人的作业特征

1、东莞理工学院工程管理教研室东莞理工学院工程管理教研室1人机工程学主讲：黄辉宇主讲：黄辉宇 博士博士Email： 东莞理工学院教学课件Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology2补充：人的作业特征补充：人的作业特征主要内容主要内容4 作业疲劳与测定作业疲劳与测定2 人的体力工作负荷人的体力工作负荷3 劳动强度与分级劳动强度与分级1 作业姿势与动作设计作业姿势与动作设计Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology31.1 作业姿势与人体机

2、能作业姿势与人体机能1.1.1 作业姿势与人体机能的关系作业姿势与人体机能的关系 1）与视觉的关系；）与视觉的关系； 2）与循环的关系；）与循环的关系； 3）与手、上下肢、上半身等运动关系；）与手、上下肢、上半身等运动关系； 4）与身体重心的关系，见下图。）与身体重心的关系，见下图。 1 作业姿势与动作设计作业姿势与动作设计Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology4 1.1.2 人的肢体活动范围人的肢体活动范围(1) Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan Universit

3、y of Technology5 1.1.2 人的肢体活动范围人的肢体活动范围(2)Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology6图图1表示把左手和右手伸开能表示把左手和右手伸开能工作的最大范围（最大作业工作的最大范围（最大作业区）、超过上述范围就必须区）、超过上述范围就必须使肩运动；虚线部分表示以使肩运动；虚线部分表示以弯曲的肘为支店，能用两手弯曲的肘为支店，能用两手作业的范围（正常作业区）。作业的范围（正常作业区）。图图2中在阴影表示的范围内，中在阴影表示的范围内，能比较容易地抓住小的目的能比较容易地抓住小的目

4、的物。物。图图3中在阴影表示的范围内，中在阴影表示的范围内，在眼睛不左右转动的情况下，在眼睛不左右转动的情况下，两手容易同时活动。两手容易同时活动。图图4表示在垂直方向手能伸出表示在垂直方向手能伸出的最大范围（最大作业区）的最大范围（最大作业区）以及用肘作支点进行作业的以及用肘作支点进行作业的范围（正常作业区范围（正常作业区)。返回Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology71.1.3 人体的不同姿势的能耗人体的不同姿势的能耗(1)a)仰卧100，b)坐姿103105，c)立姿108110，d)跪姿130140，

5、e)弯腰150160Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology81.1.3 人体的不同姿势的能耗人体的不同姿势的能耗(2)单位：kcal/minPrepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology91.2 作业姿势的设计原则作业姿势的设计原则1.2.1 动作经济与效率法则动作经济与效率法则 该原则以最少的劳力达到最大的工作效果该原则以最少的劳力达到最大的工作效果, ,其原为吉尔布雷斯其原为吉尔布雷斯(Gibreth)(Gibreth)最先提出

6、最先提出, ,后经许多学者研究整理增删后经许多学者研究整理增删. .其中最有成效的其中最有成效的首推巴恩斯首推巴恩斯(Ralph M.Barnes).(Ralph M.Barnes).他将动作经济原则归纳为他将动作经济原则归纳为3 3大类大类共共2222条：条： 11利用人体的原则（共利用人体的原则（共9 9条）条） 22布置工作地点的原则（共布置工作地点的原则（共8 8条）条） 33设计工具和设备的原则（共设计工具和设备的原则（共5 5条）条）Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology10一、利用人体的原则一、

7、利用人体的原则原则原则1: 1: 两手同时开始及完成动作两手同时开始及完成动作原则原则2: 2: 除休息时间外除休息时间外, ,两手不应同时空闲两手不应同时空闲原则原则3: 3: 双臂的动作应对称，方向应相反，并同时进行双臂的动作应对称，方向应相反，并同时进行原则原则4: 4: 尽可能以最低等级级动作工作尽可能以最低等级级动作工作说明说明: : 欲使动作迅速而轻易，唯有从缩短动作距离，以及减少动作所耗欲使动作迅速而轻易，唯有从缩短动作距离，以及减少动作所耗体力上着手。欲达到此目的，其实际对策则为选取级次最低的动作，使动体力上着手。欲达到此目的，其实际对策则为选取级次最低的动作，使动作范围缩小，

8、并使物料及工具尽可能靠近手的动作范围内。工作时，人体作范围缩小，并使物料及工具尽可能靠近手的动作范围内。工作时，人体的动作可分为下列五级：的动作可分为下列五级：Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology11原则原则5: 5: 应当利用力矩协助操作，但如需用肌力制止时应当利用力矩协助操作，但如需用肌力制止时, ,则应将其减至最则应将其减至最小度。小度。原则原则6: 6: 连续曲线运动较方向突变直线运动为佳。连续曲线运动较方向突变直线运动为佳。原则原则7: 7: 抛物线运动较轻快。抛物线运动较轻快。原则原则8: 8:

