作业姿势的分类分析及抗疲劳方案

作业姿势的分类分析作业姿势大致可以分为五类，分别是坐姿作业，站姿作业和坐-立交替作业，和卧姿作业，蹲姿作业。这里重点介绍坐姿，站姿和坐立交替作业的特点，布局设计时需要注意的参数数据，以及因此而对人体产生的疲劳度分析和各种消除疲劳的方式方法。因工业生产中卧姿和蹲姿作业使用较少和比较特殊，故这里暂且不予介绍！坐姿作业坐姿作业的特点人体最合理的作业姿势就是坐姿作业。下列作业宜采用坐姿作业。持续时间较长的静态作业。此时需要支持身体的力较小，腿上消耗的能量和负荷较小，血液循环畅通，可以减少疲劳和人体能量的消耗。精密度要求高而又要求仔细的作业。因坐姿情况下，当设备振动或移动时，人体具有较大的稳定度和较好的平衡度。需要手足并用，并对一个以上踏板进行控制的作业。坐姿时，双脚容易移动，且可借助座椅支撑对脚控制器施以较大力量。2.坐姿工作面的设计工作面宽度视作业功能要求而定。若单供肘靠之用，最小宽度为100mm，最佳宽度为200mm；仅当写字面用，最小宽度为305mm，最佳宽度为405mm；作办公桌用，最佳宽度为910mm；作试验台用，视需要而定。为保证大腿容隙，工作面板厚度一般不超过50mm。3.坐姿台面高度的设计a.台面高度为880±20毫米，作业者眼睛到被观察物体的距离为120-250毫米，能区分直径小于0.5毫米的零件。适合对视力强度、手臂活动的精度和灵巧性要求都很高的作业，如钟表组装；

b.台面高度为840±20毫米，作业者眼睛到被观察物体的距离为250-350毫米，能区分直径小于l毫米的零件，适合对视力强度要求较高的工作，如微型机械和仪表的组装，精确复制和画图等；c.台面高度为740±20毫米，作业者眼睛到被观察物体的距离小于500毫米，能区分直径小于10毫米的零件，适合于一般的作业要求，如一般的钳工工作、坐着的办公工作等；

d.台面高度为680±20毫米，作业者眼睛到被观察物体的距离大于500毫米，适合于精度要求不高、需要较大力气才能完成的手工作业，如包装、大零件安装、打字机上打字等。容膝空间的设计在设计坐姿用工作台时，必须根据脚可达到区在工作台下部布置容膝空间，以保证作业者在作业过程中，腿脚能有方便的姿势。下图和表列出了腿脚的七种姿势（两腿伸直，脚在右角上，腿在座位下弯曲，一只脚在前、一只脚在后，两腿交叉，两脚交叉，脚放在脚控制器上）和最小最佳的容膝空间尺寸。符号尺度部位符号尺度部位尺寸最小最大a容膝孔宽度5101000b容膝孔高度640680c容膝孔深度460660d大腿空隙200240e容腿孔深度66010005.椅面高度及活动余隙工作座椅需占用的空间，不仅包括座椅本身的几何尺寸，还包括了人体活动需要改变座椅位置等余隙要求。椅面高度应根据坐姿腘窝高和坐姿时高的第95百分位数值设计，矮身材的人可以通过脚踏板（脚垫）调整。

一般椅面高度比工作面高度低270-290毫米时，上半身操作姿势最方便。因此，椅面高度宜取420±20座椅放置的深度距离（工作台边缘至固定壁面的距离），至少应在810毫米工作座椅的扶手至侧面固定臂面的距离最小为610毫米，以利作业者自由伸展胳膊等。坐姿作业范围坐姿作业的水平面作业范围的设计如图所示。由水平面作业范围和垂直面作业范围构成的坐姿空间作业范围的舒适区域介于肩与肘之间，此时，手臂的活动路线最短最舒适，能迅速而准确地进行操作。例如，当坐姿作业是小件组装，要把8个部件装配起来，则作业者面前至少需有250×250平方毫米的操作面积。供料箱应分布在作业者前方大于250毫米处（即装配区的周围）和工作场所中心左方或右方410毫米之内，并且不得高于工作面500毫米（最好在工作面上方250毫米处，以减轻肩部肌肉疲劳）。经常取用的物件应置于操作面之前立姿作业

