人体工程学家的头衔可能听起来不像大多数人的理想工作，但马蒂·斯米茨，人体工程学模拟工程师福特汽车公司他说他正在实现自己的梦想。在底特律的实验室里，他目睹了一场制造业革命。
人体工程学——研究保护人们在工作中的幸福和提高他们的效率——正在制造业中经历着翻天覆地的变化。它正从一个事后才想到的东西，转变为产品装配和设计的主要驱动因素。
斯米茨说，装配中的人体工程学已经走到了制造业的前沿，因为它减少了装配错误和工伤，从而节省了资金。斯米茨说:“20年前，你会走在(一条新建的汽车装配线)上，对问题进行统计。但他认为，在那个时候进行人体工程学评估已经太晚了，不会有太多好处。
在福特，装配中的人体工程学问题现在已经在原型设计甚至设计阶段得到了解决，在生产之前就已经对这些问题进行了分类和解决。在谈到制造福特汽车和卡车的工人所面临的挑战时，斯米茨表示:“这确实只是我们反复看到的三个问题。”“他们够不到那个角色;他们没有手的间隙去抓那个零件;或者他们没有力气把这个零件装进去。”
在实验室里
斯米茨在福特管理的实验室现在可以使用虚拟现实和增强现实工具模拟麻烦零件的组装，在它们给现实生活中的工人造成问题之前。他和他的团队可以在流水线上用数字模拟出一辆模拟汽车，并让一个测试对象——例如，流水线上的一名工人——通过虚拟现实眼镜进入模拟。在这个实验室里，斯米茨和他的团队甚至可以在他们工作时设置临时障碍，以阻止他们的受试者到达，例如，连接虚拟的散热器软管。
这些工具为斯米茨和他的同事们提供了所需的数据，以便在福特工程师用来设计汽车的零件的计算机辅助设计中包含人体工程学规范。典型的规格可能要求重量不超过7磅。将一个给定的部分插入另一个部分所需要的力。这样的规范降低了工人受伤的风险，并且通过使其更容易组装从而减少装配错误，提高了成品的质量。
人体工程学的增长达到
但不仅仅是斯米茨这样的专家对制造产品的人体工程学感兴趣，也不仅仅是福特这样的主要制造商。新的工具使更广泛的工程师能够认识到为最大舒适度而设计的工作站的好处。
“人体工程学技术正在向产品设计师和制造工程师的领域扩展，而不仅仅局限于人体工程学专家。西门子PLM软件．“这是因为软件工具变得更容易使用。”他说，当前的工具不仅更容易编程，还能以更少的麻烦生成更多有用的数据。
人类工程学家以及设计和制造工程师可以使用的工具之一是新一代的数字人体模拟器，如西门子的杰克和吉尔生物力学模型。这些化身可以被放置在虚拟制造环境中，以探索如何在承担建造环境的费用之前最好地设计这些环境。实际工人的动作——通过动作捕捉技术数字化，好莱坞特效设计师使之闻名——可以映射到数字模型上，以获得工人在新的或重新设计的装配厂的工作情况的准确图像。
即使没有动作捕捉技术，数字人体模型也可以帮助设计师在设计工作场所时考虑到特定人群的需求。利用这些数字模型，设计师可以解释劳动力的典型范围和身高。公司的集团产品经理塞巴斯蒂安•宾内曼(Sebastian Binnemann)表示，这种洞察力可以在很大程度上提高组装工厂的效率，同时减轻工人的压力博世力士乐该公司生产流水线设备。
宾内曼说，除了工人自身的身体特征外，生产的产品的细节——比如每个工人处理多少零件，零件和成品的重量——也应该从人体工程学的角度为工作站的设计提供信息。
宾内曼以博世力士乐的一系列可定制工作站组件为例，说明人体工程学对该公司产品设计的影响，其中包括用于工作站的可调节脚凳。他说，认为大多数椅子都配有足够的脚凳是一种误解。他说，通常在椅子上提供的小落脚点并不能提供足够的空间来移动人们的脚，以保持足够的血液循环。人体工程学的决定将包括是否应该在工作站上放置椅子，这取决于被处理的部件。
