随书使用人因工程课件-第09章--Jzhzh.ppt

Human Factors lab, Management School, Xian Jiaotong University, China,人因工程,西安交通大学管理学院 孙林岩教授,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,篇章总汇,总论 第1章 人因工程概述 第2章 人因工程的研究方法与工具 基础篇 第3章 人体测量 第4章 人体生理特性 第5章 人的心理认知特征 第6章 人的信息处理 第7章 人的作业环境,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,第9章 肌肉骨骼失调及其预防,肌肉骨骼失调概述 肌肉骨骼失调分类 肌肉骨骼失调预防,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.1 肌肉骨骼失调概述,MSDs是一类常见的职业性疾病。工作中的不良体位和姿势、不正确工作方法、长期反复动作、不良的物理环境，造成慢性累积性疲劳和损伤。 关于MSDs（Musculoskeletal Disorders）的定义 人体肌肉骨骼组织的疾病，包括肌肉、神经、腱、韧带、关节、软骨、血管以及椎间盘等的伤害和失调，这些伤害往往是长期累积而导致的，而并不是由滑倒、跌倒、坠落以及类似的一些事故所造成的。 美国职业安全与卫生管理局（OSHA） 类似的一些研究说法 Cumulative Trauma Disorders（CTDs）累积性损伤 Work-related Disorders 职业性损伤 ,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.1 肌肉骨骼失调概述,表现为软组织、肌腱的损伤；关节肿痛、肌肉酸痛 发病部位主要以腰背部、肩颈、手臂为主 常见症状：下背痛、颈肩疾患、腰椎间盘突出、腕隧道症候群、腱鞘炎 MSDs的危害及研究意义 严重影响工作，威胁劳动者健康，生产率下降 在职业性疾病的发生中居第二位 经济发达国家政府和卫生研究机构的普遍关注 世界卫生组织(WHO)鼓励国内、国际间的研究工作 研究和预防MSDs，提高生活质量和工作效率，具有重大的社会意义,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.1 肌肉骨骼失调概述,肌肉骨骼失调的原因 受力：必要条件 挤压使软组织、肌肉或关节的运动无法保持在舒适的状态 重复：更多的肌肉施力 肌肉收缩得更快、更频繁，引起组织的紧张 姿势：重要原因 作业姿势决定关节的位置 避免超负荷、操作关节不平衡、静态施力 休息：疲劳会增加软组织损伤的可能性 充分的休息可以使肌肉恢复自然状态,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.1 肌肉骨骼失调概述,MSDs的生理物理原理 肌肉、骨骼及相关组织的结构和工作原理 肌肉、肌肉纤维、骨骼三个部分共同作用人体活动 人体肌肉施力 分为静态施力和动态施力 推拉力量极限 工人不受伤害情况下的最大力量支出 静态力量和疲劳,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.1 肌肉骨骼失调概述,肌肉施力 静态施力：肌肉等长收缩 动态施力：施力与放松交替 特点：任务导向、女性小于男性 三维静态施力程序：3D SSPP （U of M) 可以辅助评价特定工作的力量需求，也可以作为工作设计/再设计、评价的工具。由于它的静态属性，3D SSPP忽略加速和运动的影响，它仅仅应用于手工任务中的慢速运动,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.1 肌肉骨骼失调概述,肌肉施力扭力的三种不同姿势 身体直力，双手扭转。扭转长的把手时，男子的扭力为381127牛顿；女子的扭力为20078牛顿； 身体屈曲，双手扭转。男子的扭力为544244牛顿；女子的扭力为267138牛顿； 弯腰操作。男子的扭力为943335牛顿；女子的扭力为416196牛顿。,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.1 肌肉骨骼失调概述,静态力量和疲劳,力量与时间：反比,当工作负荷为最大肌力的810时，可以长时间工作，但以最大肌力工作时，只能持续很短的时间； 施力大小和工作可以持续时间的关系为： t是最长工作时间，F是相对肌力大小()，f是工人可以长时间工作时的临界肌力（）。k，n是常数 间断静态工作的最长工作时间t ： 其中p指的是静态施力时间占总工作时间的比例。