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人的因素融入渔船的设计与施工

C. Chauvin AElig; G. Le Bouar AElig; C. Renault

摘要：海上捕鱼是一项极其危险的职业。自从80年代以来，为了将安全的工作条件进一步集成于渔船的设计之中，已经开展了数项研究工作。这篇论文介绍了在几个不同的项目中得以采用的不同的人体工程学干涉:一艘是工程船舶，其它数艘由小公司合作建造的小型船舶。与大型捕鱼考察船的设计与建造相随的人体工程学按照标准的原则予以执行即：典型工况下的工作分析，对未来可能的活动进行定义和模拟与将来用户的输入。与小公司（它们有可能是船东或建造商）合作的经验显示了这些原则的局限性。难点主要与下述问题相关即（1）缺乏开展项目的结构体系(指没有说明书,没有计划)；（2）缺乏不同参与者的可用性；（3）缺乏安全性方面的真实需求。

关键词：渔船 工作条件 安全性 人体工程学 设计与建造项目

一 引言

海上捕捞是最危险最困难的行业之一。在2000年,法国工伤的发生率在其他行业中是每1000名工人中有44人受伤,而1000个海上渔民中则有143人受伤。此外,可用的数据似乎表明：渔民所受的伤害程度往往比发生在其他行业的更为严重。例如，在2000年，海上渔民的致死率超过了0.1%，在其他职业只有0.005%，并且在陆地上被认为是最危险行业之一的建造业，其致死率也仅为0.01%。为了限制职业损害并期望留住更多的渔业从业人员，因此，找到一种将安全集成到船舶设计的方法似乎是是必要的。当前的趋势清楚的表明：渔业从业人员正在离开这种高危的工作。

因为在船上缺少空间、渔船在海上航行的时长、气候条件等因素，导致在观察渔民的工作状况是相当困难的。因此，设计者很少有机会对渔船上的工作环境形成一个清晰概念。事实是,在渔船的初步设计阶段，技术和组织上的决策对船员的未来安全和工作条件来说是极为重要的。得益于设计人员所受的专业学习、设计经验与丰富的专业知识（并没有低估渔船设计师的专业技能）,他们均尽可能在整个设计过程中做最佳的决策。在海上捕鱼的情况下,考虑到非常具体的职业属性, 人机工程学家借助正确的方法和专业知识，能够给予渔船设计人员有所帮助。的行业的从业人员是设计上的帮助。

在80年代，LSCTPM（法国南部一所大学海上捕捞安全与工况研究机构，现称LESAM）研究机构针对船厂创建了不同的模型和工具，帮助设计师设计出适应船员的安全与工作环境的方案。以临床和流行病学的职业伤害研究为基础，一个详细的指南书（Dorval. 1984)诞生了。作为欧洲Halios项目的组成部分，该指南的总体目标是：讲解渔船船员安全与工作环境方面的知识。它涵盖了不同类别的信息,即:

--- 关于海上作业渔船船员安全的法规条款。

--- 针对渔船工作场所的设计，可能被采用的人体工程学标准。

--- 渔船船员所执行的实际任务以及渔船设计人员所做的一些决策对任务的影响。

---船长与船厂之间为进行良好沟通所需的信息交流。

这篇指南书由六个部分组成，即：船的总体布局、船上的生活条件、渔船工作场所的设计概述、拖网渔船设计与渔具的安全运用,捕捞的流程和船桥。

在过去的10多年里,通过几艘船舶设计和建设项目的中介,向船厂传递信息扮演了比创建一个简单的指南更有活力的角色。本文的目的是展示在两类项目中人体工程学的输入过程即在一艘工业船舶和小规模的船舶项目。对于这两类项目之一,目标是确定所遇到的难题。更准确地表述是：设法将工作的观点融入设计中所遇到的问题给予一些回答(Belle-mare et al . 2004年)：如何将工作状况分析所提取的数据传递给船舶设计人员,以确保他们理解（船舶）工况的约束?一个项目中的参与人员应该进行什么类型的交互，以确保（船舶）工况能被知晓？

