Luận văn thạc sĩ về thiết kế ergonomics trong công nghệ chế tạo máy

Nghiên cứu thiết kế ergonomics trong chế tạo máy, luận văn thạc sĩ công nghệ chế tạo máy, tập trung vào cải thiện hiệu quả và an toàn lao động.

• Tác giả: Trương Nam Trung
• Người hướng dẫn: PGS. TS Phạm Ngọc Tuấn
• Trường học: Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Nghiên Cứu Thiết Kế Đảm Bảo Ergonomics Trong Chế Tạo Máy
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: TP.Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về Ergonomics

Chương này cung cấp cái nhìn tổng quan về thiết kế ergonomics và vai trò của nó trong công nghệ chế tạo máy. Nghiên cứu thiết kế ergonomics không chỉ giúp cải thiện hiệu suất lao động mà còn đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Theo định nghĩa của Tổ chức Y tế Thế giới, ergonomics là khoa học nghiên cứu mối quan hệ giữa con người và máy móc. Việc áp dụng ergonomics trong chế tạo máy giúp giảm thiểu tai nạn lao động và cải thiện điều kiện làm việc. "Ergonomics là khoa học liên ngành, giúp chúng ta giải quyết mối quan hệ giữa người và máy một cách hiệu quả". Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc thiết kế máy móc phù hợp với đặc điểm sinh lý và tâm lý của người lao động.

1.1 Định nghĩa Ergonomics

Ergonomics, xuất phát từ tiếng Hy Lạp, có nghĩa là 'lao động' và 'quy luật'. Nó nghiên cứu cách thức mà con người tương tác với máy móc và môi trường làm việc. Thiết kế máy phải đảm bảo tính an toàn và hiệu quả, từ đó nâng cao năng suất lao động. Theo thống kê, hàng năm có hàng triệu người lao động bị tai nạn do thiết bị không phù hợp. Việc áp dụng tiêu chuẩn ergonomics trong thiết kế máy móc sẽ giúp giảm thiểu những rủi ro này.

1.2 Mục đích của Ergonomics

Mục đích chính của nghiên cứu ergonomics là tối ưu hóa hiệu suất lao động và đảm bảo an toàn cho người lao động. Ergonomics không chỉ giúp cải thiện điều kiện làm việc mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm. "Sức khỏe và hiệu quả là hai yếu tố không thể tách rời trong môi trường làm việc". Việc áp dụng các tiêu chí ergonomics trong thiết kế sẽ giúp tạo ra môi trường làm việc thân thiện và hiệu quả hơn.

II. Những vấn đề cơ bản về thiết kế đảm bảo Ergonomics

Chương này tập trung vào các vấn đề cơ bản trong thiết kế máy đảm bảo ergonomics. Việc thiết kế phải dựa trên các nguyên tắc khoa học về con người, bao gồm sinh lý học, tâm lý học và các yếu tố môi trường. Nghiên cứu thiết kế ergonomics giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất lao động và an toàn. "Thiết kế không chỉ là tạo ra sản phẩm mà còn là tạo ra trải nghiệm tốt cho người sử dụng". Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc hiểu rõ nhu cầu và khả năng của người lao động trong quá trình thiết kế.

2.1 Định nghĩa thiết kế đảm bảo Ergonomics

Thiết kế đảm bảo ergonomics là quá trình tạo ra sản phẩm và môi trường làm việc phù hợp với khả năng và giới hạn của con người. Điều này bao gồm việc lựa chọn kích thước, hình dáng và cách bố trí thiết bị sao cho thuận tiện và an toàn. "Một thiết kế tốt sẽ giúp người lao động làm việc hiệu quả hơn và giảm thiểu rủi ro". Việc áp dụng các nguyên tắc này trong công nghệ chế tạo máy là rất cần thiết.

