경견완증 인간공학적 분석

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미령 성
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1 인체측정자료적용설계를위한대표인체모델 설정기법의평가 : 격자기법 정기효, 유희천 포항공과대학교산업경영공학과 인간공학설계기술연구실

2 목차 연구배경및목적 격자기법을이용한대표인체모델생성 평가및원인분석 토의 - 2/19 -

3 대표인체모델 (representative human model) 인체공학적설계및평가에방대한인체측정자료 (anthropometric data) 를소수의대표인체모델로축소시켜활용 인체측정자료의효율적설계및평가적용 모집단의다양한인체크기특성대표 모집단 (target population) 대표인체군 (representative human models) 인체공학적설계및평가 (Ergonomic design and evaluation) Seat back angle Seat height Seat pan depth - 3/19 -

4 Percentile 접근방법의한계점 설계관련인체변수의개수가증가할수록모집단인체크기수용률 (accommodation percentage) 감소 (HFES, 2004) 다수인체변수가적용되는설계 (multivariate design) 를위해통계및최적화 기법을적용한대표인체모델설정기법제안 (Bittner, 2000; Kim and Whang, 1996; McCulloch and Ashdown, 1998) Sitting height (5 ~ 95%ile) Buttock-knee length (5 ~ 95%ile) Sitting height Buttock-knee length 90% 82% accommodated population (82%) Knee height, sitting Shoulder breadth Functional reach 78% 71% 67% - 4/19 -

5 대표인체모델생성기법 Grid approach (Robinette and Annis, 1986) Boundary approach (Bittner, 2000) Clustering approach (Eynard et al., 2000) Cluster 2 Cluster 1 Cluster 3 Optimization approach (McCulloch and Ashdown,1998) Note: 학술검색엔진 (ScienceDirect, NDSL, Taylor & Francis online journal) 을통해대표인체모델설정관련 keywords (representative case, anthropometry, anthropometric design) 검색결과토대 - 5/19 -

6 격자기법 (grid formation approach) 격자기법을활용한대표인체군설정절차 단계 1 기초정보파악 단계 2 중요변수결정 단계 3 대표격자선정 단계 4 대표인체군생성 인체변수 모집단 인체측정자료 목표수용률 허용공차 회귀분석 (regression analysis) 빈도분석 (frequency analysis) 회귀식 (regression equation) 중요변수 A 중요변수 B 대표인체 1 대표인체 2. 대표인체 m 선정된중요변수측면은목표수용률만족 나머지인체변수에대한수용률은보장하지못함 수용률평가필요 - 6/19 -

7 연구목적 인체측정자료적용설계를위한대표인체모델설정기법의평가 ( 격자기법을중심으로 ) 격자기법의수용률평가 : 격자기법으로사무용의자와책상설계 를위해생성된대표인체모델의모집단수용률분석 수용률영향요인분석 : 격자기법으로생성된대표인체모델의모 집단수용률에영향을주는요인파악 - 7/19 -

8 수용률평가방법 수용률정의 : 대표인체모델과허용공차로형성된대표격자에포함된모집단비율 (McCulloch and Ashdown, 1998) 수용률산출시고려되는인체변수개수증가에따른수용률변화추이분석 MATLAB 7.0으로 program을구현하여사용 이변량수용률분석삼변량수용률분석 Note) 파란색 : 수용모집단, 연두색 : 비수용모집단, 빨간색 : 대표인체모델 - 8/19 -

단계 1: 사무용책상과의자설계관련인체변수 단계 1 기초정보파악 단계 2 중요변수결정 단계 3 대표격자선정 단계 4 대표인체군생성 관련인체변수 10개선정 : Computer workstation draft standard (BSR/HFES, 2002) 참조 인체측정자료 database US Army 3,987명 ( 남자 : 1,774; 여자 : 2,213)

9 단계 1: 사무용책상과의자설계관련인체변수 단계 1 기초정보파악 단계 2 중요변수결정 단계 3 대표격자선정 단계 4 대표인체군생성 관련인체변수 10개선정 : Computer workstation draft standard (BSR/HFES, 2002) 참조 인체측정자료 database US Army 3,987명 ( 남자 : 1,774; 여자 : 2,213) (Gordon, 1988) 무작위로 learning set (2,982 명 ) 과 testing set (1,000명) 구분 Anthropometric dimension Popliteal height Buttock-popliteal length Hip breadth Elbow rest height Thigh clearance height Buttock-knee length Abdominal extension depth Forearm-to-forearm breadth Foot length Knee height Table height Buttock-popliteal length Knee height Seat pan depth - 9/19 -

