人机工程培训参考培训课件

1、人机工程 了解人机工程基本原理和人机工程伤害因素，选择最佳作业姿势及作业环境，避免人机工程伤害的发生。课程目的人机工程概述 1、人机工程发展及定义 2、人机工程中人的特性人机伤害因素长期累计性创伤失调作业姿势与作业环境主要内容人机工程的发展：人的基本能力感觉：视觉、听觉、触觉、味嗅觉、 动觉、温度觉；信息处理：知觉、认知、行动反应与控制；行动：手脚的活动；这些能力人并不一定及动物，但人类如何控制了整个世界？工具是手的延长人机工程的发展：古典的人机关系工欲善其事，必先利其器泰勒的铲煤试验 泰勒，Frederick W. Taylor 18561915 泰勒被公认为科学管理之父，于1881年首创“

2、时间研究”（Time Study），其主张设法寻求最适宜的工作方法，但其重点仍在规定每一工作之时间标准，故称之为“时间研究”； 改进钢铁厂工人用铲（1898）；人机工程的发展：工效学用铲的科学： 一铲煤粉 3.5 磅 一铲矿石 38磅实验数据：每铲物料重 每个工人每天铲起物料重 38磅 25吨 34磅 30吨 2122磅 59吨人机工程的发展：工效学结果： 老计划 新计划 工人数 600 140 每人每天平均工作量 16吨 59吨 每人每天平均收入（$） 1.15 1.88 搬运一吨平均费用（$) 0.072 0.033吉布雷斯：动作研究和分析 吉布雷斯，Frank B.Gilberth, 1

3、8681924 吉布雷斯在1885年首创动作研究(motion study)； 用摄像机拍摄砌砖作业，改进建筑工人砌砖的方法（1911年）；人机工程的发展：工效学二次世界大战前工效学的局限性 仅着眼于如何使人适应机器和工具获得更高的工作效率；人机工程的发展：工效学 未系统地考虑过机器适应人的各种特征的问题；设备往往超过人的能力极限和耐受界限；人机工程学的定义人机工程学是所有可应用于系统与产品的规范、设计、评估、操作与维护等，以提高其安全性、效率与满意程度的有关人的行为与生理上的特征的科学与技术。Ergonomics = ergos nomos work laws人机工程学的命名Ergonomi

4、cs is a multidisciplinary science dealing with the interactions between people and their total workplace environment 美国Human Engineering 人类工程学Human Factors Engineering 人因工程西欧Ergonomics 工效学日本人间工学中国人机工程学，工效学其他人体工程学，人类工效学，工程心理学工效学的相关学科人类学医学生物力学生理学心理学工业工程数学与统计教育学物理与化学人机工程师的职能人机工程师的任务：则为将人性因素的知识、方法与数据，应用

5、于产品或产品的发展与设计的工程人员。系统发展与产品设计时，人性的因素的考虑是不可避免的。人机工程学在企业的应用领域人机工程学的目标 改善人的工作绩效； 增加速度、准确性与安全性，使用较少的精力、减少疲劳； 降低训练需求与训练费用； 改善人力的运用状况； 经由人为失误的降低，减少员工的缺席率、 设备呆滞率与意外次数； 改善使用者/操作者的舒适程度； 提高人机系统的安全消除物的不安全状态，改进工艺、设备、机械等物的安全性 合理的工艺指标 定期检修 、精心维护保养 易发生事故的关键部位提供自动报警、自动防空、自动锁断电源、自动停机，提高自动化水平操作安全监督卡操作安全警示牌消除人的不安全行为，为消除

6、人为失误创造条件。人机工程学的目标包括：1、人体尺寸的测量和计算；2、人体生物力学；3、人的生理特征；4、人的心理特征；2人机系统中人的特性人机系统中，人的作用是多方面的心理、生理因素混合作用的综合。2.1人体测量学人体测量学（ ANTHROPOMETRY ）的研究成果普遍应用于作业空间的规划、工具与机械设备的设计上美国成年男女身材差异比较项目男人平均 标准误差女人平均 标准误差女/男比例身高(cm) 173.2 6.9 160 6.4 92体重(kg) 76.3 12.6 64.5 12.6 84 坐高(cm) 99.4 3.8 84.6 3.7 93膝高(cm) 54.1 3.1 49.8

