(完整版)人的作业能力与疲劳分析
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第四章 人的作业能力与疲劳
1-入门期;2-稳定期;3-疲劳期;4-终末激发期
School of Economics & Management Jiangsu University of Science and Technology
对于体力劳动者，在25~30岁后，心血管功能和肺活量会下 降，氧上限逐渐降低，作业能力也会相应减弱。但在同一年龄 段内，身材大小与作业能力的关系更为重要 对于脑力劳动者，智力发育似乎要到20岁左右才能达到完善 程度，20~30岁也是脑力劳动者劳动效率最高的阶段，其后 逐渐减退 影响作业能力的主要因素
疲劳的测定
疲劳测定方法的基本要求
通过该测定方法所测定的结果应能客观地描述出 疲劳的程度，而不是依赖于研究者的主观解释； 2. 该测定方法对疲劳程度的描述应能采用定量化形 式； 3. 在疲劳的测定过程中不能导致被测者附加的疲劳， 如分神、不愉快或加重心理负担等
1.
School of Economics & Management Jiangsu University of Science and Technology
劳动强度大的作业不能持久进行。很多研究结果 表明，对于8小时工作制的体力劳动，能量消耗 量的最高水平以不超过作业最大能量消耗量的 影响作业能力的主要因素 1/3为宜。对于轻或中等强度的作业，作业时间 过短，不能发挥作业者作业能力的最高水平；而 作业时间过长，又会导致疲劳，不仅作业能力下 工作条件和性质:生产设备和工具的好坏对作业能力的影响比较 降，还会影响作业者的健康水平。因此，必须针 大，这主要是看它在提高工作效率的同时是否能够减轻劳动强 对不同性质和不同劳动强度的作业制定出既能发 度，减少静态作业成分，减少作业的紧张程度等 挥作业者最高作业能力又不会损害其健康的合理 作业时间
4 人的作业效能与作业疲劳
而过度的脑力疲劳。会使精神不集中，思维混乱，身 体倦怠，亦影响感知速度及操作的准确性。
湖南科技大学工业工程系
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3．疲劳的种类
（1）局部疲劳 (2)全身性疲劳 (3)智力疲劳 (4)技术疲劳
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3、疲劳的种类
（1）局部疲劳 在作业过程中，由于某些部位参与的活动 强度大、活动频率高，在相应的局部首先产 生疲劳的现象。
2010.11.08
湖南科技大学工业工程系 1
本章内容
1 2 3 4 5 6 体力作业负荷与能量代谢 作业时氧耗动态 劳动强度及其分级 疲劳概述 疲劳检测 疲劳的规律 降低作业疲劳的途径
2
7
湖南科技大学工业工程系
一、体力作业负荷与能量代谢
1、体力作业负荷： 人体单位时间内完成的体力工作量。 人体作业能力有限度。在一定范围内，工作量与作业 负荷成正比。 超出人体作业能力限度，称作业超负荷。 超负荷工作状态下，作业者处于高度应急状态，作业 不能顺利进行，作业效率明显下降，易导致事故发生， 造成人员伤亡、财产损失。
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间接测热法的原理是测定机体在一定时间内的耗氧量和CO2产生量，然 后结合呼吸商和氧热价，间接计算这一段时间内机体的能量代谢值。 其具体的测算步骤是：①测定机体在单位时间内的耗氧量和CO2产 量；②测定机体在同一时间内的尿氮量（尿素中的含氮量），将尿 氮量乘以6.25（因蛋白质中含氮量约为16%），即得此时期的蛋白 质代谢量；以及氧化分解这么多的蛋白质所需的氧量和CO2产生量。 蛋白质代谢量乘以蛋白质的生物热价可得出蛋白质氧化产生的热量； ③将①中的总耗氧量和CO2产生量分解减去蛋白质分解所需的耗氧 量和CO2产生量，得出糖和脂肪分解的耗氧量和CO2产生量，并算出 呼吸商。这样所得的呼吸商为非蛋白呼吸商(见表)；④根据非蛋白 呼吸商表可查出该条件下糖和脂肪氧化的百分比，与此相对应的氧 热价即表示1升氧按这样比例氧化糖和脂肪时释放出的热量； ⑤总 耗氧量减去蛋白质氧化所需的氧量，乘以表中求出的氧热价，就可 求出该条件下糖与脂肪氧化所产生的热量，再加上②中已算出的蛋 白质氧化产生的热量，就是机体总产热量。
4作业能力与作业疲劳教程
