第一节作业及其分类n一、作业的概念n 作业作业是为完成一定的工艺过程而作出的一系列动作的活动过程，通过作业手段，把劳动对象转变成人类需要的新成果。2作业设计与作业能力作业要素的构成n作业要素:由劳动对象、作业手段、作业成果构成。n劳动对象包括原材料、能量、信息等；n作业手段包括人工作业、机器设备作业、信息的流通和加工等；n作业成果包括产品、新技术或新方法、劳务、程序、报告或报表等。3作业设计与作业能力关于作业概念的理解n作业的概念已经成为一种广义意义上的作业，它不再仅仅指加工工艺过程的具体劳动，而是包含有脑力加工活动在内的信息处理过程。实际上，这一概念包括了人类活动的总体，当然包括了家庭及生活的有序活动过程。n 由于在作业过程中所创造的价值，其衡量的基本要素是质量、成本和时间，所以作业的设计及其评价条件也必须以此为依据。4作业设计与作业能力作业中人类的能源属性n人类进行作业时所需的能量供应、消耗等现象属于生理学范畴。n在人体上，既有大肌肉，也有小肌肉，还有成团的肌肉。他们在作业中都具有能源的属性。n像大腿上的大肌肉，可以产生相当大的力量。而手指上的小肌肉，可以灵敏地收缩。n重的作业由大肌肉承担，轻而灵活的作业由小肌肉承担。5作业设计与作业能力“作为能源的人类”作业n静的工作：筋肉的持续收缩，容易使肌肉疲劳，造成肌肉的疼痛。n动的工作：收缩和松弛交替的的肌肉活动，是最为有利、最理想的工作方法。n使用老虎钳、夹具、输送带等，可以防止工作者的疲劳。6作业设计与作业能力“作为能源的人类”作业n静止性负荷的根源：是不舒服的工作姿势产生的。静止性负荷本身，并不能完全排除。为了身体稳定、动作的正确性、动作控制，都需要有一点静止性负荷。n当要求的力量太大时，最好使用机械的动力。n要避免不必要的扭转负担。n设计有节奏的工作。7作业设计与作业能力二、作业分类n作业的分类主要有：n 第一种：按作业的直接负担者分为手工作业和机器作业。n第二种：按作业研究的需要分为手工作业（主要研究操作方法和技能）、机器作业（主要研究机器设备的设计）、人机系统作业（以系统特性、功能位研究重点）。n第三种：按人体能耗及作业特征分为脑力作业、技能作业、体力作业。8作业设计与作业能力三、作业结构n为了设计作业方法和确定作业时间，对作业进行分解，这就形成了作业结构。对作业结构进行研究的主要技术是方法研究和时间研究。9作业设计与作业能力四、重体力作业n1、重体力作业的特征 人体耗能量大，心脏和肺的工作负荷重。人的重体力作业的能力取决于心脏功能和耗能大小，它们是两个常用的体力作业强度的度量量。在钢铁冶炼、采矿、采油钻采、建筑、森林采伐、农业等行业，都存在大量的重体力作业。从事重体力作业，人体将产生许多生理、生化及心理效应。10作业设计与作业能力2、体力劳动的能量消耗n人体不能直接利用太阳能、电能、机械能等，而只能利用摄入体内的物质能量（化学能），化学能有50%以上转化为热能，不足50%的部分转化为自由能，而自由能的载体是ATP（三磷酸腺苷），骨骼肌就是利用ATP所载的自由能进行着收缩和舒张活动的。11作业设计与作业能力（1）人体作业中的能量供应供能方式ATPCP系统 乳酸能系统 需氧系统需氧状况无氧代谢无氧代谢有氧代谢功能速度非常迅速迅速较慢能源物质CP（磷酸肌酸）糖原糖原、脂肪、蛋白质产生ATP的量很少有限几乎不受限制体力劳动类型短暂的极重体力劳动的供能短时间内的强度大的劳动的供能持续时间长的轻体力劳动的供能12作业设计与作业能力（2）能量代谢n能量代谢能量代谢是指人体内能量的产生和消耗的活动。能量代谢按机体及所处的状态有三种：n基础代谢：维持生命所必需的能量代谢；n安静代谢：安静时维持某一自然姿势时的能量代谢；n活动代谢：作业时的能量代谢等。13作业设计与作业能力基础代谢量（B）n基础代谢量（基础代谢量（B） ：生理学上规定，在室温20。C条件下，将人清醒、静卧、空腹（食后）10H以上）时的能量消耗，称为基础代谢量。它反映了人体处于基础状态下，维持心率、呼吸、正常体温的最基本能量消耗。单位是以每平方米体表面即每小时消耗的热量计算的：Kcal/m2.h 如，正常男性25岁基础代谢率为37.7 Kcal/m2.h 。n正常人的基础代谢是比较稳定的，一般不超过正常平均值的15%。如果基础代谢量超过平均值的20%，表明机体有病理性变化的可能。n通常体温增高1。C，基础代谢克增加13%。14作业设计与作业能力安静代谢量（R）：n安静代谢量（安静代谢量（R）：指作业或劳动开始之前，机体仅仅为了保持身体各部位的平衡及某种姿势所消耗的能量。