职业卫生与医学-第二章工效

1第二章主讲教师：邹飞第三节职业工效学occupationalergonomics2了解学科定义、人—机—环境、研究内容及热点；掌握工作过程的生物力学：肌肉骨骼的力学特征、姿势、以及常见疾患；了解人体测量学：内容、方法、应用及影响因素；掌握人机系统的概念：机器和工具、显示器、控制器等；了解人机系统中劳动的组织：改善人机界面、座椅设计等【教学目的与要求】31.学科命名的由来欧洲：Ergonomics人类工程学或工效学。美国：HumanFactors;HumanFactorsEngineering人类因素学或人类因素工程学。其他：工程心理学（前苏联）；人间工学（日本）；人体工程学；人机工程学；人类工效学；人机控制学；宜人学等。概述4

定义：研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因素，研究人和机器及环境的相互作用，研究在工作中、生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。2.学科的定义国际人机工程学会（InternationalErgonomicsAssociation）：5

定义：研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器与环境系统适合人的生理、心理等特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。《中国企业管理百科全书》：6人——指操作者或使用者；机——泛指人操作或使用的物，可以是机器。也可以是用具、工具或设施、设备等；环境——是指人、机所处的周围环境，如作业场所和空间、物理化学环境和社会环境等；人—机—环境系统——是指由共处于同一时间和空间的人与其所使用的机以及它们所处的周围环境所构成的系统，简称人—机系统。3.人—机—环境的具体含义：7人—机—环境之间的关系：相互依存；相互作用；相互制约。人机工程学的特点：学科边界模糊；学科内容综合性强；涉及面广。人机工程学的研究对象：人—机—环境系统的整体状态和过程。人机工程学的任务：使机器和环境的设计适应于人，以保证操作简便省力、准确、安全、愉快，充分发挥人、机效能，使整个系统获得最佳经济和社会效益。8人机工程学人体科学工程科学环境科学生理学心理学劳动卫生学人体测量学人体力学环境卫生学环境医学环境心理学环境保护学环境检测学

工业设计

工程设计安全工程系统工程机械工程管理工程

4.学科体系：9人-机工程专业委员会安全与环境工效学委员会管理工效学委员会工效学标准化委员会认知工效学委员会工效生物力学与效应委员会交通安全工效专业委员会【中国人类工效学】下设7个专业委员会：10研究工作环境对作业者健康的影响，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，确定合理的劳动强度与限量。5.研究内容11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。研究设计最佳的操作方法，研究影响人体识别反应的各种因素，以提高准确性，使作业简便、省力、准确、可靠。

12研究人机系统的联系，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。131工作负荷研究：体力活动、智力活动、工作紧张等因素引起的生理负荷和心理负荷。工作环境的研究：各种工作环境条件下的生理效应，以及一般工作与生活环境中振动、噪音、空气、照明等因素的人机工程学的研究。工作场地、工作空间、工具装备的人机工程学的研究。6.研究热点141信息显示的人机工程学问题：特别是计算机终端显示中人的因素研究。计算机设计与人机工程学研究。工作成效的测量与评定。机器人设计的智能模拟等。人—机—环境系统中心理学的研究。6.研究热点15

一、时间动作分析研究作业人员在各种操作中的身体动作和花费时间。目标是减少完成工作所需的动作量，消除多余的动作，减轻劳动强度，缩短劳动时间，使操作简便有效。

16要将劳动者获取工具、操作机器所需空间距离最小化。双手应该同时开始和完成动作，动作应该尽可能对称。操作过程中手不应眩闲下来。不应该用手做身体其他部位的工作。尤其是腿和脚可以完成的工作。在盛放工作物资时应该使用机械装置(如钳子)，而不是用手。工作桌椅应该有合适的高度。

一、时间动作分析高效工作准则：17

结合力学与生物学的原理和方法，研究生命过程中不断发生的力学现象及其规律，即生物与力学的有关问题。二、工作过程的生物力学生物力学(biomechanics)：18

骨骼肌做功的效率与负荷大小有关，过大过小都会使效率下降，当肌肉负荷为最大收缩力的50%左右，肌肉做功效率最高，在组织生产劳动时，应考虑这一特点。用力不超过最大收缩力50%情况下，可持久，不容易损伤。