4.4.3 环境 1.自然环境 平台、照明、噪声、污染指数、湿度、温度等 2.工作条件 辅助手段、通讯设备、工作室等 3.人文环境 和谐的人际关系、支持、理解、人性化的制度、合理的激励措施 （华工：朱九思）
讨论
降低疲劳是第一步，消除疲劳是第二步。 如何消除疲劳？？？？
谢谢
4.3.1 疲劳对安全生产的影响 结果：事故频发 事故是最大的浪费！！！！ 结论：违背成本控制的基本原则
4.4提高作业能力和降低疲劳措施
4.4.1 人的因素
核心关键：
合理用人，实现人岗匹配
要求：1.用寻找美的思维认识员工
2.招聘、培养、使用不脱节
3.激励要及时，批评要滞后金香蕉.doc
1.高度视力紧张作业疲劳 2.高度精神紧张作业疲劳 3.交通疲劳
疲劳的测定方法
1.观察产品的质量和数量 2.记录受试者的感觉。采用主观感觉询问表，记录受试者工作前后的感觉。 3.分析脑电图 4.测定闪频值。通过工作前后的闪频值（可分辨最快光闪的频率）
5.智能测验
1.反应时测验 2.轻敲实验和方格内打点实验 3.握力和肌耐力测验 4.快速智力测验
这种作业能力，在开始阶段提高很快，但持续时间很短，作业能力就开始下降，应在每一周期之间 安排一段短暂的休息时间。 例：课间休息时间
4.1.2 影响作业能力的主要因素
1 生理因素
年龄：25-35岁以后，心血管功能和肺活量、氧上限降低，作业能力下降； 身材：同一年龄，身材大小与作业能力关系紧密 智力：对脑力劳动，智力发展到20岁左右才达到完善，20-30可能是脑力劳动效率最高阶段，而后逐 渐减退，与身材无关； 性别：男女生理差异，体力劳动有差异，但对脑力劳动，智力的高低和效率与性别关系不大。
《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
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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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
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：
工作劳累分析总结范文
随着社会的发展，工作压力逐渐增大，许多人在工作中感到疲惫不堪。
为了提高工作效率，保证身心健康，本文将从工作劳累的原因、表现和应对策略三个方面进行分析总结。
一、工作劳累的原因1. 工作强度大：随着市场竞争的加剧，企业对员工的要求越来越高，工作任务繁重，导致员工长时间处于高负荷工作状态。
2. 工作节奏快：现代社会生活节奏加快，工作任务紧迫，员工需要快速适应，长时间处于紧张状态。
3. 工作压力大：职场竞争激烈，员工担心被淘汰，面临升职、加薪等方面的压力，导致心理负担加重。
4. 工作与生活不平衡：部分员工因工作原因无法兼顾家庭，导致生活压力增大，身心疲惫。
5. 个人原因：部分员工缺乏自我调节能力，面对工作压力无法有效应对，导致劳累。
二、工作劳累的表现1. 身体疲劳：长时间工作导致身体机能下降，出现乏力、头痛、失眠等症状。
2. 心理压力：工作压力过大，导致焦虑、抑郁等心理问题。
3. 效率下降：劳累状态下，工作效率降低，容易出现错误。
4. 人际关系紧张：劳累导致情绪波动，容易与同事、领导产生矛盾。
5. 生活质量下降：劳累使得员工无法享受生活，影响家庭和谐。
三、应对策略1. 调整工作节奏：合理安排工作任务，避免长时间加班，确保工作与生活平衡。
2. 提高工作效率：学习时间管理技巧，提高工作效率，减轻工作压力。
3. 培养良好的心态：学会调整心态，面对工作压力保持乐观，积极应对。
4. 注重身体健康：保持良好的作息，加强锻炼，提高身体素质。
5. 寻求支持：与同事、家人、朋友沟通，寻求心理支持，减轻心理压力。
6. 适时休息：合理安排休息时间，保证充足的睡眠，恢复精力。
总之，工作劳累是现代社会普遍存在的问题，我们需要认识到其危害，采取有效措施应对。
通过调整工作节奏、提高工作效率、培养良好心态、注重身体健康等途径，减轻工作压力，确保身心健康。
同时，企业也应关注员工的工作与生活平衡，为员工创造良好的工作环境，共同营造和谐的工作氛围。
第6章人的作业能力与疲劳 ppt课件
作业时人体所需的氧量取决于劳动强度大小，劳动强度
越大，需要氧量也越多。因此，以体力为主的作业，可
以利用人在作业中的耗氧量计算作业时耗能量（氧需能否得到满足主
要取决于循环系统和呼吸系统的功能） 。
