4.第三节 职业工效学分析
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第三节 职业工效学
1
概
述
职业工效学的定义 occupational ergonomics
是人类工效学应用的重要分支，以解剖学、心理 学、生理学、人体测量学、工程学、社会学等多学科 理论知识为基础，以职业人群为中心，研究人-机器设备环境之间的相互关系，旨在实现人在工作中的健 康、安全、舒适，同时保持最佳工作效率。
是人类学的一个分支学科，是用测量和观察的方法来描
述人类的体质特征状况。通过对人体的整体测量和局部测
量，探讨人体的类型、特征、变异和发展规律。可用于研 究设计和调整工具，从而最大程度的保护工人身体健康， 提高生产效率，发挥机器的性能。
18
（一）人体测量的内容和分类
人体测量的内容
即人体的各种参数，主要包括人体静态尺寸、
人体形态参数的测量 直接测量法（接触测量法） 间接测量法（非接触测量法） 人体力学参数的测量
22
（三）测量仪器
常用仪器 约20多种，主要有人体测高仪、卷尺、直角 规、弯角规、活动直角规、附着式量角器等。
新兴仪器
计算机辅助设计和制造技术，非接触式的三
维数字化测量等。
15
（三）合理用力
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Leabharlann Baidu运动，称动力单元，可以完成简单动作。
动力链（kinetic chain）
两个以上动力单元组合在一起称为动力链，可以在较
大范围内完成复杂的动作。在组织生产劳动时，尽可能选用 较简单的动力链。
所消耗的能量在总能耗中所占比例越大。
14
工作姿势的注意事项
• 尽可能使操作者的身体保持自然状态；
• 避免头部、躯干、四肢长时间处于倾斜状态或强迫体位；
• 使操作者不必改变姿势即可清楚地观察到需要观察的区 域； • 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。
最常见工作的姿势是站姿和坐姿
站姿 运动比较灵活，便于用力，适合从事体力劳动。
坐姿 身体比较稳定，宜于从事精细工作。
无论是站姿还是坐姿，都存在一些不利于健康的因素。 长时间工作维持某一姿势可以引起损伤。
13
姿势负荷
•
人体承受的由于保持某种姿势所产生的负荷，不管采
取何种姿势都存在。
•
体力劳动强度越小，即外部负荷越小，克服姿势负荷
职业生物力学（occupational biomechanics）
研究工作过程中人和机器设备间力学的关系，目的在 于提高工作效率并减少肌肉骨骼损伤的发生。
10
（一）肌肉骨骼的力学特性
肌肉的力学特性
劳动时肌肉做功的效率与负荷大小有关。 负荷过大 肌肉收缩时不能缩短或缩短很少，工作效率
低，还容易引起肌肉或骨骼的损伤。
动态尺寸、力量等。
人体测量的分类
静态测量
动态测量
19
静态测量
是被测者在静止状态下进行的测量，测量的是人体各
部分的固定尺寸，包括身高、眼高、上臂长、前臂长等。
20
动态测量
是被测者在规定的运动状态 下进行的测量，又称动态人体尺
寸测量。测量的是人体或某一部
分空间运动尺寸，即活动范围。
21
（二）人体测量的方法
轻劳动强度，减短劳动时间，使操作简便有效，从而制定
出最佳的动作程序和操作方法，提高工作效率，减少工人
疲劳。
6
代表人物和实验
泰勒和铁锹实验
泰勒通过对“铲”的动作规律分析发现： 铲子的大小及铲动东西的重量对劳动效率会产生明显 影响。 通过判别各种“铲”动作的有效性和花费时间，有利 于剔除不合理动作，及制定最省力、省时的高效操作 方案。
4
人类工效学的简史
“人-机-环境整体优化”时代
20世纪60年代以后，研究者们发现除了改善人与机器的
关系以外，环境因素对生产的影响也很重要，逐渐明确了
人、机器和环境是一个完整的系统，且在这一系统中人是 最重要的因素，标志着人类工效学进入“人-机-环境整体优 化”的时代。
5
一、时间动作分析
研究作业人员在各种操作中的身体动作和花费时间， 目标是减少完成工作所需的动作量，消除多余的动作，减
7
代表人物和实验
吉尔布雷斯夫妇和砌砖实验
