功效学及人因工程.pptx

富士康企业集团IE培训重庆大学机械工程学院工业工程系2002年6月 Welcome to 工效学及人因工程工效学（人因工程）是什么？l作业时是否有充分的空间以取得满意的操作姿势？l控制器具是否设置的手容易到达的范围并能方便的操作？l作业操作时是否得到充分的信息指示而不会误操作？l双手作业时负荷是否平衡、动作数量是否过多、操作是否轻松？l照明是否适宜、对可能的环境危害是否防护措施？l一天的工作量安排是否恰当、下班后感到疲劳吗？l作业内容是否单调、要求持续紧张的工作吗？l对可能发生的故障或事故有足够的预防措施吗？工效学的概念（广义）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条件下，在工作中、家庭生活中和休假时，怎样统一考虑工作效率，人的健康，安全和舒适等达到最优化的问题。工效学的概念（狭义）运用人体测量学、生理学、心理学和生物力学等研究方法和手段，综合进行人体结构、功能、心理等问题的研究，用以设计使操作者能发挥最大效能的机械、仪器和控制装置、并研究控制台上各个仪表的最适位置。工效学（人因工程）有何作用？l 研究各种产品（包括各种工具、机器、交通工具、家庭用具、生活服务设施等）所应遵循的工效学标准。l 研究人和机器的合理分工及相互适应的问题。l 研究人与被控对象之间的信息交换过程，以及人如何进行信息加工直至采取决定的过程，探求人在各种工作环境中工作成效问题。l 研究人对环境机制的生理心理反应，确定合理调节和控制物理环境的手段，为人创造舒适、安全、健康的劳动（生活）环境。工效学在制造业中的应用l作业姿势与腰酸病的分析l办公桌高度与疲劳l传送带作业的作业面高度l工厂内道路宽度情况及改善对策l生产机械的操作器配置l仪表的认读性能l室外天车行走的视线l中央控制室的仪表盘设计工效学在制造业中的应用l自动化系统的作业负担l单调劳动与作业疲劳l作业中人的差错与系统的安全l压力机械的安全设计l各种作业的劳动负荷测定l工厂照明、噪声环境及改善l使用方便的防护器具的研究l交接班制与健康危害人机系统分析评价l作业空间方面l控制装置方面l信息显示与传递传递方面l作业方法方面l作业组织方面l作业负荷方面工效学的学科体系l生理学l心理学l人体解剖学l人体测量学 工 效 学l环境科学l工程技术l信息科学l管理科学讲授内容l专题一 人的因素l专题二 工作空间及器具设计l专题三 作业能力与作业疲劳l综合案例分析专题一 人的因素l1 工程人体测量l2 人的感官特性l3 反应时间l4 人体生物力学1 工程人体测量l一切操纵装置都应设在人的肢体活动所能及的范围之内，其高低位置必须与人体相应部位的高低位置相适应；l操纵装置的布置应尽可能设在人操作方便、反应最灵活的范围之内。1 工程人体测量l1.1 人体尺寸测量l测量方法 人体尺寸测量国家标准，包括测量术语、测量方法、测量仪器。l测量要求 基本姿势、测量基准面、被测者的衣着。l常用测量项目 身高、眼高、肩高、坐高、肩宽、肘高、前臂长等。1 工程人体测量l1.2 人体测量数据l 人体测量结束后，所得原始数据应进行统计处理，得到表征特定群体的统计量。l 测量数据统计 均值、标准差和百分位数。l 95%大身材，50%平均身材，5%小身材l 人体尺寸换算l 可用人体尺寸设计或推算机械设备及用具的尺寸。l 影响人体尺寸的因素l 年龄、性别、年代、区域等。1 工程人体测量l1.3 主要人体尺寸的应用l身高确定通道和门的最小高度；l立姿眼高确定在剧院、礼堂、会议室等处 人的视线，用于布置广告、展品或屏风的高度；l肘部高度确定柜台、工作台及站着操作的工作表面的舒适高度；l腿弯高度确定座椅面高度的关键尺寸；l立姿侧向手握距离确定控制开关等装置的位置。1 工程人体测量l1.4 人体尺寸在工程设计中的应用l 应用人体尺寸百分位数通则l 满足适当比例的特定使用者，一般用百分率表示。综合考虑人体尺寸的变异性、产品生产技术上的可能性及经济上的合理性等因素。如汽车车厢高度、飞机坐舱高度设计等。l 人体尺寸测量在产品尺寸设计中的应用l 根据人体尺寸上、下限值或均值设计产品尺寸。此外还应考虑产品功能尺寸的修正量。2 人的感官特性l2.1 视觉机能l理解性：双关l视野与视距：自然视线低于水平线10（站）或15度（坐）。l中央视觉与周围视觉l色觉与色视野：白黄蓝红绿l明暗适应：工作面光亮度均匀且无阴影2 人的感官特性l2.2 视觉特征l眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不容易疲劳；一般先看到水平方向的物体，后看到垂直方向的物体。