n一般取作业前或作业后的坐姿进行测定。测定时要求机体保持安静状态，即被测者的呼吸、心率等维持在正常水平。n通常在常温条件下认为 R=1.2Bn安静代谢量包括基础代谢量。15作业设计与作业能力活动代谢（M）n活动代谢（活动代谢（M）：指人体进行作业或运动时所消耗的总能量。又称劳动代谢或作业代谢。n活动代谢与体力劳动强度有直接的对应关系，计算劳动者每天所消耗的能量及所需营养补给的热量，是评价劳动负荷合理的重要指标。n活动代谢量包括安静代谢量。16作业设计与作业能力相对能量代谢率（ RMR ）n相对能量代谢率（相对能量代谢率（ RMR ）:体力劳动强度不同，所消耗的能量不同。但由于劳动者的性别、年龄、体质存在差异，即使是同样的劳动，消耗能量也不相同。为了消除这种差异，常用相对能量代谢率来衡量劳动强度。n相对能量代谢率的公式：相对能量代谢率的公式：RMR= (M-1.2B)/B nRMR也可以用氧耗量进行计算。n目前RMR衡量劳动强度相对较准确，日本已应用非常广泛。17作业设计与作业能力基础代谢氧耗量与体表面积的关系n下表是男子基础代谢氧消耗量（毫升/分钟），女子的基础代谢氧耗量为男子的95%。体表面积（米2）01234567891.41751761781791801811831841851861.51881891901911931941951961981991.62002012032042052062082092102111.72132142152162182192202212232241.82252262282292302312332342352361.92382392402412432442452462482492.025025125325425525625825926026118作业设计与作业能力（3）能量代谢的测定方法n能量代谢的测定方法有两种：直接法和间接法。目前一般采用间接法。n直接法是指通过热量计测定在绝热室内流过人体周围的冷却水升温情况，换算成代谢率。n间接法是通过测定人体消耗的氧量，来换算某一时间或某项作业所消耗的能量。19作业设计与作业能力3、劳动强度分级n劳动强度分级就是对劳动强度的评价。衡量劳动轻重可以从单位时间工作量的多少、作业密集程度、劳累程度和精神负担等方面来评价判断。但从劳动生理方面来看，用能量代谢作为标准进行分级，可以把千差万别的作业进行统一的定义，具有一定的科学依据和比较基础。n一般劳动强度的分级都是指体力劳动强度分级。一般脑力劳动的能量消耗不超过基础代谢的10%。20作业设计与作业能力（1）按能耗和氧耗分级的劳动强度指标n国外常用的克里斯坦森（Christensen）标准，是以能耗量和氧耗量作为分级标准来划分不同劳动强度的。n该标准依据是欧美人的平均值，即体重70kg、体表面积1.84m2。对我国而言，有点过高，有人建议减去5%-20%，可以作为我国的参考标准。21作业设计与作业能力克里斯坦森分级标准表劳动强度级轻中等强极强过强能耗下限（Kcal/min）2.55.07.510.0 12.5氧耗下限（L/min）0.51.01.52.02.522作业设计与作业能力（2）按能量代谢率指标分级n以RMR指标对劳动强度分级：作业的RMR越高，规定的作业率应越低。n一般讲，RMR不超过2.7为适宜的作业。nRMR小于4，属于可持续作业，但考虑精神疲劳也应安排适当休息。nRMR大于4，属于不能连续进行的作业。nRMR大于7的作业应实行机械化。n为了使作业持久，减少体力疲劳，从事的大部分作业的氧需都应低于氧上限。23作业设计与作业能力日本劳动科学研究所劳动强度分级表性别等级RMR8h能耗（kcal）1天能耗（kcal）男 A01550 9201850 2200B1 2920 12502200 2550C2 41250 17502550 3050D4 71750 21703050 3500E7 112170 25903500 3900女A01460 7201650 1920B1 2720 10201920 2220C2 41020 14202220 2620D4 71420 17802620 2980E7 111780 21302980 333024作业设计与作业能力日本能率协会劳动强度分级标准（男）强度分级RMR作业特点典型工种极轻01手指动作；精神感受性作业坐姿可变，立位时中心不变精神、姿势疲劳电话交换员；电报员仪表工制图工轻1 2手指作业为主，上肢为辅可保持速度连续作业6h以上装备性作业；局部感到疲劳司机、车工在桌上修理器具装配工；打字员中等2 4立位身体水平移动相当于步行上肢用力的作业稳态下作业次日即可消除疲劳油漆工、投递员木工石匠重4 7全身用力的作业全身疲劳，每20分就要休息1次已达到稳态工作的极限炼钢工人土建工极重7 短时间内全身用强力快速作业呼吸困难，每25分钟就想休息只能进行短时间的作业伐木工大锤工25作业设计与作业能力（3）按劳动强度指数分级n按劳动强度指数分级是我国1983年制订的体力劳动强度分级国家标准（GB386983），该标准是以劳动时间率和工作日平均能量代谢率(Kcal/min.m2)为指标确定的，能比较全面地反映作业时人体负荷的大小。