《人机工程学》第5章人的作业能力与疲劳
安全人机工程学课件：疲劳与安全
二、疲劳心理作用
疲劳常造，视力听力减退等。
三、反应和动作迟钝引起的事故
疲劳感越强，人 的反应速度越慢， 手脚动作越迟缓。
《安全人机工程》
主要内容
• 睡眠休息不足、困倦引起事故 • 疲劳心理作用 • 反应和动作迟钝引起的事故 • 重体力劳动的省能心 • 疲劳与机械化程度 • 环境因素加倍疲劳效应
一、睡眠休息不足、困倦引起事故
• 这类事故多见于夜班或长时间作业未得 休息的情况，多为技术性作业事故。如 图所示一名司机在自己酿成的交通事故 现场旁酣睡。
• 半机械化作业事故率最高，其中包含许多人机学问题。
• 半机械化作业时，人必须围绕机械进行辅助作业，由于人比机械力量小， 动作慢，所以往往用力较大造成疲劳，再加上人机界面上存在问题就会导 致事故发生。例如：鞍山市（包括鞍钢）1984～1987年4年间的死亡事故 中，70%属于半机械化作业。具体事故多在人机配合上，作业人员奋力强 作，力所不及情况下发生事故。
六、环境因素加倍疲劳效应
环境因素有加倍疲劳效应。 例如，各工业部门在高温季节（七八 月份）事故发生率较高；室外作业则 在寒冷季节事故率增大。 右图为某大钢铁企业30年来事故率随 气温和月份变化的统计图。
《安全人机工程》
• 一方面是因为疲劳，没有 正确选择休息地点。
• 另一方面是因为疲劳后感 官敏感度下降，不能及时 觉察塌落预兆。
四、重体力劳动的省能心
重体力劳动常给作业人员造成一种特殊 的心理状态—省能心理，反映在作业动 作上，常因简化而违反操作规程。
五、疲劳与机械化程度
安全人机工程学概述及其研究方法
系统科学体系可划分为如下几个层次与内 涵： 系统学或一般系统论
系统理论中的各专门学科 系统方法论
系统方法论的运用
系统理论中的 各专门学科
主要包括
运筹学
控制论信息论
耗散结构论
协同学
超循环理论
任何一个有目的系统必然包含着控制，而控制要依赖于信息 的传输、交换与反馈，因此系统、信息、控制这三者相互渗 透、相互交叉、相互促进。
安全人机工程学
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目录
第1章 安全人机工程学概述及其研究
0 1 方法 单击此处添加文本具体内容， 简明扼要的阐述您的观点。
第3章 人机系统中人的基本特性与热
0 3 感觉 单击此处添加文本具体内容， 简明扼要的阐述您的观点。
第5章 人的自然倾向与人的可靠性概
05 论 单击此处添加文本具体内容， 简明扼要的阐述您的观点。
05 人－环关系的研究；
机的特性研究； 02
06 机－环关系的研究；
研究内容
环境的特性研究； 03 人－机关系的研究； 04
07 人－机－环境系统 总体性能的
08
研究。
人－机－环境 系统工程研究 范畴的示意图
人－机－环境 系统工程研究
的 基本核心问题
控制论
三 个
模型论
理 论
优化论
方案决策
研制生产
02 安全科学要体现科学性、理论性
安全科学既要体现它的交叉性，又要体
03 现研究对象的全面性
01 安全科学的基础理论（例如事故致因理论、 灾变理论、灾害物理学、灾害化学等）
安全科学研究 的内容
02 安全科学的应用理论（例如安全人机学， 安全心理学、安全法学、安全经济学等）
人机工程学 第5章
①读数用仪表。其刻度指示各种状态参数的具体数值，供操作者
读取数值之用。如高度表、时速表、煤气表等。 ②检查用仪表。使用时一般不是为了获取正确数值，而是检查仪
表的指示是否偏离正常位置，
当偏离时要及时调节。警戒用仪表也属于检查
③追踪用仪表。
追踪操纵是动态控制系统中最常见的操纵方式之一，目的是通
数量信息 质量信息 调节性能 监控性能 一般性能
中：指针无变化有利监控，但 指针与调节监控活动的关系不 明显 中：占用面积小，仪表需局部 照明，只在很小一段范围内认 读，认读性好
差：不便按变化的趋势进行监 控 好：占用面积小，照明面积也 是最小，表盘的大小只受字符 的限制
精度高 认读速度快 无差补误差 过载能力强 易与计算机联用 显示易跳动或失效 干扰因素多 需内附或外附电源 元件或焊件存在失效问题
作业环境因素
◦ 人的感管、运动器官和大脑思维的敏锐程度都会受到作业 环境（温度、湿度、强光、噪声、振动以及有毒气体的影 响。因此，在设计和选择显示仪表时，应考虑显示信号的 强度、形式、数值大小、信噪比等，使其突出与其它视觉 或听觉背景，以利于操作者正确理解、接受和判断及反应。
准确性
简单性 一致性 排列性
(2)按照仪表指示方式分类
①指针刻度式仪表。它是用模拟量显示机器有关参数和状 态。其特点是显示的信息直观、形象，使人对模拟量在全量 程范围内所处的位置一目了然，并能明显显示出偏差量，特 别适合于监控作业。这类仪表又可分为指针运动式和指针固 定式两种，后者也称刻度移动式仪表。它在用于检查、追踪、 调节方面不如前者。应用：汽车上的油量表、氧气瓶上的压 力表。
人机工程学-减少作业疲劳课件
作业疲劳的定义与ห้องสมุดไป่ตู้害
作业疲劳是指长时间从事某种 作业导致的身体和心理疲劳
症状包括肌肉疲劳、反应迟钝、 注意力不集中等
危害包括工作效率下降、事故 风险增加、员工健康问题等
课件目的与意义
目的
提供减少作业疲劳的理论和实践 方法，帮助员工提高工作效率和 身心健康
意义
