晶片分选设备工效学评价及优化设计

作     者：苏乐准 

作者单位：浙江理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙颖莹;吴群

授予年度：2017年

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：晶片分选设备 RULA 工作空间 用户体验地图 工效学评估 优化设计 

摘      要：该项目来源于某某电子有限公司的某型半自动晶片分选机外观优化设计项目。采用半自动晶片分选机进行晶片分选作业,一般采取坐姿方式进行,在作业过程中需要上肢长时间进行频繁的手工操作,是一种典型的手工作业工种,若晶片分选设备的设计不符合工效学原理,长时间频繁的的手工操作容易导致一系列肌肉骨骼疾病。因此,在优化设计的过程中需要更多地考虑工效学方面的因素,提高产品使用的舒适性。舒适性是人们一贯的追求,在产品优化设计过程中,根据产品特征和操作方式构建恰当的评估方法对当前产品进行工效学分析与评价,可以发现当前产品中存在的工效学问题并给出相应的优化设计方向。在优化设计方案完成后,对选定的设计方案进行实验评估验证,可以确保产品符合工效学原理,从而提高产品使用的舒适性,降低工人患肌肉骨骼疾病的风险。在对合作企业总经理和工程师进行用户访谈后,了解了产品主要使用人群、晶片分选作业的流程以及晶片分选作业过程中人机交互的关键接触点。然后,对该型需要改进的晶片分选机的工作空间进行了了分析,针对目标使用人群,参照国家标准选取相关的人体尺寸数据,对晶片分选机的基本尺寸数据进行了计算并给出了参考值。此外,对产品目标使用人群进行了用户访谈,了解他们在操作过程遇到的问题,在此基础上构建了晶片分选作业的用户体验地图,将用户在操作过程中各关键接触点处的问题进行了可视化呈现,帮助设计师更好的了解用户使用过程中遇到的问题。根据晶片分选作业作业的特征,构建了基于用户作业姿势的工效学评价方法,即以RULA快速上肢测评为主,以工作空间和用户使用产品的主观舒适度评估为辅的评价方法,并给出了相应的评价指标。利用该方法对当前产品进行了评估,找出了当前产品中存在的问题并给出了相应的优化设计方向。最后,进行了晶片分选机的外观优化设计工作,根据之前实验评估给出的优化设计方向,结合用户需求分析的结果,设计了多款产品外观方案,通过德尔菲法对设计方案进行了筛选,并用之前构建的评估方法对选定的设计方案进行了验证评估,确保优化方案符合工效学要求。本研究的成果包括:针对目标使用人群对产品基本尺寸进行了重新计算并给出了推荐值;构建了晶片分选作业用户体验地图来直观展示用户使用产品时遇到的问题;基于晶片分选作业的特征构建了相应的工效学评估方法;对合作企业需要进行改进的某型产品进行了工效学评估实验,找出了其中存在的问题并给出了相应的优化设计方向;设计了多款晶片分选机的外观方案,并从中筛选出最优方案,实验评估结果显示该方案极大的提升了用户操作过程中的舒适性。