计算公式为：n I=3T+7M 其中，I-劳动强度指数； T-劳动时间率； M-8h工作日能量代谢率(Kcal/min.m2) 3-劳动时间率系数； 7-能量代谢率系数。26作业设计与作业能力GB386983体力劳动强度分级劳动强度级别劳动强度指数123425（相当于很重强度劳动）27作业设计与作业能力劳动强度指数分级的理解n1级-轻劳动，8h工作日平均耗能850Kcal/人，劳动时间率为61%；n2级-中等， 8h工作日平均耗能1328Kcal/人，劳动时间率为67%；n3级-重劳动， 8h工作日平均耗能1746Kcal/人，劳动时间率为73%；n4级-很重劳动， 8h工作日平均耗能2700Kcal/人，劳动时间率为77%；28作业设计与作业能力劳动时间率的计算方法n劳动时间率指一个工作日内净劳动时间（即除休息和工作中间持续1分钟以上的暂停时间外的全部活动时间）与工作日总时间之比，以百分率表示。n公式： T=工作日内净劳动时间工作日总时间n具体做法：抽样测定，取平均值。29作业设计与作业能力能量代谢率M的计算方法n计算方法是：将某工种一个工作日内各种活动和休息加以归类，求出各项活动与休息时的能量代谢率，分别乘以相应的累计时间，最后得出一个工作日各活动和休息时的合计能量的消耗总值，再除以工作日总工时，即得出工作日平均能量代谢率。n各项活动与休息时的能量代谢率计算公式如下： logYe=0.0945x0.53794 (!) log(13.26-Ye)=1.16480.0125x (2) 式中 Ye能量代谢率（Kcal/min.m2）; x-每平方米体表面积每分钟呼气量（L/min.m2）。n当每分钟肺通气量3.07.3L时采用公式（1）；每分钟肺通气量8.030.9L时采用公式（2）；每分钟肺通气量7.38.0L时采用（1）式和（2）式的平均值。30作业设计与作业能力4、最佳能量消耗界限n提高工效的一个基本措施是制定定额。但任何劳动定额都必须在人的生理负荷及供能能力的限度之内，过大或过小，都不利于工效的提高。否则，会损害工作者的健康，导致不安全事故的发生。31作业设计与作业能力最佳能量消耗界限n按卫生学要求，人的摄入能量应大于总耗能的1520%，以便有余热维持体温等基础代谢活动。（体力劳动一天24小时，在8小时工作中，工作时间可达400分钟，相当于作业率为80%左右，工作能耗为1500Kcal，业余能耗为1300Kcal，睡眠能耗360Kcal，这样合理的总能耗应为3160Kcal。按我国现有食物摄入水平，完全可以达到卫生学提出的要求。n最佳工作负荷：通常用能量消耗界限、心率界限以及最佳工作负荷：通常用能量消耗界限、心率界限以及最大摄氧量的百分比来表示。最大摄氧量的百分比来表示。32作业设计与作业能力最佳能量消耗界限的国外一般观点n国外一般观点国外一般观点：最佳工作负荷是，能耗5Kcal/min、心率110115次/min、吸氧量为最大摄氧量的33%左右。n德国学者德国学者E.A.米勒米勒认为，一般人连续工作480min而中间不休息的最大能量消耗界限为4Kcal/min，这一能量消耗水平称为耐力水平。n日本学者斋藤一和入江俊二日本学者斋藤一和入江俊二认为：8h工作适宜能耗应为14001500Kcal，不宜超过1800Kcal.33作业设计与作业能力最佳能耗界限的中国观点n中国医学科学院卫生研究所对我国具有代表性行业的262个工种的劳动时间和能量代谢进行了调查研究，提出的能量消耗界限是：一个工作日（一个工作日（8h）的总能耗的总能耗应在应在14001600Kcal之间，最多不超过之间，最多不超过2000Kcal。若在不良环境中进行作业，若在不良环境中进行作业，上述能耗还应降低上述能耗还应降低20%。34作业设计与作业能力五、脑力作业n脑力作业与体力作业的差别日益减小，脑力作业比例不断提高。狭义的脑力作业是指人的大脑的创造性思维活动，起决定性因素是知识、经验、思维敏捷以及发现和构成新思想的能力。