰撞又充分利用了空间，但是设备无法安装固定。有时把大型设备放在后期安装，设备的起吊和搬运都会受到空间限制只能依靠人力和小型起吊装置，大大降低劳动效率。

5.2 在船舶设计中应充分考虑人的因素

在设备布置和检修通道时要充分考虑人体主尺寸和作业空间的需要；同时需要检测和读取数据的设备，应在仪表处设置足够的照明以保证照度；人员长时间停留的处所，应保证足够的通风以保证舒适。休息处所就应更多的考虑人生理和心理方面的要素，如在休息处所振动和噪音要控制在较低的水平，同时环境的温度、颜色和照度也要利于人的休息和学习。

5.3 根据船东量身定制的船舶设计

以上提到的人的因素都是选用的标准的人体模型，但众所周知，由于人种、地域、年龄、工作环境、风俗习惯差异，在人体主尺度的数据、个人喜好方面存在着较大差异，所以在设计过程中，在满足规范要求的同时也要考虑船员的自身因素，这样使船员工作生活更舒适；同时在舱室和油漆颜色的选择上也要充分考虑船员的自身特点，选择合适的颜色以便减轻船员的心理疲劳。根据船员的饮食习惯，配备厨房设备和冷库划分及容积的比例。根据船舶主要运营航线，选择合适的空调系统。根据船员的生活习惯和宗教习惯，选择卫浴形式。随着对人因工程的发展，个性化设计将深入到船舶设计的方方面面。

6 结语

通过上述的对DNV规范中人因工程体现的解读，可以看出DNV在对设计指导中充分考虑了在船舶操作中人的体感、人体尺度、运动习惯、逻辑习惯等人因要素，率先将人因工程理论应用于船舶设计要求当中，既给船舶设计者提供了理论依据和标准，又为船舶使用者提供了舒适的驾驶环境。相信在桥楼设备布置的人因工程指导标准的指导之下，越来越多的船级社会将一人桥楼的设计标准量化。

同时人因工程学也会以一人桥楼为契机，在今后的船舶设计中将有更多的应用，把“以人为本”的设计理念贯穿于整个船舶设计过程中，充分体现人因工程的设计思想，形成一种“以人为本”设计思想和方法，让船舶更安全，更舒适。

参考文献

[1] 郭伏，钱省三.人因工程学[M].机械工业出版社，2007.