（一）肌肉骨骼的力学特征1.肌肉的力学特征19动力单元(kineticelement)：

包括关节在内的某些解剖结构结合在一起可以完成以关节为轴的运动，称为动力单元。动力单元由肌肉、骨骼、神经、血管等组成。动力链(kineticchain):

两个以上的动力单元组合在一起称动力链。可以在较大范围内完成复杂的动作。2.骨及软骨的力学特征20二、工作过程的生物力学

（二）姿势(posture)姿势：站姿、坐姿、跪姿、卧姿。站姿：运动灵活、活动范围大、易用力。坐姿：稳定、易精细工作。21

尽可能使操作者的身体保持自然的状态，减少姿势负荷。（二）姿势(posture)22避免和减少强迫体位；使操作者不必改变姿势即可完成操作；操作者的手和前臂避免长时间位于高出肘部的地方；如果操作者的手和脚需要长时间处于正常高度以上时，应提供合适的支撑物。长时间保持任何一种姿势，都易产生疲劳。操作者在劳动过程中适当变换姿势。（二）姿势(posture)23

（三）合理用力

尽可能使物体的重心靠近人体，可以使力矩变小，减轻劳动负荷，减少用力。【重心】24

注意身体重心不要倾斜，以减少静力作业时的能量消耗。

（三）合理用力25

在操纵轮盘等控制器时应尽量减少力的作用点与身体相应支点的距离，以减少用力。（三）合理用力26

生产中用力要对称，这样可以保持身体的平衡与稳定，减少肌肉静态收缩，减轻姿势负荷，降低能量消耗。【对称用力】（三）合理用力27

静态测量是被测者在静止状态下进行的测量，又叫静态人体尺寸测量。这种方法测量的是人体各部分的固定尺寸。三、人体测量(anthropometry)及应用（一）人体测量内容1.静态测量28是被测者在规定运动状态下进行的测量。这种方法测量的是人体在某一部分空间运动的尺寸，即活动范围。动态测量数据在生产场所的设计、布局及机器设备的制造方面有重要的应用价值。2.动态测量（dynamicmeasurementofdimensions）29

国别身高（均值，cm）男女中国168.3157.2美国175.5161.8日本165.1154.4法国169.0159.0意大利168.0156.0非洲地区168.0157.0部分国家人体身高30地区男女东北、华北169.3158.6西北168.4157.6东南168.6157.5华中166.9156.0华南165.0154.9西南164.7154.6

我国不同地区人体身高（均值，cm）

31项目男女项目男女身高168.3157.2足宽9.68.8上臂长31.428.5胸宽28.126.0前臂长23.721.4胸厚21.219.8大腿长46.643.8肩宽37.635.0小腿长37.034.4最大肩宽43.239.6眼高157.2145.5臂宽30.531.7肩高136.9127.3坐姿臀宽32.034.5肘高102.696.1坐姿两肘肩宽42.140.4手功能高74.270.4胸围86.982.3会阴高79.273.2腰围73.477.5胫骨点高44.441.0臀围87.490.0坐高91.185.7头全高22.321.6中国人体主要尺寸（均值，cm）32项目男女项目男女坐姿颈椎点高65.961.8头矢状弧35.032.9坐姿眼高80.174.0头冠壮弧36.234.9坐姿肩高60.055.6头最大宽15.414.9坐姿肘高26.425.1头最大长18.417.6坐姿大腿厚13.013.0头围56.154.6坐姿膝高49.445.8形态面长11.910.9小腿加足高41.538.3手长18.317.1坐深45.843.4手宽8.27.6臀膝距55.252.9示指长7.06.6坐姿下肢长99.191.2示指近位关节宽1.91.7足长24.722.9示指远位关节宽1.61.5中国人体主要尺寸（均值，cm）33直接测量法：直接测量；间接测量法：激光、全息摄影等间接计算。有利于：人体仿真设计、功效学评价。（二）人体测量方法1.人体形态参数的测量2.人体力学参数的测量如人体重心；体段重心；解剖法、重心板法、CT法等。34

所谓90%的人并非是从低到高或由高到低90%的人群，而是要求适合第5百分位数至第95百分位数的人。使第5百分位数的人正常可以抓握到！使第95百分位数的人不许弯腰可以抓握到！（四）人体尺寸的应用1.人体尺寸的百分位数35