9、 动作宜轻松有节奏。动作宜轻松有节奏。原则原则9: 9: 作业时眼睛的活动应处于舒适的视觉范围内，避免经常改变视距。作业时眼睛的活动应处于舒适的视觉范围内，避免经常改变视距。二、布置工作地点的原则二、布置工作地点的原则原则原则10: 10: 提供适当的照明提供适当的照明; ;应有适当的照明设备应有适当的照明设备, ,使视觉满意舒适（使视觉满意舒适（11必须必须有合适其工作的充足光度；有合适其工作的充足光度；2.2.必须有合适颜色的光线必须有合适颜色的光线, ,且应避免且应避免闪光闪光. 3. 3.必须有合适的投射方向必须有合适的投射方向) )。原则原则11: 11: 工作台椅高度适当舒适。工作

10、台椅高度适当舒适。原则原则12: 12: 所有工具物料预放在固定位置。所有工具物料预放在固定位置。原则原则1313：工具物料应尽可能靠近操作者。：工具物料应尽可能靠近操作者。原则原则1414：应利用重力进给、料箱和容器传送物料，并尽可能送到靠近使用应利用重力进给、料箱和容器传送物料，并尽可能送到靠近使用的地方。的地方。Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology12原则原则1515：工具和物料应按最佳动作顺序排列布置。：工具和物料应按最佳动作顺序排列布置。原则原则1616：应尽量利用下滑运动传送物料，并尽可能送到靠

11、近使用的地方。：应尽量利用下滑运动传送物料，并尽可能送到靠近使用的地方。原则原则1717：工作地点的环境色应与工作对象的颜色有一定对比，以减少眼睛：工作地点的环境色应与工作对象的颜色有一定对比，以减少眼睛的疲劳。的疲劳。( (补充：减少动作限制原则补充：减少动作限制原则）三、设计工具和设备的原则三、设计工具和设备的原则原则原则18: 18: 尽量以足踏尽量以足踏/ /夹具替代手的工作。夹具替代手的工作。原则原则1919：尽可能将二种工具合并。：尽可能将二种工具合并。原则原则20: 20: 依手指负荷能力分配工作。依手指负荷能力分配工作。原则原则21: 21: 手柄接触面尽可能加大。手柄接触面尽

12、可能加大。原则原则22: 22: 操作杆应尽可能少变更姿势。操作杆应尽可能少变更姿势。Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology13动作经济4原则减少动作次数减少动作次数谋求同时动作谋求同时动作缩短动作距离缩短动作距离使动作轻松简单使动作轻松简单动作经济3要素动作方法动作方法作业场所作业场所夹具、机器夹具、机器* *动作经济实战注意事项动作经济实战注意事项u要以确保品质为大前提。要以确保品质为大前提。u站在作业者的立场。站在作业者的立场。u只有在工序、作业本身的只有在工序、作业本身的问题得以改善后，考虑动问题得以

13、改善后，考虑动作经济原则才有意义。作经济原则才有意义。Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology14基本原则减少动作的要素谋求同时动作缩短动作距离使动作轻松简单焦点寻找、选择、准备有无超出必须程度？有无单手等待、保持等发生？动作有无过大？动作要素的数量能否减少？动作方法要素1、消除不必要的动作。2、减少眼睛的转动。3、将两个以上的动作组合。1、两手同时开始动作，同时结束。2、两手同时反向对称动作。1、利用身体最适合的部位动作。2、用最短的距离动作。1、动作无限制，只要轻松简单。2、利用重力和其他力量动作。3、利用

14、惯性和反向力动作。4、动作方向转换顺滑进行。作业场所要素1、材料和工具放在作业者面前固定的位置。2、材料和工具按作业顺序的要求而摆放。3、材料和工具按容易作业的状态而摆放。要兼顾两手同时都能作业而摆放只要作业方便，作业领域越小越好。作业位置的高度调至最佳状态夹具及机器的要素1、利用便于零件取拿的容器和器具。2、将两个工具合二为一。3、选择不需怎么调整就能使用的夹具。4、尽量使用一个动作就能控制机器的机构。1、利用固定夹具来固定对象。2、简单的作业或需要用力气得作业。使用脚部来控制的机器。3、考虑两手可以同时作业的夹具。1、利用重力和机械力取出和运送材料。2、机器的操作位置，设置在身体最容易进行

15、的部位。1、利用夹具或导向装置，限制其运动线路。2、手握部分，设计成便于抓起的形状。3、在可见部位设置调整系统，使调整轻松方便。4、机器的运动方向运操作方向同5、工具轻便。经济动作原则和动作要素之间的关系经济动作原则和动作要素之间的关系Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology15 1.2.2 动作重构原则动作重构原则取消取消合并合并 例：日期章的合并例：日期章的合并 很多产品在外包装上要印上生产日期，一些没有日期喷码设备的工厂会刻出0-9十个数字印章，使用手工在外包装上盖印。这样，不但动作繁多，而且出错的概念也

16、很高，要求作业人员注意力要高度集中，每印一个数字都必须思考、选择。如果把印章合并在一起，动作就可以一次完成，而且每天只要调整一次日期，出错概率大降低。 重排重排简化简化Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology16应用改善实例v观看短片观看短片v讨论讨论Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology171.2.3 作业姿势设计的辅助手段作业姿势设计的辅助手段1.2.3.1 设计用人体模板 见见图图7-12，图图7-13，图图7-14。1

