第七章劳动负荷

1、第七章 体力与脑力工作负荷 本章学习目的 认识体力劳动和脑力劳动工作负荷和效率的重要性 了解体力劳动强度过高，脑力劳动过重，工作压力过 大，疲劳及枯燥给人带来的危害 了解体力负荷，脑力负荷，工作压力，疲劳，枯燥产 生的机理和原因 掌握体力劳动强度，脑力负荷，工作压力，疲劳，枯 燥的测量方法 能够运用降低劳动强度，工作压力，疲劳，枯燥的方 法 7.1 体力劳动强度与体力劳动效率体力劳动强度与体力劳动效率 体力劳动对人的影响 体力劳动强度等级的划分 体力劳动效率 体力劳动的安排与应用 静负荷 7.1.1 体力劳动及对人的影响 生理伤害 心理的影响 效率的影响 7.1.2 体力劳动强度等级的划体力劳

2、动强度等级的划 分分 劳动强度是指作业者在作业过程中体力消 耗及紧张程度，也即劳动量（肌肉能量和神经 能量）的支出和劳动时间的比率。劳动强度是 用来计量单位时间劳动消耗的一个指标。劳动 强度不同，单位时间人体所消耗的能量也不同。 通常是单位时间内劳动量消耗越多，劳动强度 越大。 国内关于劳动强度的划分国内关于劳动强度的划分 劳动强度级别 对应劳动劳动强度指数 轻劳动15 中劳动20 重劳动25 极重劳动25 劳动强度的计算 表中劳动强度指数计算公式为： I3T7M 式中：I：劳动强度指数； T：净作业时间比率（%）； M：8小时工作日能量代谢率 （4.186KJ/minm2）； 3：实际劳动率

3、系数； 7：能量代谢率系数。 工作日总工时 间工时分钟钟以上的暂停时1持续休息时息工作日总 T 日本能率协会对劳动强度的分级 日本学者古尺于1936年提出了能量代谢率 的概念，简称为RMR，其计算公式为： RMR = 劳动代谢量/基础代谢量 式中的劳动代谢量由劳动时的劳动消耗总 量减去安静时能量消耗量获得；基础代谢量是 人静止不动时的能量消耗，具体的定义和计算 方法可参阅本书的第二章，其含义可理解为由 于劳动使人的能量消耗相对于完全静止状态增 加了多少倍。 日本能率协会按照相对代谢率（RMR）指标将 劳动强度划分为5个等级，如表7-2所示。 按按RMR对劳动强度的划分对劳动强度的划分 劳动强度

4、分级RMR作业的特点工种举例 极轻劳动0-1.0手指作业； 精神作业； 坐位姿势多变，立位时身体重心不移动； 疲劳属于精神或姿势方面的疲劳； 电话交换员 电报员 修理仪表 制图 轻劳动1.0-2.0手指作业为主以及上肢作业； 以一定的速度可以长时间连续工作； 局部产生疲劳； 司机 在桌上修理器具 打字员 中劳动2.0-4.0几乎立位，身体水平移动为主，速度相当 普通步行； 上肢作业用力； 可持续几小时； 油漆工、车工 木工 电焊工 重劳动4.0-7.0全身作业为主，全身用力； 全身疲劳，1020分想休息； 炼钢、炼铁工 土建工 极重劳动7.0以上短时间内全身强力快速作业； 呼吸困难，2-5分就

5、想休息； 伐木工 大锤工 国际劳动局劳动强度分级国际劳动局劳动强度分级 劳动强度等级很轻轻中等重很重极重 耗氧量/（l/min）0.50.51.01.01.51.52.02.02.52.5 能量消耗/ （Kj/min） 10.510.520. 9 20.931. 4 31.441. 9 41.952. 3 52.3 心率/（beats/min）75100100125125150150175175 直肠温度/C37.5383838.538.53939 排汗率/（ml/h）200400400600600800800 7.1.3 体力劳动效率体力劳动效率 体力劳动种类效率百分比 弯腰铲东西3 拧螺丝