2.2 Các hướng phát triển và ứng dụng của ergonomics trong thiết kế

Ergonomics có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ thiết kế sản phẩm đến cải thiện quy trình làm việc. Việc áp dụng các tiêu chí ergonomics trong thiết kế sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu tai nạn lao động. "Sự phát triển của công nghệ chế tạo máy cần phải đi đôi với việc đảm bảo an toàn cho người lao động". Điều này cho thấy sự cần thiết phải nghiên cứu và ứng dụng ergonomics trong mọi khía cạnh của sản xuất.

III. Tiêu chí thiết kế đảm bảo Ergonomics

Chương này trình bày các tiêu chí cần thiết để thiết kế đảm bảo ergonomics trong chế tạo máy. Các tiêu chí này bao gồm an toàn, hiệu quả, và sự thoải mái cho người sử dụng. "Một thiết kế tốt không chỉ đảm bảo an toàn mà còn phải tạo cảm giác thoải mái cho người lao động". Việc áp dụng các tiêu chí này sẽ giúp nâng cao năng suất lao động và giảm thiểu rủi ro trong quá trình làm việc.

3.1 Các tiêu chí thiết kế đảm bảo Ergonomics

Các tiêu chí thiết kế bao gồm kích thước, hình dáng, và cách bố trí thiết bị sao cho phù hợp với người sử dụng. Việc thiết kế phải dựa trên các nghiên cứu về sinh lý và tâm lý của con người. "Thiết kế phải phù hợp với khả năng và giới hạn của con người để đảm bảo an toàn và hiệu quả". Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nghiên cứu và áp dụng tiêu chuẩn ergonomics trong thiết kế.

3.2 Quy trình thiết kế đảm bảo Ergonomics

Quy trình thiết kế đảm bảo ergonomics bao gồm việc xác định nhu cầu của người sử dụng, nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất lao động, và áp dụng các tiêu chí thiết kế phù hợp. "Một quy trình thiết kế tốt sẽ giúp tạo ra sản phẩm an toàn và hiệu quả". Việc áp dụng quy trình này trong công nghệ chế tạo máy là rất cần thiết để đảm bảo an toàn cho người lao động.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 21 haønh chuùng moät caùch deã daøng. Moät phöông chaâm môùi ra ñôøi “laøm thích nghi maùy moùc vôùi con ngöôøi”. - Ñeán chieán tranh Theá giôùi thö II, cuøng vôùi söï phaùt trieån cuûa kyõ thuaät quaân söï môùi, ngöôøi ta thaáy thöïc söï caáp baùch phaûi phaùt trieån Ergonomics. Coù theå xem chieán tranh theá giôùi thöù II laø ñoäng löïc thuùc ñaåy Ergonomics phaùt trieån.

Luùc ñoù, ñeå phuïc vuï chieán tranh, haøng loaït vuõ khí vaø kyõ thuaät môùi ra ñôøi, trong soá ñoù coù nhieàu loaïi ñaõ boïc loä roõ nhöôïc ñieåm söû duïng. Nguyeân nhaân chuû yeáu laø do caùc loaïi vuõ khí naøy thöôøng quaù phöùc taïp, coù yeâu caàu raát cao ñoái vôùi ngöôøi söû duïng, vöôït qua khaû naêng taâm sinh lyù cuûa con ngöôøi. Trong boái caûnh ñoù, thuaät ngöõ “Ergonomics” ñaõ ñöôïc K.Murrell (ngöôøi Anh) chính thöùc ñeà xuaát ngaøy 12-7- 1949. Vaøo ngaøy naøy, ngöôøi ta ñaõ toå chöùc moät cuoäc hoïp taïi Boä Haûi quaân Anh vaø hình thaønh nhoùm lieân ngaønh goïi laø nhoùm “nghieân cöùu con ngöôøi” ñeå nghieân cöùu nhöõng vaán ñeà lieân quan ñeán con ngöôøi trong lao ñoäng.