立姿作业的优点：需要经常改变体位的作业。站着比频繁的起坐消耗能较少些；常用的控制器分布在较远区域、需要手足有较大运动幅度的作业。因站姿时作业者可以走动，可以看见或使用坐姿作业者够不到的部件；需要用力较大的作业。立势时手臂力量较大，易于操作大操纵杆。此外，立姿作业时，还有作业者可变换位置，减少疲劳和厌烦；可利用平展的工作面而无需任何容膝空间等重要优点。立姿作业的缺点：不易进行精确而细致的工作；不易转换操作；立姿时肌肉要作出更多的功以支持体重，故易引起疲劳；下肢负担较重，长期站立易引起下肢静脉曲张等等。立姿作业的特点，空间的布局立姿作业时，人的活动性比较大。为了保证作业者操作自由、动作舒展，必须使站立位置有一定的活动余隙。有条件时，可以适当大些，场地较小时，一般应满足以下要求：a.站立用空间（作业者身前工作台边缘至身后墙壁之间的距离），不得小于760毫米，最好能达到910毫米以上；身体通过的宽度（身体左右两侧间距），不得小于510毫米，最好能保证在810毫米以上；身体通过的深度（在局部位置侧身通过的前后间距），不得小于330毫米，最好能满足380毫米；行走空间宽度（供双脚行走的凹进或凸出的平整地面宽度），不得小于305毫米，一般须在380容膝容足空间。立姿作业虽不需要，但提供了容膝容足空间，可以使作业者站在工作台前能够曲膝和向前伸脚。一方面站着舒适，另一方面使身体可能靠近工作台，扩大上肢在工作台上的可及深度。容膝空间最好有200毫米以上，容足空间最好达到150×150过头顶余隙（地面至顶板的距离）。一些岗位的过头顶余隙就是楼层的高台，但许多大型设备常在机器旁建立比较矮小的操纵控制室，空间尺寸十分有限。如果过共顶余隙过小，心理上就产生压迫感，影响作业的耐久性和正确性。过头顶余隙最小应大于2030毫米，最好在2100三．坐-立交替作业1.坐—立姿交替作业的特点

为了克服坐姿、立姿作业的缺点，在工作岗位上经常采用坐—立姿交替作业的方式。这种作此方式的优点在于，能使作业者在工作中变换体位，从而避免由于身体长时间处于一种体位而引起的肌肉疲劳。例如，长时间的单调的坐姿作业会引起心理性疲劳，改成立姿适当走动，有助于维持工作能力，而长时间的立姿作业会产生肌肉疲劳，坐下来就可以得到消除。因此，坐—立姿交替作业能吸收各自的长处，弥补各方面的短处，应尽可能用坐—立姿交替作业方式，代替单纯的立姿作业方式。坐—立姿作业空间布局设计坐-立姿作业空间设计用人体参量与选用原则，是在设计立姿作业空间的人体测量项目参数的基础上，增加了坐姿腘窝高n和大腿厚i这两个坐姿作业的设计参数，其布局设计方法如图所示。坐-立姿交替作业的工作面高度及水平面和垂直面的最大作业范围和舒适作业范围，均与单独采用立姿作业的设计结果相同。但坐-立姿交替作业的工作座椅的坐面高与坐姿作业时的坐面高是不同的。它是由立姿时的工作面高度减去工作台面板厚度和大腿厚度i的第95百分位数所确定的。疲劳度的分析人体的力量是由人的肌肉系统提供的,为了在工作时省力,或不至于劳累过度,我们需要了解人体的肌肉系统.人能够运动是因为有分布在全身的肌肉,它差不多占人身体总重量的40%.肌肉的一个最重要的特点是它可以缩短到正常尺寸的一半左右,这种现象我们称之为肌肉收缩.肌肉收缩的功率随着肌肉长度的增加而增加.在肌肉的收缩过程中,机械能的产生是由消耗肌肉中贮存的化学能转化来的,肌肉工作实际上是一个化学能向机械能转化的过程.收缩的直接能源是在化学反应中含有丰富的磷酸脂由高能状态变为低能状态.

产生能量的重要原料--葡萄糖和氧--在肌肉中只贮存了很少一部分,因此它们需要不断地从血液中得到补充,因此是血液的供应最后限制着肌肉运动的效率.在一块肌肉处于运动状态时,它对血液的需要量增加了好几倍.为了满足这个需求,血液循环系统开始发生一些变化:心跳加快而且有力,血压增加,通向肌肉的血管开始扩张.下面是斯切尔(Scherer)发现的人的肌肉在不同状态下的血液的循环量.

在不同状态下肌肉的血液供应量

静止时

4毫升/分钟/100克肌肉

中等劳动

80毫升/分钟/100克肌肉

重体力劳动

150毫升/分钟/100克肌肉

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.这两种形式的肌肉负荷可以描述如下:

1.动负荷的特点是收缩,伸展,紧张或放松交替地进行.

2.反过来,静负荷的特点是肌肉长期处于收缩状态.这通常发生在保持某一姿式不动.

在动负荷的情形下,负荷可以由肌肉缩短的长度与所施展的力的乘积来表示.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.在静负荷时,没有看得见的功,也不能用重量*距离来测量.这很象电磁铁.电磁铁为了吸住一定的重量要消耗大量的能量,但外表好象没做有用的功.