7、 2.7 92男女力量比较项目女/男比例%下肢 66推/拉/举 65躯体 62上肢 58其他 53百分位数人体测量的数据常以百分位数来表示人体尺寸等级；5%50%95%代表“小”身材，是指有5%的人群身材尺寸小于此值； 表示“中”身材，是指大于和小于此人群身材尺寸的各为50%；代表“大身材，是指有95%的人群身材尺寸均小于此值，而有5%的人群身材只寸大于此值。 人体测量的基本术语国标GB3975 - 83规定了人机工程学使用的成年人和青少年的人体测量术语，该标准规定，只有在被测者姿势、测量基准面、测量方向、测点等符合下列要求的前提下，测量数据才是有效的。被测者姿势 测量基准面 测量方向 支承面

8、和衣着 基本测点及测量项目 测量基准面 矢状面 正中矢状面 冠状面 水平面 眼耳平面人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴铅垂轴、纵轴和横轴来决定的。 人体主要尺寸GB 10000-88是1989年7月开始实施的我国成年人人体尺寸国家标准。该标准根据人机工程学要求提供了我国成年人人体尺寸的基础数据，它适用于工业产品设计、建筑设计、军事工业以及工业的技术改造、设备更新及劳动安全保护。立姿人体尺寸坐姿人体尺寸水平人体尺寸全国成年人人体尺寸分布全国成年人人体尺寸分布，划分为以下六个区域：（1）东北、华北区 黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、 山东、河北、北京、天津；（2）西北区 新疆、甘肃、青海、陕西、

9、山西、 西藏、宁夏、河南；（3）东南区 安徽、江苏、浙江、上海；（4）华中区 包括湖南、湖北、江西三个省；（5）华南区 包括广东、广西、福建三个省；（6）西南区 包括贵州、四川、云南三个省。 正常人着装身材尺寸的修正（部分）项目尺寸修正量尺寸原因站姿高坐姿高站姿眼高坐姿眼高肩宽胸宽胸厚腹厚立姿臀宽坐姿臀宽2538336313818231313鞋高鞋厚鞋高裤厚衣衣衣衣衣衣2.2 生物力学骨骼肌肉肌腱韧带骨骼 手掌前臂上臂大腿小腿躯干人体内部需要几倍的力才能克服外力握力拉力推力扭力生物力学与工人-作业失配问题发生率每百万工作小时中需要申诉医疗的情况 1.0050100150 1.002000400

10、06000作业强度比 = 作业中提举的最大重量作业模拟试验中的等长强度严重性每百万工作小时中，作业中断或受限制的小时数在作业设计时必须考虑到人体测量和生物力学中的各种因素生物力学肌肉疲劳的确切机理尚不清楚，但是有这么几种结论：疲劳可以被定义为能量源衰竭或者无法供应以及废物积累在肌肉组织内的时间点。因为肌肉处在一种等容收缩，减少了血液循环，所以即使在血液中有能量源却无法提供给肌肉肌肉疲劳的后果是疼痛，震颤和无意识的收缩释放。从收缩开始到疲劳点的时间段称为“耐久性”疲劳后的恢复速度在静态收缩后心率恢复正常水平，但是经过重复的收缩后肌肉的力量和韧性都会降低。长时间的静态运动或者超常规的运动后导致的精

