电子工艺实训用高度可调工作台的人机工效性分析

电子工艺实训作为实践教学活动，对操作精准度和持续作业能力要求颇高，工作台的构造与功能会直接影响操作者的姿势、视角和手部动作，传统固定式工作台在应对不同身高、体型及操作习惯的使用者时，常难以保证人体工效的合理性，最终影响到教学效果和身体健康，以高度可调的工作台作为改进方向，设计中要充分考量人体因素与实训任务特性的适配关系，方可在实际使用中展现其功能价值。

一、人机工效学理论与工作台设计的关系

（一）人机工效学的基本原理

人机工效学聚焦于探究人在工作场景中与设备、工具和环境的相互作用。意在通过科学设计增进效率并保障身体健康，操作平台要结合人体解剖特点、姿势规范以及作业任务，精准设定工作高度、操作区间和视觉条件，实现人与设备系统的高效协作。尤其是在电子工艺这类精细操作里，操作区域与视野范围的协调状况直接关乎作业稳定性和疲劳度，是衡量工作台设计是否合理的关键要素。

（二）高度可调设备的工效价值

作业时的姿势和肌肉负担受工作台高度直接影响，调节功能在多用户教学场景中十分关键。手工焊接与拆焊技能实训主要有手工焊接与拆焊技能训练与考核。点和线焊接与拆焊训练与考核、常用电子元器件焊接与拆焊训练与考核、简单单元电路装配训练与考核。通过实训，学生认识了焊接工具和焊接方法，掌握常用的焊接工艺，能够根据设计原理图完成简单单元电路的设计，焊接，装配和调试基本环节[1]。

（三）电子工艺实训的特殊性

电子工艺实训任务精度要求高，姿势长时间固定，操作常涵盖焊接、贴片与检测等内容，需稳定视距与坐姿支持，不合适的台面高度易使人过度低头、身体前倾或抬臂，加重颈肩腰负担，使作业效率与质量降低，学生身为实训的核心主体，普遍缺少姿势保护的意识，若设备不能及时调整，很容易形成不良操作习惯且增加身体负荷，工作台要拥有良好的人机契合度，通过结构设计来促使正确姿势的形成[2]。

二、电子工艺实训工作台现状调研与问题分析

（一）调研方法与对象

本研究针对 5 所高职院校电子实训基地开展实地考察，同时设计问卷对 58 名实训指导教师以及 186 名学生进行调查，调查内容涉及工作台高度适配性、操作舒适程度、调节便利情况、视线与照明条件等方面，调查样本囊括了三类主流的工作台：固定式（高度固定为 780mm ），半调节型靠手动机械结构调节，全调节型由电动控制，利用红外运动捕捉装置记录学生操作不同设备时的姿态，借助 Borg - RPE 主观疲劳评分量表评定操作时的疲劳感，进一步从定量与定性两个角度分析现有设备的工效状况。

（二）当前工作台在工效性上的问题

当下使用率最高的固定式工作台在高度适配性上存在重大缺陷，不能契合不同身高操作者的需求，常见问题有肩部持续悬空、腰部过度前屈、前臂受压迫等，机械半调节型虽在理论层面具备可调整性，然而调节方式要依靠螺杆扭转工具，实际运用频率非常低，大多场合还是依据教师情况进行统一设定，未顾及学生个体差异。尽管电动调节型工作台性能出色，但因成本高昂、供电繁琐、管理困难，实训室的配置数量有限，众多使用者反映，连续操作 30 分钟以上会有肩颈酸胀、腰背劳累及眼部不适等现象，部分用户称操作视线与焊接区域不匹配，致使误焊和返工的概率增加，照明布局不合理、台面反光以及工具随意摆放等情况，也在一定程度上增加了身心负担，使学习效率降低[3]。