氧上限：血液在单位时间内所能供应的最大氧量
（成年人的氧上限一般不超过3L/min，有锻炼者可达到
4L/min） 。
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（1）氧债及其补偿
氧债：氧需和供氧量之差（如图）。
氧
氧
需
需
小
超
于
过
氧
氧
上
上
限
限
b) a)
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（2）静态作业的氧需
静态作业的特征是能量消耗水平不高，但容易发生
疲劳。即使劳动强度很大，氧需也达不到氧上限，通
常每分钟不超过1L。但在作业停止后数分钟内，氧耗
不像动态作业那样迅速降低，而是先升高，然后再逐
和全身疲劳。根据活动时间长短和活动强度的高
低，可分为短时间剧烈活动后产生的疲劳和长时
间中等强度作业后产生的疲劳，后一种疲劳在人
机系统中比较普遍。 PPT课件
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二、疲劳的产生与积累
体力疲劳是随工作过程的推进逐渐产生和发 展的。按照疲劳的积累状况，工作过程一般分为 四个阶段：
（1）工作适应期。 （2）最佳工作期。 （3）疲劳期。 （4）疲劳过度积累期。
一般来说，右脚脚力大于左脚；男性脚力 大于女性脚力。脚力控制器的操纵力最大不应超 过264N。否则易疲劳。右脚使用力的大小、速度 和准确性都优于左脚。
操作频繁的作业应考虑双脚交叉作业。
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8
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9
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
1、人体能量的产生机理
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。
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。
人机工程学第5章 人的作业能力与疲劳
图5 - 5 (a) 仰卧(100%)； (b) 坐姿(103%～105%)； (C) 立姿(108%～１１0％）
（d） 跪姿(130%～140%)； (e) 弯腰(150%～１６0％)
第5章 人的作业能力与疲劳
5.1.4 能量代谢的测定 能量代谢的测定方法有两种， 直接法和间接法。
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。
第5章 人的作业能力与疲劳
第5章 人的作业能力与疲劳
5.1 人体作业时的能量代谢 5.2 作业时人体的调节与适应 5.3 体力劳动强度分级 5.4 作业能力的动态分析 5.5 作业疲劳及其测定 5.6 提高作业能力与降低疲劳的措施
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
第5章 人的作业能力与疲劳
既然通过作业时消耗的O2量和产生的CO2量可以 换算能量消耗， 相对代谢率也可以通过测定作业者在 作业时、 安静时消耗的O2量和产生的CO2的比值， 计 算作业者在安静时和作业时各自的O2消耗量， 然后乘 以每消耗1L O2所产生的热量(氧热价)， 分别折算成作 业时和安静时的能量消耗。
各种不同姿势的相对氧耗量， 如图5 - 5所示。
第5章 人的作业能力与疲劳
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%)
第5章 人的作业能力与疲劳
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。
（d） 跪姿(130%～140%)； (e) 弯腰(150%～１６0％)
第5章 人的作业能力与疲劳
5.1.4 能量代谢的测定 能量代谢的测定方法有两种， 直接法和间接法。
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。
第5章 人的作业能力与疲劳
第5章 人的作业能力与疲劳
5.1 人体作业时的能量代谢 5.2 作业时人体的调节与适应 5.3 体力劳动强度分级 5.4 作业能力的动态分析 5.5 作业疲劳及其测定 5.6 提高作业能力与降低疲劳的措施