11、疲力竭需要数小时甚至几天的恢复时间生物力学：生理压力 恢复时间不足 营养不良 过热的环境 肌肉受到频繁的刺激因而没有足够的恢复时间身体不能为肌肉提供足够的营养血液循环不充分因而不能带走废物身体不能有效的向外界排放热量生物力学：与工作有关的生理学 任务类型 任务频率任务持续时间 姿势 自然环境 体重 环境条件 2.3 人的生理特征人的生理及心理特征的制约作用感觉视、听、嗅、味、触、其他知觉中枢思考判断创造运动中枢运动器官运动语言记忆神经中枢外界刺激对外界反应2.4 人的心理特征1. 人的气质：典型的、稳定的心理特点； 太阴、少阴、太阳、少阳、阴阳和平； 孔子：依中庸而行； 古希腊：血液、粘液、黄

12、胆汁和黑胆汁的混合1. 人的性格：对事物的态度和形成个人习性的行为方式 态度、意志、情绪、理智；多血质胆汁质粘液质抑郁质急性，易失误2.5 情绪与安全1. 什么原因使人产生失误？ 违章操作 产生事故的心理因素之一是心理机制失调心理机制失调将造成人的感知能力水平、判断力、注意力、操作能力呈下降趋势或某一方面能力的亢进，另一方面的能力明显下降。 喜伤心，怒伤肝，悲伤肺，恐伤肾，思伤肾，内伤情 节假日事故增多；霍桑试验（Elton Mayo, 1932年）：2.6 社会心理与安全生产的关系职工的士气、生产积极性主要取决于社会因素、心理因素、群体心理、人际关系及领导关系的好坏，而物质刺激、工作的物理环

13、境只是次要因素。“人群关系”起绝对作用需要和动机：马洛斯需要层次论社会心理与安全生产的关系生理需要安全和社会需要归属的需要尊严的需要自我发展的需要群体心理因素群体内聚力形成规范和良好行为养成安全生产的习惯社会心理与安全生产的关系侥幸心理省能心理逆反心理凑兴心理不安全心理状态睡眠休息不足、困倦反应和动作迟钝重体力劳动的省能心理疲劳心理作用热环境因素加重疲劳程度疲劳与机械化程度 作业疲劳与安全生产系统中的人体姿势变换卧姿:立姿:步行、直立、举胳膊手背朝上与手心朝上、伸胳膊向前与向后、弯腰、7种平坐姿:蹲坐、蹲坐弯腰、跪立、跪坐、正坐、单腿跪立坐、横坐、盘腿坐、靠背盘腿坐、长跪、伸腿坐、靠背伸腿坐、

14、支双肘伏坐、支单肘伏坐、14种椅坐姿:不同高度椅子引起腰椎部不同的支撑，共有10种仰卧、侧卧、伏卧、(3种。 疲劳与人体负担的度量 人一进行劳动，就随着劳动强度表现出身心状态的各种变化，它包括心理上的拘束感、逼迫感、痛苦感及与之相对应的自由感、放松感、欢乐感，生理上的变化如出汗量、心率、血压、耗氧量等等，一般说这两者的变化反映出人体负担的大小。人体负担的定义：当人在肌肉上、精神上受到外界负荷后表现出的各部分功能的变化。 度量人体负担值的方法主观指标：作为主观体验的内心感觉获取值，很大一部份依赖于测试的手段方法客观指标：按照如人的行动快慢、反应速度、态度是否正确等不同的外部表情获取的值生理指标：

15、人体机能变化而反映出的心率、血压、耗氧等生命保持系统变化值，由外部仪器测量获得。 生理指标生理指标能量代谢率呼吸量脉搏心率肌电图闪变值眼球运动脑电图能量代谢率能量代谢率基础代谢量是人体为维持生命所需要摄取的最低能量，用B来表示。劳动代谢量为劳动时的能量消耗减去安静时的能量消耗，记为T - R。T为劳动时的能量消耗，R为安静时能量消耗，R一般可以认为是基础代谢量的1.2倍，即R=1.2B。能量代谢率能量代谢率能量消耗量的测定是通过测定操作者在操作时间中呼出气的O2及CO2的比例然后算出全部耗氧量后折算得到的，即20岁 男性 B = 0.64(大卡/米2分) 体表面积能量代谢率分类一般，把能量代谢