促进企业生产效率提升，降低事 故率，提高员工满意度和忠诚度
根据员工身高和坐姿习惯，提供可调节高度的办公桌和椅子，避免 长时间保持同一姿势造成的疲劳。
合适的屏幕高度和角度
调整电脑屏幕的高度和角度，使员工在观看屏幕时保持舒适的姿势， 减少颈部和眼睛的疲劳。
生产线设备布局优化
合理安排设备间距
根据作业需求和员工操作习惯，合理安排生产线设备的间 距，减少员工在操作过程中需要移动的距离，降低体力消 耗。
教育行业
改进教室桌椅设计，提供符合学生身体发育特点 的桌椅，减少学生因长时间保持不良坐姿而产生 的疲劳。
军事领域
在武器装备和作战服装设计中应用人机工程学原 理，提高士兵的作战效能和舒适度，减轻作战过 程中的疲劳感。
05 效果评估与持续改进
效果评估方法介绍
主观评估法
通过调查问卷、访谈等方式收集操作者对作业疲劳的主观感受， 了解疲劳程度和影响因素。
跨学科合作与综合
应用
人机工程学将与医学、心理学、 社会学等多学科进行更紧密的合 作，共同研究减少作业疲劳的综 合解决方案。
对个人和社会的意义
提高工作效率和生产力
通过减少作业疲劳，可以提高个人的工作效 率和生产力，进而促进整个社会的经济发展 。
改善工作条件和生活质量
优化工作环境和工具设备可以减少工作对身体的负 面影响，改善工作条件，提高生活质量。
安全人机工程学课件：人体作业疲劳
四、作业疲劳的积累 按照疲劳的积累状况，工作过程一般分为四个阶段：
工作适 应期
最佳工 作期
疲劳期
疲劳过度 积累期
四、作业疲劳的积累
工作适 应期
最佳工 作期
疲劳期
疲劳过度 积累期
工作开始时，由于神经调节系统的“一时性协调功能”尚未完全恢复 和建立，造成呼吸循环器官及四肢的调节迟缓，人体的工作能力没有 完全被激发出来，处于克服人体惰性的状态，这时不会产生疲劳。
四、作业疲劳的积累
工作适 应期
最佳工 作期
疲劳期
疲劳过度 积累期
疲劳产生后，应采取相应的措施减轻疲劳；否则由于疲劳的过度积累， 会导致人体暂时丧失工作能力，严重时容易引起作业者的身心损伤。
四、作业疲劳的积累
疲劳的积累过程可用“容器”模式来说明。操作者的疲劳受很多因素影响， 最典型的是以下五个方面。
四、作业疲劳的积累
工作适 应期
最佳工 作期
疲劳期
疲劳过度 积累期
人体逐渐适应工作条件，人体活动效率达到最佳状态并能持续较长时 间。只要工作强度不太高，这一阶段不会产生疲劳。
四、作业疲劳的积累
工作适 应期
最佳工 作期
疲劳期
疲劳过度 积累期
持续较长时间工作，伴随疲劳感增强，导致个体工作效率下降，出现 了工作兴奋性降低等待征。这一阶段中，疲劳将不断积累。进入这一 阶段的时间依据劳动强度和环境条件而有很大差别。
恢复
• 工作节奏：单调、重复、枯燥等
疲
• 环境条件：照明、气候、噪声、温度等
• 生理心理：工作强度、工作持续时间等
劳
• 身体素质：力量、耐力、健康状况等
• 营养、睡眠等
《安Hale Waihona Puke 人机工程》《安全人机工程》
安全人机工程学-4-人的作业疲劳和可靠性
4.1.3 劳动强度的分级
2、日本劳动研究所分级标准 根据能量代谢率分为5级
4.1.3 劳动强度的分级
3、我国分级标准 《体力劳动强度分级标准》（GB 3896-83）
体力劳动强度指数计算公式 I = T•M•S•W•10 T——劳动时间率（%） M——8h工作日平均能量代谢率，kJ/(min•m2) S——性别系数：男性=1，女性=1.3 W——体力劳动方式系数：搬=1，扛=0.40，推/拉=0.05
10min
4.3.2 疲劳的改善和消除
3、合理确定作业休息制度
3）工作时间及休息时间
4.3.2 疲劳的改善和消除
3、合理确定作业休息制度
4）休息方式
5）轮班工作制度 6）业余活动和休息的安排
4.3.2 疲劳的改善和消除
3、合理确定作业休息制度
4）休息方式
5）轮班工作制度 6）业余活动和休息的安排
4.1.3 劳动强度的分级
3、我国分级标准 8h工作日平均能量代谢率
劳动时间率
4.1.3 劳动强度的分级
3、我国分级标准
4.2 作业疲劳及其测定
牛奕 niuyi@
4.2 作业疲劳及其测定
疲劳的定义：
说法一：疲劳就是作业者在作业过程中，产生作业机能衰退，作业能力明 显下降，有时并伴有疲倦等主观症状的现象。 说法二：疲劳就是人体内的分解代谢和合成代谢不能维持平和。 在劳动卫生学中，疲劳一般是指因过度劳累（体力或脑力劳动）而引起的 一种劳动能力下降现象，具体表现为反应迟钝、动作灵活性和协调性降低、工作 差错率增多，并伴有主观感觉疲乏、无力等。 换言之，疲劳是机体处于警觉和睡眠两个极端情况之间的一个中间技能状 态，是许多生理变化的最后结果。严重疲劳可出现生理功能失调或紊乱。
人机工程学第5章 人的作业能力与疲劳
(5 - 3)
总能耗M∑＝（1.2＋RMR）×BR×体表面积(B)× 活动时间(t)(5 - 4)
第5章 人的作业能力与疲劳
5. 影响能量代谢的因素
影响人体作业时能量代谢的因素很多， 如作业类
型、 作业方法、 作业姿势、
。
由表5 - 3和表5 - 4可看出， 不同类型的作业对能 量代谢的影响。 图5 - 3给出了不同作业的能量消耗值， 其范围从1.6～16.2kCal/min。
动强度和作业时间。 劳动强度越大， 持续时间越长， 需氧量也越多。