17、.2.3.2 设计用人体仿真软件 见见图图7-15，图图7-16。Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology18图7-12坐姿人体模板侧视图返回返回Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology19图7-13 水中健身的舒适姿势返回返回Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology20图7-14人体模板用于轿车驾驶舒适姿势设计实例返回返回Prepared by

18、 PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology21图7-15计算机工作台和操作者工作姿势示意图返回返回Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology22图7-16由CREWCHEF系统建立的女性操作者作业姿势返回返回Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology23螺栓组件装配工作地布置（旧）螺栓组件装配工作地布置（旧）1橡胶垫圈；2钢制垫圈；3弹簧垫圈4螺栓；5螺栓组件；6操作者位置

19、Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology24返回返回螺栓组件装配工作地布置（新）螺栓组件装配工作地布置（新）1，7橡胶垫圈；2，6钢制垫圈；3，5弹簧垫圈；4螺栓；8螺栓组件；9操作者位置Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology25A1B1A6A5A4A3A2C5B5C4B4C3C2B3B2C1DC6B6E原方法检验铜线操作路线图原方法检验铜线操作路线图A15吨拉线机；B成品卷筒架；C已检卷筒架；D部门废品筒；E检验台Prepa

20、red by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology26返回返回A1B1A6A5A4A3A2C5B5C4B4C3C2B3B2C1C6B6 E原方法检验铜线操作路线图原方法检验铜线操作路线图A15吨拉线机；B成品卷筒架；C已检卷筒架；D部门废品筒；E检验台D EDPrepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology27 在工作现场应尽量创造条件使作业者的动作没有限制，这样在作业时，心理才会处于较为放松的状态。 比如，当工作台上摆放零件的容器容易倾倒，作业者在取零件

21、时动作的轻重必须特别注意，则取零件的动作效率必大受影响。此时，改变容器重心、支撑面、摆放位置等进行改善。图7-X。例：涂漆限制的消除例：涂漆限制的消除 要在产品的划线区域内涂漆，超出区域范围不可涂漆，否则会成为不良品。如果单纯要求作业人员在工作中尽量小心，则动作一定变慢，而效果也未必会令人满意。若能把划线区域周边用模板遮住，待涂漆完成后再揭去模板，这样，作业人员在作业过程中不必担心超出范围，动作速度一定会大幅提高，而且涂漆造成的不良品也会大大减少。 返回返回减少动作限制的原则Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technolo

22、gy28图7-X返回返回Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology29 动作经济原则追求的就是以最少的动作投入，获取最大的动作效果，如果能利用惯性、重力、弹力等进行动作，自然会减少动作投入，提高动作效率了。 例：搬运滑道例：搬运滑道 要把二楼仓库内的成品搬运装车，如果从楼梯使用人工搬运，则费时费力而且效率低下。如果使用电梯搬运，则可能路线迂回，而且投入较大。若能设计一搬运滑道，利用重力使成品从二楼直接滑到车上，另一个人在车上进行整理，效率必可大为提高。 返回返回利用惯性的原则Prepared by PhD Hua

23、ng Huiyu, Dongguan University of Technology302、人的体力工作负荷、人的体力工作负荷2.1 体力劳动过程中人体能量消耗机理体力劳动过程中人体能量消耗机理n人体能量的产生机理人体能量的产生机理 Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology312、人的体力工作负荷、人的体力工作负荷n人体能量的产生机理人体能量的产生机理 体力劳动时，骨骼肌的直接能量来源是肌细胞体力劳动时，骨骼肌的直接能量来源是肌细胞中的储能元中的储能元三磷酸腺苷（三磷酸腺苷（ATP）。）。ATPH2OADPP

24、i29.3kJ/mol ATP水解过程所释放的能量是骨骼肌收缩所需水解过程所释放的能量是骨骼肌收缩所需能量的来源。能量的来源。ATP释放能量供肌肉收缩的时间仅为释放能量供肌肉收缩的时间仅为13秒，由于肌细胞中的秒，由于肌细胞中的ATP储量有限，因此人体储量有限，因此人体在能量释放过程中必须及时补充在能量释放过程中必须及时补充ATP。补充。补充ATP的的过程称为产能。产能一般通过下述三种途径来实现：过程称为产能。产能一般通过下述三种途径来实现： 1、磷酸原供能系统（、磷酸原供能系统（ATPCP供能系统）供能系统）ADP+CP ATP+Cr由于由于CP在人体内的储量有限，在人体内的储量有限，产生的

25、能量只能供肌肉进行大产生的能量只能供肌肉进行大强度作业时维持强度作业时维持68sPrepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology322、人的体力工作负荷、人的体力工作负荷 2、糖酵解供能系统（乳酸供能系统）、糖酵解供能系统（乳酸供能系统）葡萄糖（糖元）葡萄糖（糖元） ATP+乳酸乳酸 一般大强度作业一般大强度作业68s时，糖酵解供能系统被激活，在时，糖酵解供能系统被激活，在3060s时糖酵解速度最大，糖酵解供能系统所产生的能量时糖酵解速度最大，糖酵解供能系统所产生的能量可供肌肉收缩可供肌肉收缩13分钟左右的时间，例如分