大多仪表设计成横向长方形。l视线的变化习惯于从左到右，从上到下和顺时针方向运动。仪表的刻度方向应遵循这一规律。2 人的感官特性l人眼对水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向尺寸和比例的估计要准确的多，因而水平式仪表的误读率（28%）比垂直式仪表的误读率（35%）低。l当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相等的情况下，人眼对左上限的观察最优，依次为右上限，左下限，而右下限最差。2 人的感官特性l两眼的运动总是协调的、同步的，通常都以双眼视野为设计依据。l人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受。l颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。红绿黄白，黄底黑字黑底白字蓝底白字白底黑字2 人的感官特性l2.3 视觉编码l编码方式的优劣与工作性质密切相关。l辨认工作数码、字母、斜线l搜索定位工作颜色标志，数码、形状次之l计数工作数码、颜色、形状l比较和验证几乎无差别2 人的感官特性l2.4 感知特征的比较l 一种感受器只能接受一种刺激，识别一种特征。l 刺激本身必须达到一定的强度，才能对感受器官发生作用，超过一定强度，不但无效，反而引起不适的感觉。l 感受器官经连续刺激一段时间后，产生适应现象，敏感性降低。l 各感受器官同时接受信息时，产生相互影响。l 各感受器官对信号变化的感觉取决于变化的相对量。3 人对刺激信号的反应时间l反应时间由反应知觉时间和动作时间两部分组成。l影响反应时间的因素有：人的主体因素，显示、操纵因素和环境方面的因素。l在人机系统设计中，必须考虑人的反应能力的限度。3 人对刺激信号的反应时间l3.1 简单反应时l 简单感觉运动反应时的大小，首先依刺激信号作用的感觉器官而变。l 简单感觉运动反应时，随信号的刺激强度增加而缩短。l 简单感觉运动反应时，随反应运动器官而变。l 反应时依赖于刺激作用于感受表面那一部分。l 刺激物的出现与消失或改变都影响反应时间。3 人对刺激信号的反应时间l3.2 选择反应时l 选择反应时随用于选择信号的数目增多而延长。l 需选择的信号之间的差异程度越大选择反应时间越短。l 随选择信号难度增大，反应时间延长。3 人对刺激信号的反应时间l3.3 提高反应速度的措施l 必须合理选择感觉通道；l 确定刺激信号的特点；l 合理设计信号设备、操作器，使人容易辨别信号，以便操作；l 进行职业选择和进行适应性训练。4 人体生物力学l4.1 人体运动系统l运动系统组成骨、关节、肌肉，骨是运动的杠杆，关节是运动的枢纽，肌肉是运动的动力。l骨杠杆的形式平衡杠杆、省力杠杆、速度杠杆。l人体各关节的活动有一定的限度，超过限度必然造成损伤，应使关节处在一定的舒适调节范围内。l最大的力量和最大的运动范围两者是相矛盾的，在设计操纵动作时应考虑这一原理。4 人体生物力学l4.2 肌肉的工作机理l人体肌肉种类平滑肌、心肌、横纹肌（骨骼肌），人体运动主要与横纹肌有关。l肌肉运动的基本特征是收缩与放松，依靠肌原纤维中的肌球蛋白微丝和肌动蛋白微丝之间不断的结合或离解完成肌肉收缩或放松。l等张收缩肌肉长度缩短而张力不变的收缩，等长收缩肌肉长度不变而张力增加的收缩。l应尽量避免静态作用下的等长收缩。4 人体生物力学l4.3 肢体的出力l肌力大小的生理影响因素单个肌纤维的收缩力，肌纤维的数量与体积，肌肉收缩前的初长度，中枢神经系统的机能状态等。l肢体所能发挥的力量还与施力方式、施力姿势、施力部位、施力方向与速度、训练程度等有关。l一般左手弱于右手，向上用力大于向下用力，向内用力大于向外用力。l肢体所有力量的大小，都与持续时间有关。如拉力由最大值衰减到1/4时，只需4min，任何人劳动到力量衰减到一半时的持续时间差不多。4 人体生物力学l4.4 肢体的动作速度和频率l肢体的动作速度大小在很大程度上取决于肢体肌肉收缩的速度。慢肌纤维收缩慢，快肌纤维收缩快。l收缩速度还决定于肌肉收缩时所发挥的力量和阻力的大小。l操作运动速度还取决于动作方向和动作轨迹。l同理，肢体的动作频率也取决于动作部位和动作方式。在操作系统设计时，对操作速度和频率的要求不得超过肢体运动的能力限度。