如设计、制定计划、综合归纳文献资料、书面报告等。在人机系统中的信息处理（接受、解释和处理）也可以认为是脑力作业，人可以看作是一种信息传递和加工。脑力作业消耗的能量较小，一般仅比基础代谢能耗增高3%4%，大脑高度紧张时最大耗能增高也不超过基础代谢的10%。 35作业设计与作业能力1、人的信息传递能力n信息：信息论将信息定义为一种事先不能肯定的情况，它存在于一切事物中，是一种抽象量。n信息量：是指不肯定性平均减少的量。n人们获取信息，目的是消除认识上的不肯定性，从而实现由不知到知，由知之不多到知之较多的转变。所以，信息量可以用消除不肯定性的多少来衡量，即消息中所含的信息是出现该消息的概率的函数。消息出现的概率愈小，它所包含的信息量愈大，反之亦然。36作业设计与作业能力信息量n消息中所含的信息量信息量I与该消息出现的概率P(x)之间的关系： I=log21/P(x) ( bit )n当I=log21 / =1时，说明1bit信息量为含两个独立等概率可能状态的事件所具有的不肯定性被全部消除所需要的信息。37作业设计与作业能力人的信息传递能力的理论估计n根据感觉器官的神经生理特点，可从理论上对其最大传递信息能力作如下估计。n（1）对视觉器官传信能力的估计 辛格（Singer）估计：视神经最多只能产生1000个/s反映，这1000个反应中，每个具有“无”或“有”两种可能的状态，因此，该1000个反应相当于1000bit。而视神经共有大约100万根神经纤维，每根传信1000bit/s，总计视感觉器官的传信能力应为109bit /s 。 38作业设计与作业能力人的信息传递能力的理论估计n（2）对听觉器官的传信能力的估计n雅克布逊（Jacobson）于1950年对听觉器官的传信能力进行了估计：人的单耳每秒钟可以传递的信息量约为8000bit。n但是，在实际活动中的传信能力，不仅取决于感觉器官的传信能力，而且更多的取决于中枢神经和动作反应系统的信息传递能力。因此，人的实际传信能力水平远远低于上述理论估计的水平。39作业设计与作业能力感知觉的绝对辨认能力n绝对辨认能力又称绝对判断能力绝对辨认能力又称绝对判断能力，是指当单个刺激呈现而不与其它刺激作比较的条件下，感觉器官所具有的辨认能力。n通过测定人的每一种感觉维度的绝对辨认能力，可以确定人在每一种感觉维度上所能传递的最大信息量。n所谓维度，就感知觉而言，是指每一种感觉的性质。如，视、听、味等，可各视为一种维度。n实验证明：使用多维度信号传递信息，其效率高于使用单一维度。但也表明，使用多维度信号传递的信息量总是小于每个维度单独使用时所传递的信息量之和。40作业设计与作业能力人的通道容量n利用绝对辨认来估计人的信息传递能力，由于没有考虑辨认速度这一因素，所以有一定的局限性。为了全面反映人的信息传递能力，有必要引入信息传递率这一概念。n信息传递率信息传递率是指人在单位时间内所能传递的信息量，又称人的通道容量，单位为：bit/s。n一般认为，人的通道容量约为7bit/s左右，即人每秒最大可传递7bit左右的信息量。实际上，人的信息传递率远远高于7bit/s，这是因为作用于人的感觉器官的外界刺激往往都是多维的。41作业设计与作业能力2、记忆n关于记忆，传统心理学认为：人们感知过、思考过、体验过、操作过的事物，都可以保留在头脑中，并在需要的时候，将它们重现，这一过程即为记忆。n信息论的问世，人们开始用信息加工过程来研究和解释人的心理过程和复杂行为，这就是现代认知心理学。现代认知心理学认为：记忆是人脑对信息的获得、储存和提取的过程。因此，记忆过记忆过程有三个环节程有三个环节：识记（信息的输入和编码）、保持（加工后信息的储存）、再认和回忆（信息的提取）。n显然，这三个环节中，信息编码越完善，组织越有序，提取也越容易。反之亦然。42作业设计与作业能力3、注意n注意注意是心理活动对一定对象的指向和集中。它是人们学习、工作等一切活动的必要条件和心里保证。n注意包括无意注意（自然的、不需付出意志努力、不易身心疲劳）和有意注意（需付出意志努力、易引起疲劳）。n注意的基本品质：包括注意的广度、注意的稳定性、注意的分配、注意的转移。43作业设计与作业能力4、持续警觉n持续警觉：在刺激环境单调和脑力活动以注意为主的条件下，长时间保持的警觉状态。如，化工、发电厂、雷达站、飞机驾驶等，都要求作业者长时间的保持警觉状态。n第二次世界大战期间，雷达屏观察人员发现目标的百分比不断变化，起初30min内，能发现目标50%，第二个30 min只发现目标23%的目标，第三、第四个30min，发现目标16%和10%。