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
第5章 人的作业能力与疲劳
既然通过作业时消耗的O2量和产生的CO2量可以 换算能量消耗， 相对代谢率也可以通过测定作业者在 作业时、 安静时消耗的O2量和产生的CO2的比值， 计 算作业者在安静时和作业时各自的O2消耗量， 然后乘 以每消耗1L O2所产生的热量(氧热价)， 分别折算成作 业时和安静时的能量消耗。
各种不同姿势的相对氧耗量， 如图5 - 5所示。
第5章 人的作业能力与疲劳
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%)
第5章 人的作业能力与疲劳
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。
第6章人的作业能力与疲劳
（2）劳动时间率T计算方法
每天选择接受测定的工人2～3名，记录自上工 开始至下工为止整个工作从事各种劳动与休息的 时间。每个测定对象应连续记录3天，取平均值， 求出劳动时间率(T)。
工作日内纯净劳动时间（min） T (%) ＝—————————————————— ×100
工作日总工时（min）
∑[各单项劳动占用的时间（min）] ＝——————————————————×100
性别等级的主作业的rmr8h劳动能耗量kj一天能耗量kj男abcde011224477112303385238525234523473277327908590851084477469211921110676106761277012770146541465416329女abcde01l224477111926301430144270427059455945745374538h劳动能耗量kj一天能耗量kj男abcde011224477112303385238525234523473277327908590851084477469211921110676106761277012770146541465416329女abcde01l2244771119263014301442704270594559457453745389186908803980399295929510970109701247712477139428918690880398039929592951097010970124771247713942我国1984年颁布了体力劳动强度分级标准gb3869831997年重新确定标准gb38691997代替gb386983标准规定了体力劳动强度分级的划分原则和级别是劳动安全卫生和管理的依据
6.1 体力工作负荷及劳动强度
人因工程学 第二章 人的作业能力与疲劳 文档资料
产能过程
ATP —CP 系列：
需氧系列： 葡萄糖或脂肪+氧+
乳酸系列: 葡萄糖（糖原）+
氧化磷酸化 ATP 糖酵解 ATP+ 乳酸
第二章 人的作业能力和疲劳
肌肉活动时能量的来源
第二章 人的作业能力和疲劳
作业劳动时人体的调节和适应
?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，又取决于从机体内外感受器所传入的 各种神经冲动，在大脑皮层内进行综合分析，形成一时 性共济联系，调节各器官适应作业活动的需要，维持机 体与环境的平衡。
第二章 人的作业能力和疲劳
肌肉
?肌肉的组织结构
?长肌呈梭形（纺锤状），中间肥大，两端渐细，借腱 起止于骨上。长肌的运动幅度较大，多分布于四肢。 ?短肌形状短小，收缩时产生的运动幅度较小，多分布 于躯干的深层。 ?阔肌扁薄宽大，多分布于胸、腹壁和背部浅层，除完 成躯干的运动外，对内脏还有保护支持的作用。 ?轮匝肌呈环状，位于孔、裂（如口、眼）的周围，收 缩时可关闭孔、裂。
劳动强度
劳动强度等级划分 我国的劳动强度分级
I ? 3T ? 7M
劳动强度级别
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
劳动强度指数
＜15 ~20 ~25 ＞25
第二章 人的作业能力和疲劳
作业能力的动态分析
作业能力的动态变化规律 在入门期，劳动生产率逐渐提高，不良品率降低。当作
业能力达到最高水平时，即进入稳定期，一般可维持 1h 左右。 此阶段劳动生产率以及其他指标变动不大。稳定期之后，作业 者开始感到劳累，作业速度和准确性开始降低，不良品开始增 加，即转入疲劳期。午休后，又重复午前的三个阶段，但第一 二阶段的持续时间比午前短，疲劳期提前出现。有时在工作日 快结束时，也可能出现工作效率提高的现象，这与结束任务和 争取完成或超额完成任务的情绪激发有关，这种现象叫终末散 发，终末散发所能维持的时间很短。
