人类工效学（）.ppt

1、人 类 工 效 学,预防医学系 徐雷 2010. 3.4,工效学的发展历程。 一、定义、研究内容和任务 工效学（ergonomics）以人为中心，研究人、机器设备和环境之间的相互关系，旨在实现人在生产劳动及其他活动中的健康、安全、舒适，同时提高工作效率。,研究目的 设计机器或设备时必须考虑人的各种因素（生理、心理）； 要使人的操作简便、省力而准确； 要使人的工作、生活环境舒适和安全； 要达到提高工作效率。,研究内容 研究工作环境对作业者的影响，并采取相应措施保护作业者安全、健康、舒适，保证工作质量，减少疲劳和提高工作效率； 研究人体在劳动过程中的生理变化，包括体力和脑力劳动的生理变化，确定合理

2、的劳动强度与限量； 研究工作疲劳与工作效率、生理节律、轮班工作等的关系，确定合理的工休制度；,对作业的适应性研究（包括职业选拔、训练等问题）； 研究特殊作业如监视作业、检查作业、流水作业等优化设计（包括作业环境、工作场所、作业速度与工作定额）的研究； 研究设计最佳的操作方法和影响人体识别反应的各种因素，以提高准确性，减少误差，使作业简便、省力、准确、可靠；,研究人机系统的可靠性以及人机联系的设计，使各种显示器、控制器能适应人的感觉与操作特性，保证人机系统的安全； 研究制定人类工效学标准，对产品质量进行标准化评价，并为劳动卫生措施提供科学资料； 进行事故的人机分析，研究事故的预防和险情的控制以及

3、警报系统的设计。,二、作业过程的生物力学,生物力学（biomechanics）是研究生物与力学有关的问题，即用力学方法研究生物科学的问题。 职业生物力学主要研究作业过程中人和机器设备之间的力学关系，目的在于提高人的作业能力和减少肌肉骨骼的损伤。,（一）肌肉骨骼的力学特征,1.肌肉的力学特征 负荷过大，较多的化学能转变为热能，工作效率低，易 损伤； 负荷太小，肌肉收缩时用来做功的能量也很少，效率很低。 当肌肉负荷为最大收缩力的50%左右，肌肉做功效率最高。 2.肌肉-骨骼-关节 动力单元（kinetic element）指包括关节在内的某些解剖结构结合在一起完成以关节为轴的运动，由肌肉、骨骼、神

4、经、血管等组成。 动力链,（二）合理用力,1. 重心：物体重心、人体重心、体段重心 为减少用力，在劳动时应尽可能使物体的重心靠近人体，缩短力矩。,2.姿势：也称体位。最常见站姿和坐姿，跪姿、卧姿等。 姿势负荷：如颈椎需承担头部的负荷，腰椎需承担腰以上的负荷。 在采取作业姿势时应注意： 尽可能使操作者的身体保持自然状态；避免头部、躯干、四肢长时间处于倾斜状态或强迫体位；使操作者不必改变姿势即可清楚的观察到需要观察的区域；操作者的手和前臂避免长时间位于高于肘部的地方，或提供合适的支撑物。 3. 对称用力,三、人体测量与作业区设计,人体测量学是用测量的方法研究人体的特质，通过对人体的整体测量和局部测

5、量，探讨人体的类型、特征、变异和发展规律。,1. 人体测量数据称为人体尺寸，一般指人体所占有的三维空间，即人体高度、宽度和胸廓前后位，及各部分肢体大小等。 静态测量和动态测量 人体测量数据用途十分广泛。 在设计时不可能完全满足人体尺寸的所有要求，只能根据一部分人的人体尺寸来进行设计。它不是按平均值而是按百分数来设计。 （90%设计、单限值设计、一般设计）,2. 工作面高度 工作面高度应按基本作业姿势（站立、坐位、交替式）来进行设计。 站立或坐位作业的最佳作业面应为肘下510cm，或身高的57-60%左右。 按工效学的观点，采用可调工作台来适应人的操作要求，这才是最理想的设计。,3. 手和脚的作

6、业区 手和脚在水平和垂直面内所能触及的最大轨迹范围，称为作业范围，它是构成作业空间的主要部分。 手在空间的最大作业范围，一般以减去手掌长度后的手臂为半径所形成的圆弧范围。工作台水平面抓握范围是指手到肩的范围，半径为55-65cm，而常用较舒适的抓握范围指手到肘关节的距离，半径为34-45cm。 脚的作业范围是以脚在水平方向可能移动的尺寸来确定，但舒适范围要根据脚的出力、动作频率、操作姿势、作业内容等综合分析来确定。,4. 工作座椅 “动态坐位” 理想的工作座椅是指能使体重均衡分布、大腿平放、两足着地、肌肉松弛、上臂不负担身体的重量，并有利于操作。按照舒适坐姿的生理要求，应保持腰曲弧形处于自然状