n在持续警觉作业中，信号脱漏是衡量作业效能下降的指标。44作业设计与作业能力觉醒-效能曲线图低觉醒状态高高作业效能45作业设计与作业能力觉醒-效能曲线的意义n觉醒-效能曲线具有的普遍意义：信号频率的高低决定了人的“觉醒状态”，觉醒状态是指人从睡眠到高度紧张之间的心理生理曲线，其意义是与人的作业效能最大值对应的觉醒状态为最佳觉醒状态。46作业设计与作业能力影响持续警觉作业效能下降的因素n影响持续警觉作业效能下降的因素可能有：n信号出现的时间极不规则；n不良的作业环境；n信号强度弱，信号频率不适宜；n个体主观状态存在问题（情绪、失眠、疲劳等）。47作业设计与作业能力改善持续警觉作业效能的措施n适当增加信号的频率和强度，增强信号的可分辨率；n科学安排作业时间（监控作业的规律、有注意可维持的最长时间）；n改善不良作业环境，减少无关刺激干扰；n培养和提高作业者良好的注意品质。48作业设计与作业能力六、技能作业n技能作业比体力作业的能耗要小，比脑力作业的耗能要大，但能量消耗小不是技能作业的主要特征。技能作业的特征是完成作业时的精度、速度和学习的难易程度。n通过技能作业研究，目的是按照技能作业的特点设计人机环境系统，并制定正确有效的培训计划，以提高作业的效能。49作业设计与作业能力技能作业的“技巧”因素n技能作业有时候很难精确地与脑力作业和体力作业区分开来。一般主要指手和手指活动的技能，是手眼协调的技能。因此，它存在对以下“技巧”性的因素要求较高：n肌肉收缩时的迅速精确调节；n各块肌肉之间的运动协调；n运动的精度；n注意力；n视觉控制等。50作业设计与作业能力技能的形成过程n技能是通过后天的练习巩固下来的一种受意识支配和调节的符合法则的动作方式。其形成过程有三个阶段：n模仿阶段模仿阶段，初入门、动作呆板而不协调、多余动作多、注意范围狭窄、需要指导；n提高阶段提高阶段，操作活动逐步熟练、反映运动速度加快、动作趋于协调稳定、多余动作减少、视觉控制有所减弱、运动觉控制有所增强、注意广度有所扩大；n技能成熟完善阶段技能成熟完善阶段，动作更加精确、动力定型巩固、视觉和意识对动作的控制作用减弱、运动觉对动作的控制作用加强、动作准确灵活。51作业设计与作业能力影响技能形成速度的因素n技能的性质差异；n技能结构的复杂程度；n指导方法；n学习环境的优劣；n人的主观状态（动机、态度、能力、兴趣、文化程度等）。52作业设计与作业能力技能的迁移、干扰和训练n技能的迁移：已经掌握的技能，对学习新技能产生积极影响，以促进新技能加快形成。n技能的干扰：已掌握的技能对学习新技能产生消极影响，阻碍新技能的形成和发展。n技能的训练：教育与培训是企业全面质量管理的基础，应该采用科学的训练方法。53作业设计与作业能力第二节作业场所与作业工具n作业总是在一定工作场所进行的，工作场所是组织生产和安排生活的基础，良好的工作场所为作业者能够创造最为有利的作业条件。n工作场所主要包括工作区域、作业空间布置、工作台设计、座椅设计、环境设计和其他作业工具等方面的设计。54作业设计与作业能力一、作业区域的设计n作业区域又称为工作区域或作业范围，它主要指作业者坐或站于某点时，身体各部分的活动轨迹形成一个所及的区域。n作业区域一般分为水平作业区域、垂直作业区域和立体（空间）工作区。n作业区域的设计应以上肢或下肢的可达距离为依据。n作业区域对合理设计工作台、控制器、座椅和其他工具等具有重要的作用。55作业设计与作业能力1、水平作业区域n水平作业区域最常见的是人坐在工作台前面，以肩关节为运动的中心，手在工作台上操作时形成的轨迹，在水平面上的投影。n水平作业区域包括：最佳作业区域、正常作业区域和最大作业区域。56作业设计与作业能力正常作业区域和最大作业区域57作业设计与作业能力最佳作业区域n当上肢轻松地以肘关节肘关节为中心（上臂靠近身体），以前臂为半径，至手掌中心位置，画半圆。左右手包括的范围，为最佳作业区域，又称舒适作业区域，大致为375毫米。58作业设计与作业能力正常作业区域n从前臂至手指的范围，大致为390毫米，为正常作业区域。n有时也不一定分出最佳作业区域和正常作业区域，可以把正常作业区域看成最佳作业区域。59作业设计与作业能力最大作业区域n以肩关节肩关节为中心，以臂的长度为半径（上肢伸直），所画的弧形轨迹在水平面上的投影，称之为最大作业区域。n如果长期处于最大作业区域内操作，人极易疲劳，所以，操作频率高的作业，尽可能地设计在最佳作业区域。