10 단계 2: 중요변수 (key dimensions) 단계 1 기초정보파악 단계 2 중요변수결정 단계 3 대표격자선정 단계 4 대표인체군생성 중요변수결정을위한회귀분석방법 중요변수후보 (regressor) 와인체변수간회귀분석 중요변수후보의개수변화에따른평균수정회귀결정계수변화추이분석 Stepwise regression 을사용해회귀 model 구성 중요변수결정기준 소수의인체변수로구성 (1-5개 ) 수정회귀결정계수의증가추세수렴성 Adjusted R Square 중요변수 3 개선정 - Popliteal height - Thigh clearance height - Buttock-popliteal length Number of key dimensions - 10/19 -

11 단계 3: 격자형성및대표격자선정 단계 1 기초정보파악 단계 2 중요변수결정 단계 3 대표격자선정 단계 4 대표인체군생성 격자형성 : 중요변수 3개의인체분포를수용하도록허용공차를사용해격자형성 허용공차 : 5 cm (BSR/HFES(2002) 에제시된허용공차 1 ~ 8.5 cm 참조 ) 대표격자선정 : 형성된격자중에서출현빈도가높은순으로모집단수용률 95% 를만족시키는대표격자 12개선정 격자형성 대표격자선정 - 11/19 -

12 단계 4: 대표인체모델생성 단계 1 기초정보파악 단계 2 중요변수결정 단계 3 대표격자선정 단계 4 대표인체군생성 중요변수 (3 개 ): 선정된대표격자의중앙값사용 다른인체변수 (7 개 ): 중요변수의중앙값을사용한회귀추정 No. Popliteal height Key dimensions Buttockpopliteal length Thigh clearance height Abdominal extension depth Buttockknee length Elbow rest height Other dimensions Foot length Forearmto-forearm breadth Hip breadth 단위 : cm Knee height - 12/19 -

13 이변량수용률산출 10 개인체변수중 2 개인체변수조합 (10C2) 에대한수용률산출 인체변수조합에따른수용률평균을이변량수용률로사용 No. Percentage No. Percentage No. Percentage /19 -

14 인체변수증가에따른수용률변화추이 수용률산정에고려되는인체변수개수가증가할수록수용률감소 중요변수측면은목표수용률을만족하나다른인체변수는목표수용률미달 수용률 (% ) 인체변수 개수 - 14/19 -

15 수용률영향요인 1. 대표격자의겹침면적 (redundant area; RA) RA = 0 cm 3 Accommodation = 95% RA = 547 cm 3 Accommodation = 73% - 2. 중요변수와인체변수간연관성 (adjusted R 2 ; AR) AR = 89% Accommodation = 98% AR = 32% Accommodation = 65% /19 -

16 수용률영향요인 ( 계속 ) 3. 인체변수범위합 (sum of ranges; SR) SR = 38 cm Accommodation = 86% SR = 82 cm Accommodation = 48% /19 -

17 수용률영향요인에대한회귀분석 회귀분석방법 Regressors (RA, AR, SR) 표준화 : [0, 1] Stepwise regression 을통한모델수립 ( 설명력과해석용이성고려 ) 수용률영향력순서 : SR < RA < AR (1 : 2.0 : 2.7) accommodation = RA AR SR (MSE = , adjusted R 2 = 0.85) Note) RA: redundant area, AR: adjusted R 2, SR: sum of ranges - 17/19 -

18 토의 격자기법수용률평가 인체변수개수가증가할수록수용률감소 다변량설계 (multivariate design) 를위한개선된대표인체모델설정기법요구 인체변수간통계적연관성을고려한체계적중요변수설정 설계허용공차 본연구는모든인체변수에동일한허용공차적용 인체변수표준편차정보활용 (data variability) 설계특성을고려하여설정 ( 예 : 인체적합성요구도 ) 기존의대표인체모델설정기법들비교평가필요 Grid formation approach (Robinette and Annis, 1986) Boundary approach (Bittner, 2000) Clustering approach (Eynard et al., 2000) Optimization approach (McCulloch and Ashdown, 1998) - 18/19 -

19 Q & A 경청해주셔서감사합니다. - 19/19 -

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DBPIA-NURIMEDIA Journal of the Ergonomics Society of Korea Vol. 26, No. 3 pp.111-115, August 2007 111 Design Structure Matrix 를활용한인체측정학적제품설계방법 : 컴퓨터워크스테이션설계적용 * 정기효 1 권오채 2 유희천 1 1 포항공과대학교기계산업공학부 / 2 삼성전자무선사업부 An Anthropometric