7、态，使腰背肌肉松弛，大腿血管不受压迫。故舒适的坐姿是臀部稍离背靠前移，使上身略向后倾，保持身体与腿的夹角在900-1150，同时小腿向前伸，大腿与小腿、小腿与脚掌之间有一定的角度。,工作椅的高度很重要，决定座椅高度是人的肘部与工作面之间合适的高度差。座面要光滑平整，前缘不应有棱角，最好有与臀部形状相适应的凹槽。,所谓多功能工作椅，还具有高靠背和垫腰凸缘，当操作时身体前倾，肩部离开靠背，由凸缘支承腰部；而放松休息时，身体后靠，靠背又保持了脊柱的“S”形自然弯曲。,四、人机环境系统,人机系统（man-machine-system）：在生产劳动过程中（包括使用各种生产工具）都需要人进行操作，并与有关

8、的机器设备形成一个相互联系的整体，即人机系统。如加上与周围环境关系，又称为人机环境系统。 （一）机器和工具 人机界面主要包括显示器和控制器。 从工效学角度研究人机系统主要是研究人机界面，尽可能使显示器和控制器适合于人的解剖、生理和心理特点。,显示器分为视觉显示器、听觉显示器、触觉显示器等；,控制器是操作者用以改变机械运动状态的装置或部件，常见的有开关、按钮、驾驶盘、操纵杆等，分为手、脚、声控制器等。 劳动中经常使用各种工具，工具的设计和选择应注意外形、尺寸、重量等适合人体尺寸和人的解剖及生理特点。,（二）作业环境和工作效率,1.气温 空气调节作业环境 2. 噪声 在噪声环境中人的注意力不易集中

9、，严重时可出现烦躁、反应迟钝等。且可掩盖作业场所的危险信号或警报。,3. 照明 照度过高，很容易使眼睛疲劳、甚至视觉损伤，另外可使人的兴奋性增高，很快转为抑制，导致全身疲劳，降低劳动效率。 照度不足，不但影响生产效率和产品质量，还可引起差错事故。 4. 颜色 颜色对人的心理可造成一定影响，使人产生感情或引起情绪变化。暖色使人兴奋，但也易引起精神紧张和不安，长时间作业的效率不高；冷色使人感到镇静，但会产生压抑感。,五、劳动过程有关疾病及其预防,（一）强迫体位所致疾患 1. 职业性肌肉骨骼损伤（occupational musuloskeletal injury）：是一种常见的与工作有关的疾病。

10、是一个总称，包括肌肉骨骼各个部位损伤和症状.,可分为反复紧张性损伤和腰背痛两大类。 反复紧张性损伤主要指肢体与颈肩部软组织如肌腱、神经和关节周围结构的疾患，患者感到肢体或颈肩部不适或持续性疼痛，还有麻木、肿胀、感觉异常等。 一般认为是由于反复的动作或持续维持某种工作姿势所致，多见于流水线工人、办公室职员、视屏显示终端作业操作者等。 腰背痛，又称下背痛，主要症状是腰背部位的酸痛、强直、活动受限。分为：腰机能不全、腰痛、坐骨神经痛。,图2 平板台常见操作姿势之二：身体前倾式 （手臂无支撑导致肩颈部疲劳，驼背和观察屏幕时仰脖）,图1 平板台常见操作姿势之一：身体后靠式 (手臂无支撑导致肩颈部疲劳，手

11、腕上屈导致腕部疾患）,图6 手腕背屈是导致腕管症状的主要诱因之一, 流行病学： 欧美国家，职业性肌肉骨骼损伤在职业病的发生中占第二位，仅次于职业性皮肤病。 据西德统计，因此类疾患造成的缺勤占工业缺勤天数的15%-22%。 加拿大每年因肌肉骨骼损伤疾患而导致的直接和间接经济损失高达1000亿美元。 国内研究报导我国机械工人的职业性慢性肌肉骨骼损伤疾患率达到64%。, 病因学 下背痛的病因：搬运重物、不良劳动姿势、静态负荷、机械振动等可使腰部结构处于力学上不利条件，易导致腰椎间盘及腰部肌肉韧带劳损。 反复紧张性损伤的病因：与下背痛基本相同，只是在静态负荷、不良姿势、反复用力动作以及不良劳动条件等方