6、5 正常姿式铲东西6 举重9 转动手轮13 用重锤15 用背袱东西，不返回 17 上下梯子19 扳动曲柄21 上下楼梯23 拉车24 骑车25 推车27 平地行走27 5度的斜坡上行走30 劳动效率的案例 铁铲的效率 锯的效率 锄头的效率 步行 背东西的效率 地面的光滑程度 坡度 图7-1 使用五种不同锯齿的能量消耗 表7-5 地面光滑与工作效率 地面状态轨道好道坏道脏道 移动距离850700400150 图7-2 两种不同锄头松土的能量消耗 图7-3 各种步行速度下的能量消 耗 表7-6 爬坡时的工作效率 坡度42千焦可达到的高度 90度的梯子11.5米 70度的梯子14.4米 30度的楼梯

7、13.2米 25度的斜坡13.1米 10度的斜坡15.5米 7.1.4 体力劳动的安排与应用 腰伤与搬运 搬运东西包含很大的静负荷，可以归类于重 体力劳动。这类劳动的主要问题不是工作负荷 对肌肉的影响，而是脊椎间脊椎盘的负荷及其 损伤，进而增加腰伤的可能性。 英、美、德等国发布的大量统计资料表明， 搬运是引发工伤事故的重要原因，搬运会导致 腰伤、脊椎病，甚至导致提前退休。 表7-7 在各种姿式下腰椎的压 力 姿式或活动姿式或活动压力压力(N) 站直860 慢走920 向侧面弯腰20度1140 向前弯腰30度1470 向前弯腰30度，负重20KG 2400 直立，负重20KG1220 负重20K

8、G，弯膝，直腰2100 负重20KG，直膝，弯腰3270 表7-8 青年男子搬运的最大允许重 量 状态 离身体的距离(相对于手臂长) 1/4 1/2 3/4 4/4 站 立 时 正面双 手 正面单 手 侧面单 手 350 250 150 100 300 220 140 100 270 200 130 100 坐 着 时 正面双 手 正面单 手 侧面单 手 270 170 120 110 350 220 140 110 330 210 140 90 表7-9 不同年龄，性别的人的允 许搬运重量(牛顿) 男人妇女 50岁以下 偶尔 经常 50岁以上 偶尔 经常 50岁以下 偶尔 经常 50岁以上

9、偶尔 经常 双手，物体挨着身体， 高度适中 300 210240 140180 130140 100 单手，物体挨着身体200 140120 80120 8070 50 钢铁行业的重体力劳动 Hettinger等人在德国钢铁行业进行了很有趣 的研究。他们研究了380个工人在工作时的最 大心跳的分布图，发现最频繁的心跳是130- 140次/分钟(平均值是132.6次/分钟)，最快的 心跳是180次/分钟。 他们还比较了德国钢铁工业552个工人的能耗 与他们的心跳。作为工作极限，能量消耗的标 准低于工作脉搏的标准，这个差别被认为是由 于静负荷和热环境造成的。大约三分之一的地 方工作脉搏超过40次/

10、分钟的极限。 农业中的重体力劳动 纺织女工的重体力劳动 每班的纱绽数量工作脉搏疲劳和疼痛 工人老方法新方法老方法新方法老方法新方法 NE7309593642118 AG72091228412227 GE7328402926719 JA7329603331331 SI85296026322630 7.1.5 静负荷静负荷 肌肉的负荷可以分为两种形式。一种是动态的(节 奏性的)负荷，简称为动负荷。一种是静止不动的负荷， 简称为静负荷。 在静负荷状态下，肌肉没有伸展，而是保持在一 个较高的紧张状态，力要保持相当的时间。 在静负荷中，血管被肌肉组织内部压力所压迫， 所以血液不再流入肌肉。 在静负荷状态

11、下，肌肉从血液中得不到足够的糖 和氧，不得不依赖于自己的贮存，而且更为不利的是 废物不能被排出。这些废物积累起来，形成我们所感 觉到的肌肉疲劳和酸疼。 静负荷的产生静负荷的产生 使用很大的力持续10秒钟以上； 使用中等程度的力持续1分钟以上； 轻度的力（人的最大力的三分之一左右）持续4分钟以 上。 几乎所有的工厂，所有的职业都有静负荷的因素。下 面是最常见的例子： （1）向前或向侧面弯腰的工作； （2）用手握住东西不动； （3）把手向前水平地伸出； （4）一只脚踩踏板时把身体的重量都放在另一条腿上； （5）在一个地方站着不动很长一段时间； （6）推或拉很重的物体； （7）把头向前或向侧面弯得很