从事体力作业的过程中， 需氧量随着劳动强度的 加大而增加， 但人的摄氧能力却有一定的限度。 因此， 当需氧量超过最大摄氧量时， 人体能量的供应依赖于 能源物质的无氧糖酵解， 造成体内的氧亏负， 这种状 态称为氧债。 氧债与劳动负荷的关系， 如图5 - 2所示。
第5章 人的作业能力与疲劳
表5 - 5 三种营养物质氧化时的数据
第5章 人的作业能力与疲劳
表5 - 6 非蛋白呼吸商和氧热价的关系
第5章 人的作业能力与疲劳
实际应用中， 经常采用省略尿氮测定的简便方法， 即根据受试者在同一时间内吸入的O2量和CO2产生量 求出呼吸商(混合呼吸商)， 而不考虑蛋白质代谢部分， 实践证明， 采用简便方法得到的结果不会有显著误差。
RMRMR ARRR （5 - 2） BR BR
第5章 人的作业能力与疲劳
表5 - 3和表5 - 4为不同活动类型的RMR的实测值和 推算值。
除利用实测方法之外， 还可用简易方法近似计算 人在体力劳动中的能量消耗， 其计算公式为
AR＝RR＋MR＝1.2×BR＋RMR·BR
＝（1.2＋RMR）×BR
MR＝AR－RR （5 - 1）
(完整版)人的作业能力与疲劳分析
人体的一切活动都是通过人体的运动系统完成的。 人体的运动系统
骨骼 杠杆
关节 枢纽
肌肉 动力源
3
安全人机工程学 Safety Ergonomics
第三章 人的作业能力与疲劳分析
ATP(三磷酸腺苷 )是肌肉收缩的唯一直接能量来源。 然而，在肌细胞中的ATP贮量有限，因此，能量释 放过程中必须及时补充肌细胞中的ATP。补充ATP 的过程叫产能。有三个途径。
关于相对代谢率的几点说明
关于RMR的几点说明：
（1）RMR是表示是否易于疲劳的指标，但并不表示实际
的疲劳程度。
（2）环境因素，尤其是高温对RMR的影响较大。
设作业场所的平均温度是T，辐射热因素为G，8小时 工作后的平均RMR为E，则环境因素指数In：In=T·G·E
（若环境中无辐射因素（G=1），则In=T·E） 当In〈2000时，环境适宜； 当In：2000～4000时，环境尚可； 当In〉4000时，就必须改善环境，否则易于疲劳。
第三章 人的作业能力与疲劳分析
②需氧系列 在中等劳动强度下，需通过糖和脂肪的氧化磷酸化合 才能得到ATP。在合成的开始阶段则是以糖的氧化磷 酸化为主，随着活动时间的持续延长，脂肪的氧化磷 酸化逐渐转为主要过程，即：
葡萄糖或脂肪 氧 氧化磷酸化 ATP
5
安全人机工程学 Safety Ergonomics
9
安全人机工程学 Safety Ergonomics
第三章 人的作业能力与疲劳分析
3、能量代谢与能量代谢率
人体能量产生和消耗称为能量代谢。
基础代谢
生理学将人清醒、静卧、空腹以及室温在20℃左右定 为基础条件。人体在基础条件下的能量代谢称为基础 代谢。单位时间内的基础代谢量称基础代谢率，用B 表示。
安全人机工程学-作业疲劳及测定课件
作业疲劳是作业研究的一个重要内容，因而也是
人机学及工效学的主要研究内容，本节主要讨论作业 疲劳的类型、疲劳的规律、疲劳产生的原因、疲劳的 动力理论、疲劳测定等内容。
一、作业疲劳
作业能力出现明显下降称为疲劳。作业疲劳是人
体生理的一种正常现象，可以起到提醒机体过度劳累
的预警作用。从正常作业状态
量。每个人都在不自觉地根据自己的需要层次和动机 的强弱水平对这个总能量系统进行合理的分配，分配 到工作、生活、学习、娱乐等不同的活动中。动机强， 需要层次高的活动分配的能量比例高，分配的能量值 多。不同的人，由于个体差异，分配也各不相同。而 同一个人在不同的时间、不同的地点、以及不同的环 境，由于动机需要的变化，也会对总能量作出不同的 分配。
3.疲劳产生的原因
（1）工作条件方面的原因
①劳动制度与劳动组织不合理。 如：工作时间过长，劳动强度过大，速度过快，工作单调等。 ②机器设备、工具条件差 当显示装置和控制装置不符合人的生理及心理特性时，特别容易导 致工作疲劳。 ③工作环境差 温湿度、通风、照明、噪声、振动、空气污染等。
（2）作业者自身因素方面
多是从事单调作业内容而引起的。有单调感的工人其工 作 效率在接近下班时反而有所上升。
2.疲劳现象的某些规律
（1）老年人较年轻人易疲劳，这是人体生理上的特点所引起的。
（2）疲劳可以恢复。①年轻人恢复得快；②体力上的疲劳比精 神上的恢复得快；③心理疲劳往往与心理状态同步存在，同 步消失；
（3）疲劳的积累效应。
例如：工人工作8小时后，普遍感到非常疲劳，这 时叫他继续加班，他会感到无法适应。而如果有人建 议下班后去踢一场球，许多人会满口答应，他们会照 样精力旺盛地活跃在球场上。这就是因为肢体储存的 其他能量发挥了作用，这个例子说明，劳动者的基本 能量并没有在工作中耗尽，之所以感到疲劳只是把分 配给工作部分的特定能量消耗尽了的缘故，下面是疲 劳动机理论的示意图：
人机工程学整理
