安检员开机岗操作环境研究

■ 文/公安部第一研究所 茹一

关键字：安检员 开机岗 人机工程学 视觉岗位

1 引言

公安部第一研究所作为国内最早从事安检行业的主要厂家，多年来根据市场需求自主研发了多种类型各种型号的安全检查设备，广泛应用到民航、铁路、公路、公共安全等各行业。然而，随着近年来市场竞争的巨大压力，技术和生产条件的趋同使得企业之间的差距在逐步缩小，单纯凭借传统的、共性的、同质化的力量而占据市场的优势已经不再明显。市场竞争已经由早期着重于设备技术指标的竞争逐渐演变为以产品为基础，围绕产品进行全方位的竞争；由满足功能需求为第一位的观念转变为以用户为核心，以受众为关注点而展开的深度挖掘。此时，如何进一步寻求产品的非同质化技术带来的价值，寻求新的效益和经济点逐步成为研发的一个重要思路。

2 研究背景

2.1 安检员开机岗的重要性

安检员开机岗，即通过X射线安全检查设备（以下简称X光机）提供的包裹图像进行危险品、违禁品等物品的图像识别工作岗位，是整个安检流程中非常重要的环节之一。安检员开机岗操作环境则包括操作台、图像监视器、专用操作键盘和安检员的座椅等。

2015年7月，台州机场深航客机发生的纵火案件，据相关报道，该事件中纵火者所携带的打火机等火种，顺利通过了机场安检，其主要原因系开机岗安检员在使用X光机进行旅客行李包裹检查时，存在人为疏漏，造成安检形同虚设。X光机在将旅客行李包裹图像传送至开机岗图像监视器的时候，完全由安检员人为进行判断，存在着较高的风险系数，属于要求较高的特殊视觉工作岗位。而安检员的工作状态，疲劳程度等等则会直接影响其判断。

2.2 来自用户的想法

此前，某机场股份公司以及安保公司就安检质量这一课题与笔者单位进行了深入的沟通，机场安检部门负责人曾提出，希望能够提供一整套的安检员开机岗操作环境，合理舒适的满足安检员开机岗的工作需要，尽可能的降低安检员的疲劳度，而这一思路正符合设计构想。

2.3 国内外其他厂家

目前，国内外厂家在安检员开机岗操作环境的设计中，基本上是提供配套的操作台、专用操作键盘、图像监视器（成品显示器），由用户自行配置座椅等其他外设。尚未有厂家将操作台和座椅等从人机工程学的角度进行统一考虑。在设计时，更多的关注点在于操作键盘的功能和使用，以及图像监视器的性能指标等方面，对于安检员开机岗操作环境的舒适性、合理性等方面的考虑并不完善。

综上所述，本文提出研究并设计一套符合视觉工作岗位人机工程学的安检员开机岗操作环境，尽可能缓解由于设计不合理或是考虑不周而造成的安检员疲劳和不适，缓解安检员高强度视觉岗位工作的压力，使安检员可以在相对舒适的环境下进行工作。同时，为企业产生新的经济效益点，赢得市场。

3 人机工程学

3.1 人机工程学概念

人机工程学是研究“人—机—环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系，为解决系统中人的效能、健康问题提供理论与方法的科学。国际人机工程学学会(IEA,International Ergonomics Association) 给出的概念为：人机工程学是研究人与系统中其他因素之间的相互作用，以及应用相关理论、原理、数据和方法来设计以达到优化人类和系统效能的学科。

人机工程学是一门多学科的交叉学科，研究的核心问题是不同的作业中人、机器及环境三者间的协调，研究方法和评价手段涉及心理学、生理学、医学、人体测量学、美学和工程技术等多个领域，研究的目的则是通过各学科知识的应用，来指导工作器具、工作方式和工作环境的设计和改造，使得作业在效率、安全、健康、舒适等几个方面的特性得以提高。现代人机工程学研究的方向是把人—机—环境作为一个统一的整体来研究，以创造最适合人操作的机械设备和作业环境，使人—机—环境系统相协调，从而获得系统的最高综合效能。

3.2 视觉岗位人机工程学要点

视觉岗位是以处理视觉信息为主的作业岗位，如控制室作业岗位、办公室作业岗位、视觉显示终端作业岗位等等。这类作业岗位大多采用坐姿岗位，主要有以下设计要点：

3.2.1 人—椅关系

在人—椅关系上，要求作业者保持正确坐姿，并采用适当尺寸、结构和可以调节的座椅。作业者坐下后，双脚能够平放在地板或脚踏板上，调节好的座椅靠背正好处于其腰部的凹处，由座椅提供的符合人体解剖学的支撑作用，使作业者保持正确姿态。