Vaø trong cuoäc hoïp ngaøy 12-6-1950 thuaät ngöõ “Ergonomics” chính thöùc ñöôïc thöøa nhaän. Naêm 1949, Anh thaønh laäp “Hoäi nghieân cöùu Ergonomics” Naêm 1953, Myõ thaønh laäp “Hoäi yeáu toá con ngöôøi” Naêm 1959, Hieäp hoäi Ergonomics quoác teá ñöôïc thaønh laäp. Naêm 1960 dieãn ra hoäi nghò ergonomics quoác teâ laàn thöù I. Naêm 1963, Nhaät thaønh laäp “Hoäi lao ñoäng hoïc” Sau chieán tranh Theá giôùi thöù II, caùc nöôùc baét ñaàu khoâi phuïc laïi vaø xaây döïng ñaát nöôùc baèng caùch taêng toác phaùt trieån coâng nghieäp.

Cho neân coù theå goïi Ergonomics nhöõng naêm 1960 laø thôøi kyø cuûa Ergonomics coâng nghieäp. Luùc naøy Ergonomics ñöôïc ñöa vaøo ñaøo taïo vaø huaán luyeän chính quy taïi caùc tröôøng kyõ thuaät. - ÔÛ Lieân Xoâ cuõ, cô sôû ñaøo taïo Ergonomics ñöôïc thaønh laäp taïi vieän nghieân cöùu thaåm myõ coâng nghieäp vaøo ñaàu nhöõng naêm 1960 Chương 1 22 Toùm laïi, söï phaùt trieån cuûa Ergonomics coù theå toùm taét thaønh caùc giai ñoaïn chính sau: - Thôøi kyø sô khai, ergonomics mang tính chaát thích nghi caù nhaân ñeå phuïc vuï cuoäc soáng leo treøo haùi löôïm. - Thôøi kyø tröôùc chieán tranh Theá giôùi thöù I, thôøi kyø Ergonomics vôùi söï aùp duïng trieät ñeå chuû nghóa Taylor.

- Thôøi kyø chieán tranh theá giôùi thöù I, Ergonomics quaân söï, phuïc vuï cho söï hoaøn thieän vuõ khí thoâ sô ban ñaàu. - Thôøi kyø chieán tranh theá giôùi thöù II, Ergonomics quaân söï, hoaøn thieän vaø ña daïng hoaù vuõ khí chieán tranh hieän ñaïi. - Thôøi kyø nhöõng naêm 1960, Ergonomics coâng nghieäp, gaén lieàn vôùi söï phaùt trieån saûn xuaát nhanh choùng, phuïc vuï cho coâng nghieäp hoaù. - Thôøi kyø nhöõng naêm 1970, ergonomics haøng tieâu duøng.

Giai ñoaïn caùc nöôùc töï khaúng ñònh mình baèng caùc thaønh töïu phaùt trieån ñaát nöôùc, naâng cao möùc soáng thoâng qua caùc chæ soá haøng hoaù bình quaân treân ñaàu ngöôøi. - Thôøi kyø nhöõng naêm 1980, Ergonomics maùy tính. Maùy vi tính baét ñaàu ñöôïc söû duïng phuïc vuï cho khoa hoïc vaø ñôøi soáng. Yeáu toá con ngöôøi ñaõ ñöôïc tính toaùn cuõng nhö moâ phoûng trong vieäc thieát keá vaø cheá taïo maùy vi tính.

- Thôøi kyø nhöõng naêm 1990, ergonomics tin hoïc. Ergonomics ñoùng goùp phaàn quan troïng trong vieäc hoaøn thieän caùc phöông tieän thoâng tin nhanh choùng, chính xaùc vaø coù hieäu quaû cao. - Thôøi kyø nhöõng naêm 2000, Ergonomics cho vui chôi giaûi trí. Vì vaäy, ergonomics seõ phaùt trieån theo höôùng taïo ra nhöõng phöông tieän toái öu cho con ngöôøi ñöôïc thöïc söï vui chôi giaûi trí trong thôøi gian raõnh roåi ñeå phuïc hoài söùc saûn xuaát.2 Nhöõng ñoäng cô ñeå Ergonomics khoâng ngöøng phaùt trieån.