60作业设计与作业能力2、垂直作业区域n垂直作业区域是人操作直立时的正视投影图，可分为正面和侧面两个方向。一般也分为正常作业区域和最大作业区域。n最大作业区域指以肩关节为中心，以臂长为半径所画出的圆弧范围，约720毫米。n正常作业区域指以肘关节为中心，前臂为半径所花圆弧，约300毫米。n垂直作业区域对设计控制台、驾驶室、配电板和确定控制位置具有重要的意义。61作业设计与作业能力3、立体作业区域n立体作业区域是指把水平作业区域和垂直作业区域结合在三维空间的坐标中，上肢在三维空间运动所包含的范围，就是立体作业区域。n在实际作业活动中，操作时一般为站或坐式操作，但也可能是蹲、卧、行走、转身、侧身、弯腰等不同姿势，作业区域应该反映各种操作状况下的活动范围。62作业设计与作业能力二、肢体的用力范围n肢体的力量来自肌肉收缩，肢体的用力范围是与疲劳、能量供应、体位姿势等有关。研究肢体用力范围就是为了使作业者在力所能及的范围内发挥最大作用而又不致过度疲劳。n肢体的用力范围主要指：手的用力范围和脚的用力范围。n手的用力包括：握力、拉力和提力等。 n脚的用力包括：蹬力和推力等。63作业设计与作业能力1、手的用力范围n手的握力手的握力n一般青年人右手最小握力为340牛顿，最大握力为770牛顿，平均瞬时握力为430牛顿。n保持1分钟的握力，右手平均为281牛顿，左手平均为249牛顿。n在正常情况下，手掌向上时，略高于平均值；手掌向下时，略低于平均值。64作业设计与作业能力手的拉力n拉力一般大于握力，在手臂伸直的情况下，男子平均拉力为703牛顿，女子平均为386牛顿。n最大拉力也随保持时间的延长有所下降。n手离开膝的距离不同，其拉力也略有不同。65作业设计与作业能力手的提力n手的提力一般小于拉力。n当前臂水平前伸，手掌向下提物时，平均提力为218牛顿；当手掌向上则提力可达到272牛顿。n当人站立、弓身、伸直手臂，用双手自下而上地提物，由于这个姿势利用了背部肌肉的力量，所以提力可达到1338牛顿。n提力与手的位置、人的姿势等因素有关。66作业设计与作业能力三、作业姿势n在日常生产和生活中，人总是处在一定的姿势状态下。人的基本姿势由4种：立姿、平坐姿、靠椅坐姿、卧姿。如果按人操作时支持人体的方式来划分，日本学者寺门弘道认为，又可以进一部分为34种。n其中立姿7种、平坐姿14种、靠椅坐姿10种、卧姿3种。67作业设计与作业能力1、决定作业姿势的因素n体力负荷的大小与用力的方向；n作业空间的大小、照明以及作业的准确度与速度要求；n操作时起坐的频率；n工作台面和座椅的高度，有无适合的容膝空间；n物料工具的摆放位置及作业方式、方法。68作业设计与作业能力2、作业姿势的选择n立姿作业的选择：一般立姿作业消耗能量较大，易疲劳，但有些作业还是适宜采取立姿作业。n经常改变体位的作业。如车床操作、钳工操作等；n需要用力较大的作业，站着易于用力；n没有容膝空间的机器作业，站着更为舒适些；n常用控制器分布在较大的区域，需要手足进行较大幅度的活动；n单调和易于引起心理疲劳的作业；n巡回性作业，作业活动空间较大，但又难于设计专门的运输工具等。69作业设计与作业能力不良姿势的避免n下列几种姿势，被认为是应该尽量避免的不良姿势：n长期或反复弯腰的，弯度超过15度；n静止不动的站立；n驱干扭曲或半坐位；n紧张跪坐、盘坐、或上身紧张挺直坐；n经常或反复让一侧的下肢承担体重；n长时间双手前伸、平举；n长时间、高频率地使用一组肌肉；n手反复做折线运动。70作业设计与作业能力四、用具设计n用具设计包括：座椅设计、工作台设计和其他用具设计。n座椅设计包括：座高、座深、椅宽、靠背、前后座、形状、斜度等。n工作台设计包括：工作台台面的布置、工作台高度及要求、工作台面斜度、工作台台下空隙等。n其它用具包括：餐桌设计、扶梯设计和公共卫生间设计等71作业设计与作业能力第三节作业能力与作业疲劳n一、作业能力n作业能力：劳动者在劳动过程中反映的作业能力状况是随时间变化的，在年度内、月份内、8小时工作内都不一样。通常用作业能力曲线或疲劳曲线来反映。n作业能力曲线表明：人的劳动能力呈现出一定的规律性。n作业曲线的形状与劳动者的体质状况、技术熟练程度、作业性质、作业环境等有一定的关系。72作业设计与作业能力作业能力曲线图73作业设计与作业能力作业能力动态n渐增期渐增期：工作日开始时，工作效率一般较低，并呈现逐步增长的趋势。这一段时间约持续1小时。可能是由于神经系统调节机能尚未恢复和建立的缘故。n奋发期奋发期：随后，人们的动作逐渐适应和加快，而且更加准确，工作效率也不断上升，这一时期称为奋发期。