3.2.2 眼—屏关系

在眼—屏关系上，满足从人体轴线到显示屏中心的最大阅读距离为710-760mm，以保护人眼处在较为合适的观察位置。俯首最大角度不超过15度，以防止疲劳。显示屏的最大视角为40度，以保持作业者基本不转动头部。

3.2.3 手—键盘关系

在手—键盘关系上，保证作业者上臂与前臂的角度在70度-90度为宜，并保持手和前臂基本呈一直线，腕关节向上幅度不超过20度为宜。键盘在台面上可适当前后移动，键盘倾斜度在5度到15度范围内。腕关节和键盘之间应留有100mm左右的手腕休息区。

3.2.4 脚—地板关系

在脚—地板的关系上，要保证操作台、座椅、地面三者之间合适的高度差，避免形成作业者脚不着地，或大腿和小腿夹角小于20度而引起的下肢静态负荷。

综上所述，在进行视觉岗位设计时，要充分考虑以上四个关系。基于这四个关系的基础上，各部分具体的尺寸可以参照图1展开设计。

图1 视觉岗位人机工程学重要尺寸

3.3 视觉岗位疲劳分析

视觉岗位作业人员在作业时主要会存在中枢疲劳、眼疲劳以及肩、颈、臂、肘关节、腕关节、腰、臀、腿等局部疲劳。其中中枢性疲劳和眼疲劳属于视觉岗位中的主要疲劳区域，肩、颈、臂、肘关节、腕关节、腰、臀、腿等局部疲劳属于视觉岗位中的次要疲劳区域。如图2所示。

造成视觉岗位作业人员疲劳的原因有很多，包括但不限于由画面显示、噪声、操作性、作业难度、作业时间等等引起的中枢性疲劳和眼疲劳；由坐姿、作业空间、作业时间等引起的肩、颈、臂、肘关节、腕关节、腰、臀、腿等局部疲劳。

图2 视觉岗位疲劳分析

3.4 安检员开机岗的习惯分析

安检员开机岗基本属于视觉岗位作业，但又存在较为明显的特殊性。

由于该岗位的重要性，从事该岗位的安检员需要取得中级以上职称，并且通过相关操作培训，一般工作入职年限都在1-3年以上。

开机岗的安检员和进行开包检查的安检员一般为一组，每30分钟进行换岗，最多不超过40分钟，开机岗安检员在进行图像判读时，由于需要仔细分辨包裹图像的颜色形状等特征因素，往往离屏幕的距离会比较近，视疲劳的问题通过轮岗进行缓解。

开机岗安检员在通过包裹图像判断发现违禁品时，会停下X光机，并通知开包岗安检员进行开包检查，开包检查后的包裹要重新通过X光机进行复检。当旅客量较大或开包检查数量较多时，有些开机岗安检员会偶尔起身协助开包岗安检员。

4 调研与分析

由于安检员开机岗的特殊性和重要性，在开展研究之前，设计了相关的调研问卷，并且在安检现场进行了近距离长时间的观察。借此获取了相关数据，为设计提供重要依据。

1）部分街道名称标注不清。如创新街和创业街，两条街的地理位置接近，老百姓极易混淆。个别街道名称后来经过更名，而更名后的街道名称反而给老百姓带来记忆上的混乱。如北宫街的其中一段在2014年更名为通亭街，新、老北宫街没有实现实际的对接，给老百姓出行带来一定困扰。

4.1 问卷设计与调查结果分析

经与某机场技术科进行协商后，针对安检员开机岗操作习惯进行了问卷调查，并与部分安检员以及技术科相关人员进行了访谈。共计发放问卷160份，回收问卷160份，涉及三个科室。经详阅后，约有19份问卷有效性存疑，约占总数的11.9%。问卷调查总体情况基本正常，问卷数据有效性较高，具体分析情况如下，见图3～图6。