第5部分 作业能力和作业疲劳
9290 ～ 10670 8040 ～ 9300 10670 ～ 12770 9300 ～ 10970 12770 ～ 14650 10970 ～ 29800
作业特点
工种
手指作业，脑力劳动，坐位姿 势多变，立位重心不动
电话员 电报员 制图 修理仪表
长时间连续上肢作业
司机、车工 打字员
立位工作，身体水平移动，步 行速度，上肢用力作业， 可持续作业
油漆工 邮递员 木工、石工
全身作业，全身用力 10 ～ 20min 需休息 1 次
炼钢、炼铁 土建工人
E级 极重劳动
男
>7.0 (7.0～11)
9090 ～ 10840
14650 ～ 16330
全身快速用力作业呼吸急促、 困难， 2 ～ 5min 即 需休息
伐木工 （手工） 大锤工
作业疲劳及其测定
以脑力劳动和神经紧张型为主的作业不表现上述 规律。
劳动生产过程
劳
动
2
生
1
3
产
率
12
3 4
3
0 1 234
0123 4
工作小时
劳动生产率的典型曲线
1：入门期； 2：稳定期； 3：疲劳期； 4：终末激发期
6.2 劳动强度及其分级
劳动强度是指作业者在生产过程中体力消耗及紧 张程度。 劳动强度的大小可以用耗氧量、能消耗量、能量 代谢率及劳动强度指数等加以衡量。 为了区分强度的大小，划分成等级是必要的。
本不变，否则，氧耗量剧增。并非负重越轻，能耗越少。
（2）按生物力学原理，将力用于完成某一操作动作的做功上 去。
例1：挑扁担利用生物力学原理，扁担软较好。
2.合理设计作业中的用力方法
《人机工程学》第5章人的作业能力与疲劳
•（5 - 2 ）
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。
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。
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安全人机工程学 Safety Ergonomics
第三章 人的作业能力与疲劳分析
最大摄氧量的计算 Bruce于1972年给出了年龄与最大摄氧量间的经 验关系式：
(VO2 )max 56.592 0.398A
(VO2 )max 为最大摄氧量，cm³/(kg·min)； A为人的年龄，岁数。
1、人体能量的产生机理
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 杠杆源自关节 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。
S——人体表面积，m2；
S 0.0061H 0.0128W 0.1529
H是身高，cm; W是体重，kg。
活动代谢率M也可以通过此公式计算，只是此时
的耗氧量是活动时的耗氧量。
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安全人机工程学 Safety Ergonomics
第三章 人的作业能力与疲劳分析
相对能量的代谢率（相对代谢率）
能量 代谢
安静代谢
安静代谢是作业开始之前，为了保持身体各部位的 平衡以及某种姿势条件下的能力代谢，包括基础代 谢。安静代谢率用R表示，R=1.2B
活动代谢
人在从事特定劳动过程中所进行的代谢，也称劳动 代谢。实际能量代谢率用M（其中包含基础代谢和 安静代谢）表示，活动代谢率Mr=M-R
10
安全人机工程学 Safety Ergonomics
（3）影响能量代谢的因素有：运动、劳动、精神劳动、
①ATP-CP系列 在要求能量释放速度很快的情况下ATP-CP系统 能迅速产能，但由于CP（磷酸肌酸）在人体内的 贮量有限，其产能过程只能维持肌肉几秒钟大强 度活动。
CP ADP Cr(肌酸） ATP
其中ADP是二磷酸腺苷 （也称核苷酸） 4
安全人机工程学 Safety Ergonomics
注意：乳酸系列需耗用大量葡萄糖才能合成ATP，在 体内糖原含量有限的条件下，此产能方式不经济。另 外，乳酸还是一种导致疲劳的物质，所以乳酸系列提 供能量的过程不可能持续较长的时间。
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安全人机工程学 Safety Ergonomics