4 人体生物力学l4.5 手工操作劳动分析l 手工操作与事故l 许多事故是由于工人的生理能力与实际工作要求不匹配造成的。采用合理的姿势和工作频率有利于操作效果的改善。l 重物提放、推拉及搬运l 当提放频率在5-6次/分时，提举效率最好。重物或容器形状也有一定的影响。随着搬运频率的提高和搬运路线的延长，操作者选择的最大可接受重量显著下降。专题二 工作空间及器具设计l1 工作空间设计l2 工位布置设计l3 坐姿与座位设计l4 视觉显示装置设计的工效学要求l5 控制器设计的工效学要求l6 动作经济原则1 工作空间设计l1.1 工作空间设计的一般要求及考虑因素l元件布置的造型与样式l操作者的舒适性与安全性l便于使用、避免差错，提高效率l控制与显示的安排要作到既紧凑又可区分l四肢分担的作业要均衡，避免身体局部的超负荷作业l作业者身材的大小等l一个理想的设计只能权衡各种因素1 工作空间设计l1.2 工作空间的种类l近身作业空间作业者在某一位置时，考虑身体的静态和动态尺寸，在坐姿或站姿状态下，其所能完成作业的空间范围。l个体作业场所指操作者周围与作业有关的、包含设备因素在内的作业区域，如汽车驾驶室、计算机操作台。l总体作业空间不同个体作业场所的布置构成总体作业空间。1 工作空间设计l1.3 工作空间与作业场所设计时人体测量学数据运用的原则l确定对于设计至关重要的人体尺度；l确定设计对象的使用者群体；l确定数据运用准则：个体设计准则按群体某特征的最大值或最小值设计，可调设计准则使作业者群体的大多数能舒适的操作，平均设计准则考虑群体特征的平均值。l选择合适的设计定位群体的百分位；1 工作空间设计l查找与定位群体特征相符合的人体测量数据表，选择有关的数据值；l如有必要，对数据做适当的修正；l考虑测量的衣着情况；l考虑人体测量学数据的静态和动态性质。1 作业空间设计l1.4 近身作业空间l坐姿近身作业空间l 随作业面高度、手偏离身体中线的距离及手举高度的不同，其舒适的作业范围发生相应的变化。以肩关节为圆心的直臂抓握空间半径：男性为65cm，女性为58cm。l站姿近身作业空间l 应避免伸臂过长的抓握、蹲身或屈曲、身体扭转及头部处于不自然的位置。双手操作的伸展空间为：距身体中线左右各15cm的区域内，最大操作弧半径为51cm。1 作业空间设计l脚作业空间l 与手操作相比，脚操作力较大，但精确度差，且活动范围较小，一般脚操作限于脚踏板类装置。正常的脚作业空间位于身体前侧，座高以下的区域，其舒适的作业空间区域于身体尺寸与动作的性质。l 功能臂长测量l 近身作业空间主要由功能臂长决定，其测量以座椅面最低点和肩关节转动轴为两参考点。1 作业空间设计l1.5 作业空间的调节l作业空间设计不能仅仅套用座椅、工作台尺寸，还应该考虑影响作业者舒适的因素，在实践中不断作出修正，以减少疲劳，提高工作效率。l某小零件装配线采用坐姿工作，为了使作业者能方便的拿取前方的零件，工作台设计成凹进去一块，两肘部伸出可以放置零件，而且还可以使肘部得到支撑，这是一个考虑周密的设计方案。1 作业空间设计l1.6 个人的社会心理空间l个人心理空间l个人领域公共距离 社交距离 近身距离 紧身距离1 作业空间设计l1.7 工作面设计l工作面高度l 最好能使上臂自然的下垂，前臂接近水平或稍微下倾放在工作面上，还要考虑工作性质、视距和工作面的厚度等因素。可以把工作面和坐椅的高度设计成可调节的。l坐姿立姿兼顾的工作面l 可以使肌肉得到放松，有利于减轻操作疲劳和维护操作者的健康。1 作业空间设计l工作面倾斜度l 有些工作需要在倾斜的工作面上进行，如在水平面上或在过低工作面上绘画，将会使身体躯干与头部过度弯斜，容易引起疲劳。l水平作业面范围l 正常工作面是上臂自然下垂，前臂作回转运动时手指所伸及的范围。1 作业空间设计l1.8 作业场所的布置l作业场所的布置是指在限定的作业空间内，设定合适的作业面后，显示器与控制器的定位与安排。l作业场所的布置对人的行为、舒适感与心理满足感有相当大的影响。l作业场所的布置总则重要性原则、使用频率原则、功能原则、使用顺序原则。l作业场所布置考虑顺序：主显示器、与主显示器相关的主控制器、控制与显示的关联、按顺序使用的元件、便于观察操作及布局一致。2 工位布置设计l2.1 操作者体位设计要求l尽可能使操作者处于最能发挥其工作效能的位置。l使操作者的身体处于比较自然的状态。l尽可能使操作者可以坐着工作或可以坐立兼顾。尽可能避免使操作者处于俯仰卧的位置。