约持续12小时便逐渐进入最高期。可能是神经系统调节机能得到加强，工作中的动力定型得到巩固。n疲劳期疲劳期：人的工作能力达到最高水平后，而且相当稳定，持续约1小时后，随后进入疲劳期。此时，人们感到劳累，操作活动的速度和准确性下降，劳动效率下降。74作业设计与作业能力作业能力动态n经过一个上午工作的作业能力变化和午休以后，又重复午前的几个阶段，但一、二阶段一般比上午要短，疲劳期出现较早，且延续时间增长。工作结束时，工作效率下降快速。n但有时工作结束时，工作效率一度有所增加，这可能与人们的应急心理和情绪有关，这种现象称终末激发，但不会持久。75作业设计与作业能力影响作业能力的主要影响因素n生理、心理因素身体条件、情绪；n环境因素-工作场所的温度、湿度、照明、色彩、噪音、粉尘、劳动组织（工作节奏、轮班、弹性工作制）等;n工作条件和性质-简单、单一的劳动易于产生精神疲劳，要求工作内容多样化、艺术性，劳动强度，劳动速度，劳动时的体位和姿势，工作时间、精度、危险性和范围等。n锻炼和熟练效应-动力定型（以熟练和习惯为基础的相当稳定的条件反射）、预定位（预先意识的一种生理、心理的数量效应现象）、动觉的自然性（身体器官的位觉和运动感觉）、感觉的熟练性（视觉、听觉、嗅觉、味觉、肤觉、平衡觉、动觉等）。76作业设计与作业能力影响作业能力的因素归纳n外国学者将影响作业能力因素归纳为三个类别：n作业类别作业类别：能量消耗大的劳动、作业速度快的劳动、作业对象种类多且变化大而复杂的劳动、作业范围广的劳动、精密度要求高的作业、注意力要求高度集中的作业、操作姿势特殊的作业、一次性持续时间长的作业、有危险的作业、环境恶劣的作业；n作业条件作业条件：作业不熟练、睡眠不足、上班时间长、休息时间不足、平均拘束时间过长、年龄过低或过高、疾病、生理周期不适；n劳动者主观条件劳动者主观条件：劳动情绪低、失业引起不安、工厂人事关系不和、家务不称心、担负责任过大、个人性格的不适应、对疲劳的暗示等。77作业设计与作业能力二、作业疲劳n作业疲劳又称工作疲劳，主要是指连续作业一段时间后，劳动机能的衰退和产生疲劳感的现象。这是作业者的生理、心理在作业过程中发生变化，使人的某些器官或整个机体力量发生自燃衰竭的结果。疲劳一旦出现，直接后果是工作效率下降、事故率上升、作业后的恢复期延长。n疲劳感是人对疲劳的主观体验，而工作效率下降是疲劳的客观反映。78作业设计与作业能力1、疲劳的特点n人在作业疲劳时，人体是综合性地表现出一系列反应的特征：n感受性感受性：疲劳是机体存在的衰竭状态，是客观存在的生理现象，但是，人从主观上能感受到这种状态的存在，有一种不适的反应。n可耐性可耐性：疲劳的产生和感受有一个过程，这个过程可能较长，对于不同的人，可耐的程度也有所不同，但一般能承受一段时间。79作业设计与作业能力疲劳的特点n滞后性滞后性：疲劳虽然是客观存在，但有一些人感受比较迟钝，这就是虽然人没有感受到疲倦，但机体早已存在疲劳状况。这种滞后性与人的体质有一定的关系，也与人的心理状态有关。具有高度责任感、有特殊爱好或在紧急状态下，人会把全部注意力集中在工作上而抑制了疲劳。n可耐性与滞后性常造成人的过度疲劳，长期下去会积劳成疾。n超前性超前性：有些人主观体验上已经有疲劳感，但实际上机体尚未进入疲劳状态。80作业设计与作业能力疲劳的特点n影响性影响性：疲劳的感觉可以相互影响。坚定的领导者，在紧急事件中，个人的坚持往往使其下属能克服疲劳感而胜利地完成紧急任务，就是影响的作用。n疲劳出现后的明显结果特征结果特征是：感觉不适、头晕头痛、控制力和注意力下降、信息不足、工作效率下降。生理和心理上的特征生理和心理上的特征：脊椎变形、上体前屈、关节强直、动作机械失调、知觉错误、身体能量消耗增加等。81作业设计与作业能力巴特利特（Bartlett）试验n英国人巴特利特对战斗机驾驶员1971年所作的试验表明：n一旦疲劳，观察仪表的精确度下降，差错增加；n进一步疲劳时，注意力会集中于观察各个仪表，而对整个操纵系统的注意力下降；n更加疲劳时，会忽略远处的仪表，并把看到的数值忘掉；82作业设计与作业能力巴特利特（Bartlett）试验n在接近目的地机场或将近下班时，由于产生放心感，差错显著增加；n疲劳后，要准确仔细地观察仪表数值，特别费时间和费劲。n事实上，疲劳尽管在科学上和临床医学上没有明确的定义，但疲劳的现象和特征确实是存在的。83作业设计与作业能力2、疲劳的分类n疲劳可分为：生理疲劳和心理疲劳；n疲劳也可以分为：肉体疲劳、精神疲劳、生理疲劳、疾病疲劳等；n疲劳还可以分为：全身性疲劳和局部疲劳；n疲劳分为：环境疲劳和作业疲劳；n疲劳分为：急性疲劳（暂时性疲劳）和慢性疲劳（积累性疲劳）等。