第三章 人的作业能力与疲劳分析
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安全人机工程学 Safety Ergonomics
由于人的体质、年龄和体力等差异，从事同等强度 的体力劳动所消耗的能量则因人而异，因此无法用 能量代谢量进行比较。为了消去个人之间的差别， 引进相对能量代谢率，用RMR (Relative Metabolic Rate)表示。
RMR
活动代谢率 基础代谢率
M B
R
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安全人机工程学 Safety Ergonomics
第三章 人的作业能力与疲劳分析
③乳酸系列
在大强度劳动时，能量需求速度较快，ATP的分解速 度也必须加快，需氧系列受供氧能力的限制，不能满 足肌肉的需要。这时，要依靠无氧糖酵解产生乳酸的 方式提供能量。由于糖酵解的速度是氧化磷酸化的32 倍，所以是高速供能途径。
葡萄糖 (糖原) 糖酵解 ATP 乳酸
基础代谢率B的计算
基础代谢率B随着性别、年龄等不同而不同。一
般说来，男子的B比女子的高，幼年人的比成年人的
高。
BQ
式中：
S
Q——单位时间的产热量，kcal/h；
Q=C V&O2 ，其中，C是氧的热价，kcal/L，一般 可根据呼吸商查表获取。（教材表4-7）; V&O2是单位
时间的耗氧量，L/h。
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。
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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。
第三章 人的作业能力与疲劳分析
2、作业时人体的好氧动态 作业时人体所需要的氧量大小取决于劳动强度和 作业时间。 几个概念 氧需：人体在作业过程中，每分钟所需要的氧量。 最大摄氧量：血液每分钟能供应的最大氧量，正 常成年人不超过3L/min；常锻炼者可达4L/min； 老年人只有1-2L/min。 氧债：需氧量与实际供氧量的差值。（危害）
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
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安全人机工程学 Safety Ergonomics
第三章 人的作业能力与疲劳分析
教 学 内 容
3.1 人体作业时的能量交换 3.2 作业时人体的调节与适应 3.3 作业能力的动态分析 3.4 作业疲劳及测定 3.5 降低疲劳的措施
1
安全人机工程学 Safety Ergonomics
第三章 人的作业能力与疲劳分析
基本要求
1 正确理解人体作业时能量交换的特性，熟 练掌握能量代谢的测定方法，掌握作业时人 体系统的调节特性；
2 正确理解疲劳的概念，掌握疲劳的分类及 测定、降低疲劳的措施
本章重难点
重点：能量代谢的测定方法；作业时人体系 统的调节特性；疲劳的分类及测定、降低疲 劳的措施。
难点：能量代谢的相关计算及对疲劳概念的 理解
2
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第三章 人的作业能力与疲劳分析
3.1 人体作业时的能量交换
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第三章 人的作业能力与疲劳分析
最大摄氧量的计算 Bruce于1972年给出了年龄与最大摄氧量间的经 验关系式：
(VO2 )max 56.592 0.398A
(VO2 )max 为最大摄氧量，cm³/(kg·min)； A为人的年龄，岁数。
1、人体能量的产生机理
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 杠杆源自关节 枢纽肌肉 动力源
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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。
S——人体表面积，m2；
S 0.0061H 0.0128W 0.1529
H是身高，cm; W是体重，kg。
活动代谢率M也可以通过此公式计算，只是此时
的耗氧量是活动时的耗氧量。