2 工位布置设计l尽可能使操作者位于不必移动身体位置和改变身体姿势就能清楚看到需要他观察的设备、部件或周围情境的地方。l尽可能避免使操作者的体位或姿势处于容易引起疲劳的位置。2 工位布置设计l尽可能避免使操作者的手、臂长时间位于高于肘部的地方。若要求操作者的手足必须长时间处于高于正常高度时，应该提供合适的支撑物。l避免使操作者位于高辐射、高温、强风口、高噪声、有害气体或过量尘埃的地方，在不可能避免时，应设置特殊的防护措施。2 工位布置设计l避免使操作者位于明显不安全的位置，在无法回避这种工作情境时，应采取相应的防护措施。l操作者处于运动装置中时，应避免使身体处于容易受撞击或容易滑跌的位置，并要采取防护措施。2 工位布置设计l2.2 工位器物布置范围l工位器物布置范围的最大限度l 将显示器和控制器及其他有关器物安置在人的感官或手、足等效应器官可及的范围内。l工位器物布置的最佳位置l 通常认为围绕视15度范围是最适宜的视觉区，手位于操作者手臂前方与腰等高的地方最有利于施力，足控制器的布设位置与施力强度有关。2 工位布置设计l2.3 工位器物布置原则与占位优先权l工位器件布置原则l 重要性原则、使用频次原则、功能原则、使用顺序原则l工位器件位置安排优先权l 综合兼顾各原则，将综合指标数值作为位置布置时的优先权依据。3 坐姿与座位设计l3.1 座椅设计的重要性l坐姿的作用及局限性l 优点：消耗能量较少，不易疲劳，操作稳定，适合精细作业，并可使足操作。l 缺点：长时坐姿对消化系统和呼吸系统不利，长期不良或固定坐姿会使肢体某些部位发生酸痛，对振动缓冲作用较小，不便于施较大的力及需要移位的工作。3 坐姿与座位设计l设计一个好座位的意义l 坐姿在很大程度上受座位的制约。一个设计不当的座位，不仅达不到省力、舒适的提高工效的目的，还更容易引起疲劳，给坐者带来腰酸背痛之苦。许多坐具的设计都不是以使用者的人体尺寸和有关坐姿的生物力学原理为依据来制造的。3 坐姿与座位设计l3.2 座椅设计的的科学基础l人体尺寸与座位设计l 不同群体使用的座位、坐具的设计参数，须参照该群体样本人体尺寸测量的数据。l坐姿对脊柱形态的影响l 当有外力作用或坐在设计不当的座位上时，脊柱各区段的椎骨及椎间盘所承受的压力和负荷也会失去平衡。l 姿势变换的必要性l 不宜长时间采取一种坐姿，座位可加坐垫。座位设计应便于坐者随时调整姿势。3 坐姿与座位设计l3.3 座位与座椅设计的工效学要求l座椅的基本类型l 专用工作椅、多用坐椅、休息椅l座位和座椅设计的一般原则l （1）座位与坐椅的尺寸应与使用者的人体尺寸相适应。l （2）座位与坐椅设计应尽可能使坐者保持自然的或接近自然的姿势。l （3）座位与坐椅设计应符合人体生物力学原理。3 坐姿与座位设计l（4）座位与坐椅设计应尽可能使坐者活动方便，操作省力，体感舒适。l（5）座位与坐椅设计得牢固、稳定，防止坐者倾翻、滑倒。l（6）坐面高度及靠背倾角可以设计成可调节的样式。l（7）坐垫和靠垫的柔软度和厚度要适中，并采用透气性好的材料。l（8）工作座位的设计要与工作台面的设计结合起来考虑。4 视觉显示装置设计的工效学要求l4.1 视觉显示装置的分类和设计原则l 视觉显示器的分类l（1）动态显示器、静态显示器l（2）定量显示器、定性显示器l（3）读数、核查、告警、追踪和调节显示器l视觉显示器的选择l 以人机系统的任务、人的作业特点和显示器本身的物理特性等为依据。4 视觉显示装置设计的工效学要求l视觉显示器的设计原则l（1）满足能见性、清晰性、可懂性要求。l（2）使显示精度与人的视觉辨认能力相适应。l（3）尽量采用形象直观的和与人的认知特点相匹配的显示格式。l（4）对同时呈现的有关联的信息尽可能实现那综合显示。l（5）目标与背景之间有适当的亮度对比、颜色对比和形状对比等，以及良好的照明条件。l（6）确定适宜的显示器尺寸和安放位置。4 视觉显示装置设计的工效学要求l4.2 视觉显示装置空间特性设计要求l显示器的位置安排l（1）观察角度：最佳观察角度为水平视线下偏15度。l（2）视觉作业区：人眼对视野不同区域的察觉和辨认能力不同。l（3）显示器的空间排列：遵循重要性、使用频次、功能和使用顺序原则。l显示器各元素的尺寸及配置l 刻度标记、刻度间距、指针、读数、颜色匹配等。4 视觉显示装置设计的工效学要求l4.3 显示装置的设计与选择l 视觉显示装置的观察方式l 观察角在7090度范围内观察目标时，其相对观察误差不超过6%，为最佳观察范围。