劳动卫生与职业病学第二章第五节人机工效学1

nullnull第五节 职业工效学 occupational ergonomics 职业工效学 (人类工效学)职业工效学 (人类工效学) 它是研究人-机器-环境系统中人的心理、生理、效率、安全、健康、舒适等因素，使人的工作达到最优化。 可以说人类功效学使机器与人相适应，创造舒适安全劳动条件，从而提高工作效率的一门科学 一、研究进展(study development) 一、研究进展(study development)★国际人类功效学会（IEA 1960年正式成立) International Ergonomics Association ★中国人类工效学（1989年正式成立） 每四年召开一次全国会议。 中国人类工效学中国人类工效学下设7个专业委员会： 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 人类工效学研究的内容人类工效学研究的内容 1、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。 2、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。 人类工效学研究的内容人类工效学研究的内容 3.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。 4.研究最佳的操作方法，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。 人类工效学研究的内容人类工效学研究的内容 5.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。 6.研究制定人类工效学标准。 一、作业过程的生物力学一、作业过程的生物力学 1.肌肉骨骼的力学特征 1）肌肉的力学特征 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。一般在用力不超过最大收缩力50%情况下，工作可以持久且不容易引起损伤。 1.肌肉骨骼的力学特征 1.肌肉骨骼的力学特征 2）骨及软骨的力学特征 动力单元 (kinetic element) ： 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 (kinetic chain): 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.合理用力-重心 2.合理用力-重心 1）重心 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。 2.合理用力-重心2.合理用力-重心 注意身体重心不要倾斜，以减少静力作业时的能量消耗。 2.合理用力-重心2.合理用力-重心 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指点的距离，以减少用力。 2.合理用力-姿势(posture) 2.合理用力-姿势(posture) 尽可能使操作者的身体保持自然的状态，减少姿势负荷。2.合理用力-姿势(posture)2.合理用力-姿势(posture)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。 2.合理用力-对称用力2.合理用力-对称用力 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。 二、人体测量及应用二、人体测量及应用 1、人体测量类型 1）静态测量 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。 二、人体测量及应用二、人体测量及应用 2）动态测量 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。 二、人体测量及应用二、人体测量及应用部分国家人体身高 二、人体测量及应用二、人体测量及应用 我国不同地区人体身高（均值，cm） null中国人体主要尺寸（均值，cm） 中国人体主要尺寸（均值，cm）中国人体主要尺寸（均值，cm） 2、人体测量数据的应用 2、人体测量数据的应用 1）适合于90%的人使用 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！2、人体测量数据的应用2、人体测量数据的应用 2）单限值设计 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、人体测量数据的应用2、人体测量数据的应用 3）一般设计： 有一类设计不是采用上限值或下限值，通常以第50百分位数的值作为设计依据。 4) 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。 三、人机系统(man-machine system)三、人机系统(man-machine system) 生产劳动过程中，人和机器 (包括设备和工具)组成一个统一的整体，共同完成生产任务，称作人机系统。 人机界面： 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。三、人机系统(man-machine system)三、人机系统(man-machine system)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1、显示器（display）1、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。 视觉显示器 听觉显示器 null1、显示器（display）1、显示器（display） 1）视觉显示器 (visual display)设计要求: ★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、显示器（display）1、显示器（display）2）听觉显示器 (auditory display) 设计要求： ★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、控制器(control)2、控制器(control) 是操作者用以改变机械运动状态的装置或部件。 按钮 旋钮 扳动开关 轮盘 脚控制器 2、控制器(control)2、控制器(control) 1)按钮: 有三个主要参数：直径、作用力、移动距离。 形状：四方形最为方便，表面稍凹。 直径：单指按钮最佳直径为13mm。 移动距离：按下距离3-6mm，并有一定阻力。 同一个区域如果有个功能不同的按钮，需要用颜色、形状或指示灯加以区别。2、控制器(control)2、控制器(control) 2)旋钮: 多用于定位开关和精细控制开关。形状有圆形、多边形、箭形（离心机）或转盘（水龙头开关）。 定位开关的转动阻力应大于连续旋钮，目的在于达到定位位置时操作者能获得接触信号。 