第一章绪论B人机工程学科的定义、研究对象、研究任务、研究内容C人机工程学研究方法、应用及其发展趋势第二章人的形体参数A人体尺寸增长过程，一般男性20岁结束、女性18岁结束、正常体重=身高—100（kg）（差距在10%之外属于不正常）B人体测量的三个基准面（矢状面、冠状面、水平面）、心理修正量、统计处理（百分数）、第三章人的机能特征A 上下、左右视野均有1.5°左右，是人眼的最佳视区、30min效应、正常人的注意范围通常为7±2个组块B 神经系统及其主要作用、神经组织、神经元（神经细胞）、突触、脊髓、脑、下丘脑、小脑及主要机能、胼胝（pián zhī）体、大脑皮层、大脑核、运动中枢、感觉中枢、记忆的三种阶段（瞬时记忆、短时记忆、长时记忆）、感觉、感受性阈限（yù）、感觉的适应、感觉的相互作用、同时对比、继时对比现象、余觉、知觉及其四个特性、锥细胞与杆细胞、后像、暗适应和明适应及其区别、视角与视力、人体皮肤上分布着三种感受器（触觉、温度、痛觉感受器）、平衡觉、半规管、耳石器、运动觉、心理过程（认识过程，情感过程、意志过程）、个性心理、情感或情绪（激情、心情或心境、热情）、气质和性格、动机、注意及其种类和功能、C 信息在突触的传递过程、人的信息加工模型、遗忘的影响因素及其克服的方法、人的眼的结构、人耳的结构、眼球的运动规律、三种注意模型（选择注意模型、唤醒水平模型、意识层次模型）第四章人体力学A成人全身共有206块骨；在设计控制装置时，必须考虑人的操纵力的限度，一般应以第5百分位数为设计标准，以免造成操作困难；在立姿手臂水平向前自然伸直的情况下，男性的平均瞬时拉力可达689N，女性可达378N；在一般坐姿时，右腿最大蹬力平均可达2568N，左腿可达2362NB人的运动系统、三种类型的肌肉（骨骼肌、平滑肌、心肌）、肌肉收缩形式（等长、非等长）、肌力、关节、人体运动的骨杠杆形式（平衡、省力、速度）、肌肉施力的类型（静态、动态）C肌肉收缩机理（肌微丝滑动学说）、静态肌肉施力特征及其影响第五章人的作业能力与疲劳A骨骼肌约占人体重的40%；脑的重量仅为体重的2.5%左右，大脑即使处于高度紧张状态，能力消耗量的增高也不致超过基础代谢的10%，一般人的氧债约为10L，正常人安静时的心率为75次/min，最大心率=220-年龄、正常人安静时的动脉血压较为稳定，变化范围不大，心室收缩时动脉血压的最高值即收缩压为100~120mmHg，心室舒张时动脉血压的最低值即舒张压为60~80mmHg，人体正常条件下每昼夜排尿量为1.0~1.8L；作业者在夜班工作的生理机能水平，只有白班工作时的70%；在负荷一定的情况下，步行速度为60m/min时的O2需要量最少，此速度称为该步行作业的经济速率B ATP产能的三种途径、氧债、能量代谢（基础Basic 、安静Rest、活动Active）、能力代谢的测定方法、物质的卡价、氧热价、呼吸商、动力定型（或习惯定型）、心搏频率储备、血压、汗腺双重功能（调节体温和排泄代谢产物）、劳动强度、劳动时间率、能力（一般能力和特殊能力）、作业能力、作业疲劳及其分类、单调感、工间暂歇、C影响作业能力的主要因素；疲劳的发生机理、测定疲劳的方法以及降低疲劳的措施第六章人的自然倾向于可靠性A躲向左侧的人数大致为右侧的2倍，因为人体重心偏右，站立时身体略向左倾，而且右手右脚比较强劲（jìng）有力；面对头上落物，有41%的全然没有任何行动的表现，其中大多数是女性B习惯、视错觉及其产生原因、着急慌张及其原因、人为差错、日周节律、C PSI节律第十章作业环境A人的舒适温度在21±3℃；相对湿度为50%，坐在办公室从事脑力劳动舒适温度为18~24℃，站着从事轻体力劳动为16~23℃，从事极重体力劳动为14~18℃；脑力劳动对温度的反应敏感，当有效温度达到29.5℃时，脑力劳动的效率就开始降低，有效温度越高，持续作业的时间越短；正常人的听阈声压为2×10-5Pa，痛阈声压为20PaB微气候、气温、湿度、热辐射，空气流速、有效温度、舒适温度、允许温度、高温作业环境、热衰竭、低温环境条件、声压、听阈声压、痛阈声压、声压级、声强、响度、响度级、振动、辐射通量、照度、照明的三种方式（自然、人工、综合）、色彩视觉、色彩的三个基本特性（色调、饱和度、明度）、色光的混合规律、通风空气调节C改善微气候条件的措施；噪声的危害、评价和控制；振动的危害、评价和控制；照明对作业的影响、设计；色彩对人的影响以及作业环境的色彩调节；空气污染物对人体危害及评价例1城市里有的家庭买了大沙发，豪华气派，可是坐不多久腰部就难受酸疼了，不得不在腰后面垫上一个“腰靠”。
《人机工程学》第5章人的作业能力与疲劳
表5 - 3和表5 - 4为不同活动类型的RMR的实测值和 推算值。
除利用实测方法之外， 还可用简易方法近似计算 人在体力劳动中的能量消耗， 其计算公式为
AR＝RR＋MR＝1.2×BR＋RMR·BR
＝（1.2＋RMR）×BR
(5 - 3)
总能耗M∑＝（1.2＋RMR）×BR×体表面积(B)× 活动时间(t)(5 - 4)
•表5 - 4 相对能量代谢率RMR的推算值
• 图5 - 3 各种作业类型相对应的能耗(kCal/min)
作业方法不同， 能量消耗也不同。 S.R德塔 (S.R.Datta)等人对搬运重物的七种方式进行了研究， 测得相应的氧耗量， 如图5 - 4所示。
各种不同姿势的相对氧耗量， 如图5 - 5所示。
《人机工程学》第5章人 的作业能力与疲劳
2020年5月30日星期六
5.1 人体作业时的能量代谢
5.1.1 人体能量的产生机理 由于骨骼肌约占人体重的40骼肌活动的能量来自细胞中的贮能元 ——三磷酸腺苷(ATP)。 肌肉活动时， 肌细胞中的三 磷酸腺苷与水结合， 生成二磷酸腺苷(ADP)和磷酸根 (Pi)， 同时释放出29.3kJ的能量， 即
MR＝AR－RR （5 - 1）