,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.1 肌肉骨骼失调概述,与工作有关的MSDs 工作地布置 工作台的高度、工具、工作对象 工具设计 工作方法和工作习惯 作业姿势,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.2 肌肉骨骼失调分类,颈部失调 上肢失调 腰背失调 下肢失调,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.2 肌肉骨骼失调分类,颈部失调 颈部的主要功能是支持和运动头部，起作用的是颈肩部软组织 失调的症状：颈椎肌肉损伤、颈肩部疼痛、沉重及功能受限等 工作中的姿势 每天低头工作的区域，特别是办公室的文职人员 劳动密集型企业的工人，如缝纫工、电子厂流水线作业员 操作的重复性 颈椎周期性地完成某一个动作，如左右扭转、抬头低头等 肩膀或胳膊的重复运动施加给颈椎的力量,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.2 肌肉骨骼失调分类,上肢失调 上肢系统及其姿势 人体的上肢系统主要包括： 肩、大臂、小臂、腕、手和 骨、肌肉、腱、韧带、神经。 失调的生物力学危险因素 重复和持续的施力 不舒服的姿势 很大强度的施力,图 上肢骨的分布图,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.2 肌肉骨骼失调分类,上肢失调 骨、肌肉、关节、肌腱和韧带构成了上肢的机体，它们互相配合完成特定的作业。,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.2 肌肉骨骼失调分类,上肢失调 手臂的操纵力 （坐姿、立姿） 手的握力 拉力与推力 扭力 提力 肘弯曲时的操纵力,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.2 肌肉骨骼失调分类,上肢失调 常见的上肢失调部位 肩部 办公室人员、缝纫工、打字员、搬运重物的搬运工，肩部肌肉长期处于拉伸或收缩状态，容易受到损伤。 手臂 装配线上的工人，使用手工工具、计算机键盘或其它设备进行工作的人员，机器操作员，需要大量使用臂和手，因此这些部位特别容易受到软组织损伤。 腕部 握工具、生产操作、操作电脑时手腕都要用力，不正确的用力以及手腕长期处于伸直状态，都容易造成腕部损伤。,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.2 肌肉骨骼失调分类,上肢失调 与手有关的MSDs,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.2 肌肉骨骼失调分类,上肢失调,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.2 肌肉骨骼失调分类,上肢失调 相关术语(Putz-Anderson,1988) 曲腕 桡向偏差(Radial deviation)：手沿拇指方向腕部弯曲； 尺骨偏差(Ulnar deviation)： 手沿小指方向腕部弯曲。 关节弯曲、伸展 弯曲：减小相邻骨之间角度的运动； 伸展：增大相邻骨之间角度的运动。,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.2 肌肉骨骼失调分类,上肢失调,与手有关的力量型工具,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.2 肌肉骨骼失调分类,上肢失调 腕管综合症(Carpal Tunnel Syndrome) 也称作腕部通道症候群，是一种常见的手部神经损伤。 主要表现为正中神经分布部位出现感觉异常（主要是拇指，食指，中指掌侧），如手部麻木、灼痛、腕关节肿胀、手部动作不灵活甚至无力等。 常发生在电脑或者其他视屏岗位，这些岗位经常使用到键盘和鼠标，从而使手腕经常处于背屈状态，或者要频繁重复屈伸手腕。 女性的发病几率比男性高3倍，这是因为女性手腕管通常比男性小，腕部正中神经容易受到压迫。,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.2 肌肉骨骼失调分类,上肢失调常见病症 网球肘 白指症 扳机指,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.2 肌肉骨骼失调分类,图 腕部通道的图示,图 腕部活动造成的手部损伤,下图中阴影部分代表受腕管综合症影响的区域。 包括刺痛、麻木和疼痛。,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.2 肌肉骨骼失调分类,腕骨神经彩图,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.2 肌肉骨骼失调分类,腕部损伤 在计算机操作中，腕部不但要经常保持背屈状态，还要不断地伸屈以敲击键盘和点击鼠标，因此强迫体位与频繁活动联合作用，使腕部的症状更为常见和严重，也就是前面所说的腕管综合症。 肘部损伤 由于键盘和鼠标都高于操作台，腕部常处于上翘状态，即背屈，手腕背屈时腕部伸肌持续紧张，可引起操作者的肘部疼痛，常称为肱骨外上髁炎，又称网球肘。,肩部损伤 敲击键盘和点击鼠标时，上臂通常处于前伸状态，斜方肌持续紧张，可导致肩部疼痛。这个症状常与颈部症状共存，因此称为肩颈综合症。,案例：计算机操作时的上肢肌肉骨骼失调,图 计算机操作者的工作状态,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.2 肌肉骨骼失调分类,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.2 肌肉骨骼失调分类,腰背失调 后背疼痛的五类风险因素（Hildebrant,1987） 一般：重体力工作，一般工作姿势。 