有些设计只需要一个人体尺寸的百分位数值作为上限值或下限值，称单限值设计。2.单限值设计

门高符合高身材人防护网符合小孩36第50百分位数为设计依据：如电灯开关、门把手等。注意实际应用：在设计时应注意操作和使用设备及工具的人的年龄、性别、种族、职业等。3.一般设计

37年龄：人体尺寸年龄差异大；性别：人体尺寸，男>女；种族：人体和体段差异，出口产品；地区：北方>南方；职业：如篮球与举重运动员的差异；其他因素:时代特征，考虑测量年代。（四）影响因素38四、机器和工作环境人：思维、分析、判断、创造；机器：耐力、速度、准确、物理力；分工：机器主要承担：笨重、快速、单调、重复、复杂、精细、危险，等；人主要承担：指令、控制、维修、设计、创造、应对；（一）人机系统(man-machinesystem)39

在人机系统中，人和机器之间存在一个相互作用的面称人机界面。人机界面：（一）人机系统(man-machinesystem)40实现机-人信息传递对信息进行分析、判断作出反应实现人机信息传递基本过程：信息接受——作出反应——采取行动显示器控制器41视觉显示器听觉显示器

（二）显示器(display)人机系统中，用来向人表达机械性能和状态的部分称为显示器。显示器包括各种仪表、指示灯、信号发生器等。42容易判读;尽可能使显示方式简单明了;一个显示器传递的信息不宜过多;对于数字显示器，要符合阅读习惯。指针粗细长短要适当；数字、指针的大小、颜色、视角应符合人体生理、心理学特点。1.视觉显示器(visualdisplay):43采用人耳敏感的频率。需要传输很远的信号，使用低频声音。紧急报警采用间断的声音信号或改变频率和强度，以便引起人们的注意。信号持续时间适当。

2.听觉显示器(auditorydisplay)：44

是操作者用以改变机械运动状态的装置或部件。（三）控制器手控制器脚控制器451.手控制器按压式操纵器：按钮、按键等；需颜色、形状、指示灯加以区别；旋转式操纵器：旋钮、手轮等；直径、高度、旋转阻力需设计；移动式操纵器：操纵杆、手闸等；轮盘：方向盘等；边缘宜设计成波纹状。46多用于精度要求不高或需要用力较大的场合或要同时操纵多个控制器时，为了减轻上肢负担和节约时间，也采用脚控制器。要求：大小与脚掌相适应，表面有齿纹以便用力和防滑。2.脚控制器47工具的把柄应符合手的尺寸并有合适的波纹以增加抓握的牢度。工具的重心应符合力学原理。使用工具时应使操作者的手和上肢保持自然状态，以少人体相应部位的静态紧张。还需具有外形美观、坚实耐用、使用安全等。（四）工具

工具的设计和选择需注意外形、尺寸、重量等符合人体尺寸和人的解剖及生理特点。4849气温：高、低温可使反应速度减慢、准确性降低。噪声：烦躁、反应迟钝。照明：人的信息有80%是通过视觉获得的。生产劳动过程中，合适的照明条件可以增加周围物体的识别度，有利于获得信息的准确性和提高速度。（五）作业环境50暖色：红、橙、黄等颜色，提高反应性、兴奋、紧张不安。冷色：蓝、氧紫等颜色，镇静、压抑感。高明度：物体显得轻、轮廓扩大、易接近。低明度：物体显得重、轮廓缩小、远离感觉。颜色：影响对信号或标志的辨别速度，减少操作错误。51减少负重及用力改善人机界面人员的选择与培训轮班工作工间休息

合理地组织生产劳动和各项工作，可以减轻劳动者的生理及心理负荷，提高作业能力。（六）劳动组织52应按基本作业姿势（站立、坐位交替）设计一个最佳的工作面，站位或坐位的最佳工作面为肘下5-10cm，也有人提出工作面高度是身高的70%-60%。对于精密作业（如绘图）则工作面应上升到肘高以上5-10cm,以适应眼的观察距离，同时给肘关节一定的支撑，以减轻背部肌肉的静态负荷。

改善人机界面工作面高度：5354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。凡在这个范围所布置的作业，均可保证在作业时能很好地抓握或操纵控制装置和进行其他工作。