4. 相对能量代谢率 体力劳动强度不同， 所消耗的能量不同。 由于劳 动者性别、 年龄、 体力与体质存在差异， 即使从事同 等强度的体力劳动， 消耗的能量亦不同。 为了消除劳 动者个体之间差异因素， 常用活动代谢率与基础代谢 率之比即相对能量代谢率来衡量劳动强度的大小。 相 对能量代谢率RMR为
1. 基础代谢 人体代谢的速率， 随人所处的条件不同而异。 生 理学将人清醒、 静卧、 空腹(食后10 h以上)、 室温在 20 ℃左右这一条件定为基础条件。 人体在基础条件下 的能量代谢称为基础代谢。 单位时间内的基础代谢量 称为基础代谢率， 用BR表示。 它反映单位时间内人 体维持最基本的生命活动所消耗的最低限度的能量， 通常以每小时每平方米体表面积消耗的热量来表示。
人机工程学--第五章PPT课件
李维立 曹祥哲 编著
2021
1
• 使用者在使用产品的过程中，离不开产品的操纵装置，也可称作产品操纵设置，使用 者通过对其控制，可完成对产品的使用。工业产品设计中的操纵装置的类型有很多种， 其设计也要遵照科学的设计原则，才能科学安全的实现人机操作的过程
• 产品操纵装置的类型及特点 • 1 产品操纵装置的类型 • （1）旋转式操纵器
按压式操纵器设计 按压式操纵器主要有两大类：按钮和按键。它们一般有多 种工作状态：接通和断开以及控制参数等功能。这种操纵 器因操作方便、灵活小巧、结构紧凑、效率高并成本低廉， 因而应用范围很广泛。
2021
8
按钮
按键 按键的用途极为广泛，如电脑键盘、打字机、传真机、电话机、家用电器等，都大 量使用了按键。它具有节省空间，便于操作，便于记忆等特点。按键的形状与尺寸应按 人手指的尺寸和指端弧度进行设计，方能操作舒适。
2021
11
2021
2
移动式操纵器 移动式操纵器包括操纵杆、手柄、拨动开关等，可用来把系统的一个工作状态转换到另一个 工作状态或紧急制动之用。具有操纵灵活、动作可靠的特点。
2021
3
• 按压式操纵器： • 按压式操纵器主要有各种按钮、按键、键盘、钢丝脱扣器等，具有占空间小，方便灵活的
特征 。一般只有两个工作位置，接通和断开，其特点是面积小，排列紧凑。
2021
9
触摸控制操纵 1触控屏形式及特点 触控屏又称为触控面板，是可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了 屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装 置，可用以取代机械式的按钮面板，并凭借液晶显示画面制造出生动的影音效果。它 是一个使多媒体信息或控制改头换面的设备。很多使用触摸屏的系统设计师，都十分 钟爱使用此种操纵形式。
【安全课件】作业与疲劳
9 脑电图
• 脑电图 • 应用：利用脑电波的频率和幅值可评价人
大脑的觉醒状态。在人机工程学研究领域 内，常利用脑电波研究环境与人的关系， 如噪声、室温、床类用具尺度及质地等对 睡眠深度的影响。在作业领域，它与事故 的发生和防止有密切的关系。
第二节 作业疲劳和恢复
• 当人体内的分解代谢和合成代谢平衡不能 维持，作业能力出现明显下降时叫疲劳。
单位时间内人体通过循环、 呼吸系统所能够摄入的氧 气量称摄氧量。
1 最大耗氧量Vo2max 1)概念比较
• 需氧量 • 摄氧量 • 耗氧量 • 最大摄氧量 • 最大耗氧量 • 总需氧量
人体单位时间内所消耗的 氧气量叫耗氧量。
一般耗氧量和摄氧量大致 相等。
1 最大耗氧量Vo2max 1)概念比较
• 需氧量 • 摄氧量 • 耗氧量 • 最大摄氧量 • 最大耗氧量 • 总需氧量
9 脑电图
名称 频率
日本桥本把大脑意识状态划分为
δ波 慢 波
θ波
α波
快 波
β波
γ波
0.53.5H z
阶段 0
失去知觉、睡眠的状态，无意识，无反应能力。主 要脑波是δ波。
成人如果在觉醒时出现慢波则可诊断为大脑异常。
47Hz
阶段I
过度疲劳、单调作业、饮酒等状态，知觉能力的下 降，发呆、发愣、不能注意。主要脑波为θ波。
四、疲劳的产生机理
• 1)疲劳物质累积机理 • 2)力源耗竭机理 • 3)中枢变化机理 • 4)生化变化机理 • 5)局部血流阻断机理
作业者短时间内从事大 强度体力劳动，消耗较 多能量，能量代谢需要 的氧供应不足,产生无氧 代谢，乳酸在肌肉和血 液中储积，使人感到身 体不适，即产生疲劳感。
安全人机工程学课后习题集答案解析
安全⼈机⼯程学课后习题集答案解析安全⼈机⼯程学第⼀章⼀，⼈机关系随社会的发展有很⼤的变化，请举例说明其变化及其特点答：1 原始⼈机关系，旧⽯器时代的⽯⼑、⽯枪、⾻针等⼯具⼤部分呈直线形状，有利于⼈使⽤；到新⽯器时代，⼈类所⽤的锄头、铲⼑及⽯磨等的形状，更适合⼈的使⽤。
那是的⼈类在⽤这些⼯具进⾏笨重的体⼒劳动时，就⾃发地存在保护⾃⼰和提⾼劳动效率两⽅⾯需要解决的问题。
2 经验⼈机关系，这些⼯具由于⼈的使⽤经验、体会促使⼈机关系有简单到复杂，由低级到⾼级，由⾃发到⾃觉，逐渐科学化。
但这个时期的⼈机关系及发展只是建⽴在⼈类不断积累经验和⾃发的基础上。
3 ⼈机关系越来越复杂，机器要求操作者接受⼤量的劳动成果，例如：飞机的飞⾏，座舱及仪表位置设计考虑⼈的⽣理、⼼理和⽣物⼒学特性等。
⼆，如何理解⼈机⼯程学的含义？答：⼈机⼯程学是根据⼈的⼼理、⽣理和⾝体结构等因素，研究系统中⼈、机械、环境相互间的合理关系，以保证⼈们安全、健康、舒适地⼯作，并取得满意的⼯作效果的⼀门科学。