二.将人的因素融入渔船的设计与施工

一艘大型船舶的设计（和施工)可以被视为一个工程项目。它包括以下四个阶段即：预研、研究、施工和海上测试。全程由两个关键的参与者主导即：业主和建造方。它是两个全面且重要的文本作为基础即:船舶说明书(也称为招标和船舶图纸（蓝图）或规划书。

bull;预研阶段从属于合同权力，在这种情况下也就是船东。这一阶段的目标是定义项目的基本特征,它以招标或投标书的形式而结束。

bull;研究由建造商执行,例如，船厂的设计部门。他们的目标是规划船舶的总布置并提供详细的技术图纸以满足船舶说明书中的要求并且将有关的技术约束集成在建造方案中。总布置展示全船的各区域甲板,不同区域的大小和布置情况并且布置规划相当的粗略。详细的布置图将更精确地定义不同空间的布置并从不同的角度予以展示。

bull;通常在详细设计图纸完成之前，船舶就已经开始建造。先从船体和较低的甲板开始施工,直至完成适宜的上层建筑。

bull;海上试验旨在船舶各项功能被船东认可而结束。

2.1 在一艘大型船舶设计与施工中关于人体工程学方法的描述

人的因素通过以下两个方面集成在此类工业项目之中即：

（1）借助人体工程学行为的标准流程和诸如工况分析和未来可能的活动之类的辅助工具(Daniellou和Garrigou Daniellou 1993;1993)；

（2）借助包括将来的船员所构建的工作组。

在船舶设计和船舶中运用人体工程学方法的规划如图1所示。它包括三个主要步骤:（1）项目分析；（2）近似于未来船上的工况分析；（3）在设计阶段就考虑人体工程学的建议细节并且得益于对未来可能活动的场景描述，可对设计人员的建议开展评估。

2.1.1 项目分析

在造船期间,这个阶段包括确认未来船舶特点(商业需求、自动化水平、组织hellip;)，设计过程阶段和参与人员也是如此考虑。它还包括指出为了提高船员与他们的工作环境互动而可能需要的一个符合人体工程学的方法。下述情形是典型的工况:在船桥、在甲板、在机舱、在厨房等区域进行的活动。在船桥上,遇到的主要问题是操作者的心理负担、电子设备之间的关联、视线与甲板和周围交通间的联络以及船桥布局和操舵台。在甲板上,尤其是在渔船甲板上,以减少操作传动装置、绞车，电缆时的事故风险。在机舱里,需要在设计的早期阶段考虑机舱的维护保养以及开展远程控制对操作人员活动的影响评估等两个方面予以关注。在厨房里,问题是定义一个布局和工作的组织以满足任务的需求和卫生法规的要求。

2.1.2 现存工况的分析

现有和近似船舶的航行使得对船舶不同工作区域的临界活动进行观察和分析成为可能。不同的行为活动是全面检查，特别强调在操作的负荷、人的运动,通信、信息处理和遇到的困难。在船员正常工作期间，对可能影响工作效率、船员舒适性和安全性的诸因素进行调查,例如：噪声和照明水平、空间构造、控制台的布置和设备的定位等。

2.1.3 符合人体工程学的要求和建议

分析的结果转换成符合人体工程学的建议和场景，试图预测未来的活动。用这些建议来处理噪音、照明、房间布局、工作组织。他们必须包括整个设计过程。场景对设计师的建议使评估成为可能。

船舶设计和施工的例子阐述了在一个工业船设计项目中对该类流程的实施。它显示了它的实用性和局限性。这个例子中已在几个通信方面有详细表述(例如,详见文献：Chauvin和Binot 1999)。

2.2 例子:在一个工业船舶项目中的人体工程学干预

该例涉及一艘74.5米捕鱼船舶的主要设计，关联的领域如下：

bull;海洋物种数量的生态；

bull;为了捕捞开展的物种评估；

bull;在时空间上的捕捞资源的分布勘测；

bull;捕鱼和加工技术。

正因为如此,它类似于一个大型渔船:其工作甲板与此类渔船相似,并且包含了一个分类鱼舱。

在此项目中，人体工程学被引入预研的结束部分。

预研主要是定义船舶的功能及其主要特征参数(例如：尺度大小、机械功率、自主权,船员,hellip;)。他们以撰写的的投标规格书作为终结并将其提交给几个造船厂。在这个预备阶段,人体工程学者根据船舶未来用户代表 (包括海员和研究人员) 的输入开展了需求分析。对现有捕鱼研究船进行了为期一周的海上勘测，调研活动得以实施。这些分析如同常规的人体工程学知识被转换成（设计）建议,这些建议随后体现在船舶规格书中。他们关注的内容有:噪声水平、通道、设备安全、在渔具工作期间船桥和甲板间的任务分配。

中标的船厂进入研究阶段,拟定船舶（设计建造）计划(总布置图和和详细的施工图)。在这一点上,典型的操作工况的分析被转译成一些场景，这些场景描述船员在船桥、捕捞甲板、渔业分类舱室中研究人员的任务等。这些场景将在未来用户代表,船东和承包商的会议中得以生效。根据活动的特点，这些场景以图形、流程图或书面报告的方式体现，被用于模拟可能的未来的活动。场景对整体计划的评估、帮助生成详实的图纸成为可能。证明为有效的场景和仿真随后被用在业主和承包商商谈中以是否有益于健康和安全作为仲裁的决策。