图3 问卷调查分析汇总（一）

图4 问卷调查分析汇总（二）

图5 问卷调查分析汇总（三）

图6 问卷调查分析汇总（四）

4.2 现场观察及结果分析

经过与某机场股份有限公司进行协商后，对于某机场安检员开机岗的实际工作情况进行了全天候近距离的观察及访谈，获得了安检员实际的工作行为习惯。

4.2.1 观察结果

1）开机岗对于安检员的要求较高。每组开机岗和开包岗的安检员一般由一名图像判读上经验相对丰富的人员带领相对经验较少的人员构成。

2）开机岗经验丰富的安检员相对于经验较少的安检员在行为习惯上存在比较明显的差异。

a）经验丰富者：图像判读时自信；多数人单手操作键盘，主要使用前进、后退、停带键，使用功能键辅助；坐姿端正，视平面距离显示屏平面距离适宜（30-40cm）；观察图像时，多数人观察顺序为图像卷轴显示顺序（自包裹右侧至左侧），在观察颜色的同时观察形状，单个包裹图像完整出现时已经基本判读完毕。

3）对于重点物品，例如打火机、小刀等有专门的强化培训。多数安检员对典型的危险物品极为敏感，观察图像时首先判读重点物品。

4）操作台台面高度基本符合开机员的需求，安检员的头顶平面等于显示器上边缘或略高于时高度较为合理，即保证了人视平线位于显示屏中心线偏上。

5）绝大多数安检员在工作时，坐姿基本端正，上身略前倾。和其他视觉岗位坐姿姿态略有不同，如图7所示。

图7 开机岗操作姿态与视觉岗位操作姿态对比

6）安检员进行图像判读时，眼部所处平面与显示屏平面的距离一般会比其他视觉岗位的距离更近，这一现象也是由于该岗位的特殊性所造成的。安检员在判断显示屏幕上的包裹图像时，需要全神贯注于每一个细节，以避免疏漏造成风险，见图8。

图8 开机岗安检员视平面与显示屏距离

4.2.2 操作键盘问题分析

1）操作键盘的键位分布不符合开机员的操作习惯。安检员常用的按键距离稍远，部分安检员在操作时，双手叠放或交叉操作（由于功能键和前进后退停带键的分布问题），造成安检员手腕等关节长时间操作后易疲劳。

图9 操作键盘与操作台位置示意

2）操作键盘和操作台边缘的距离不合理，见图9。部分安检员操作键盘时双肘枕放在台面边缘或肘部悬空。双肘枕放在台面边缘时，由于空间过小，会造成视平面与显示屏的距离过近；肘部悬空时容易造成上臂以及腕关节的疲劳。安检员主要操作方式及手部位置见表1。

表1 安检员操作键盘手部位置示意

4.3 相关设计数据

除了前面提到的设计依据，还需要考虑人体坐姿办公相关主要尺寸，见图10，以及人体坐姿主要尺寸等，见表2。

图10 坐姿办公主要尺寸

表2 人体坐姿主要尺寸

5 设计思路

5.1 操作键盘的设计改进

综合前面的调研和分析，在操作键盘的设计时，主要从以下方面进行改进。

1）更改键盘按键的布局，使常用按键的分布更集中，便于安检员单手操作。

2）加大操作键盘与操作台面边缘的距离，设计距离在100-120mm范围内可调。

3）键盘外壳材质由不锈钢改为工程塑料，保证强度的同时改善手触感。

4）在手腕关节接触的区域，表面增加橡胶漆处理，改善腕关节的触感。

5）键盘边缘处改为圆角弧面等造型，更符合人手操作习惯。

5.2 操作环境一体化设计思路

综合前面的调研和分析，在操作台及座椅等设计方面，考虑采用一体化的设计思路。操作台与座椅的一体化设计，保证了安检员在工作时能够尽可能的处在相对合适的工作空间内。传统的设计中，单独配备的座椅在操作空间上不受约束，有个别安检员在工作不繁忙的时候，将座椅远离操作台，增大了视平面与显示屏的距离，难以保证其工作的有效性。同时，一体化的设计思路，在操作环境的设计中，充分考虑人—椅关系，眼—屏关系，手—键盘关系和脚—地面关系，综合前面分析的相关关键尺寸及空间位置等要素，使各部分尺寸在合理化和部分可调节的原则下相对限定下来，即符合人机工程学又符合安检员开机岗的特性，优化得出最终的设计方案。

6 结语

综上所述，在对安检员开机岗操作环境进行相关调研和分析的基础上，结合了对于视觉岗位人机工程学的研究，发现了存在的问题，并进一步挖掘形成设计思路。基于此，展开的设计是既符合人机工程学，又符合安检员开机岗实际工作行为习惯的，使产品的最终设计能够达到从能有到易用再到好用的标准。