12、厉害； (8) 把肩膀抬起很长一段时间。 一般说来，姿式不自然是一种最常见的静负荷。 静负荷的影响静负荷的影响 图图7-6 三种携带书包静负荷的能量消耗三种携带书包静负荷的能量消耗 工作姿式工作姿式 可能影响的部位可能影响的部位 站在一个地方 小腿，大腿，静脉血管 坐着没有背靠 背部的肌肉 座椅太高 膝盖，小腿，脚部 座椅太低 肩膀，脖子 站着或坐着时躯干前倾 腰椎附近，脊椎 手臂向前或向侧面伸出 肩膀，手臂，肩关节 过度地向前或向后低头 脖子，脊椎功能的下降 手不自然地抓起东西 手臂，可能引起肌肉腱的 发炎 表表7-11 静负荷与肌骨疼痛静负荷与肌骨疼痛 7.2 脑力负荷 脑力负荷的定义 脑

13、力负荷的影响 脑力负荷的测量方法 脑力负荷的定义 mental workload 心理负荷、精神负荷、脑负荷，或脑力负担 脑力负荷:反映工作时人的信息处理系统被使用 程度。 脑力负荷的影响 对业绩的影响 对人的心理和生理的影响 图图7-7 人的业绩与脑力负荷人的业绩与脑力负荷 业绩 脑力负荷 数据限制区 域 资源限制区 域 AB 脑力负荷的测量方法 主观测量法 主任务测量法 辅助任务测量法 生理测量法 主观测量法 主观测量法是要求操作人员判断并报道某一项 工作强加在他们身上的脑力负荷。通常要给出 一些定义和规则以指导操作人员的评估。 Cooper-Harper主观评价法 SWAT(Subjec

14、tive Workload Assessment Technique，主观负荷评价技术) NASA-TLX技术 飞机的特性飞机的特性对驾驶员的要求对驾驶员的要求评价等级评价等级 优良，人们所希望的脑力负荷不是在驾驶中应考虑的问题1 很好，有可以忽略的缺点脑力负荷不是在驾驶中应考虑的问题2 不错，只有轻度的不足为了驾驶飞机需要驾驶员作少量的努力3 小的，但令人不愉快的不足需要驾驶员一定的努力4 中度的，客观的不足为了达到要求需要相当的努力5 非常明显的但可忍受的不足为了达到合格的驾驶需要非常大的努力6 严重的缺陷要达到合格的驾驶需要驾驶员最大的努力， 飞机是否可控不是问题 7 严重的缺陷为了控制

15、飞机就需要相当大的努力8 严重的缺陷为了控制飞机需要非常大的努力9 严重的缺陷如不改进，飞机在驾驶时就可能失去控制10 表表7-12 Cooper-Harper飞机性能评价表飞机性能评价表 因素级别定义 时间 负荷 1经常有空闲时间，工作中的各项活动没有或很少有发生冲突或相互干扰的情况。 2有时有空闲时间，工作中的各项活动经常发生冲突或相互干扰。 3几乎没有空闲时间，工作中的各项活动经常发生冲突或冲突不断。 努力 程度 1几乎不需要感觉得到的努力或集中注意力。工作中的活动是自动的，不需要什么注 意力。 2需要一定的感觉得到的努力或集中注意力。由于不确定性，不可预见性或对工作任 务不熟悉，使得工

16、作中的活动有些复杂，需要一定的注意力。 3需要十分努力和聚精会神，工作内容十分复杂，并要求完全集中注意力。 压力 负荷 1没有含糊不清、危险、困惑等不良因素存在，工作很容易适应。 2由于含糊不清、危险、困惑使人产生中等程度的压力。为了使业绩保持在可接受的 水平需要相当程度的精力。 3由于含糊不清、危险、困惑等产生的压力非常大。需要极高的自我控制能力和坚定 性。 表表7-13 SWAT中脑力负荷因素的定义中脑力负荷因素的定义 表7-14 NASA-TLX中的脑力负荷因素 脑力负荷的影响脑力负荷的影响 因素因素 各个因素的定义各个因素的定义 脑力需求需要多少脑力或知觉方面的活动（即思考、决策、计算