16、率分为五类： 01，极轻作业 12，轻作业 24，中作业 47，重作业 7，极重作业 当RMR10时人体已无法忍受必须绝对机械化 0.22.0 最佳能量代谢率的推算能量代谢率的推算能量代谢率的推算能量代谢率的推算劳动与生理反应姿势与活动度 取重物或搬运作业，在狭小的空间内劳动，农业劳动等特殊作业姿势及不自然姿势操作，使筋肉的负担增加，带来很大的疲劳。肌肉消耗能量来自食物的氧化。各种食物在消化过程中转化为简单的储能分子。它们在细胞内经氧化或静解，生物合成三磷酸腺背ATP及磷酸肌酸(CP等能源物质。Electro-chemical impulseContractionMotion劳动与生理反应姿势

17、与活动度 劳动时能量需要增加，需氧量也增多。在每分钟内人能供应的最大氧量称为最大摄氧量，正常人不超过3升，经常锻炼者可达4升以上，坐着或老年人则只有12升。劳动开始对肌肉往往在缺氧状态下从事活动，这是由于循环、呼吸系统机能跟不上需氧。这种供氧与氧需之间的差称为氧债。当姿势不良时则肌肉氧债负担过重，劳动在氧债状态下持续进行，储能物质消耗过多，作业便不能持久。这样在劳动结束后还要继续维持较高的氧需以偿付劳动中所欠的氧债. 姿势与活动度操作姿势 肌肉的活动度用肌电图测定的生物电流电位变化来衡量。有研究者选择了生活中的27种代表姿势，测定时选择全身肌肉中主要的21处接上肌电图机。图3-5即是该研究者调

18、查的结果。把立位紧张时作为100，从大到小排列肌肉活动度，活动度是合计求出全部肌电位测试结果而折算的。从图上可见卧姿相对来说是十分舒适的。 操作姿势姿势与活动度（27）种姿势100743129.523.51993姿势与疾病的关系操作姿势在重劳动建筑工人、码头工人、伐木工人，以及对重残废病人扶持的公务员等）中，腰痛问题十分引人注目。从人类工效学的原理来分析，弯腰作业与腰痛、颈肩腕等各种症状的发生有密切的关系。 姿势与疾病的关系操作姿势提高作业机械化和自动化程度加强科学管理改进工作制度开展技术教育和培训，选拔合格工人疲劳心理作用热环境因素加重疲劳程度疲劳与机械化程度防止作业疲劳在生产现场贯彻人机工

19、程原则的益处 减少背部和上肢的肌肉损伤和疾病 减少工人的工伤补偿金支出 提高雇员的满意度 改善职工的工作舒适性 提高劳动生产率 提高工艺水平 减少工人的更换 减少工人误工 改善劳资关系 降低工人的操作失误率 减少返工肌肉疲劳的因素持续时间强度适宜性背部的 损伤脊椎骨脊椎盘肌肉韧带神经在美国，不当的人工物料搬运所造成的职业伤害占总数的2530%，造成数十万人长期的背痛、脊椎骨受伤、肌肉酸痛、淤伤。在德国，20%的工人缺席与50%的提前退休是由于搬运不当所造成的脊椎盘损伤所引起的。极端温度的影响长期暴露在寒冷的环境中，会造成人手、脚神经系统和损伤，妨碍运动功能，降低人工作业的熟练性；在炎热的环境下

20、，人的工作比较吃力，新陈代谢加快，更易疲劳；工作地设计场地、机械设备、工具的人机工程学考虑安全产量质量成本工作地设计站坐站/坐三个最常见的工作姿态：照明水准照明水准的提高是基于下列因素： 照明水准对作业绩效的影响； 执行任务的速度与准确度； 工作者的舒适程度； 对环境亮度品质的主观印象；照明是影响人的心理和生理状况最显著的环境因素：剧烈性创伤剧烈性创伤为偶发性意外，在发生的瞬间内产生生理上的伤害，例如皮肤或器官的切割、刮擦、敲击、挤夹、位移、破裂等，手臂、手与手指所受的伤害次数较其他部位频繁。美国工业界手工具所引起的伤害事件：1、手工具所引起的伤害事故占所有工业受伤事件的9%，每年损失约10亿