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相对能量的代谢率（相对代谢率）
能量 代谢
安静代谢
安静代谢是作业开始之前，为了保持身体各部位的 平衡以及某种姿势条件下的能力代谢，包括基础代 谢。安静代谢率用R表示，R=1.2B
活动代谢
人在从事特定劳动过程中所进行的代谢，也称劳动 代谢。实际能量代谢率用M（其中包含基础代谢和 安静代谢）表示，活动代谢率Mr=M-R
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（3）影响能量代谢的因素有：运动、劳动、精神劳动、
①ATP-CP系列 在要求能量释放速度很快的情况下ATP-CP系统 能迅速产能，但由于CP（磷酸肌酸）在人体内的 贮量有限，其产能过程只能维持肌肉几秒钟大强 度活动。
CP ADP Cr(肌酸） ATP
其中ADP是二磷酸腺苷 （也称核苷酸） 4
安全人机工程学 Safety Ergonomics
注意：乳酸系列需耗用大量葡萄糖才能合成ATP，在 体内糖原含量有限的条件下，此产能方式不经济。另 外，乳酸还是一种导致疲劳的物质，所以乳酸系列提 供能量的过程不可能持续较长的时间。
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由于人的体质、年龄和体力等差异，从事同等强度 的体力劳动所消耗的能量则因人而异，因此无法用 能量代谢量进行比较。为了消去个人之间的差别， 引进相对能量代谢率，用RMR (Relative Metabolic Rate)表示。
RMR
活动代谢率 基础代谢率
M B
R
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第三章 人的作业能力与疲劳分析
③乳酸系列
在大强度劳动时，能量需求速度较快，ATP的分解速 度也必须加快，需氧系列受供氧能力的限制，不能满 足肌肉的需要。这时，要依靠无氧糖酵解产生乳酸的 方式提供能量。由于糖酵解的速度是氧化磷酸化的32 倍，所以是高速供能途径。
葡萄糖 (糖原) 糖酵解 ATP 乳酸
基础代谢率B的计算
基础代谢率B随着性别、年龄等不同而不同。一
般说来，男子的B比女子的高，幼年人的比成年人的
高。
BQ
式中：
S
Q——单位时间的产热量，kcal/h；
Q=C V&O2 ，其中，C是氧的热价，kcal/L，一般 可根据呼吸商查表获取。（教材表4-7）; V&O2是单位
时间的耗氧量，L/h。
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。
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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。
第三章 人的作业能力与疲劳分析
2、作业时人体的好氧动态 作业时人体所需要的氧量大小取决于劳动强度和 作业时间。 几个概念 氧需：人体在作业过程中，每分钟所需要的氧量。 最大摄氧量：血液每分钟能供应的最大氧量，正 常成年人不超过3L/min；常锻炼者可达4L/min； 老年人只有1-2L/min。 氧债：需氧量与实际供氧量的差值。（危害）
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
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第三章 人的作业能力与疲劳分析
教 学 内 容
3.1 人体作业时的能量交换 3.2 作业时人体的调节与适应 3.3 作业能力的动态分析 3.4 作业疲劳及测定 3.5 降低疲劳的措施
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第三章 人的作业能力与疲劳分析
基本要求
1 正确理解人体作业时能量交换的特性，熟 练掌握能量代谢的测定方法，掌握作业时人 体系统的调节特性；
2 正确理解疲劳的概念，掌握疲劳的分类及 测定、降低疲劳的措施
本章重难点
重点：能量代谢的测定方法；作业时人体系 统的调节特性；疲劳的分类及测定、降低疲 劳的措施。
难点：能量代谢的相关计算及对疲劳概念的 理解
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第三章 人的作业能力与疲劳分析
3.1 人体作业时的能量交换