三，阐述⼈机⼯程学与安全⼈机⼯程学的联系与区别。
答：安全⼈机⼯程学是从安全的⾓度和⼈机⼯程学的着眼点研究⼈与机的关系，运⽤⼈机⼯程学的原理和⽅法去解决⼈机结合⾯的安全问题的⼀门新兴学科。
安全⼈机⼯程学基础研究的⽅法与⼈机⼯程学的研究⽅法基本相同，但是研究问题的⾓度和着眼点主要侧重于从适应⼈的安全性特征去研究⼈机界⾯。
四、举例分析你所熟悉的⼀个⼈机系统的⼈、机及其结合⾯答：计算机。
在⼈机系统中，存在⼀个⼈与机相互作⽤的“⾯”，所有的⼈机信息交流都发⽣在这个⾯上，通常把这个“⾯”称为⼈机界⾯。
在⼈机界⾯上，向⼈表达机械运转状况的仪表或器件叫做显⽰器。
对机械来说，显⽰器执⾏的功能是输出，⽽对⼈来说，是输⼊。
⽽显⽰器就是⼈与计算机的结合⾯。
⼈即安全主体。
机这⾥是指计算机。
五、请说明安全⼈机⼯程学在安全⼯程学中所处的地位与作⽤答：安全⼈机⼯程学是安全⼯程学学科体系的⼀部分也是实现安全⼯程学的科学依据和最活跃的⼈的作⽤因素，它与其他三个⼦系统相互交叉、渗透、影响、制约、互为补充，从⽽构成了安全⼯程学这⼀整体。
人机工程学人的作业能力与疲劳
人机工程学人的作业能力与疲劳引言人机工程学是一门研究人类与机器之间交互的学科。
在现代社会中，人机交互已经成为了我们日常生活的一部分。
人机工程学旨在优化人与机器之间的交互方式，使得人们能够更加高效、舒适地完成各种任务。
然而，在长时间的工作过程中，人类往往会出现疲劳现象，这对于人机工程学人来说是一个重要的问题。
作业能力与疲劳关系的研究人机工程学人一直在研究人类的作业能力与疲劳之间的关系。
作业能力是指人们完成各种任务所需的能力，包括心理能力和身体能力。
疲劳是指人体长时间工作后的生理和心理累积反应。
研究表明，人类的作业能力与疲劳之间存在一定的关系。
当人们长时间进行一项任务时，他们往往会出现疲劳感。
疲劳会导致人们的注意力下降、反应速度变慢、记忆力减退等问题，从而降低了他们的作业能力。
而高效的人机界面设计和任务安排可以有效地减轻人们的疲劳感，提高他们的作业能力。
减轻疲劳的策略人机工程学人通过研究和实践，给出了一些减轻疲劳的策略，旨在提高人们的作业能力。
以下是一些常见的策略：1. 任务分解和时间安排将一个大任务分解成多个小任务，并合理安排时间。
人们在完成一个小任务后，可以休息一段时间，以缓解疲劳感。
2. 布置适当的休息环境人机工程学人可以通过设计合适的休息环境来减轻人们的疲劳感。
例如，提供舒适的座椅、照明和温度控制设备，以及放松的音乐和氛围等。
3. 提高任务的可控性和自主性给予人们更多的选择和控制权，可以帮助他们更好地调节自己的工作状态。
例如，允许他们自由选择使用什么工具、掌握什么工作节奏等。
4. 使用人机界面设计减轻疲劳人机工程学人可以通过合理设计人机界面来减轻人们的疲劳感。
例如，使用大字体、清晰的图标和直观的操作方式，减少人们对屏幕的注视时间，从而减少眼睛的疲劳。
5. 健康生活方式的促进人机工程学人还可以通过推广健康生活方式来减轻人们的疲劳感。
例如，鼓励人们进行适当的体育锻炼、保持充足的睡眠、合理饮食等。
《人机工程学》第五讲 人体力学特征与施力
二、人的运动输出
• 2、不同的感觉器官和不同的刺激 • 》》不同器官，对刺激的反应时间不同
二、人的运动输出
• 》》表3-11讨论：不同的信号，反应时间有较 大差异 • 相同的器官，对不同的刺激，也有所不同， • 如味觉》 对咸反应时间短（308ms),甜酸 次之，苦最长（1082ms) • 》》触觉：和部位有关，手脸反应快，小腿慢 • 》》反应时间与运动器官的关系：
表3—8 人体各部位动作速度与频率限度
返回
表B5 人体各部分的最大运 动频率
返回
一、运动系统的机能及其特征
• • • • • 五、肢体的动作频率 人的动作频率，不同的肌体是不同的 动作频率经过训练可以提高 合理的动作可提高动作频率。 不同动作部位的动作频率和速度限：
二、人的运动输出
• 一、引言 • 人的动作，从接收的信号（信息）— 处理—输出信息 • 》到输出》》输出有—语言输出 • —运动输出等多种 • 运动输出的质量： • 反应时间，运动速度，准确性
数字问 题？？
二、人的运动输出
反应的上 限
• 四、运动的准确性 • 》》动作要快，更要准确。 • 。运动速度与准确性 • 如图：
反应的 下限
问题： 谁给出这个 拐点！！
最好 二、人的运动输出
最差 较好
• 盲目定位运动的准确性 • 没有视觉帮助下，根据运动的轨迹和运 动返馈定位 • 》》视觉负荷较重的条件下
数字小，表示定位精度高
二、人的运动输出
• 》》正前方最好，右侧略好于左侧，下 部好于上部。 • 运动方向的准确性 • 试验：
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
3. 活动代谢 活动代谢亦称劳动代谢、 作业代谢或工作代谢。 它是人在从事特定活动过程中所进行的能量代谢。 体 力劳动是使能量代谢量亢进的最主要的原因。 因为在 实际活动中所测得的能量代谢率(用AR表示)， 不仅包 括活动代谢率， 也包括基础代谢率与安静代谢率， 所 以活动代谢率(用MR表示)应为
三种产能过程可概括于图5 - 1中， 其一般特性列 于表5 - 1。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