宾内曼解释说:“如果你要做较重的举重，你应该站起来正确地举重，而不是弯腰从座位上提起弯曲的东西。但在当天晚些时候，如果你要做一些检查，你需要更多的注意力，你就会想坐下来。”
宾内曼建议，对于装配厂的工人来说，坐着和站着的活动是最安全、最有效的。“我们建议客户，”他说，“对员工进行交叉培训，让他们在一天的工作中部分时间站着，其他时间坐着，以缓解在任何一种姿势上花费太多时间所产生的压力。”
工人的动机
总的来说，工人的灵活性正变得越来越重要，因为制造商正在寻求自动化和适应性的最佳组合——至少到目前为止，只有人类工人才能做到这一点。宾内曼说:“你想要保持员工的积极性。“如果你连续工作8个小时，做同样的动作，那就会很无聊，你会失去注意力。”
宾内曼表示，精益制造运动通过部署自动化和提高效率来提高吞吐量，也在没有充分调动劳动力的情况下尽可能地提高了生产率。他说，在采用精益生产流程后，“如果错误继续积累，就会缺少一些东西，那很可能是积极性高的员工。”
该学院的工业和系统工程教授John D. Lee说，制造业向针对更窄细分市场定制更小批量产品的趋势，将需要更有创造性的解决问题的方法，因此需要更多投入的工人威斯康星大学麦迪逊分校．他表示，在这种环境下，“思考如何将一项工作划分为各个部分并相应地给予奖励是行不通的。”“你需要考虑如何创造有意义的工作，让人们参与进来，让他们看到整体的最终产品，以及他们如何为最终项目做出贡献，然后给他们创新和解决问题的空间。”
那么，在面对一系列新的制造技术选择和如何让人们适应这些技术的难题时，制造商该怎么做呢?许多制造商选择将这些挑战外包出去。
伯恩斯维尔,Minn.-basedFlexMation与制造商合作建立新的生产流程。FlexMation联合创始人Steve McClintick解释说，通常情况下，客户带来的产品已经设计好了，但需要帮助解决如何通过组成工厂工作单元的工作站实现这些产品的问题。
CAD工具通常用于帮助McClintick和他的客户完成这一过程。一个客户来到McClintick时，可能只带着一个流程的草图，而FlexMation团队需要设想如何让操作它的人尽可能地舒适和高效。但即使是最好的软件也不能取代生产专家的经验和技术。
例如，照明在现有的CAD软件中处理得很差。麦克林提克解释说:“通常情况下，环境照明是不够的，检查工作越细致、越精确，照明就需要越亮。”“工具就是不知道。”
FlexMation还将帮助制造商决定给定过程中有多少部分需要自动化，有多少部分需要手工组装。大规模的产品运行可能表明，自动化在给定过程中具有固定费用，可以提供最大的投资回报。另一方面，具有较短生命周期的产品可能更依赖于手工组装。无论哪种情况，麦克林提克都认为灵活性是员工的一项关键资产。他说:“最优秀的人才是那些可以在任何岗位、任何单位工作的人。”麦克林提克认为，高效的材料进出车间可能是他的客户面临的最大挑战。在不久的将来，这个问题可能会通过一种新型的协作机器人来解决——像Rethink Robotics公司的baxter这样的机器人被设计成在人类周围最安全的机器人。像Baxter这样的机器人有一天可能会“走到牢房的另一边，卸下刚刚测试过的东西，”McClintick沉思道。“我还没有看到这种情况发生，但我正在密切关注，尤其是在百特(Baxter)降价之际。”
斯米茨也希望在装配厂看到更多巴克斯特的同类机器人。“我们正在积极研究这些机器人，”他在谈到自己在福特的团队时表示。“我们对巴克斯特这样的机器人非常感兴趣。”他期待着有一天，这样的机器将把人类工人从过度重复或固定的工作中解放出来，让他们专注于更有吸引力的任务。
如果斯米茨的愿景成为现实，这意味着工厂里的人类——以及他们所面临的人体工程学挑战——只会继续变得越来越重要。