26、钟左右的时间，例如800m以下的全力以下的全力跑、短距离冲刺都是通过这种方式供能。跑、短距离冲刺都是通过这种方式供能。 3、有氧代谢供能系统（需氧供能系统）、有氧代谢供能系统（需氧供能系统）葡萄糖或脂肪氧葡萄糖或脂肪氧 ATP糖酵解糖酵解氧化磷酸化氧化磷酸化Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology332、人的体力工作负荷、人的体力工作负荷n作业时人体的耗氧动态作业时人体的耗氧动态 能量产生和消耗可通过人体消耗的氧量反映出来。作能量产生和消耗可通过人体消耗的氧量反映出来。作业时人体所需的氧量取决于劳动强度大小。劳

27、动强度越大，业时人体所需的氧量取决于劳动强度大小。劳动强度越大，需要氧量就越多。需要氧量就越多。 1、氧债及其补偿、氧债及其补偿 氧需是指单位时间所需的氧量。氧需和供氧量之差称为氧需是指单位时间所需的氧量。氧需和供氧量之差称为氧债。氧债。 Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology342、人的体力工作负荷、人的体力工作负荷2、静态作业的能耗、静态作业的能耗 当人的躯体和肢体维持某种姿势或体位，并运用肌张力当人的躯体和肢体维持某种姿势或体位，并运用肌张力将负荷支撑在某一位置时，肌纤维长度不变，这种肌肉收缩将负荷支撑

28、在某一位置时，肌纤维长度不变，这种肌肉收缩称为等长收缩。肌肉以等长性收缩为主的作业称为静态作业。称为等长收缩。肌肉以等长性收缩为主的作业称为静态作业。 静态作业在作业中所占的比重与作业姿势和熟练程度有静态作业在作业中所占的比重与作业姿势和熟练程度有关。关。Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology352、人的体力工作负荷、人的体力工作负荷2.2 体力工作负荷及其评定体力工作负荷及其评定n体力工作负荷概述体力工作负荷概述 人从事各种活动时，一般要承受一定的体力工作量，人体单位时间人从事各种活动时，一般要承受一定的体

29、力工作量，人体单位时间内承受的工作量可以用体力工作负荷描述。工作量越大，人体承受的体内承受的工作量可以用体力工作负荷描述。工作量越大，人体承受的体力工作负荷强度则越大。力工作负荷强度则越大。 n体力工作负荷的评定体力工作负荷的评定 对工作负荷进行评定，既可以保证工作质量，又可以防止操作者超对工作负荷进行评定，既可以保证工作质量，又可以防止操作者超负荷工作，是人机系统设计中的一项重要内容。负荷工作，是人机系统设计中的一项重要内容。 评定方法：评定方法：l 生理变化测定生理变化测定l生化变量测定生化变量测定l主观感觉测定主观感觉测定Prepared by PhD Huang Huiyu, Dong

30、guan University of Technology362、人的体力工作负荷、人的体力工作负荷2.3 体力劳动的能量消耗体力劳动的能量消耗 体内能量的产生、转移和消耗叫能量代谢。能量代谢按机体所处体内能量的产生、转移和消耗叫能量代谢。能量代谢按机体所处的状态可以分为四种，即基础代谢、安静代谢、活动代谢和能量代谢。的状态可以分为四种，即基础代谢、安静代谢、活动代谢和能量代谢。n基础代谢基础代谢 人体能量代谢的速率，随人所处的条件的不同而不同。为了便于比人体能量代谢的速率，随人所处的条件的不同而不同。为了便于比较，生理学上规定了人在清醒、静卧、空腹（食后较，生理学上规定了人在清醒、静卧、空腹

31、（食后10h以上）、室温以上）、室温20左右时的条件为基础条件。人在基础条件下的能量代谢称为基础代左右时的条件为基础条件。人在基础条件下的能量代谢称为基础代谢。单位时间内的基础代谢量称为基础代谢量。谢。单位时间内的基础代谢量称为基础代谢量。 基础代谢量反映单位时间内人体维持最基本的生命活动所消耗的最基础代谢量反映单位时间内人体维持最基本的生命活动所消耗的最低限度的能量。低限度的能量。 为了表示方便，将单位时间、单位面积的耗能记为代谢率，其单位为了表示方便，将单位时间、单位面积的耗能记为代谢率，其单位是：是：kJ/（ h）。基础代谢率的符号记为）。基础代谢率的符号记为B。 测定结果表明：基础代谢

32、率随年龄、性别等生理条件的不同而不同。测定结果表明：基础代谢率随年龄、性别等生理条件的不同而不同。通常男性的基础代谢率高于同龄女性，幼年高于成年，年龄越大，代谢通常男性的基础代谢率高于同龄女性，幼年高于成年，年龄越大，代谢率越低。我国正常人基础代谢率的平均值如下表所示。率越低。我国正常人基础代谢率的平均值如下表所示。Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology372、人的体力工作负荷、人的体力工作负荷基础代谢量计算公式为：基础代谢量计算公式为： 基础代谢量基础代谢量=BAt 式中：式中：B基础代谢率平均值，基础代谢