l 仪表的选择原则l 无论从读书的速度和精度来说，均以数字式仪表为最优，而以长条式仪表（尤其是垂直型）为最差。l 仪表的排列方式和零点位置l 仪表之间应尽量靠近，以缩小搜索视野的范围。4 视觉显示装置设计的工效学要求l4.4 符号标志与字符设计（*）l 符号标志的选择l符号设计的知觉因素l字符设计l信文设计要求4 视觉显示装置设计的工效学要求l4.5 显示兼容性要求l 概念兼容性l “红色”一般与危险、停止、喜庆等概念相联系。l 空间兼容性使显示器与操纵器的编码和编排近可能相一致，以减少信息加工的复杂性，从而提高工作效率。l 运动方向兼容性操纵器的运动方向应与显示器的运动方向相吻合，操纵效率才能达到最优。4 视觉显示装置设计的工效学要求l4.6 影响视觉显示质量的因素l 视觉目标的刺激强度l 亮度对比度l 分辨率对CRT显示质量的影响5 控制器设计的工效学要求l5.1 控制器的分类l（1）根据操作部位l 手控制器、足控制器、言语控制器l（2）根据输入信息的特点l 离散位选控制器、连续调节控制器l（3）根据运动方式l 平移动式控制器、旋转式控制器5 控制器的工效学设计l5.2 控制器的辨认与操作运动l 控制器的编码l 对具有多个控制器的系统，为了提高操作者辨认控制器的效果，应采用标记、颜色、大小、形状、表纹、操作方法、位置等方式进行编码。l控制器的运动关系l 应考虑人的习惯运动模式，使控制器与人预测的控制运动方向一致。如阀门逆时针旋转表示流量增大。5 控制器设计的工效学要求l5.3 控制器的设计参数l 控制器的尺寸l控制器的材料特性l控制器的阻力l控制/显示比图5 控制器的工效学设计l5.4 控制器的位置与排列l 控制器的位置l 操作者的功能可达区域、人体的用力特点。l控制器的排列图l控制器的间距5 控制器的工效学设计l5.5 控制器的用力和信息反馈l 为从操纵中获得信息，操纵量的大小最好与操纵用力的大小成比例。用力级差影响操纵效率。5 控制器的工效学设计l5.6 手握式控制器的设计l电动工具的握把形式l手柄形式和着力方式的比较l烙铁把手的设计避免静肌负荷l两种钢丝钳操作的比较l把手弯曲式工具设计l避免单小指（如食指）反复操作的设计l只考虑惯用右手者而设计的手电钻l复合多功能操纵器5 控制器的工效学设计l5.7 用于各种不同工作情况的操纵器建议6 动作经济原则l概念：人为了以最低限的疲劳获取最高的效率，寻求最合理的作业动作时应遵循的原则。l动作经济的4条基本原则：减少动作数量、双手同时进行动作、缩短动作距离、轻松动作。l实现动作经济原则及动作的三要素：动作方法、作业现场布置、工夹具与机器。6 动作经济原则l举例：l通过固定电烙铁减少动作数；l用定量容器取消计数动作；l合并印章减少盖章动作；l固定工具原料箱；l利用夹钳放置筒，把工具物料放置成便于作业的状态；l按便于作业的顺序布置工具；l利用漏斗型物料箱；6 动作经济原则l用波纹板方便抓取小零件；l用压板夹紧机构代替手柄螺旋夹紧机构；l通过布置左右对称的作业现场使双手同时作业；l采用足操作以简单作业；l将材料箱布置成圆弧型以缩短动作距离；l采用桥式操作台；l利用猾槽缩短工件的运送距离；l利用重力运送物料；6 动作经济原则l利用惯性力分离工件与切削液；l利用高度调整机构固定作业高度；l利用导柱简化重叠钢板作业；l改变工具材质减轻重量；l将气动螺丝刀吊起来减轻重量。专题三 作业能力与作业疲劳l1 劳动过程对机体的影响与劳动强度l2 作业能力与作业疲劳分析l3 提高作业能力与降低作业疲劳的措施l4 劳动安全与事故1 劳动过程对机体的影响与劳动强度l1.1 人体能量的产生机理l 体力劳动时，供骨骼肌活动的能量来源：三磷酸腺苷ATP。补充ATP的过程称为产能。l 产能的三种途径：lATP-CP系列：无氧、非常迅速、产生ATP很少、适宜任何劳动类型l乳酸系列：无氧、迅速、产生ATP有限、适宜短期重体力劳动类型l需氧系列：需氧、较慢、产生ATP几乎不受限制、适宜长期轻及中等强度劳动类型1 劳动过程对机体的影响与劳动强度l1.2 作业时氧消耗动态l氧债及其补偿l氧需和供氧之间的差别叫做氧债。l处于稳定状态的作业一般能维持较长时间。若劳动强度较大，氧需超过氧上限，机体将处于缺氧状态下工作，作业不能持久。l作业停止后，机体还需要继续消耗较多的氧以补偿氧债。1 劳动过程对机体的影响与劳动强度l 静态作业的氧消耗动态l以肌肉等长收缩为主的作业称为静态作业。只有收缩张力保持相对稳定，静态作业才能维持较长时间。但当肌张力超过一定水平时则容易产生疲劳。