吉尔布雷斯夫妇通过快速拍摄影片，来详细 记录并分析工人操作，以分析结果为依据来简化 砌砖动作，使砌砖动作从原来的18个减少到4.5个，
砌砖速度从每小时120块提高到每小时350块。
8
高效工作准则
• •
最小化劳动者获取工具、操作机器所需空间距离； 双手同时操作，动作尽量对称，用手取物时应伸向同侧；
2
人类工效学的简史
“人适机”阶段
产生于19世纪末，基本思路是充分利用人体机能、使之 与机器相适应，重点集中于选择、培训人员和改善劳动环 境、减轻疲劳等方面。
3
人类工效学的简史
“机适人”阶段
20世纪以来，研究者逐渐认识到人的因素才是人机系统
中的核心因素，适应于人的机器才是最有效率的机器，故
学科思路开始向以人为中心，强调机器对人的适应。 20 世 纪 50 年代，“机适人”思想基本确定，工效学学科框架逐 渐成型。
负荷过小 肌肉收缩时用来做功的能量也很少，效率低。
11
（一）肌肉骨骼的力学特性
骨骼和软骨的力学特性
骨骼结构具有承受力强的特性，不同部位骨骼对
于压缩、拉伸、剪切等力的承受能力不同。 软骨具有较好的弹性和韧性，长骨的软骨具有吸 收冲击能量和承受负荷的作用，关节软骨磨擦系数很 低，对运动十分有利。
12
（二）姿势
16
工作负荷
搬运重物或手持工具时需要克服物体的重力，这种作 用力称为工作负荷。在物体重量固定的情况下，人体承受 的负荷与物体重心到支点的垂直距离直接相关。
注意
• 尽可能使物体重心靠近人体，减少工作负荷。 • 避免人体整体重心的偏移，使其靠近脊柱及其延长
线，减少姿势负荷。
17
三、人体测量及应用
人体测量学(anthropometry)
•
• •
操作过程中手不应该闲下来；
不用手做身体其它部分，尤其是腿和脚可以完成的工作； 在盛放工作物资时应该使用机械装置（如钳子），而不 是用手； 工作桌、椅应该有合适的高度，使劳动者坐在高椅上或 站着就能够完成工作。
•
9
二、工作过程的生物力学
生物力学（Biomechanics）
是将力学与生物学的原理和方法有机地结合起来，研 究生命过程中不断发生的力学现象及其规律的科学。
1
概
述
职业工效学的定义 occupational ergonomics
是人类工效学应用的重要分支，以解剖学、心理 学、生理学、人体测量学、工程学、社会学等多学科 理论知识为基础，以职业人群为中心，研究人-机器设备环境之间的相互关系，旨在实现人在工作中的健 康、安全、舒适，同时保持最佳工作效率。
是人类学的一个分支学科，是用测量和观察的方法来描
述人类的体质特征状况。通过对人体的整体测量和局部测
量，探讨人体的类型、特征、变异和发展规律。可用于研 究设计和调整工具，从而最大程度的保护工人身体健康， 提高生产效率，发挥机器的性能。
18
（一）人体测量的内容和分类
人体测量的内容
即人体的各种参数，主要包括人体静态尺寸、
人体形态参数的测量 直接测量法（接触测量法） 间接测量法（非接触测量法） 人体力学参数的测量
22
（三）测量仪器
常用仪器 约20多种，主要有人体测高仪、卷尺、直角 规、弯角规、活动直角规、附着式量角器等。
新兴仪器
计算机辅助设计和制造技术，非接触式的三
维数字化测量等。
15
（三）合理用力
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Leabharlann Baidu运动，称动力单元，可以完成简单动作。
动力链（kinetic chain）
两个以上动力单元组合在一起称为动力链，可以在较
大范围内完成复杂的动作。在组织生产劳动时，尽可能选用 较简单的动力链。
所消耗的能量在总能耗中所占比例越大。
14
工作姿势的注意事项
• 尽可能使操作者的身体保持自然状态；
• 避免头部、躯干、四肢长时间处于倾斜状态或强迫体位；
• 使操作者不必改变姿势即可清楚地观察到需要观察的区 域； • 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。
最常见工作的姿势是站姿和坐姿
站姿 运动比较灵活，便于用力，适合从事体力劳动。
坐姿 身体比较稳定，宜于从事精细工作。