33、率平均值， kJ/（ h）；）； A人体表面积，人体表面积， ； t持续时间，持续时间，h。我国人体表面积公式为：我国人体表面积公式为：A0.0061H0.0128W0.1529式中：式中：A人体表面积，人体表面积， ； H身高，身高，cm； W体重，体重，kg。 年龄年龄/岁岁性别性别11151617181920303140415051以上以上男性男性女性女性195.5172.5193.4181.7164.9154.1157.8146.5158.7146.9154.1142.3149.0138.6我国正常人的基础代谢率平均值我国正常人的基础代谢率平均值 单位：单位： kJ/（ h）Prepa

34、red by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology381、人的体力工作负荷、人的体力工作负荷n安静代谢安静代谢 安静代谢是指作业或劳动之前，仅仅为了保持身体各部安静代谢是指作业或劳动之前，仅仅为了保持身体各部位的平衡及某种姿势条件下的能量代谢。位的平衡及某种姿势条件下的能量代谢。 安静代谢量包括基础代谢量和仅仅为了维持体位平衡及安静代谢量包括基础代谢量和仅仅为了维持体位平衡及某种姿势所增加的代谢量。某种姿势所增加的代谢量。 测量安静代谢量时，一般是在作业前或作业后，被测者测量安静代谢量时，一般是在作业前或作业后，被测者安静地坐在椅

35、子上进行，要求被测者的呼吸、心率等维持在安静地坐在椅子上进行，要求被测者的呼吸、心率等维持在正常水平。正常水平。 通常以常温下基础代谢率的通常以常温下基础代谢率的120作为安静代谢率，并作为安静代谢率，并记为记为R，R1.2B。 安静代谢量计算公式为：安静代谢量计算公式为：安静代谢量安静代谢量 = RAt = 1.2BAtPrepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology392、人的体力工作负荷、人的体力工作负荷n能量代谢量能量代谢量 能量代谢量是指人体进行作业或运动时所消耗的总能量。能量代谢量是指人体进行作业或运动时所

36、消耗的总能量。 能量代谢量包括基础代谢量、维持体位增加的代谢量和作业时增加的能量代谢量包括基础代谢量、维持体位增加的代谢量和作业时增加的代谢量三部分，也可表示为安静代谢量与作业增加的代谢量之和。代谢量三部分，也可表示为安静代谢量与作业增加的代谢量之和。 能量代谢率记为能量代谢率记为M，则能量代谢量计算公式为：，则能量代谢量计算公式为：能量代谢量能量代谢量 = MAtn相对代谢率相对代谢率 体力劳动强度不同，则消耗的能量也不同。由于劳动者性别、年龄、体力劳动强度不同，则消耗的能量也不同。由于劳动者性别、年龄、体力、体质的差异，即使从事同样强度的体力劳动，不同劳动者的能量代谢体力、体质的差异，即使

37、从事同样强度的体力劳动，不同劳动者的能量代谢也不相同。为了消除作业者个体差异，常用相对代谢率也不相同。为了消除作业者个体差异，常用相对代谢率RMR（Relative Metabolic Rate）来衡量劳动强度。）来衡量劳动强度。 相对代谢率的计算公式为：相对代谢率的计算公式为：B1.2RMRMBB2 . 1MBRMRMR）（或基础代谢率率能量代谢率安静代谢基础代谢量量能量代谢量安静代谢Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology402、人的体力工作负荷、人的体力工作负荷n例题例题某男子身高某男子身高170cm，体

38、重，体重70kg，基础代谢率的平均值约为，基础代谢率的平均值约为158.7 kJ/（ h），连续作业），连续作业70min。当。当RMR4时，试问能量消耗时，试问能量消耗量是多少量是多少kJ？作业时增加的代谢量是多少？作业时增加的代谢量是多少kJ？ 解：人体表面积解：人体表面积A=0.00611700.0128700.1529=1.7801 能量消耗量为：能量消耗量为：MAt =（RMR1.2）B1.780170/60 = 5.2158.71.780170/601713.6kJ 作业时增加的消耗量为：作业时增加的消耗量为：MAtRAt（RMR）BAt 4158.71.780170/60 131

39、8.8kJ 故该男子连续作业故该男子连续作业70分钟的能量消耗量是分钟的能量消耗量是1713.6kJ。作业时。作业时增加的代谢量是增加的代谢量是1318.8kJ。Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology412、人的体力工作负荷、人的体力工作负荷n能量代谢量的测定能量代谢量的测定 能量代谢量的测定方法有直接法和间接法。直接法是通过热量计测定能量代谢量的测定方法有直接法和间接法。直接法是通过热量计测定在绝热室内流过人体周围冷却水升温情况，换算成代谢率；间接法是通过测在绝热室内流过人体周围冷却水升温情况，换算成代谢率

