连接器装配的人机工程学

连接器装配面临的挑战

从手持和台式设备到大型家用电器和暖通空调系统，现代电子设备中可以应用众多连接器，这些连接器是电路两端保持接触的核心组件。优质的连接器运行时不会产生不必要的信号失真或功率损耗，同时也能满足耐压、可靠性、寿命（失效前的连接/断开操作次数）和防腐要求。各种连接器的设计层出不穷的主要原因是因为不同设备的多种多样的功能和结构要求。

多数连接器需要手动装配，制造商和供应商均需在工作场所和连接器设计中考虑人机工程学。人机工程学是一门应用科学，通过解决工作场所或工作环境的设计与布置问题，来提升用户的工作效率和安全性。为了最大限度地减少人为错误，通常，连接器制造商在设计连接器时都会与制造工程师合作，以防止插入方向错误，并且通常会加入锁定机制以确保完全插入。工程师在设计连接器时还需要考虑人机工程学，以便减轻装配压力。

即便采用了预防性设计，但当连续数小时反复装配两个连接器时，仍然不可完全避免工人犯错。重复动作还可能导致手腕隧道综合症、肌肉拉伤和其它身体损伤，影响工人的生产力、士气和健康。

在生产车间装配连接器时面临的主要挑战包括：

• 工作场所布置不当会导致重复性劳损。

• 连接器若插入不当，会导致生产线和现场故障

• 有些连接器需要很高的插入力，会导致生产线工人受伤、连接器未能完全插入、锁扣没有完全扣入生产线故障和高员工离职率会根本上影响公司发展，并中断生产车间的流程。现场故障会使销售经理与客户的关系紧张，从而间接地影响未来营业额。应对这些挑战，预防是关键，以下两个方面有助于实现预防：

• 改进连接器设计

• 采用符合人机工程学的工作场所

收集工人对装配的反馈也很重要。要了解如何创造更好的连接器设计并简化装配：

• 观察并记录工人如何在车间装配连接器

• 将您的观察与制造商生产故障日志进行比较

• 收集装配线工人关于如何最大限度减少人为错误或加强预防措施的反馈和建议

• 提出更改建议，以便重新设计连接器，和/或设计与改进符合人机工程学的工作场所与连接器供应商分享您的发现。您对供应商的帮助越多，他们越能助您实现更好的设计，从而最大限度地减少装配线错误和伤害。

适合工人的工作场所设计

除了拥有充分了解制造过程的经验丰富的供应商外，制造商还必须解决手动装配时的重复工作和用力插拔的问题。这时候可以运用人机工程学。

人机工程学设计将任务、工位、工具和设备调整为适合工人的状态，以减少工人承受的身体压力，并尽量减少或消除严重的职业性肌骨失常（MSDS）调整工作场所的方式很多，应尽量满足员工的人机工程学需求。

为方便连接器装配工人，在连接器设计时考虑以下方面：

• 提供恰当的连接器结构，以便在插入连接器时有合适且安全的推点

• 提供连接器和端子极化，以便只能单向插入和组装，从而确保正确装配

• 当插入多个相同位尺寸的连接器时，提供键接选项（若需要）

• 设计具有圆弧边缘的连接器外壳，以减轻工人插入连接器时手指的压力

• 连接器锁扣的设计须确保插入连接器后发出清晰的咔哒声，并且可以触摸感知，以便生产线工人知道锁扣是否扣入

• 设计需要较小插入力的端子，同时优化电气和机械性能所需的法向力

• 在端子上涂抹润滑剂，以减小插入力

• 使用端子定位装置改进端子在连接器外壳中的对准，这样可以减少端子短路，并且需要的插入力较小

如何审核工作场所人机工程学设计

步骤 1：评估操作员的任务和风险因素。

了解并记录操作员执行的任务顺序，有助于识别相关人机工程学风险。例如，连接器操作员需要手腕和手指用力才能将插座连接器和插头连接器压在一起。对锁扣连接器的高频操作可能引起手腕综合症（CTS）。

图 1：连接器装配的相关风险因素示例

措施：逐步创建任务，并记录每项任务的相关风险。

步骤 2：通过重新设计工作场所、改进工艺/工具、更改策略以及配戴个人装置以降低风险。

检验每项任务及其相关风险，并确定重新设计工作场所、改进工艺/工具、更改策略以及配戴个人防护装备等潜在补救措施。

必须记录并清楚地传达每项变更。应经常开展培训和教育，加强行为改变。过度沟通比沟通不足好。

图2：人机工程学改进的检验领域类别

步骤 3：按照工作场所设计原理评估工作场所。

对于每项任务，工作场所的设置至关重要。设计工作场所时必须考虑一系列要素。

表 3：改进工位设计的建议

措施：根据工作场所设计原理，审查和评估工作场所。提出更改建议。与工人一起测试变更，并实施必要的修改。

设计工作场所时，为确保最高效地工作，必须了解“主要触及区域”。这些区域是垂直和水平区域，工人只需轻微移动手臂、头或身体即可触及。优质的人机工程学解决方案是将所有连接器保持在主要触及区域内。为了最大限度缓解坐姿员工的压力和紧张情绪，工位高度应适合特定的工作任务。考虑以下建议：

• 精密工作往往要求工作台较高，而繁重的工作更适合在较低的工作台上进行。

• 30.5 英寸高的工作台一般适合99.5% 的男性工人和 99.9% 的女性工人。

• 如果在同一工位执行不同的任务，最好选择高度可调的工位。工作台可在 27 至 38 英寸之间升降，适合绝大多数工人身高（约5 英尺至 6英尺 8 英寸）。

• 其它值得考虑的选项包括：方便触及手动工具、小零件、螺母和螺栓；舒适且可调式座椅；脚踏以及适当的照明