l静态作业的特征是能量消耗水平不高却很容易疲劳。l静态作业停止数分钟内，氧消耗不仅不像动态作业停止后那样迅速下降，反而先升高后再逐渐下降到原有水平。l应尽量减少不必要的静态作业。1 劳动过程对机体的影响与劳动强度l1.3 体力劳动时的机体调节与适应l动力定型：长期在同一环境中从事同一项作业活动，通过复合条件反射逐渐形成。动力定型对提高作业能力极为有利，但在建立时较困难，一旦改变对大脑皮层细胞是一种很大的负担。l体力劳动对生理的影响l 对感觉器官、心血管系统、呼吸系统、排泄系统、体温均产生影响。大强度作业能降低大脑皮层的兴奋性，引起条件反射活动的紊乱和加强抑制，而轻度和中等强度作业能使条件反射良好。1 劳动过程对机体的影响与劳动强度脑力劳动与神经紧张型作业的生理变动特点l技术进步使体力劳动的比重和强度不断下降，而需要智力和神经紧张型作业会越来越多。l大脑即使处于高度紧张状态，全身能量消耗的增加也不致超过基础代谢的10%。l脑组织对缺氧、缺血十分敏感，但总摄取量明显增高时，并不意味着脑力劳动效率的提高。l脑力劳动时心率减慢，但特别紧张时使心跳加快、血压上升、呼吸频率提高、脑电图频率加快。1 劳动过程对机体的影响与劳动强度l1.4 劳动强度等级的划分l能量代谢l基础代谢量：维持心率、呼吸和正常体温的最基本的能量消耗量。l安静代谢量：机体为了保持其各部位的平衡及某种姿势所消耗的能量。l能量代谢量：人体进行作业或运动时所消耗的总能量。l相对代谢率RMR：衡量劳动强度，（能量代谢量-安静代谢量）/基础代谢量1 劳动过程对机体的影响与劳动强度l劳动强度分级标准l依作业时的相对代谢率RMR，可将劳动强度分为五个等级。l极轻劳动（01）：制图员、电话交换员l轻劳动（12）：机械工具的修理工l中劳动 （24）：车工、铣工l重劳动（47）：土建工、炼钢工l极重劳动（7）：采煤工、伐木工l体力劳动强度指数l I=3T+7M（I：劳动强度指数，T：净作业时间比率，M：8小时工作日能量代谢率）2 作业能力与作业疲劳分析l1 作业能力的动态分析l1.1 作业能力l生产成果=作业能力作业动机l劳动生产的典型曲线：入门期、稳定期、疲劳期、终末激发期。l以脑力劳动和神经紧张型作业为主的作业，其作业能力动态特性差异极大。l为了提高作业能力，对以脑力劳动和神经紧张型作业为主的作业，应在每周之间安排一段短暂的休息时间。2 作业能力与作业疲劳分析l1.2 影响作业能力的主要因素l 生理因素：作业者的身材、年龄、性别、健康和营养状况等。l 环境因素：空气状况、噪声状况和微气候（温度、湿度、风速）等。l 工作条件和性质：生产设备与工具的好坏、劳动强度的大小及作业时间、劳动组织与劳动制度等。l 锻炼与熟练效应：锻炼能使机体形成巩固的连锁条件反射动力定型，使动作更加协调、敏捷和准确，且不易疲劳。熟练效应意味着随产品产量的增加，平均单位工时消耗越来越少。2 作业能力与作业疲劳分析l2 作业疲劳及其测定l2.1 作业疲劳l作业疲劳：作业机能衰退，作业能力明显下降，有时伴有疲倦感等主观症状的现象。l疲劳者的劳动极不经济，为了达到某一种结果，疲劳的人要比精力充沛的人消耗更多的能量。l作业疲劳不仅使作业能力下降，而且增加事故率。l将工作日时间缩短，生产率可大大提高，而且劳动强度越大，生产率提高的幅度越大。2 作业能力与作业疲劳分析l2.2 作业疲劳的特点与分类l 个别器官疲劳：常发生在仅需个别器官或肢体参与的紧张作业。l 全身性疲劳：有全身参与较为繁重的体力劳动所致。l 智力疲劳：长时间从事紧张的脑力劳动所引起的信号系统活动能力的减退。l 技术性疲劳：常见于脑力劳动与体力劳动并重，且神经相当紧张的作业，如驾驶汽车、操纵半自动设备。2 作业能力与作业疲劳分析l2.3 疲劳的发生机理l疲劳的类型不同，发生机理也不尽相同。l 疲劳物质累计机理：短时间大强度体力劳动所引起的局部肌肉疲劳，由乳酸在肌肉和血液中大量蓄积引起的。l 力源衰竭：较长时间轻或中等强度劳动所引起，肌糖原贮备耗竭所致。l 生化变化机理：全身或中枢性疲劳。由于作业及其环境所引起的体内平衡的紊乱状态，如血糖水平下降、脱水、体温升高等。l 局部血流阻断机理：静态作业引起的局部疲劳。肌肉张力逐渐增大时，血液流动逐渐减少乃至完全停止。