40、；间接法是通过测定人体消耗的氧量，再乘以氧热价求出能量代谢率。在同样条件、同样劳动定人体消耗的氧量，再乘以氧热价求出能量代谢率。在同样条件、同样劳动强度下，不同的人劳动代谢量虽然不同，但相对代谢率是基本相同的。下表强度下，不同的人劳动代谢量虽然不同，但相对代谢率是基本相同的。下表为正常速率下几种典型作业的为正常速率下几种典型作业的RMR实测值。实测值。作业时使用身体的部位作业时使用身体的部位典型工作典型工作RMR值值坐姿以手指动作为主的作业坐姿以手指动作为主的作业灯泡钨丝的组装灯泡钨丝的组装报务员报务员电话交换台的交换员电话交换台的交换员0.10.30.4手及手指动作为主的作业手及手指动作为主

41、的作业邮局盖戳邮局盖戳邮局小包分拣工作邮局小包分拣工作0.92.4主要以手，结合全身动作的作业主要以手，结合全身动作的作业邮局从邮袋取出小包，进行分类摆放邮局从邮袋取出小包，进行分类摆放3.8全身动作且须全力进行的作业全身动作且须全力进行的作业手锤手锤3kg每分钟每分钟52次次两次投放两次投放30kg重物，每分钟重物，每分钟12次次7.89.8Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology422、人的体力工作负荷、人的体力工作负荷n能量代谢量的测定能量代谢量的测定 Prepared by PhD Huang Huiy

42、u, Dongguan University of Technology433、劳动强度与分级、劳动强度与分级n劳动强度劳动强度 劳动强度是指作业者在生产过程中体力消耗及紧张程度，劳动强度不同，劳动强度是指作业者在生产过程中体力消耗及紧张程度，劳动强度不同，单位时间人体消耗的能量也不同。一般最紧张的脑力劳动的能量消耗不超过基单位时间人体消耗的能量也不同。一般最紧张的脑力劳动的能量消耗不超过基础代谢的础代谢的10，而体力劳动的能量消耗可高达基础代谢的，而体力劳动的能量消耗可高达基础代谢的1025倍。因此，国倍。因此，国内外目前以相对代谢率（内外目前以相对代谢率（RMR）和能量消耗量、劳动强度指数

43、作为指标指定的）和能量消耗量、劳动强度指数作为指标指定的劳动强度分级，仅适用于体力劳动为主的作业。劳动强度分级，仅适用于体力劳动为主的作业。n国际上劳动强度等级划分国际上劳动强度等级划分 国际劳工局的劳动强度评价指标和分级标准（国际劳工局的劳动强度评价指标和分级标准（1983）Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology443、劳动强度与分级、劳动强度与分级 日本能率协会劳动强度分级标准日本能率协会劳动强度分级标准Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of

44、 Technology453、劳动强度与分级、劳动强度与分级n我国劳动强度等级划分我国劳动强度等级划分 1984年，我国颁布了按劳动强度指数分级的体力劳动强度分级标准。年，我国颁布了按劳动强度指数分级的体力劳动强度分级标准。1997年年7月月7日，国家技术监督局重新修订了该标准（日，国家技术监督局重新修订了该标准（GB38691997）。）。 表中劳动强度指数计算公式如下：表中劳动强度指数计算公式如下：I10TMSW式中：式中：I体力劳动强度指数；体力劳动强度指数； T劳动时间率（净作业时间比率），；劳动时间率（净作业时间比率），； M8h工作日平均能量代谢率，工作日平均能量代谢率， kJ/（

45、 h）；）； S性别指数，男性为性别指数，男性为1，女性为，女性为1.3； W体力劳动方式系数，搬为体力劳动方式系数，搬为1，抗为，抗为0.4，推，推/拉为拉为0.05； 10计算常数。计算常数。劳动强度劳动强度级别级别对应劳动对应劳动劳动强度劳动强度指数指数劳动强度劳动强度级别级别对应劳动对应劳动劳动强度劳动强度指数指数轻劳动轻劳动中劳动中劳动151520 重劳动重劳动极重劳动极重劳动202525Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology464、作业疲劳与测定、作业疲劳与测定 4.1 作业疲劳概述作业疲劳概述

46、疲劳是指作业过程中，作业者的作业能力出现明显下降，疲劳是指作业过程中，作业者的作业能力出现明显下降，或者作业者由于生理或心理状态的变化，厌倦而不愿意继续工或者作业者由于生理或心理状态的变化，厌倦而不愿意继续工作的一种状态。作的一种状态。 疲劳现象表明不能再继续进行该项作业活动，它是人体活疲劳现象表明不能再继续进行该项作业活动，它是人体活动过程中发生的正常生理反应，是一种自然性的保护性反应，动过程中发生的正常生理反应，是一种自然性的保护性反应，对防止机体产生过度疲劳起到警告性作用。对防止机体产生过度疲劳起到警告性作用。 疲劳感是人对于疲劳的主观体验，而作业效率下降是疲劳疲劳感是人对于疲劳的主观体