17、、记 忆、寻找）？这项工作是简单还是复杂，容易还是要求很高， 明确还是容易忘记？ 体力需求需要多少体力类型的活动（拉、推、转身、控制活动等）？ 这项工作是容易还是需要很高，是快还是慢，悠闲还是费力？ 短暂需求由于工作的速度使你感到多大的时间压力？工作任务中的速 度是快还是慢，是悠闲还是紧张的？ 业绩你认为完成这项任务是多么成功？你对自己业绩的满意程度 如何？ 努力程度在完成这项任务时，你（在脑力和体力上）做出了多大努力？ 困惑程度在工作时，你感到是没有保障还是有保障，很泄气还是劲头 很足，恼火还是满意，有压力还是放松？ 主任务测量法 主任务测量法是通过测量操作人员在工作时的 业绩指标来判断这项

18、工作给操作人员带来的脑 力负荷 单指标测量法 多指标测量法 “数据限制”区域“资源限制”区域 辅助任务测量法 当应用辅助任务测量法时，操作人员被要 求同时做两件工作。操作人员把主要精力放在 一件任务上，这一任务被称为主任务。当他有 多余的能力时，他应该尽量做另一项任务，这 一项任务则被称为辅助任务。辅助任务的水平 是操作者在做主任务时剩余能力的一个反映指 数。在大多数应用中，这种方法被用来测量假 定的多余能力或主任务尚未用到的能力。 可采用的辅助任务 选择反应时间 追踪 监视 记忆 脑力计算 复述 简单反应 时间估计 生理测量法 生理测量法是通过人在做某一项脑力类型的工 作时某一个或某一些生理

19、指标的变化来判断脑 力负荷的大小。 许多不同的生理指标，如心跳，呼吸，瞳仁， EMG，EEG等被推荐用来测量脑力负荷。 当前，这些指标中的两项，即心跳变化率和脑 电图中的P300被认为是最可能有用的指标。 7.3 工作压力 工作压力的概念 工作压力的影响 工作压力的来源 工作压力的测量 改善工作压力的方法 工作压力的概念 工作压力是一种情感状态，产生于需求水 平和个人处理需求的能力之间的矛盾，是一种 主观现象。当个人意识到自己无法处理工作要 求时，就会产生压力。工作压力是指强迫人努 力工作以避免出现危险状态的外界因素。 工作压力的影响 对生理的影响 对心理的影响 对行为的影响 工作压力的来源

20、工作本身 个人因素 组织因素 环境因素 工作压力的测量 生理测量法 生物测量法 心理测量法 改善工作压力的方法 工作的再设计 改善人际关系 正确对待自己 7.4 疲 劳 疲劳的产生 疲劳的分类 疲劳产生的原因 疲劳的测量方法 减轻疲劳的途径 疲劳的产生疲劳的产生 疲劳是人在经过较长时间的劳动之后，人 的某一个或某些器官及至整个机体力量产生的 一种自然衰竭状态。 疲劳产生的机理 疲劳物质累积论 能源物质耗竭论 中枢神经系统变化论 机体内环境稳定性失调论 生化变化机理 局部血液阻断机理 心理饱和现象 疲劳的特征 局部性 意志力减弱 可恢复性 必然性 疲劳的分类 体力疲劳 精神疲劳 局部疲劳 全身性

21、疲劳 表表7-15 疲劳部位与职业的关系疲劳部位与职业的关系 部位部位职业、作业及环境职业、作业及环境 头部写作、谈话、讲课、听课等用脑程度强的工作；环境充斥CO，CO2，换气不良 眼部监视作业，计算机作业，显微镜作业，透视，校正，焊接；在低照度条件下作业 颈部上下观察作业 耳部听诊作业，铆接等噪音大的作业 肩部搬运，肩及上肢作业 腕部手连续动作的作业：钳工、打字、手工研磨等手工作业 肘部小臂连续性的作业 胸部吹气以及支承性作业 腹部摩托车、三轮车驾驶，腹部牵扯引及推挡作业 腰部反复前屈、举重向上的作业 臀部坐位不适、坐位时间长 背部前屈及蹲下作业 手指部打字、包装、写字、敲击、剪纸等长时间用