Nhìn laïi quaù trình lòch söû cuûa Ergonomics, coù theå noùi ñaây laø moät quaù trình lieân tuïc phaùt trieån vôùi quy moâ vaø phaïm vi saâu roäng. Nhöõng ñoäng cô ñeå ergonomics khoâng ngöøng phaùt trieån laø: - Khoa hoïc phaùt trieån khoâng ngöøng: Nhöõng thaønh töïu khoa hoïc ngaøy nay laø voâ cuøng to lôùn. Caøng ngaøy ngöôøi ta caøng saùng cheá ra nhieàu loaïi thieát bò hieän ñaïi vaø phöùc taïp hôn. Do ñoù, ñoøi hoûi trình ñoä cuûa ngöôøi söû duïng cuõng cao hôn.

Song veà cô baûn, khaû naêng veà theå löïc, trí tueä vaø taâm lyù cuûa con ngöôøi coù nhöõng ñaëc ñieåm rieâng vaø coù nhöõng haïn cheá nhaát ñònh. Do ñoù phöông chaâm cuûa egonomics laø laøm cho maùy moùc phuø hôïp vôùi con ngöôøi, chöù khoâng phaûi baét con ngöôøi phaûi thích nghi theo maùy. - Söï ngaên caùch veà khoâng gian vaø thôøi gian giöõa người thieát keá vaø söû duïng: Thoâng thöôøng, moät saûn phaåm töø ngöôøi thieát keá ñeán ngöôøi söû duïng coøn qua hai khaâu trung gian nöõa laø ngöôøi cheá taïo vaø ngöôøi mua. Do vaäy, ñoâi khi yù töôûng cuûa ngöôøi thieát keá khoâng saùt vôùi nhu caàu thöïc teá cuûa ngöôøi söû duïng.

Chính ergonomics laø caàu noái giöõa nhaø thieát keá vôùi ngöôøi söû duïng - Phaïm vi roäng lôùn cuûa caùc ñoái töôïng söû duïng: baát kyø moät saûn phaåm naøo ñöôïc saûn xuaát ra, ñeàu coù theå xaâm nhaäp vaøo nhieàu quoác gia khaùc nhau veà ngoân ngöõ, trình ñoä vaên hoaù, tö duy coâng nghieäp, phong tuïc taäp quaùn, vaø caû caùc ñaëc ñieåm theå löïc, taâm lyù vaø nhaân traéc. Chính Ergonomics ñaõ goùp phaàn khoâng chæ laøm ngaén khoaûng caùch giöõa ngöôøi thieát keá vaø ngöôøi söû duïng, maø caû khoaûng caùch giöõa caùc quoác gia.5 TÌNH HÌNH NGHIEÂN CÖÙU TREÂN THEÁ GIÔÙI VAØ TRONG NÖÔÙC: 1.1 Tình hình nghieân cöùu treân theá giôùi Moät soá coâng trình nghieân cöùu tieâu bieåu veà ergonomics treân theá giôùi taäp trung vaøo vieäc thieát keá sao cho tö theá cuûa ngöôøi söû duïng ñöôïc thoaûi maùi, thuaän tieän, traùnh xaûy ra sai soùt. Nghieân cöùu caùc tö theá baát lôïi ñoái vôùi taøi xeá xe taûi, töø ñoù ñöa ra caùc tö theá thích hôïp cho vieäc ñieàu khieån xe. [22] ™ Boä quoác phoøng Myõ.

Nghieân cöùu thieát keá caùc boä phaän ñieàu khieån cuûa maùy bay sao cho deã söû duïng, traùnh nhaèm laãn. Tieán só tröôøng Ñaïi hoïc Guelph, nghieân cöùu veà caùc soá ño nhaân traéc hoïc trong thieát keá coâng nghieäp. Giaùo sö ôû Ñaïi hoïc Queen vôùi baøi baùo Ergonomics vaø vieäc thieát keá saûn phaåm. Mackinnon, Tieán só tröôøng Ñaïi hoïc Newfoundland, nghieân cöùu veà Ergonomics vaên phoøng, ñeà xuaát caùc phöông phaùp thieát keá baøn gheá, trang thieát bò vaên phoøng sao cho coù lôïi cho söùc khoûe.