2、控制器(control)2、控制器(control) 3)扳动开关: 多为上下扳动装置，通常只具有开和关两个位置，其位置上要有明显标志，上下扳动角度不应小于40。。 4)轮盘: 用于力度较大或角度较大的旋转，边缘宜设计成波纹状，便于抓握和用力。2、控制器(control)2、控制器(control) 5）脚控制器： 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。 null脚踏开关 3、工具设计 3、工具设计 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。 1）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。 2）工具的重心应符合力学原理。 3）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。 4）还需具有外形美观、坚实耐用、使用安全等。null四、作业区的设计 四、作业区的设计 1、工作面高度： 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。 1、工作面高度 1、工作面高度 若作业强度大，借助身体的重力操作则工作面应降低到肘下15-40cm. 采用可调工作台来适应人的操作需要是最为理想的设计。但有的工作无法调节(如机床)则工作面可按95百分位数的身高设计，身材矮小的人可采用不同高度的垫脚板。如为坐位工作，可采用调节工作椅高度来达到适宜的工作面高度。null2、手和脚的作业区 2、手和脚的作业区 生产劳动离不开手和脚来操作，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区。它是构成作业空间的主要部分。2、手和脚的作业区2、手和脚的作业区 1）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。 2、手和脚的作业区2、手和脚的作业区 2）脚作业范围 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。 null3、工作座椅设计 3、工作座椅设计 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。null 3、工作座椅设计 3、工作座椅设计 1）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。 2）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。 3）椅面：平整、光滑、透气。 4）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。。 五、影响工作效率的因素 五、影响工作效率的因素 1、环境因素 1）气温 气温升高或降低不但对人体健康产生影响，还可以影响作业能力和工作效率。例如，在高温或低温环境中，可以使反应速度减慢、准确性降低，导致作业能力下降和差错事故发生。 1、环境因素 1、环境因素 2） 噪声 使人的注意力难以集中，严重时可以出现烦躁、反应迟钝等。 3）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。 1、环境因素1、环境因素 4）颜色 颜色是物体的一种属性，也称色彩。适当的颜色可以帮助作业人员提高人对信号或标志的辨别速度，进行正确的观察和识别，减少操作错误。 暖色：红、橙、黄等颜色，给人以温暖的感觉。 冷色：蓝、氧 紫等颜色，给人以寒冷的感觉。 其他一些颜色称为中间色。 2、劳动组织 2、劳动组织 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。 1)减少负重及用力 2)改善人视界面 3)人员的选择与培训 4)轮班作业 5)工间休息 null第六节 劳动过程有关疾病 Disorder related labor 一、下背痛 (low back pain，LBP)一、下背痛 (low back pain，LBP) 1、流行情况 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、引起职业性下背痛的常见原因 1、引起职业性下背痛的常见原因 1）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; 2）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。 1、引起职业性下背痛的常见原因1、引起职业性下背痛的常见原因 3）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。 1、引起职业性下背痛的常见原因1、引起职业性下背痛的常见原因 4）吸烟： 吸烟者易患下背痛，可能于吸烟引起慢性支气管炎，经常咳嗽引起椎间盘内压增高有关。给动物注射尼古丁，可减少锥体血容量从而影响椎间盘的营养，使椎间盘发生退行性变，也是易患腰背痛的原因。2、临床表现及类型2、临床表现及类型1）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； 2）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; 3）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。二、颈、肩、腕损伤二、颈、肩、腕损伤1、常见职业活动: 1）键盘操作者； 2）流水线生产工人，如电子元件生产、仪表组装、食品包装等; 3）手工工人，如缝纫、制鞋、刺绣等; 4）音乐工作者，如钢琴师、手风琴演奏者等。 2、主要原因2、主要原因 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，如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。 3、颈、肩、腕损伤主要表现 3、颈、肩、腕损伤主要表现 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。 三、下肢静脉曲张 三、下肢静脉曲张 1、发病情况 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。 2、发病2、发病机制 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。3、临床表现3、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。 思考思考题1、人类工效学有关的基本概念 2、人体测量及应用 3、人机功效学的基本过程 4、作业区设计的基本要求 5、劳动过程常见有关疾病 null祝大家生活愉快！