静态工作负荷：静态工作姿势，坐，站立，弯曲，工作姿势没有变化。 动态工作负荷：重体力手工处理，举起物料（物料很重或是频率很高，扭转），物料运送，推/拉物料，身体向前弯和旋转等。 工作环境：振动、摇晃、滑动/落下。 工作内容：单调、重复性工作、工作不满意。,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.2 肌肉骨骼失调分类,腰背失调 后背损伤预测模型 工作严重性指数（JSI）将工人能力和工作需求进行基于时间和频率的加权 n任务组数 m i 任务组i中的任务数 hours i 任务组i持续的时间(小时/天) hours t 每日工作时间(小时/天) days i 任务组i持续的时间(天/周) days t 每日工作时间(天/周) WT j 任务j所需提举的最大负荷 CAP j工人在完成任务j时的能力 Fj 任务j的提举频率 Fi 任务组i总的提举频率= 当JSI大于1.5时，后背损伤迅速增加。通过增加工人能力，可以降低JSI到合适的水平（例如，选择较高能力的工人）或者改变工作参数,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.2 肌肉骨骼失调分类,腰背失调 预测后背损伤的动态模型 模型的回归因素包括： 提举频率（次/小时） 平均扭转速度（度/秒） 最大扭距（牛米） 最大弯曲程度（度） 最大侧面速度（度/秒）,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.2 肌肉骨骼失调分类,腰背失调 腰椎间盘突出 人体做弯曲活动时，脊柱弯曲椎骨间距发生变化椎间盘受推挤和摩擦向韧带作用推力韧带被拉伸腰部感到不舒适 不正确的姿势、体重过重或粗重的工作，会导致椎间盘突出而压迫脊髓或脊神经根 腰椎间盘突出的成因为慢性退化 与经常的负重搬运、推拉扭转姿势不当、过度的全身振动密切相关 与肌肉、肌腱及关节的问题（扭伤、闪到、外伤、脊椎退化性关节炎等）有一定的联系,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.2 肌肉骨骼失调分类,后背失调的预防 将工效学原理应用于设计任务，如手工搬运物流（MMH）的工作再设计流程,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,下肢失调： 下肢失调较前几种失调情况少，一般见于一些特殊行业的人群 腿部静脉曲张 “罗圈腿” 膝盖关节炎,9.2 肌肉骨骼失调分类,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.3 肌肉骨骼失调预防,人因工程干预 工程控制 工具设计 监控管理方法 OWAS 姿势分析 MSD环境风险因子检查表 行政管理 人因工程干预应为主要改善方式，而管理手段只能作为暂时性方法，在工程改善尚未完成或工程改善不可行时才以行政管理作为防护手段。管理并不能从根本上除掉危险因子。,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.3 肌肉骨骼失调预防,工程控制 物料、成品、半成品、零件等运送过程自动化，尽量避免直接使用人力直接搬运。 作业台面、进料口、输送带等的高度应配合现场人员身材高度，必要时应当提供可调整脚踏垫与座椅。 重复性高的作业中，所有操作物件、零件、工具均应置于双手伸取可及的作业空间内。 充分利用夹具固定物件、零件，避免人员因为调整、对准、施力而必须在静态负荷下维持不良姿势。 较重的手工工具应悬挂于固定位置，选用时应当注意重量、握柄大小与样式，按钮键的施力应适当。 成品包装与物料零件盒应选用坚固质轻的包装，以减轻人员处理的重量，并应提供便于双手握提的设计。,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.3 肌肉骨骼失调预防,工具设计 1.保持手腕伸直,图 带弯柄的锤子,图 两种钳子的比较,扭动工具而不是手腕,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.3 肌肉骨骼失调预防,工具设计 2.使组织压迫最小 3.减少手指的重复活动,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.3 肌肉骨骼失调预防,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.3 肌肉骨骼失调预防,OWAS编码原则 （1）一般身体特征（坐、站、蹲） （2）身体部位（腰、手臂、下肢.） （3）负荷的重量 经过排列组合后，即为 OWAS 方法的编码系统（Karhu et al., 1977） 研究人员可在观测作业人员动作后，针对某一姿势给其一编码组合，每个编码组合代表一种姿势。 最早的 OWAS 方法仅考虑背部、手臂及腿部等三个部位，身体姿势仅仅能进行三码编码，后来部分专家建议将颈部及负重列入，编码因此扩充为五码。