21、美圆；2、平均每件意外赔偿金额为978美圆，医疗费用563美圆，总损失为1541美圆；3、刀具所造成的受伤比例最高（44.3%）；4、上肢受伤百分比最高（59.3%），其次为背部；5、制造业的以外事故最多（26.4%）；4、长期性创伤失调长期、重复地以不自然的姿势或动作执行任务，会造成累积性创伤的失调（Cumulative Trauma Disorder）,此类失调为关节、肌肉、肌腱或其他软组织的疼痛、失常或受伤等症候群的组合。60%的症状发生在手与手腕。一般特点 包括力学的和生理学过程 与工作强度和持续时间有关 发展时间可能需要数周、数月甚至数年 恢复时间可能需要数周、数月甚至数年 症状经常

22、是局部化的、非特定的和间歇性的 多因素造成的（不止一个原因） CTDs 的特定实例 粘液囊炎 腕骨综合症 DeQuervain氏病 上髁炎 肩膀固结 小指根部综合症 腰部损伤 肌痛 肌筋膜炎综合症 腱炎 腱鞘炎 扳机指病 胸路综合症 腱颈综合症 手臂痉挛综合症 CTDs 的一般症状 麻木 麻刺感 灵活性降低 肿胀 僵硬 虚弱长期性创伤失调第一阶段：工作时，所受影响的部位疼痛或感觉虚弱，但工作停止后，症状很快消失；第二阶段：症状在停止工作时也会出现，而且重复性工作能力会逐渐降低；第三阶段：症状在休息时也不会消失，而且睡眠会受到影响，难以执行多重体力工作。症状变为持续的而且一天24小时不减轻。不能

23、承担较轻的任务，也无法克服其他任务重的难题。这种情况会持续数月或数年，并且可能无法完全恢复。 长期性创伤失调:风险因素 工作的一个要素或者组成部分, 增加了工人受到伤害或生病的机会CTDs的生物力学风险因素包括重复的、持续的动作，困难的姿势和使用强力的动作振动和低温也能会加速CTDs的发展 过度 重复 便扭 机械应力 极端温度 不相称长期性创伤失调:工作方法分析 检查清单：包含一系列的生物力学风险因素 项目： 挤压或抽紧 扭转或旋转 重复触摸动作 身体部分的位移 长期性创伤失调:力量 力量的测量和评价是人机工程学中研究得最多的项目，因为它反映了工人工作的最基本的能力 影响力量的因素 ： 对象重

24、量 把手类型 摩擦力 振动 把手间距 手套 其他 长期性创伤失调:过度用力 l 用力维持对物料和工具的控制所需要的力用力的动作 拉，推，提起，平移 长期性创伤失调:影响力的工作要素 把手 身体姿势 动作的类型 重复/持续时间 对象/工具的光滑度 体态：我们身体的每个关节都有一定的活动范围。当关节在活动范围的中点处，我们可以说关节在休息或者处在适中位置。关节在中性位置时承受最小的物理应力。 长期性创伤失调:便扭的姿态 手 腕 膝盖 颈 手臂 肩膀姿态以结构处于极端位置而不是中性位置呈现出来 评价受迫姿态 l 持续时间l 活动范围补救措施人因方面的补救措施：（1）降低手腕施力或振动的频率； 自动化、机械化，以取代人力； 将可能产生累积性创伤的任务分配给多人，以降低每一位从业人员暴露于危害的时间；（2）使用适当的手工具；（3）使用正确的姿态；2000.9.2不良手工工具设计所引起的问题 指尖或手指的挤、夹、冲撞、破碎、切割； 碎片进入眼睛之内，可能会导致失明； 肌腱的压力增加或撕裂，造成长期性的疼痛或效能降低； 腕/腱鞘与神经发炎，手