[35] ™ Khoa kyõ thuaät coâng nghieäp vaø cheá taïo, tröôøng Ñaïi Hoïc Oregon State (Oregon State University), nghieân cöùu veà moái töông quan giöõa heä thoáng “ngöôøi – maùy”. [25] ™ Rungtai Lin, AÙp duïng Ergonomics trong thieát keá trang thieát bò tröôøng hoïc. Payton, tröôøng Ñaïi Hoïc Auburn, vôùi coâng trình Ergonomics trong saûn xuaát. [17] Chương 1 25 Haàu heát caùc tröôøng Ñaïi Hoïc treân theá giôùi ñeàu giaõng daïy moân Ergonomics cho sinh vieân khoái kyõ thuaät vaø quaûn lyù coâng nghieäp.

Moät soá tröôøng Ñaïi hoïc coøn ñaøo taïo chuyeân ngaønh Ergonomics vôùi caùc baäc hoïc khaùc nhau nhö: Ñaïi hoïc Birmingham, Michigan, Cornell, Louisville, Toronto, Ohio State, Loughborough, Waterloo, Aubrun… [phu luïc 3] Toå chöùc Egonomics quoác teá: Goïi taét laø IEA (International Ergonomics Association) coù nhieäm vuï: [41] ™ Nghieân cöùu vaø phaùt trieån khoa hoïc vaø öùng duïng cuûa Ergonomic. ™ Hoã trôï Ergonomic cho caùc nöôùc ñang phaùt trieån. ™ Duy trì caùc chöông trình giaùo duïc veà Ergonomic. ™ Khuyeán khích phaùt trieån vaø öùng duïng Ergonomic thoâng qua 9 giaûi thöôûng khaùc nhau.2 Tình hình nghieân cöùu trong nöôùc - Cho ñeán nay, ngöôøi ñaët neàn moùng ñaàu tieân cho ngaønh Ergonomics ôû Vieät Nam laø Baùc só Buøi Thuï.