22、手指的作业 膝部蹲下过久的作业 大腿部蹲下及重体力劳动 下腿部站立作业及下肢劳动 手掌部锤工、石工等用力握紧的作业 足部站立作业，步行作业 疲劳产生的原因 工作条件因素 作业者本身 工作条件因素 劳动制度和生产组织不合理。如作业时间过久、 劳动强度过大、作业速度过快、工作体位欠佳 等。 机器设备和各种工具条件欠佳，设计不良。如 控制器、显示器不适合于人的心理及生理要求 等。 不良的工作环境。如照明欠佳，噪音太强，振 动、高温、高湿以及空气污染等。 作业者本身作业者本身 劳动效果不佳。在相当长时期内没有取得满意的成果， 会引发心理疲劳。 劳动内容单调。作业动作单一、乏味，不能引起作业 者兴趣。如

23、流水线上分工过细的专门操作、显示器的 监视工作等。 劳动环境缺少安全感。技术方面的安全防护设施和职 业的稳定性，以及不适的督导和过分暗示，都会造成 心理压力与精神负担。 劳动技能不熟练。当工作任务的繁杂程度超过劳动者 能力水平很大时，由于负担重，压力大，也会产生心 理疲劳。 劳动者本人的思维方式及行为方式导致的精神状态欠 佳。人际关系不好，上下级关系紧张，以及家庭生活 的不顺，都会引起心理疲劳。 疲劳的测量方法 生理心理测量法 问卷调查法 生理心理测量法 膝腱反射机能测定法 触二点辨别阈值测定法 皮肤电流反应测定法 反应时间测定法 闪光融合值测定法(CFF) 肌电图法（EMG） 表表7-16

24、疲劳测定方法疲劳测定方法 测定内容测定内容测定法测定法 呼吸机能呼吸数、呼吸量、呼吸速度、呼吸变化曲线、呼气中O2和CO2浓度、 能量代谢等 循环机能心率数、心电图、血压等 感觉机能触二点辨别阈值、平衡机能、视力、听力、皮肤感等 神经机能反应时间、闪光融合值、皮肤电反射、色名呼唤、脑电图、眼球运 动、注意力检查 运动机能握力、背力、肌电图、膝腱反射阈值等 生化检测血液成分、尿量及成分、发汗量、体温等 综合性机 能 自觉疲劳症状、身体动摇度、手指震颤度、体重等 其他单位时间工作量、作业频度与强度、作业周期、作业宽裕、动作轨 迹、姿势、错误率、废品率、态度、表情、休息效果、问卷调查等 表表7-17

25、 闪光融合值评价标准闪光融合值评价标准 作业种类作业种类 日间变化率日间变化率 (%)周间变化率周间变化率 (%) 理想值 允许值 理想值 允许值 体力劳动-10 -20-3-13 脑体结合-7-13-3-13 脑力劳动-5-10-3-13 问卷调查法问卷调查法 目前除了可以利用生理、心理等测定法测 量疲劳外，有时为了简单、方便和快捷，还可 以通过对作业者本人的主观感受即自觉症状的 调查统计来判断作业疲劳程度。 表表7-18 疲劳自觉症状调查表疲劳自觉症状调查表 姓名：年龄：记录 年 月 日 作业内容： 种类身体症状（A）精神症状（B）神经感觉症状（C） 1 头重 头脑不清 眼睛疲倦 2 头痛

26、 思想不集中 眼睛发干、发滞 3 全身不适 不爱说话 动作不灵活、失误 4 打哈欠 焦躁 站立不稳 5 腿软 精神涣散 味觉变化 6 身体某处不 适 对事物冷淡 眩晕 7 出冷汗 常忘事 眼皮或肌肉发抖 8 口干 易出错 耳鸣、听力下降 9 呼吸困难 对事不放心 手脚打颤 10 肩痛 困倦 动作不准确 减轻疲劳的途径 合理设计作业的用力方法 合理安排作业休息制度 改进生产组织与劳动制度 改善工作条件和工作环境 转移和消除心理疲劳 提高身体素质 7.5 枯燥 枯燥概述 枯燥产生的原因 枯燥工作引起的后果 克服枯燥的方法 枯燥概述 单调的环境是缺乏激励的环境。个人对单 调的反应称为枯燥。科学家们认为枯燥感是一 种复杂的心理状态。它是由于外界的刺激因素 太少而使人的中枢神经系统的活动性降低，进 而使人产生疲倦、冷漠懒散、警觉性下降等行 为特征。 枯燥产生的原因 生理原因 性格原因 工作原因 外部原因 生理原因 人体的许多感觉器官都有这样的功能: 在时间