（三）典型案例分析

对 3 所学校典型工作台使用情况开展分析，找出了多个有代表性的使用难题，处于固定高度的工作台前，一名身高 183cm 的男学生进行连续焊接任务时，出现了严重的腰背疲劳状况，身体前倾角超出25^∘ °，大幅超出人体适宜操作角度，连续操作 50 分钟后，误焊率增加到 15% 。在半调节工作台的实例里，教师为适应自身站姿讲解将高度设定为 800mm ，然而身高低于 160cm 的学生因手臂处于悬空状态，手部操作的稳定性变差，产生大量误操作现象，此外有个案例表明，学生开展贴片任务期间，由于没法调整台面与照明角度，只能长时间歪头观察，致使颈部肌肉群紧绷，影响后续学习任务的连贯度与质量。

三、高度可调工作台的优化设计与工效提升策略

（一）设计优化目标与原则

电子工艺实训工作台优化需以“人体适配性、安全性、模块化”为关键目标，设计中要兼顾不同身高、操作习惯以及任务内容，在保障结构稳固、操作便利的基础上达成个体差异化适配，设计涵盖的原则有：1）具备多维度调节功能：除了台面高度，也需支持对灯臂角度、操作面倾斜度等参数的调节；2）结构紧密且达成空间高效运用：满足教学场景高密度布置的要求；3）集成静电释放、照明及收纳等功能；4）材料绿色环保且经久耐用，利于日常清理与保养。

（二）关键设计参数与人机匹配分析

优化设计需以人体测量数据为依据，明确各结构参数的合理区间，工作台高度调节范围设定在 680mm 至 1050mm 之间，调节步长不超过10mm ；台面宽度宜定为 1200-1500mm ，深度取 650--800mm ，保障双肘支撑空间和工件摆放区域；对边缘部分实施 R⩾5mm 的倒角操作，防止臂部神经受压迫；建议选用表面电阻为 10⁶-10⁹Ω 的抗静电高压装饰板作为台面材料，支撑结构采用规格为 40×40mm 的铝合金型材，实现强度与轻量化兼顾。照明部分宜集成 500-800lux 的侧向柔光灯源，能进行 4000K-6500K 的色温调节，且配备防眩面罩，电动升降模块借助低噪音步进电机驱动丝杆，拥有三档记忆及上限限位能力，采用触控或脚踏双模式操作，提升交互感受与工作效率。

（三）基于用户反馈的实证改进路径

基于改进后的设计，选定两所学校开展试点验证工作，构建带有电动升降功能、可调节照明角度、抗静电台面以及智能识别模块的原型工作台，供 68 名学生使用四周，统计结果显示，试用组日均操作误焊次数比原设备降低 18.7% ，返工情况减少了 12.3% ，主观满意度评分涨至4.6/5；教师反映学生实训时姿势纠偏的主动性显著提升，管理工作压力降低，姿态分析显示，应用优化后的台面后，躯干前倾角均值从 20.3^∘ 降到了 7.5°，颈部旋转角度降幅超 40% ，切实缓解了长时间作业给脊柱造成的应力累积，展现出显著的工效改善成效。

总结：

经对电子工艺实训用高度可调节工作台开展人机工效性分析发现，科学的人机适配设计不仅能增强操作的舒适感与作业效能，又可切实防范职业性疲劳和损伤，依据实地调研和设计优化意见，高度可调工作台在实训教学里应用价值显著，后续需推进其智能化与模块化发展，以契合多样化教学需求。

参考文献

[1] 谢再晋 , 廖继海 , 何璞 , 等 . 电子工艺实训线上线下混合教学模式的探索 [J]. 大学物理实验 ,2023,36(02):144-149.

[2] 彭靳 , 汪先兵 , 王祥傲 , 等 . 电子信息工程专业“电子工艺实训”课程改革与实践 [J]. 滁州学院学报 ,2025,27(02):126-131.

[3] 余宏 . 电子工艺实训课程实训技能教学研究 [J]. 科技风 ,2020,(31):38-39.