在施工过程中,项目团队管理分包商的工作。在这一点上,基本的决策(尤其是关于不同工作区域的大小)已经完成。但现在一些新的问题产生了,这些问题与规范的人类工程学、工作区域的(坐、站)类型,工作区域的照明、通讯设备和工作区域的定位等方面相关。

在海上试航阶段,生物工程学者列出了员工，特别是室内员工(厨师和服务人员)所提出的修改要求。每项要求被作成了报告卡片,然后作为用户和项目的负责人之间的交流媒介。

2.3 人体工程学干预的评估

经验评估导致了对所有工业化船舶项目的共性内容的额外重视---涉及在船东、承建商、用户和人体工程学者之间的交流方式以及在不同的项目参与方之间的互动。

2.3.1 采用的手段和支持

在研究阶段期间，未来可能的活动模拟和场景(PFA)是交流的重要手段。

场景提供了“（1）将人们经验可视化的机会，该经验的体现人们与潜在产品或系统的互动中。（2）在资源大量开发之前，支持跨学科团队学会采用场境商讨的机会。” (Suri和Marsh 2000)

场景的细化经历三个阶段即:项目特点的分析、人类行为的操作识别以及在典型场景下的活动分析。场景包含：项目各参与方的数据与活动、对于一个给定任务所需的空间和时间和可能的事件等。它可以采取书面报告,图形和流程图的形式。通过规划、尺度模型或计算机模型的方式对活动的不同阶段进行再现仿真。

理想情况下,通过设计师、用户和人体工程学者联席会议，工作分析流程应该修订参与者对项目的感觉。这些会议的目的是展示典型PFA场景。理想情况下, 在调解期间，各种形式的分析工作应该落实。显然,随着项目的进展, 需要新增现场观测的问题就会产生。

关于提及的例子中,令人惋惜的是：在初步设计阶段并没有采用场景，而是在后续阶段采用以评估和修订船厂的计划。回首过去,我们相信这些场景的影响比在计算机模型中呈现的影响要更大些。仿真更具说服力,它将活动仿真集成到不同版本的布置规划之中。

创建一个考虑到人为因素的计算机程序以供设计者使用的可能性，是早在LSCTPM的第一个项目就开始培育。在一项发展方案的基础上（该方案聚焦于船舶的实际容积定义、仓室的布置以及不同舱室之间的路径），一个计算机模型被开发出来(Rio,1993,1994)。其目的是提供给设计人员开展关于在船上工作组织和生活的影响、船舶安全和有效操作的要求(Andro et al.1987)等方面的评估。这个计算机模型没有再进一步发展,但PFA仿真的原则在一项目中得以实施。该项目致力于商船舰桥中的人体工程学设计(Gomes et al.2001)。

FPA的观点应该集成到一个工程项目的早期阶段(埃克伦和Daniellou 1991)。在最好的情况下,它应该被包含在投标说明书中。该说明书是唯一绑定,设计师唯一需要重视的文档。正如Maline(1994)所指出,这将意味着将说明书转换为一个简明的目标，其目的是“以一个精确且结构化的方式告知设计人员并确保一个成功的设计过程”。简化的目标应该提供未来活动的描述,包括一些设计师必须解决对初始问题的解答。例如：各种空间的大小,工作区域的布置与空气状况。在船舶设计的特定案例中，似乎与每一个空间的未来有可能的活动描述相关。在已提到的项目中,这个关于未来使用的概念特指用于科研的场所、机械引擎和维护区域,但不是主甲板。主甲板定义为通过其地面处理(在“船体设备和舾装件”类别),为科学人员使用的装备(在“特殊舾装件配件”类),并通过拖网承板的舾装件予以展示(金属船体类别)。这个支离破碎的观点让设计人员不可能对特定区域的不同活动拥有一个清晰的概念。

2.3.2 参与方之间的互动

这个项目的评估使得指向参与项目的各方、定义他们的输入和交互成为可能。船东利用海洋结构物开展服务,项目经理是项目的全职工程师。得益于项目经理的专业能力,他作为项目的技术监督( Raynaud 2001),以合作者模式出现而不是以一个合同方以服务供应商的模式共事。

提出对人体工程学的支持并且创造不同的工作组(计算机、捕鱼甲板,船上生活,科研设施,机械引擎,声学等工作组),项目经理将其工作模式包含了人体工程学者和未来的用户，让他们对项目产生有效的影响，让他们在设计中畅所欲言。

然而这种模式已经显示其局限性。实践证明：很难让不同的项目参与方在设计中共同发挥作用。工作小组没有足够的反应与船厂提供的计划保持同步。这种工作组织的“惯性”与成员的数量有关,这些成员包括航海人员和参与该船任务的不同的研究人员。有时很难设定一个日期将成员召集在

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