12、面的影响更加突出。工作时手臂和肘部反复抬高是引起颈肩劳损的重要危险因素之一。 非职业因素：年龄因素最突出，以中年人居多，高发在3550岁之间。腰部损伤史，潮湿、阴冷气候，吸烟等。,临床特点 可表现为不同的症状，如疼痛、僵硬、痉挛、麻木、震颤等。可有全身症状，如疲乏、无力、偏头痛等。 腰背痛往往自觉无损伤史，因弯腰、转身或抬举重物而突然发作，呈慢性和复发性是本病特点。,2. 下肢静脉曲张：多见于长期站立或行走的作业，如警察。感到下肢及脚部疲劳、坠胀、疼痛。 3. 扁平足：脚部长期承受较大负荷，使胫部肌肉过劳，韧带拉长、松弛，导致脚弓变平。 4. 腹疝：多见于长期从事重体力劳动者。青少年易发。,（

13、二） 个别器官紧张 1. 视觉器官紧张所致疾患 可以出现眼干、眼痛、视物模糊、复视等一系列症状，并可出现眼睛流泪、充血、眼睑浮肿、视力下降等临床改变，严重者可发生黄斑性脉络视网膜炎，甚至视网膜剥离。 2. 发音器官过度紧张所致疾患 一类为功能性发音障碍，出现声音嘶哑、失调、或失声。另一类为器质性损害，表现为发音器官炎症、声带出血，甚至出现“歌唱家小结节”，引起发声障碍。,（三） 压迫及摩擦所至疾患 1. 胼胝（callus ） 身体与工具或其他物体接触的部位因摩擦和压迫，可使局部皮肤反复充血，形成胼胝或胼胝化。最常见的部位是手部，其次是脚。 2. 滑囊炎（bursitis） 多见于迅速、重复性

14、的操作。由于局部长期受到强烈的压迫和摩擦而产生。腕部等 3. 掌挛缩病 长期使用手控制器，如手柄、轮盘等，由于持续压迫和摩擦，可引起掌挛缩病。2030年才发生。,六、劳动组织,1. 流行病学及工效学调查分析 确认与本作业有关的损伤，根据工效学的基本原理，分析人与机器、人与环境之间的关系，找出具体原因，有针对性地采取预防措施。 2.采取正确的作业姿势 一方面要尽量避免不良的作业姿势；另一方面，在站姿或坐姿状态下工作，也要注意使身体各部位处于自然状态，避免倾斜或过度弯曲。此外，在生产容许的情况下，可以适当变换操作姿势。,3. 改善人机界面 除了显示器和控制器按照人的特点设计外，工作台的高低、工件的

15、放置位置等，要有利于作业人员的使用和保持良好的姿势，有条件的使用高度可调节的工作台。 4. 减少负重作业 在可能的情况下应尽量减少作业过程中的外加负荷，以减轻身体负担，如采取机械化、自动化生产。对于需要负重的作业，应制订有关规定，将搬运物品的重量限定在安全范围内。,5. 减少压迫和摩擦 使用合适的工具或控制器，特别是抓握部位的外型和材料要适合于手的特点，避免局部用力过大。手和手腕可使用个人防护用品加以保护。 6. 作业人员的选择和培训 根据所从事的作业的特点和要求，确定录取标准，如人体尺寸、体力、动作协调能力、反应速度、文化程度等，经过这样选择的工人具有较强的从事该项作业的能力。采用模拟、强化

16、的训练方法，按照标准、经济的操作方式对作业人员进行培训。,航天员选拔条件,航天员大都从空军飞行员或试飞员中选出。 一般性条件：与飞行员选拔相同，但文化程度和工作能力要求更高。 医学选拔：除沿用飞行员的医学选拔条件外.,还在既往史上注意有无隐性神经-内分泌系统的功能紊乱。在体检中须全面而细致地检查心血管系统、前庭功能和视觉系统等。 心理学选拔：了解个体的感知能力、记忆力、注意力、灵活性和动作能力。,航天特殊环境因素的耐受性选拔:在以上3项合格后方能进行这一项目的选拔。检查内容包括：心肺功能检查，进行立位耐力和运动负荷试验，观察心肺功能的生理生化指标,选用最佳心肺功能者；前庭功能检查,采用转椅、秋千或灌耳等方法，选出前庭植物神经反应稳定性佳者；超重耐力检查，采用人体离心机作正向和横向超重耐力的检查；失重飞行检查，以飞机作抛物线飞行，选出对失重反应良好的人；低压缺氧耐力检查，在低压舱内筛选，排除缺氧