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•图5 - 1 肌肉活动时能量的来源示意图
《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
• 表5 - 1 三种产能过程的一般特性
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
在肝、 肾内部又合成为糖原。 在食物营养充足地合理
条件下， 经过休息， 可以较快的合成为糖原。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
虽然糖酸解时1g分子葡萄糖只能合成2g分子ATP， 但糖酵解的速度比氧化磷酸化的速度快32倍， 所以是 高速提供能量的重要途径。 乳酸系列需耗用大量葡萄 糖才能合成少量的ATP， 在体内糖原含量有限的条件 下， 这种产能方式不经济。 此外， 目前还认为乳酸是 一种致疲劳性物质， 所以乳酸系列提供能量的过程不 可能持续较长时间。
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3. 乳酸系列
在大强度劳动时， 能量需求速度较快， 相应ATP 的分解也必须加快， 但受到供氧能力的限制。 此时，
则靠无氧糖酵解产生乳酸的方式提供能量， 故称为乳
酸系列：
•糖酵解
葡萄糖(糖原)
ATP＋乳酸
乳酸逐渐扩散到血液， 一部分排出体外， 一部分
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
从事体力作业时， 心率在作业开始后的30～40 s 内迅速增加， 大约经4～5 min， 即可达到与劳动强度 相适应的水平。 强度较小的体力劳动， 心率增加不多， 很快达到与劳动强度相适应的水平后， 即随作业的延 续而保持在该恒定水平上。 而强度很大的劳动， 心率 将随作业的延续而不断加快， 直到个体的最大心率值， 通常可达150～195次/min。 上述两种劳动强度下的心 率变化如图5 - 6所示。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
3. 血压
血压是血管内的血液对于单位面积血管壁的侧压 力， 通常多指血液在体循环中的动脉血压， 一般以毫 米汞柱(mmHg)为单位(1 mmHg＝133.32 Pa)。 正常人 安静时的动脉血压较为稳定， 变化范围不大。 心室收 缩时动脉血压的最高值即收缩压为100～120 mmHg， 心 室 舒 张 时 动 脉 血 压 的 最 低 值 即 舒 张 压 为 60 ～ 80 mmHg。血压还受性别、 年龄以及其他生理情况的影 响， 一般男性略高于女性； 老年人高于中青年人， 特 别是收缩压随年龄增长而升高较舒张压更为明显；此 外， 体力劳动、 运动以及情绪波动时， 血压也会出 现暂时性升高。
能量代谢分为三种， 即基础代谢、 安静代谢和活 动代谢。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
1. 基础代谢 人体代谢的速率， 随人所处的条件不同而异。 生 理学将人清醒、 静卧、 空腹(食后10 h以上)、 室温在 20 ℃左右这一条件定为基础条件。 人体在基础条件下 的能量代谢称为基础代谢。 单位时间内的基础代谢量 称为基础代谢率， 用BR表示。 它反映单位时间内人 体维持最基本的生命活动所消耗的最低限度的能量， 通常以每小时每平方米体表面积消耗的热量来表示。
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•
图5 - 4
• (a) 单肩双包(100%)； (b) 头顶(103%)； (C) 双肩背(109%)
•(d) 前额挂背(115%)； (e) 斜挎(123%)； (f) 挑担(129%)；
• (g) 双手提(144%)
《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
《人机工程学》第5章人 的作业能力与疲劳
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2020/11/5
《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
5.1 人体作业时的能量代谢
5.1.1 人体能量的产生机理 由于骨骼肌约占人体重的40%， 故体力劳动的能
量消耗 较大。 骨骼肌活动的能量来自细胞中的贮能 元——三磷酸腺苷(ATP)。 肌肉活动时， 肌细胞中的 三磷酸腺苷与水结合， 生成二磷酸腺苷(ADP)和磷酸 根(Pi)， 同时释放出29.3kJ的能量， 即
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
5.2.2 心血管系统的调节与适应
1. 心率
心率是单位时间内心脏搏动的次数。 正常人安静时 的心率为75次/min。 心率增加 的限度即最大心率随年龄 的增长而逐渐减小， 可用年龄来推算(最大心率＝220－ 年龄)。 最大心率与安静心率之差称为心搏频率储备， 可用来表示体力劳动时心率可能增加的潜在能力。