以上是按身材矮小的人的尺寸（5百分位）设计的，以保证大多数人都能达到。手的作业区：55

以脚在水平方向可能移动的尺寸来确定，但舒适的作业范则要根据脚的出力、动作频率、操作姿势、作业内容等综合分析来确定。脚的作业区：56

理想的工作座椅是能使体重均衡分布、大腿平放、两足着地、肌肉松弛、上臂不担负身体的重量，并有利于操作。

舒适坐姿的生理要求：应保持腰曲弧形处于自然状态、腰背肌肉松弛、大腿血管不受压。工作座椅设计：5758工作椅的高度：取决于肘部与工作面之间合适的高度差，有人建议按工作面与座面距离27.5±2.5cm来设计。座椅的深度：一般38-40cm，以保证臀部得到全面支撑，不影响腘窝部血循环。椅面：平整、光滑、透气。扶手：两扶手间最小距离47.5cm，扶手高度一般为座面上20cm,靠背与座椅面之间的夹角为95。-110。。59

约有一半以上劳动者在其身强力壮期间都曾经患过腰背痛。美国各种产业人员中，背及脊柱疾患占45岁以前年龄组影响生活原因中的第一位。1.下背痛(lowbackpain，LBP)（一）强制体位及负荷过重有关疾患【流行情况】五、工效学相关疾患60负重：负荷过大可使腰部肌肉、骨骼和椎间盘等支撑系统发生损伤;作业姿势：长时间保持某种姿势，为了支撑人体上部的重量，使腰部处于持续紧张状态，如果不能保持自然姿势，使姿势负荷加大，更增加了腰部负担。用力不当：在负重过程中突然转身也是造成损伤的常见原因，用力要自然、顺畅，避免突然用较大的力。

【常见原因】61腰功能不全：表现为下背部疲劳、强直或疼痛。清早起床、向前弯腰、持久保持站或坐的姿势均可引起发作，发作时腰不能伸直；腰痛：腰部剧烈疼痛，活动受限，多发生于突然用力或转身等动作;坐骨神经痛：疼痛向腿的后、侧部放射，脚和趾可有麻木或刺痛。【临床表现及类型】62键盘操作者；流水线生产工人，如电子元件生产、仪表组装、食品包装等;手工工人，如缝纫、制鞋、刺绣等;音乐工作者，如钢琴师、手风琴演奏者等。2.颈、肩、腕损伤【常见职业活动】63长时间保持一种姿势，特别是不自然或不正确的姿势下工作更容易发生，头部过分前倾增加了颈部负荷，工作台高度不合适使前臂和上臂抬高，肩部肌肉过度紧张;频繁活动，工作中进行重复、快速的操作，如手部反复曲、伸用力。【主要原因】64疼痛、肌张力减弱、感觉过敏或麻木、活动受限等，严重者只要处于工作姿势即产生剧烈的疼痛，以至于不能坚持工作。腕部损伤严重者还可以引起手部肌肉的萎缩等。【临床表现】65

多见于长期站立或行走的作业，如警察、纺织工、售货员、装卸工等，如果站立的同时还需要负重，则发生这种疾患的机会更多。发病工龄一般6-8年，本病随工龄延长而增加，女性比男性更容易患病。3.下肢静脉曲张【发病情况】

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与体位及负重有关，与静脉的结构、慢性感染、血管功能有关。常出现在大隐静脉与皮下静脉吻合处，在小腿内上侧可见明显的皮下静脉曲张和小腿、脚部水肿。【发病机制】

【临床表现】

工作时感到下肢及脚部肌肉疲劳、坠胀，下肢发凉、皮肤发痒和腓肠肌胀痛，严重者可出现水肿、溃疡、化脓性血栓性静脉炎。67足部长期承受较大负荷，如行走、搬运等，趾与胫部肌肉过劳，成为扁平足。青少年发生发展较快。早期足跟和跖骨疼痛；步态改变；下肢肌肉疲劳；坐骨神经痛等。4.扁平足68负重腹肌紧张，腹内压增高，腹疝。脐疝和腹股沟疝较常见，一般无痛。偶尔发生创伤性疝。5.腹疝69视觉器官紧张：在视力极度紧张的工作后，往往出现急性症状，如眼内疼痛感、头痛、自觉性视力障碍(视力下降、光幻觉、闪光)、充血、流泪等。发音器官紧张：可造成机能性发音障碍，症状为开始发音后不久迅速陷于疲劳、声音嘶哑、失调及失音；也可造成器质性损害，如呼吸道及发音器官卡他、声带出血、声带不全麻痹及“歌唱家小结节”。（二）个别器官紧张7