,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.3 肌肉骨骼失调预防,动作分析等级 （Action Categories AC） OWAS方法将各种身体姿势编码加以统计，判断作业人员工作姿势的行动等级（Action Categories AC） 行动等级分为四个等级：AC1、AC2、AC3 、AC4,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.3 肌肉骨骼失调预防,行政管理 行政管理主要目的是减少人员暴露于肌肉骨骼伤害危险的机会。例如，建立符合人因工程的标准作业规定和程序，制定工作休息时间表，工作轮调，多能工训练，作业方法等教育训练等。 缩短耗能与易疲劳作业的每班作业时间 工作轮调，分散降低暴露于危险因子的机会 增加合理的工作间休息次数与时间 工作内容丰富化，避免极度单调重复的操作引起的疲劳危险机会 增大人员主导工作步调的弹性 教育训练，使员工树立预防意识，掌握正确的操作技巧,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,9.3 肌肉骨骼失调预防,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,3.4電腦工作站規劃與設計,15-25o,9.3 肌肉骨骼失调预防：电脑工作注意事项,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,3.5.1如何預防下背痛-從日常生活做起,9.3 肌肉骨骼失调预防,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,1.研究背景 随着人们物质文化生活水平的提高和体育运动项目的增多，自行车在作为交通工具的同时，也已成为一种体育活动的器械，自行车运动成为人们爱好的体育竞赛项目。但是，我们从人因工程学的角度，发现许多自行车的设计存在问题，不符合人因工程学的要求，特别是自行车的座位及把手设计仍存在问题。现对其提出自己的改进与设计。 2.问题分析 通过对自行车的观察分析，我了解到自行车的设计中存在着以下的不符合人因工程学要的方面，先对其进行归纳，以便提出改进设计。 2.1座位过高 根据人体坐姿的生物力学分析得知，人体上身越前倾，脊柱的弯曲程度越大，背部肌肉受力越大（见图1）。当人骑这种车时，几乎完全伏在车把上，背部与水平面几乎平行，腰部椎间盘压力分布不当，腰椎变形。建议将座位适当降低，这样，人骑车时，脊柱的弯曲程度就会降低，脊柱的形状接近自然状态，腰椎间盘的压力分布较均匀，有效减轻不合理的座位设计给人带来的伤害。,范例2：自行车座位及把手改进与设计,课程设计范例：自行车设计,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,课程设计范例：自行车设计,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,2.2 缺少腰靠 虽然车座的高度已经降低，但是骑者的背部负荷仍然很大，建议采用带腰靠的座位。腰靠采用海绵、棉布等较柔软的材质，形状符合人体背部的形状。根据工作座椅一般人类工效学要求，腰靠是配置在座椅上主要起支撑腰部作用的构件。装有腰靠的自行车不但舒适还能保护腰部减少损伤，参见下图自行车：,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,2.3 座位过窄 根据人体测量学中成年男子坐姿臀宽 355mm（90%），成年382mm（90%），应以女子的臀宽为设计标准，以满足座位的女子舒适度。根据工作座椅一般人类工效学要求，座椅为直接与人臀部接触的主要承重表面。座宽应为坐面左右边缘间通过座椅转动轴与坐面交点处且垂直于左右对称面的水平距离(无转动轴的座椅，该参数在坐面深度方向二分之一处测量)。,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,2.4 座位过硬 传统的老式 28 自行车座位的材料多是采用硬塑料制成，坚硬，边缘处较突出，让人感觉不舒服。根据工作座椅一般人类工效学要求，座椅的坐面有带座垫的柔性坐面和不带座垫的刚性坐面两种型式。座垫应为由弹性材料及蒙面材料组成的柔性坐面。现在新式车多采用海绵材质，外面罩以人造革或橡胶或布质座套，增强了人体舒适度，明显优越了很多。比如现在时兴的电瓶车（电动自行车）的座位采用了类似摩托车的座椅，更加宽大、更加软厚、对使用者来说更加舒适。 2.5 手柄握起来舒适度较差 把手手柄，应采用较柔软的材料制成，或者设计有符合人手形状的突起，或者有防滑的条纹。 2.6 刹车与车把的距离不合适 实验表明，当人手对某物体使握力时，间距78cm左右握力最大。若刹车与车把的距离不合适，会影响人骑车时能否及时地刹车，与人身安全相关。建议采用距离恰当的刹车，刹车的灵活性也要适当。根据调查，我们大部分为右手型所以要将右手设为后刹车，以免在紧急状况下只刹前刹而发生危险。,School of management,Xian Jiaotong UNIVERSITY,2.7 车把不方便握 例如（见下图），在骑自行车时，双手手腕处于尺偏状态，长此以往可能导致腕部肌腱腱鞘发炎。在骑弯把自行车时，人的手臂与手成 90 度，手腕处于紧张状态，过度屈伸，有可能会导致腕管综合症。应该尽量避免手腕处于非顺直或过度屈伸的工作状态。 建议采用能满足理想的车把高度的车把，即保证肘部成90 度角，上臂与手在一条直线上。车把的长度也因该略长于手掌的长度，以满足人戴手