2 作业能力与作业疲劳分析l2.4 测定疲劳的方法l 生化法l 生理心理测试法：反射机能检查法、两点刺激敏感阈限检查法、频闪融合阈限检查法、连续色名呼叫检查法、反应时间测定法等l 他觉观察及主诉症状法3 提高作业能力与降低作业疲劳的措施l1 改进操作方法合理应用体力l1.1 正确选择作业姿势和体位l在改进操作方法，改进工作地布置时，应当尽量避免以下不良体位：l（1）静止不动；l（2）长期或反复弯腰；l（3）身体左右扭曲；l（4）负荷不平衡，单侧肢体承重；l（5）长时间双手或单手前伸。3 提高作业能力与降低作业疲劳的措施l在确定作业姿势时，主要考虑：l（1）作业空间的大小和照明条件；l（2）体力负荷的大小和用力方向；l（3）作业场所各种一起、机具和加工件的摆放位置；l（4）工作台高度及有无容腿或脚的空间；l（5）操作时的起坐频率。3 提高作业能力与降低作业疲劳的措施l下列情况采用立位操作为佳：l（1）需要经常改变体位的作业；l（2）工作地的控制装置分散，需要手、足活动幅度较大的作业；l（3）在没有容腿或脚空间的机台旁进行的作业；l（4）用力较大的作业；l（5）单调的作业。3 提高作业能力与降低作业疲劳的措施l下列情况采用坐位操作为佳：l（1）持续时间较长的作业；l（2）要求精确细致的作业；l（3）需要手、足并用的作业。3 提高作业能力与降低作业疲劳的措施l1.2 合理设计作业中的用力方法l 要合理安排负荷，并不是负荷越轻，单位劳动成果所消耗的能量越少；l 按照生物力学原理作业，尽量避免浪费在身体或不合理的动作上；l 利用人体轰动特点获得力量和准确性；l 利用人体的动作经济原则；l 降低动作能级；l 充分考虑不同体位时的用力特点。3 提高作业能力与降低作业疲劳的措施l2 合理安排作业休息制度l2.1 确定实际劳动率l 一般情况下，作业时间成等差级数增加时，恢复疲劳所需的休息时间成等比级数增加。延长作业时间对消除疲劳极为不利。l T=T劳+T休，实际劳动率：T=T劳/Tl 工作休息是必要的，不能认为是偷懒。许多作业的能量消耗水平都超过或等于最大能量消耗界限，不能连续作业8小时。3 提高作业能力与降低作业疲劳的措施l 为了使作业者不致过劳，必须根据作业时的能量代谢率安排作业时间。l 在进行流水线生产组织设计时，要适当考虑作业者在每一节拍的作业中，有一点短暂的停顿时间。l 根据作业能力变化规律而不是随意间歇安排工间休息，有利于提高劳动生产率。第一次间歇时间规定在上班后的1.52小时之间较为合理，可使后一段时间的作业能力水平更高一些。3 提高作业能力与降低作业疲劳的措施l2.2 轮班制度l为什么凌晨24点钟，电话交换台值班员的答话速度比白班慢一倍？原因在于：夜班工作破坏了作业者的生物节律，或夜班作业者在白天得不到充分的休息。l生物节律的周期一般比24小时长一些，也称为“约近昼夜节律”，人体内部的约近昼夜节律是独立运行的，所以它必须每天校正复位才能纳入日常生活中24小时一天的作息时间表。l突然转入到新的明暗周期，往往需要很长一段适应时间。3 提高作业能力与降低作业疲劳的措施l 采取一周一轮班的轮班制度，甚至不如不轮班的效果更好一些。这时体温节律刚刚适应了这一轮班的休息，又不得不再进行一次变更。l 采用“四班三轮转”的轮班制度更好一些，即2个早班、2个中班、2个晚班，然后休息两天。这样不会使机体产生不适应性疲劳。l 解决不适应疲劳的方法，首先是考虑轮班是否有必要，取消那些不必要的轮班。对不得不采用昼夜轮班的场合，也要适当改善作业者的劳动和生活条件。l 轻度或中等劳动强度作业一天后，其反射机能到第二天可恢复到原有水平，而重劳动强度作业则不能。确保休息日制度的实施是非常重要的。3 提高作业能力与降低作业疲劳的措施l3 改善工作内容克服单调感l3.1 单调感的特点l 劳动分工的细化给工人带来了不利影响，单调作业所产生的不愉快心理表现为单调感和枯燥感，并压抑了工人的多种生产志趣和才能。l 单调感回使工作能力曲线产生特殊的改变，使作业者错误估计工作班时间的长短。l 短期内高度重复性的操作，虽然不需要消耗多少体力，但却可能成为疲劳的原因。l 但是，当一个班的工作时间快要结束时，却又错误的估计工作量也该完成了，常常会出现终末激发而提高生产效率。3 提高作业能力与降低作业疲劳的措施l3.2 单调感的克服l 操作设计：使作业内容丰富化。lIBM公司对电动打字机框架装配操作进行了研究。以前的操作是由辅助装配工、熟练装配工及检验工分别完成，将操作合并后既提高了产品质量，也减少了缺勤和工伤事故。l 操作变换：用一种单调的操作去代替另一种单调的操作。l日本企业将作业内容的变换巧妙的同职工成长结合起来，每个人要在某一工序中的作业进行四步变换：会操作能出好产品；会进行工具调整；改变加工对象时会调整设备；改变加工对象后能出好产品。