47、验，而作业效率下降是疲劳的客观反应。无论脑力劳动、体力作业、技能作业，还是人机的客观反应。无论脑力劳动、体力作业、技能作业，还是人机系统中人的效能和健康都因疲劳而受到影响。系统中人的效能和健康都因疲劳而受到影响。 疲劳后的身体可通过适当休息得到恢复，合理地安排工作疲劳后的身体可通过适当休息得到恢复，合理地安排工作和休息时间以及设计良好的工作环境有助于减轻、缓解或消除和休息时间以及设计良好的工作环境有助于减轻、缓解或消除疲劳。疲劳。Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology474、作业疲劳与测定、作业疲劳与测定n疲

48、劳的类型疲劳的类型1、生理疲劳、生理疲劳 （1）根据人体产生疲劳的部位不同，生理疲劳可分为体）根据人体产生疲劳的部位不同，生理疲劳可分为体力疲劳（肌肉疲劳）、脑力疲劳和技术性疲劳。力疲劳（肌肉疲劳）、脑力疲劳和技术性疲劳。 （2）根据引起疲劳的原因和状态不同，生理疲劳又可分）根据引起疲劳的原因和状态不同，生理疲劳又可分为急性疲劳、慢性疲劳、姿势疲劳、缺氧疲劳、病理性疲劳为急性疲劳、慢性疲劳、姿势疲劳、缺氧疲劳、病理性疲劳等多种类型。等多种类型。2、心理疲劳（精神疲劳）、心理疲劳（精神疲劳） 在日常的工作、生活中，虽然劳动强度不大，但由于神在日常的工作、生活中，虽然劳动强度不大，但由于神经系统过

49、于紧张或长时间从事单调、厌倦的工作而使操作者经系统过于紧张或长时间从事单调、厌倦的工作而使操作者表现出较强的疲劳症状，如感觉体力不支、注意力不集中、表现出较强的疲劳症状，如感觉体力不支、注意力不集中、反应迟缓、情绪低落，心烦意乱，并往往伴随着工作效率低反应迟缓、情绪低落，心烦意乱，并往往伴随着工作效率低下、错误率上升等现象。下、错误率上升等现象。由于长期营养不足或氧气供应由于长期营养不足或氧气供应不足所造成的疲劳。这种疲劳不足所造成的疲劳。这种疲劳表现为乏力无劲，有的会造成表现为乏力无劲，有的会造成疾病。如睡眠过久（久卧伤身）疾病。如睡眠过久（久卧伤身）指由疾病造成的疲劳，如指由疾病造成的疲劳

50、，如感冒发烧、或肝炎病人在感冒发烧、或肝炎病人在发病期和恢复期，都会感发病期和恢复期，都会感到四肢酸痛，浑身无力。到四肢酸痛，浑身无力。费墨：费墨：“的确有些审美疲劳！的确有些审美疲劳！”Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology48肌肉疲劳肌肉疲劳u生理学实验生理学实验 （见下图）（见下图）u肌肉疲劳的生化改变肌肉疲劳的生化改变 离体蛙腿肌肉的疲劳表现 新鲜肌肉的收缩和松弛； 同一块肌肉，中等刺激后； 同一块肌肉，强刺激后； 同一块肌肉很强刺激后Prepared by PhD Huang Huiyu, Dong

51、guan University of Technology49u肌肉疲劳的电生理现象肌肉疲劳的电生理现象 许多研究资料指出，反复收缩的随意肌在衰竭后，仍可能对通过皮肤的电刺激作出应答，表明肌肉疲劳是中枢神经系统的一种现象，而不单是肌肉本身的现象。u肌肉疲劳的肌电图肌肉疲劳的肌电图 一些生理学家推测，在疲劳早期阶段，中枢神经系统的活动可有代偿地增加。当肌肉被反复刺激处于疲劳时，若肌肉收缩仍维持在同样水平，则必需有更多的肌肉纤维被刺激而进入活动状态，故在肌肉收缩不变的情况下，随着疲劳程度的增加，肌电图所见的电活动亦必然增加。 这就说明，在工业生产过程中出现肌肉疲劳时，若需维在工业生产过程中出现肌肉

52、疲劳时，若需维持原有的工作效能，中枢神经系统的活动势必要加强。持原有的工作效能，中枢神经系统的活动势必要加强。Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology50u肌肉疲劳学说 l 化学学说l 中枢神经系统学说 目前，这两种学说对肌肉疲劳的本质都不能作出完满的解释。可以这样说：中枢神经系统现象和肌肉的化学过程必然和肌肉疲劳有一定关系，而且中枢神经系统对与疲劳有关的各种化学过程必将起主导作用。 Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology51

53、4、作业疲劳与测定、作业疲劳与测定n现代工业中的几种作业疲劳现代工业中的几种作业疲劳1、高度视力紧张作业的疲劳、高度视力紧张作业的疲劳2、高度精神紧张作业的疲劳、高度精神紧张作业的疲劳3、交通疲劳、交通疲劳 n疲劳的原因疲劳的原因 劳动过程中，人承受肉体或精神上的负荷，受此影响产生负担，并劳动过程中，人承受肉体或精神上的负荷，受此影响产生负担，并随着时间的推移不断积累而引发疲劳。导致疲劳的因素是多方面的，主随着时间的推移不断积累而引发疲劳。导致疲劳的因素是多方面的，主要有以下两个方面。要有以下两个方面。 1）工作条件。指一切对人的劳动过程产生影响的工作环境。如劳动）工作条件。指一切对人的劳动过