无论是站姿还是坐姿，都存在一些不利于健康的因素。 长时间工作维持某一姿势可以引起损伤。
13
姿势负荷
•
人体承受的由于保持某种姿势所产生的负荷，不管采
取何种姿势都存在。
•
体力劳动强度越小，即外部负荷越小，克服姿势负荷
职业生物力学（occupational biomechanics）
研究工作过程中人和机器设备间力学的关系，目的在 于提高工作效率并减少肌肉骨骼损伤的发生。
10
（一）肌肉骨骼的力学特性
肌肉的力学特性
劳动时肌肉做功的效率与负荷大小有关。 负荷过大 肌肉收缩时不能缩短或缩短很少，工作效率
低，还容易引起肌肉或骨骼的损伤。
动态尺寸、力量等。
人体测量的分类
静态测量
动态测量
19
静态测量
是被测者在静止状态下进行的测量，测量的是人体各
部分的固定尺寸，包括身高、眼高、上臂长、前臂长等。
20
动态测量
是被测者在规定的运动状态 下进行的测量，又称动态人体尺
寸测量。测量的是人体或某一部
分空间运动尺寸，即活动范围。
21
（二）人体测量的方法
轻劳动强度，减短劳动时间，使操作简便有效，从而制定
出最佳的动作程序和操作方法，提高工作效率，减少工人
疲劳。
6
代表人物和实验
泰勒和铁锹实验
泰勒通过对“铲”的动作规律分析发现： 铲子的大小及铲动东西的重量对劳动效率会产生明显 影响。 通过判别各种“铲”动作的有效性和花费时间，有利 于剔除不合理动作，及制定最省力、省时的高效操作 方案。
4
人类工效学的简史
“人-机-环境整体优化”时代
20世纪60年代以后，研究者们发现除了改善人与机器的
关系以外，环境因素对生产的影响也很重要，逐渐明确了
人、机器和环境是一个完整的系统，且在这一系统中人是 最重要的因素，标志着人类工效学进入“人-机-环境整体优 化”的时代。
5
一、时间动作分析
研究作业人员在各种操作中的身体动作和花费时间， 目标是减少完成工作所需的动作量，消除多余的动作，减
7
代表人物和实验
吉尔布雷斯夫妇和砌砖实验
吉尔布雷斯夫妇通过快速拍摄影片，来详细 记录并分析工人操作，以分析结果为依据来简化 砌砖动作，使砌砖动作从原来的18个减少到4.5个，
砌砖速度从每小时120块提高到每小时350块。
8
高效工作准则
• •
最小化劳动者获取工具、操作机器所需空间距离； 双手同时操作，动作尽量对称，用手取物时应伸向同侧；
2
人类工效学的简史
“人适机”阶段
产生于19世纪末，基本思路是充分利用人体机能、使之 与机器相适应，重点集中于选择、培训人员和改善劳动环 境、减轻疲劳等方面。
3
人类工效学的简史
“机适人”阶段
20世纪以来，研究者逐渐认识到人的因素才是人机系统
中的核心因素，适应于人的机器才是最有效率的机器，故
学科思路开始向以人为中心，强调机器对人的适应。 20 世 纪 50 年代，“机适人”思想基本确定，工效学学科框架逐 渐成型。
负荷过小 肌肉收缩时用来做功的能量也很少，效率低。
11
（一）肌肉骨骼的力学特性
骨骼和软骨的力学特性
骨骼结构具有承受力强的特性，不同部位骨骼对
于压缩、拉伸、剪切等力的承受能力不同。 软骨具有较好的弹性和韧性，长骨的软骨具有吸 收冲击能量和承受负荷的作用，关节软骨磨擦系数很 低，对运动十分有利。
12
（二）姿势
16
工作负荷
搬运重物或手持工具时需要克服物体的重力，这种作 用力称为工作负荷。在物体重量固定的情况下，人体承受 的负荷与物体重心到支点的垂直距离直接相关。
注意
• 尽可能使物体重心靠近人体，减少工作负荷。 • 避免人体整体重心的偏移，使其靠近脊柱及其延长
线，减少姿势负荷。
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三、人体测量及应用
人体测量学(anthropometry)
•
• •
操作过程中手不应该闲下来；
不用手做身体其它部分，尤其是腿和脚可以完成的工作； 在盛放工作物资时应该使用机械装置（如钳子），而不 是用手； 工作桌、椅应该有合适的高度，使劳动者坐在高椅上或 站着就能够完成工作。
•
9
二、工作过程的生物力学
生物力学（Biomechanics）
是将力学与生物学的原理和方法有机地结合起来，研 究生命过程中不断发生的力学现象及其规律的科学。