84作业设计与作业能力3、疲劳产生的原因n生理性疲劳生理性疲劳：当由于营养不良或供养不足引起疲劳，属于全身疲劳；当由于局部肌腱过度紧张或局部血液循环不良引起疲劳，属于局部疲劳。由于一部分肌肉的疲劳会引起其他肌肉的疲劳，所以局部疲劳会转化为全身疲劳。n消除反射神经系统疲劳大约需要几十分钟的休息，而消除肌肉疲劳往往需要几小时到几十小时。由于短时间的剧烈作业或过重劳动造成的急性疲劳，其恢复期较短；而长时间正常劳动或过度劳动所积累的慢性疲劳，恢复期较长；有的甚至不易恢复，造成疾病。85作业设计与作业能力疲劳产生的原因n环境疲劳环境疲劳：是指在不能忍受的、不舒适的劳动条件下，劳动者为了适应环境、提高工作效率，会比在舒适条件下工作，更早地达到疲劳。一般是由于劳动的物理环境、化学环境、工作环境（作业姿势、工作台椅等）和劳保条件所引起的疲劳外，还包括由于工作者人事环境所引起的疲劳或疲倦感。86作业设计与作业能力疲劳产生的原因n作业性疲劳作业性疲劳：一般指由于作业本身所引起的疲劳，即由于肌肉活动和能量代谢引起的和作业中的精神状态引起的疲劳。广义地说，作业疲劳还应包括由于劳动作息时间、强度、节奏和休息安排等劳动制度所造成的疲劳。通常把作业疲劳和环境疲劳合称产业疲劳。即由于工作而引起的疲劳。87作业设计与作业能力疲劳产生的原因n心理性疲劳心理性疲劳:指疲劳的心理主观感受性现象。受环境影响很大，精神面貌与工作动机对心理性疲劳的影响更为明显。主要表现为体力感觉不支、情绪不安、对本不相干的刺激特别敏感等。n心理性疲劳已经越来越成为现代社会工作疲劳中的决定性因素。88作业设计与作业能力4、疲劳测定n肉体疲劳的测定肉体疲劳的测定主要的方法大多为生理学、生化学和体力负荷测定的方法，大约有几十种，常用的仅几种。像测呼气量、脉搏数，测血液、唾液、尿的成分和营养状况测量法等。89作业设计与作业能力（1）生理疲劳测定法n生化方法生化方法：检查血液、尿、汗、唾液等的变化，可测到疲劳的人体内乳酸量和肌酸量显著增加。n生理方法生理方法：如膝盖腱反射阈值法，通过检查锤击膝腱来测定因疲劳造成的反射机能的钝化程度或亢进程度，判断疲劳与非疲劳的不同反应。90作业设计与作业能力生理疲劳测定法n皮肤敏感距离检测法皮肤敏感距离检测法：在皮肤上邻近的两点施加刺激，当距离达到一定阈值以上时，就能分辨出是两点受到刺激，称为敏感距离。随着疲劳的增加，皮肤的敏感性下降，使阈值上升。一般取右颊上部水平的两点进行测定。n皮肤血液痕迹检测法皮肤血液痕迹检测法：用一粗圆笔尖在皮肤上划一道白色痕迹，然后让这道白色痕迹慢慢消退，并测量出其消退的时间。疲劳程度大，消退就慢。91作业设计与作业能力生理疲劳测定法n皮肤电流反应（皮肤电反射检测法）皮肤电流反应（皮肤电反射检测法）：在皮肤两点接上电极，通过微弱电流后可用电流计测出皮肤电阻变化程度。疲劳程度加大时，传导性增加，电阻减小。n一般测量手心到手指，或食指到中指之间的电阻或电位。疲劳程度加大，电阻增大，电位下降。92作业设计与作业能力（2）心理疲劳测定法n认知时间法认知时间法：如连续色名呼唤法。测定作业前后认知时间（如对光、声等刺激的反应），由其差别来判断，疲劳时，反应时间增大。实际上就是反应时间即潜伏期的测定。n闪耀光点法闪耀光点法（闪光间隔界限频率测定法）：用一光源，以一定的频率忽明忽灭。当频率很高时，人眼往往感觉不到其明灭变化。刚好能赶到光点闪变消失时的频率，称为界限频率，或称为融合阈。可以通过测定临界闪变阈与融合阈的平均值来判断疲劳程度。疲劳时，界限频率降低。93作业设计与作业能力5、疲劳的本质n疲劳是一种正常的生理心理现象，它与休息共同构成机体活动的消耗与恢复相互交替，这种交替的不断重复可以使人体得到锻炼，提高人的耐久力。n关于疲劳的本质，有十几种理论作出了不同的解释，比较重要的理论有下列几种，但实际上疲劳可能是多种原因共同作用的结果。除生理活动对疲劳影响之外，还受心理条件的严重影响，任何单一的理论都不能给出全面合理的解释。94作业设计与作业能力本章作业n1、从工效学的角度，如何理解作业的概念n2、作业的构成要素包括哪些方面 ？n3、重体力作业的特征是什么？n4、简要回答几种能量代谢的相互关系？n5、有哪些劳动强度分级的方法，劳动强度分级可以应用在哪些方面？ n6、谈谈你知道的最佳能量消耗界限的观点，说明它可以用在哪些方面？n7、脑力作业的特征是什么？n8、疲劳有什么特点？95作业设计与作业能力