54、程产生影响的工作环境。如劳动制度和生产组织不合理；机器设备及工具设计不良；作业类别的影响；制度和生产组织不合理；机器设备及工具设计不良；作业类别的影响；工作环境很差；作业持续时间等；工作环境很差；作业持续时间等； 2）作业者自身的因素。是指熟练程度、操作技巧、身体素质及对工）作业者自身的因素。是指熟练程度、操作技巧、身体素质及对工作的适应性，营养、年龄、休息、生活条件以及劳动情绪等。作的适应性，营养、年龄、休息、生活条件以及劳动情绪等。Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology524、作业疲劳与测定、作业疲劳与测

55、定u疲劳积累的疲劳积累的“容器容器”模型模型身体素质身体素质营养、睡眠等营养、睡眠等环境条件环境条件休息（排放开关）休息（排放开关）工作节奏工作节奏作业强度及持续时间作业强度及持续时间Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology534、作业疲劳与测定、作业疲劳与测定n疲劳的一般规律疲劳的一般规律 休息可以恢复体力休息可以恢复体力 疲劳累积效应疲劳累积效应 疲劳程度与生理周期有关疲劳程度与生理周期有关 人对疲劳有一定的适应能力人对疲劳有一定的适应能力 环境因素直接影响疲劳的产生、加重和减轻环境因素直接影响疲劳的产生、

56、加重和减轻 疲劳的滞后性与超前性疲劳的滞后性与超前性 疲劳的暗示性疲劳的暗示性Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology544、作业疲劳与测定、作业疲劳与测定n疲劳的测定疲劳的测定测定项目测定项目测定内容测定内容呼吸机能呼吸机能呼吸数、呼吸量、呼吸速度、呼吸变化曲线、呼气中呼吸数、呼吸量、呼吸速度、呼吸变化曲线、呼气中O2和和CO2浓度，能量代谢浓度，能量代谢循环机能循环机能心率数、心电图、血压等。心率数、心电图、血压等。感觉机能感觉机能触两点辨别阈值触两点辨别阈值、平衡机能、视力、听力、皮肤感等、平衡机能、视力

57、、听力、皮肤感等神经机能神经机能反应时间、闪光融合值反应时间、闪光融合值、皮肤电反射、皮肤电反射、脑电图脑电图、眼球运动、注、眼球运动、注意力检查等。意力检查等。运动机能运动机能握力握力、背力、肌电图、背力、肌电图、膝腱反应阈值膝腱反应阈值等等生化检测生化检测血液成分、尿量及成分、发汗量、体温等血液成分、尿量及成分、发汗量、体温等综合机能综合机能自觉疲劳症状、身体动摇度、手指震颤度、体重自觉疲劳症状、身体动摇度、手指震颤度、体重其他其他单位时间作业量、作业频度与强度、作业周期、作业宽裕、动单位时间作业量、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、

58、问作轨迹、姿势、错误率、废品率、态度、表情、休息效果、问卷调查等卷调查等Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology554、作业疲劳与测定、作业疲劳与测定n疲劳的测定疲劳的测定工作绩效测定法工作绩效测定法生化测定法生化测定法主观评定法主观评定法闪光融合频率测定闪光融合频率测定皮肤敏感距离法（两点阈法）皮肤敏感距离法（两点阈法）膝跳反射阈限法膝跳反射阈限法智能测验智能测验 1反应时 2轻敲测验和在方格内打点的测验 3握力和肌耐力 4技能测验 5模拟条件下驾车试验 6快速智力测验精神测验精神测验 1简单的算术加法 2勾

59、消试验 3跟踪试验 4估计试验 5记忆测验 6联想测验 Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology564、作业疲劳与测定、作业疲劳与测定n降低作业疲劳的途径降低作业疲劳的途径I. 改善工作条件改善工作条件 采用经济作业速度。采用经济作业速度。 经济作业速度是指进行某项作业能耗最小的作业速度。经济作业速度是指进行某项作业能耗最小的作业速度。按此速度操作，既经济合理又不易产生疲劳，持续作业时按此速度操作，既经济合理又不易产生疲劳，持续作业时间长。下表为不同速度下负重步行百米的耗氧量。间长。下表为不同速度下负重步行百米

60、的耗氧量。 可见，步行速度为可见，步行速度为60m/min的能耗最小，及经济速度。的能耗最小，及经济速度。 案例：通用汽车公司汽车发动机生产线。案例：通用汽车公司汽车发动机生产线。步行速度步行速度/(m/min)1030405060708090110130 150百米步行耗氧量百米步行耗氧量/L1.40.80.7 0.65 0.50.6 0.67 0.8 1.25 1.75 2.5Prepared by PhD Huang Huiyu, Dongguan University of Technology574、作业疲劳与测定、作业疲劳与测定n降低作业疲劳的途径降低作业疲劳的途径 采用合适的作业