我国正常人基础代谢率平均值见表5 - 2。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
•表5 - 2 我国正常人基础代谢率平均值
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
2. 安静代谢 安静代谢是作业或劳动开始之前， 仅为了保持身 体各部位的平衡及某种姿势条件下的能量代谢。 安静 代谢量包括基础代谢量。
•
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图5 - 3 各种作业类型相对应的能耗(kCal/min) 《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
作业方法不同， 能量消耗也不同。 S.R德塔 (S.R.Datta)等人对搬运重物的七种方式进行了研究， 测得相应的氧耗量， 如图5 - 4所示。
各种不同姿势的相对氧耗量， 如图5 - 5所示。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
2. 需氧系列 在中等劳动强度下， ATP以中等速度分解， 又通 过糖和脂肪的氧化磷酸化合成得到补充， 即
葡萄糖或脂肪＋氧 氧化磷酸化ATP 由于这一过程需要氧参与合成ATP， 故称为需氧 系列。 在合成的开始阶段， 以糖的氧化磷酸化为主， 随着持续活动时间的延长， 脂肪的氧化磷酸化转为主 要过程。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
•表5 - 3 不同活动类型的RMR实测值
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
•表5 - 4 相对能量代谢率RMR的推算值
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
直接法是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， 换算成能量代谢率； 间接法是通过 测定人体消耗的氧量， 再乘以氧热价求出能量代谢率。
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•表5 - 5 三种营养物质氧化时的数据
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
总能耗M∑＝（1.2＋RMR）×BR×体表面积(B)× 活动时间(t)(5 - 4)
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5. 影响能量代谢的因素
影响人体作业时能量代谢的因素很多， 如作业类
Байду номын сангаас
型、 作业方法、 作业姿势、
。
由表5 - 3和表5 - 4可看出， 不同类型的作业对能 量代谢的影响。 图5 - 3给出了不同作业的能量消耗值， 其范围从1.6～16.2kCal/min。
ATP＋H2O→ADP＋Pi＋29.3 kJ/mol
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
1. ATP—CP系列 在要求能量释放速度很快的情况下， 肌细胞中的 ATP由磷酸肌酸(CP)与二磷酸腺苷合成予以补充：
CP＋ADP Cr(肌酸)＋ATP 该过程简称为ATP—ＣP系列。 ATP—CP系列提供 能量的速度极快， 但由于CP在人体内的贮量有限， 其 产能过程只能维持肌肉进行大强度活动几秒钟。
•（5 - 2）
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
表5 - 3和表5 - 4为不同活动类型的RMR的实测值和 推算值。
除利用实测方法之外， 还可用简易方法近似计算 人在体力劳动中的能量消耗， 其计算公式为
AR＝RR＋MR＝1.2×BR＋RMR·BR
＝（1.2＋RMR）×BR
(5 - 3)
5.2 作业时人体的调节与适应
5.2.1 神经系统的调节与适应 作业时的每一个有目的 的动作， 既取决于中枢神
经系统的调节作用(主观能动性)， 又取决于从机体内 外感受器所传入的各种神经冲动(包括第一和第二信号 系统)， 在大脑皮层内进行综合分析， 形成一时性共 济联系(Transient AssoCiation)调节各器官适应作业活动 的需要， 维持机体与环境的平衡。
•表5 - 6 非蛋白呼吸商和氧热价的关系
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
实际应用中， 经常采用省略尿氮测定的简便方法， 即根据受试者在同一时间内吸入的O2量和CO2产生量 求出呼吸商(混合呼吸商)， 而不考虑蛋白质代谢部分， 实践证明， 采用简便方法得到的结果不会有显著误差。
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•图5 - 6 不同劳动强度的心率变化曲线
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