第三节 职业工效学

负荷过小 肌肉收缩时用来做功的能量也很少，效率低。
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（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。
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（二）姿势
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。
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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
按压式控制器：按钮、按键等
使用方便、快速，最常用的
手 控 制 器
旋转式控制器：手轮、旋钮、十字把手等
适用于工作状态较多或连续变化的过程控制
移动式控制器：操纵杆、手柄、手闸等
通常只具有开和关的功能并设有明显标志
轮盘： 用于力度较大或角度较大的旋转
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2.脚控制器
脚控制器多用于精度要求不高或需要用力较大
分称为显示器（display）。
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（二）显示器
按人体接受信息的器官不同，显示器分为
视觉显示器：使用最为广泛； 听觉显示器：其次； 触觉显示器； 动觉显示器等。
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1. 视觉显示器
按照功能划分主要有三种：
查对显示器：用来指示机器运转是否正常；
警戒显示器：显示机器是否处于正常工作状态；
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4.颜色
颜色可对人心理产生影响，引起情绪变化
•
暖色（红、橙、黄等）——使人兴奋，如红色可以提高人的反
应性，但也容易引起精神紧张和不安
•
冷色（蓝、绿、紫等）——使人感到镇静，甚至产生压抑感
颜色的类型与明度相结合，还可以给人以轻、重和远、 近等感觉
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（六）劳动组织
劳动组织（organization of labour）是指
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。
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（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、
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。
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。
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（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。
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（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
节为轴的运动，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。
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。
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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。
所消耗的能量在总能耗中所占比例越大。
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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。
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（三）控制器
控制器（control）是操作者用以改变机械运动状态的装 臵或部件，如开关、按钮、旋钮、驾驶盘、和闸把等。
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（三）控制器
控制器常通过人体四肢的活动来操纵，据此分为
手控制器: 应用最为广泛；
脚控制器；
膝控制器；
此外，还出现了声（包括语言）控制器等。
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1.手控制器
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2. 听觉显示器
听觉显示器设计、选用注意点： ⑴ 在可能的情况下选用人耳最敏感的频率范围； ⑵ 需要传输很远的信号使用低频声音；
⑶ 报警用的信号频率要在背景噪声掩蔽效应最小的范围内；
⑷ 紧急报警宜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； ⑸ 信号持续时间适当，持续时间太短，不利于分辨；持续 时间过长，容易令人产生烦恼。
读数显示器：用具体数值显示机器有关参数或状
态，如温度计、速度计等；
此外，还有调节和追踪用的显示器。
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1. 视觉显示器
视觉显示器设计、选用注意点： （1）工作性质和要求：要求容易读懂；
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1. 视觉显示器
视觉显示器设计、选用注意点：
（2）在保证精度的情况下，尽可能使显示方式简单明了； （3）一个显示器传递的信息不宜过多；
⑸ 外形美观、坚实耐用、使用安全等。
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（五）作业环境
工作环境中能对人的身心健康和工作效率产生影响的因素 可以概括为社会环境因素和自然环境因素。
社会因素：社会分工、劳动报酬、职位升迁、人际关系等 自然因素：各种影响健康、安全、舒适和效率的因素（物
理的、化学的）
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1.气温
气温过高或过低会影响健康、影响作业能力和工作效率 使用空调装臵，使作业场所保持适宜温度的范围 许多国家制订有温度适宜标准或规定
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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)
的场合
外形多为长方形，大小与脚掌相适应，表面有
齿纹以便用力和防止滑脱。
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（四）工具
长期使用设计不良的工具和设备，会给作业人员造 成各种疾患、损伤，降低工作效率
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
使用不同钢丝钳后患剑鞘炎人数比较
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（四）工具
劳动工具的设计需要注意下述原则：
（4）数字显示器要易于判读和换算、数字排列符合阅读习惯；
（5）数字排列符合阅读习惯； （6）显示器的指针粗细要适当； 此外，视觉显示器还应具有可见度和明显度高、阐明能力强等 特点，并确保使用安全。
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2. 听觉显示器
是靠声音传递信息的装臵，在生产劳动中常用于指示 或报警，其特点是信息可以向各个方向传播，可以通过改变 声音的频率和强度来改变传送距离。
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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。
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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。
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2.噪声
在噪声环境里，注意力不易集中，影响学习和工作，严重 时可以出现心情烦躁、反应迟钝和精神疲惫等
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3.照明
• 合适的照明有利于保证获得信息的准确性和提高获
取速度。
•
职业工效学要求根据作业特点，采用适宜或合理的 照明条件。
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4.颜色
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。如橙色具 有高的注目性特征，常作为标志性用色。
⑴ 手用工具的把柄多设计成圆柱体，大小符合手的测 量尺寸，手握处宜有合适的波纹以增加抓握的牢度；
⑵ 把柄直径需考虑使用时用力的大小和使用时间长短；
⑶ 使用过程中需要利用工具的重力（如锤子），则工 具的重心宜远离手部，否则，应尽可能使工具的重 心靠近手部，以减少手部负荷； ⑷ 使用工具时应使操作者的手和上肢保持自然状态；
动态尺寸、力量等。
人体测量的分类
静态测量
动态测量
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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。
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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。
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（二）人体测量的方法
概念： 生产劳动过程中，人和机器组成的统一整体，共
同完成生产任务。
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（一）人机系统
在人机系统中，人和机器之间的信息传递至关重要， 这一传递通过界面(interface)来实现。
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（一）人机系统
人 机 界 面
显示器：将机器的信息传递给人
控制器：将人的信息（指令）传递给机器
在现代化生产中，人机之间的信息传递还包括人
机之间的监督，以保证生产过程的安全。
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（一）人机系统
知识 思维 创造
不受生 理、心 理影响
物理 性
人
合理 分工
耐力
机器
速度
判断
分析
准确 性
指令、监控、维修、 设计、故障处理以 及创造性的工作和 应付突发事件
笨重、快速、单调、 重复、操作复杂、精 密以及危险的工作
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（二）显示器
人机系统中，用来向人表达机械性能和状态的部
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
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（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。
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（四）人体尺寸的应用
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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。
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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；
适合于90%的人
指适合第5百分位数至第95百分位数的人的使用，是最
常用的设计。
单限值设计
以一个人体尺寸的百分位数值作为上限值或下限值， 常用于门高或网孔设计。
一般设计
以中位数为设计依据，适合于多数人使用的设计。
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（五）人体测量的影响因素
年龄 地区
性别 职业
种族 其他因素
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四、机器和工作环境
（一）人机系统
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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ຫໍສະໝຸດ Baidu优 化”的时代。
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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
•
• •
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臵（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。
在劳动生产过程中，按照生产的过程或工艺流程
安排使用劳动力，以达到提高劳动效率目标的形
式、方法和措施的统称。
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（六）劳动组织
构建和完善合理劳动组织应该注意以下原则：
• • • • • •
减少负重及用力
改善人机界面
人员的选择与培训 轮班工作 工间休息 其他
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1.减少负重及用力
1）在体力劳动组织中，应当按规定将搬运物体的重量限