3 提高作业能力与降低作业疲劳的措施l 突出工作的目的性：在工作中设置中间目标，使人感到工作有进步。l 例如，某云母厂组织女工撕云母作业时，把全天任务按小时分成若干段，使女工清楚的看到每小时的生产效果。既减轻了机体疲劳和精神紧张，又降低了对工作的厌倦感，还提高了劳动生产效率。l 向工人报告工作完成情况l 例如，在冲模装配工面前放置一块小黑板，每隔20分钟写出他们的产量，使生产率增长了1630%。但信息变更频率过快，反而会给工人心理增加负担。3 提高作业能力与降低作业疲劳的措施l4 合理调节作业速率l人的生理上有一个最有效或最经济的作业速率，在经济速率下工作肌体不易疲劳，持续时间最长。l作业速率影响工人对作业活动内容的态度，从而影响到对单调感的体验。l作业速率过快或过慢都对工人不利，但很难制定一个适合所有人的速率。l可以由速率相同的人组成班组，或根据不同工人的作业速率设计操作组合，并根据不同的操作挑选操作人员。3 提高作业能力与降低作业疲劳的措施l短暂的间歇时间是适当速率水平的必要成分。最短最快的动作方式未必是最有利的，因为它可能很快引起疲劳。l莫斯科红色力士鞋厂，改进了制造胶鞋的流水线传送带，将沉重的模具拆卸改为固定在传送带，从而消除了大量不必要的体力消耗，但许多女工却要求离开新传送带，而认为在老式传送带上工作更轻松。l作业能力在一天当中是变化的，因此作业速率应依作业能力的变化而变化。l别尔姆电话机长的TAH-60电话机装配传送带在不同的时间段采取不同的工作速率，很受工人欢迎。3 提高作业能力与降低作业疲劳的措施l实行自主速率还是规定速率，对工人产生不同的心理影响。研究表明，自主速率优于规定速率。l美国一家生产玩具的工厂，女工们抱怨作业速率太快，经讨论同意后自行拟订了三种速度，结果劳动生产率大幅度提高，三周内产量增加3050%。然而，她们自定的平均工作速率却大大超过以前抱怨过的规定速率。4 劳动安全与事故l1 不注意与事故的关系l表面看来，许多事故好象是由于作业者不注意引起的，但“不注意”不是事故的根本原因。l对许多事故的分析表明，事故的原因不是操作者的技术不熟练。l人们在正常情况下，决不会故意制造事故，同样也不会有意识的造成不注意。l“不注意”是某种原因的结果，是“注意”方向的转移。l“注意”具有注意范围、注意的持续性、注意的选择性等特性。4 劳动安全与事故l2 事故出现的原因l机械系统，环境系统的设计，使人在信息处理、感知过程或力量支出等工作在极限条件下，这些设计是出现差错的最大隐患。l客观因素是引起事故的根本原因，包括以下几个方面：l（1）不良的物理环境。必须将环境温度、湿度、噪声、尘埃、振动、照明等条件控制在适宜的氛围内。l（2）强烈的无关刺激对注意的干扰。如驾车行驶在偏僻的郊外公路上，当遇到突然情况常常出现事故。4 劳动安全与事故l（3）对象物设计欠佳造成意识混乱。如倒档设计为向后拉的方式适合于人的习惯定型，如设计为向前推的方式，则容易产生操作错误。l内在原因：l（1）意识中断。人在催眠或入睡状态时，一些药物、毒品、疾病也会引起意识中断。l（2）注意的起伏与分散。l（3）生物节律的影响。人的体力循环周期为23天，情绪循环周期为28天，智力循环周期为33天。每一循环的前半段是积极的，后半段是消极的，会降低机能水平。l天津冶金实验厂将这一理论用于安全生产，每周打印出每个职工的临界日期，通知班长和人人，并调整工作，取得了极好的效果。4 劳动安全与事故l3 事故的防止l（1）从人的因素出发，改善工作环境的不适应因素。l（2）根据人的特点，创造适合于感觉器官和运动器官的作业条件，达到易看、易听、易判断、易操作。l（3）消除工作场所潜在的不安全因素，为工作地设计出足够的操作空间和合适的工具、物料存放器具。如为避免冲床发生人身事故，将脚踏控制改为双手控制。l（4）充分考虑人的特性，设计出可靠而方面的显示与控制装置。4 劳动安全与事故l（5）对危险区域采取保护措施。如适当将电源、热源屏蔽起来，设置防护档板。l（6）职业选择和培训，考察技术熟练程度、生理与心理素质、道德修养等。l（7）安全教育和安全竞赛。4 劳动安全与事故l4 安全装置设计与个体防护措施l（1）安全装置设计l安全开口与凸台l可调或固定式屏掩物l联锁装置l双手控制按纽保持安全距离l利用感应控制安全距离l警示装置l应急制动开关l（2）个体防护措施：防护衣、保护镜、安全靴、口罩或面具、手套等。4 劳动安全与事故l3 人的差错l在人机系统中，