动负荷与静负荷显然有根本的不同.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,相反在动负荷中,正如走路一样,肌肉的作用就象是血液循环系统的水泵一样,收缩时把血液压出肌肉,紧接着的松驰又把新的血液带到肌肉中来.由于这种方法,血液的供应比平时大好几倍.事实上,肌肉可能接受比平时大10-20倍的血液.因此在动负荷情况下,肌肉有充分的血液供应,始终保持着高能状态的糖和氧,同时废物被随时带走.而在静负荷状态下,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.

由于这个原因,在静负荷状态下,我们不能保持工作很长一段时间.疼痛的感觉将迫使我们放弃这项工作.相反,一个动负荷可以保持很长一段时间而不感到疲劳,条件是我们选择一个合适的节奏.在人体中只有一块肌肉事可以不停地工作而不被损坏和感到疲劳.这就是心脏的肌肉.

在静负荷时,血液流动所受到的阻力与静负荷的值是成正比的.当这个负荷达到了肌肉的最大力的60%时,通向这块肌肉的血液差不多完全被阻断.当负荷低于最大力的15-20%,血液流动基本正常.许多专家们认为,如果静负荷不超过最大力的8%,那么人可以每天工作几个小时而不感到疲劳.在大致相当的条件下,相对于动负荷,静负荷导致:

1.更高的能量消耗;

2.心跳的增加;

3.需要更长的恢复疲劳时间.

静负荷使肌肉产生疲劳,这种疲劳可以慢慢地发展成不可忍受的疼痛.如果人的身体的某一部分每天都承受相当的静负荷,经过较长的一段时间,人就会或多或少地感觉到疼痛,这不仅涉及到肌肉,也涉及到骨骼,关节,肌肉键及身体的其他结构.这一类问题统称肌骨失调.

一些调查研究已经表明静负荷与下列疾病是相关的:

1.关节浮肿;

2.肌肉腱销浮肿;

3.肌肉腱节点附近发炎.

4.关节的坏死,慢性关节炎.

5.肌肉抽筋;

6.脊椎毛病.

一些不好的姿式也会造成一些不好的影响.

工作姿式

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

坐椅太高

膝盖,小腿,脚部

坐椅太低

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

在站立时,人的脊椎相对的直一些.在坐下时,人的脊椎是弯曲的,而且在腰椎以下要承受较大的扭力。纳切森(Nachemson)测出的在四种不同姿式下人的第三根腰椎与第四根腰椎之间的压力,以站立时的压力为100%,直着坐着时,压力为140,弯着身子坐下时,压力为190%,增加了近一倍.人的脊椎在短时间内是能够承受高于空手直立时所产生的压力的.问题是坐着工作的人长所累月地使脊椎超负荷运行.由于尚不知道的原因,脊椎之间的脊椎盘慢慢地失去了弹性,功能开始下降,在严重的情况下,脊椎盘之内的液汁甚至被挤出脊椎盘,使脊椎的功能彻底丧失.而不正确的坐姿,不合适的椅子更加快了这种速度,

为了减轻或恢复疲劳,除了应限制每天的工作时间长度外,还应该在工作时间内给予一定的休息时间.工人在工作时可以有四种方式休息.第一种方式是自发的休息,比如伸伸腰,向附近望一望等,这种休息一般都比较短.(当然把工作停下来与旁边的人聊天是另一个问题).第二种休息是掩盖性休息,例如擦一擦机器,打扫一下工作地,或找组长商量一个不是很重要的问题等.第三种休息是工作任务性休息,这是由于前后工作的顺序或工作使人不得不停下来等工作.第四种休息是规定的休息,如上午和下午的coffeebreak时间.调查研究表明这四种休息方式是相关的,如果规定的休息时间和工作性休息时间很短,则自发的休息和掩盖性休息就较多.

休息方式有两种,一种是安静休息,如坐着不动.一种是活动休息.活动休息就是交替工休息,如体力劳动和脑力劳动交替,室内工作与室外工作交替,坐位与立位交替等.研究发现,除了重体力者劳动之外,对于做一般工作的工作,活动休息比安静休息使工作效率恢复速度快60-70%.自然我们推荐活动性休息.

总的来说，坐着操作和站着操作都有优缺点的，最主要的是工作设计的好坏。

如坐着没法用背靠，躯干前倾，手臂向前或向侧面伸出，手不自然地抓起东西等等，这些都是些很不推荐的动作。而改为站着操作可解决上面问题。当然站着操作也会增加静负荷，但是从工作台走到机器前这样小范围活动，可以大大减速少它的影响。站着操作增加的走动，与站着所减少的动作相比，能量消耗只会少，并且容易恢复。所以，对某些操作，我们改为站着作业。很多以前坐着工作的作业员也是感觉站着工作更轻松些。当然我们同时也增加中间休息时间，这个中间休息是相当重要的，对减少疲劳有很大帮助。实际工作中，我们发现作业员有时为了赶时间，而没有中间休息，这点很不好。应该保证中间休息时间，而且最好是活动休息。