Naêm 1964, sau khi tu nghieäp ôû Tieäp Khaéc veà ngaønh hoïc môùi naøy, Baùc só Buøi Thuï ñaõ cuøng caùc ñoàng nghieäp khaùc nghieân cöùu lónh vöïc naøy vôùi nhieàu hình thöùc khaùc nhau. Nhöõng nghieân cöùu ban ñaàu veà Ergonomics cuûa Baùc syõ vaø ñoàng nghieäp laø ñaëc ñieåm giaûi phaåu nhaân traéc, sinh lyù con ngöôøi trong quaù trình lao ñoäng ôû ñoàng ruoäng, coâng tröôøng, xí nghieäp, nhaø tröôøng…Vôùi caùc ñeà taøi cuï theå nhö: - Thieát keá gheá ngoài thích hôïp cho coâng nhaân ngaønh may - Ergonomics trong trang bò cho thôï laën - Ñaùnh giaù maùy keùo MTZ-50vaø DT-75 theo quan ñieåm Ergonomics - Moät soá nhaän xeùt Ergonomics ôû coâng nhaân laùi xe - Naêm 1985, Phoøng thí nghieäm Ergonomics thuoäc phoøng nghieân cöùu taâm sinh lyù lao ñoäng, thuoäc vieän Y hoïc lao ñoäng ñöôïc thaønh laäp, böôùc ñaàu tham gia hoaït ñoäng nghieân cöùu veà Ergonomics. - Naêm 1996, Nguyeãn Baïch Ngoïc baùo caùo ñeà taøi: Xaây döïng caùc giaûi phaùp ergonomics ñeå caûi thieän lao ñoäng taïi moät soá cô sôû, ñaõ cho thaáy lôïi ích trong vieäc caûi thieän ñieàu kieän lao ñoäng baèng caùc giaûi phaùp reû tieàn, deã thöïc hieän ñoái vôùi caùc cô sôû saûn xuaát. - Trong lónh vöïc ñaøo taïo, töø choã Ergonomics môùi ñöôïc nhaéc ñeán trong caùc buoåi chuyeân ñeà, nay ñaõ ñöôïc ñöa vaøo chöông trính nhö moân hoïc chính khoaù taïi caùc tröôøng nhö: Ñaïi Hoïc Coâng Ñoaøn, Ñaïi Hoïc Y Khoa, Khoa Baûo Hoä Lao Ñoäng tröôøng Ñaïi Hoïc Toân Ñöùc Thaéng …Tuy nhieân, coøn nhieàu ngaønh khoa hoïc lieân quan ñeán thieát keá, cheá taïo, quaûn lyù lao ñoäng… chöa ñöa Ergonomics vaøo chöông trình ñaøo taïo, do ñoù ñoùng goùp cuûa Ergonomics trong ñôùi soáng vaø saûn xuaát coøn bò nhieàu haïn cheá.6 MUÏC TIEÂU VAØ PHAÏM VI ÑEÀ TAØI 1.1 Muïc tieâu cuûa ñeà taøi Muïc tieâu cuûa ñeà taøi laø nghieân cöùu thieát keá ñaûm baûo Ergonomics trong cheá taïo maùy thoâng qua vieäc xaây döïng boä tieâu chí thieát keá ñaûm baûo Ergonomics, vaø quy trình aùp duïng trong thieát keá saûn phaåm.2 Phaïm vi cuûa ñeà taøi Phaïm vi cuûa ñeà taøi chæ taäp trung nghieân cöùu thieát keá ñaûm baûo Ergonomics thoâng qua caùc tieâu chí thieát keá ñaûm Ergonomics, quy trình thieát keá ñaûm baûo Ergonomics vaø öùng duïng ñeå thieát keá maùy in luïa 6 maøu.

Chương 1 28 Chöông 2. NHÖÕNG VAÁN ÑEÀ CÔ BAÛN VEÀ THIEÁT KEÁ ÑAÛM BAÛO ERGONOMICS 2.1 ÑÒNH NGHÓA THIEÁT KEÁ ÑAÛM BAÛO ERGONOMICS 2.1 Quaù trình thieát keá saûn phaåm - Thieát keá laø moät khaâu raát quan troïng trong vieäc taïo ra saûn phaåm. Thieát keá kyõ thuaät ñaõ coù töø raát laâu ñôøi gaén lieàn vôùi lòch söû phaùt trieån khoa hoïc kyõ thuaät cuûa loaøi ngöôøi, tuy nhieân noù chæ phaùt trieån maïnh meõ cuøng cuoäc caùch maïng khoa hoïc kyõ thuaät. - Ñeå thieát keá ra moät saûn phaåm phaûi traûi qua caùc coâng ñoaïn khaùc nhau cuûa quaù trình thieát keá: Ban ñaàu laø tìm hieåu nhu caàu cuûa thò tröôøng ñeå coù theå ñònh daïng ñöôïc caùc chæ tieâu vaø yeâu caàu kyõ thuaät, sau ñoù ñeå hoaøn thieän ñöôïc saûn phaåm thì phaûi traûi qua caùc coâng ñoaïn thieát keá sô boä, laäp moâ hình moâ phoûng, phaân tích thieát keá, toái öu hoùa thieát keá nhö sô ñoà 2.1 Ñònh daïng caùc chæ Thu thaäp caùc thoâng Nhu caàu tieâu vaø yeâu caàu tin thieát keá lieân quan thieát keá vaø nghieân cöùu Thieát keá Phaân tích Laäp moâ hình Thieát keá sô hoaøn thieän thieát keá moâ phoûng boä Saûn xuaát Thò tröôøng Sô ñoà 2.1: Quaù trình thieát keá saûn phaåm Chương 2 29 2.