人因工程(第一、二章).ppt

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1、1,问 题,1、人因工程学的研究对象是（ ） （1）人和机器设备。 （2）人、机器和环境。 （3）人、机器和环境的相互作用关系。 （4）人与广义环境的相互作用关系。 2、人因工程学的研究目的是（ ） （1）使作业者获得良好的作业条件。 （2）使人和机器及环境达到合理的结合。 （3）使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特点。 （4）使作业者如何达到安全、健康、舒适和工作效率的最优化。,2,21 体力劳动时的能量消耗,一、能量的产生,ATP,+,H2O,ADP,+,+,Pi,1. 产能定义：,2. 产能途径：,1）ATPCP系列,ATP,特征：提供能量速度极快，持续时间极短，不需氧参与，产生

2、 ATP的数量很少,适于短暂（10秒以下）剧烈活动。,2）需氧系列（人体活动能量最大的和最主要的产能源）,特征：提供能量速度中，持续时间长，需氧参与，产生ATP的数 量几乎不受限制，适于中等强度作业的供能。,葡萄糖（脂肪）+ 氧,补充ATP的过程。,CP + ADP,ATP,磷酸肌酸激酶（CPK）,ATP酶,+ Cr,3,3）乳酸系列,产生的有限，由补充，Cp有限当不够时，再通过补充， 这时出现假疲劳（产生乳酸） 。当产生的ATP=ATP1时停止，持续时间长出现真正疲。,例：跑步,特征：提供能量速度比较快，持续时间短，提供能量大，无需氧 参与，产生 ATP的数量有限，仅能维持剧烈活动几十秒。,

3、葡萄糖（糖元）,ATP + 乳酸,磷酸果糖激酶,肌肉活动时能量的来源如图,一、能量的产生,4,3. 三种产能过程的特性比较,5,二、作业时的氧消耗,1）氧需：人体作业时，单位时间所需要的氧量叫氧需。,1. 基本概念,3）氧债：氧需与供氧量之间的差别叫氧债。,2）氧上限：血液在单位时间内所能供应的最大氧量叫氧上限。,2.氧消耗的动态变化规律,1）动态作业,动态作业时，人体的耗氧量是变化的，在开始的23min内，呼 吸和循环系统的功能还不能满足氧需，肌肉所需的能量是在缺氧条 件下产生的。此后呼吸和循环系统的功能逐渐加强，氧需逐渐得到 满足，进入稳定状态，进入稳定状态的作业可维持较长时间。作业 停止

4、后，机体的耗氧量并不能马上降到安静状态的耗氧水平，还将 继续消耗较多的氧以补偿氧债。,氧需能否得到满足,主要取决于循环系统的功能,其次取决于呼吸系统的功能。,6,A 氧 债 B 补 偿 氧 债,氧消耗的动态变化规律,安静氧需,7,氧消耗的动态变化规律,A 氧 债 B 补 偿 氧 债,安静氧需,8,任何作业均含有静态作业成分。静态作业所占的比重与作业者的姿势、 熟练程度有关；越熟练，不必要的静态作业就越少。 可通过改进工具，改进操作方法，来减少不必要的静态作业。,静 态 作 业 的 氧 消 耗 动 态变化规律,9,三、人体的能量代谢,1. 定义,能量代谢就是人体有关能量的产生、转移和消耗。,2.

5、 种类,1）基础代谢量：人在基础条件下，维持人最基本生理活动，所需 消耗的能量。,按机体所处的状态分为三种：,基础代谢率：单位时间内，单位体表面积所消耗的基础代谢量。 用B表示，单位：KJ/(m2.h),体表面积 S(m2) 0.0061身高(cm)0.0128 体重(kg)0.1529,基础代谢量=基础代谢率人体表面积持续时间BSt,我国正常人基础代谢率的平均值如表所示,10,3）能量代谢量：人体进行作业或运动时所需消耗的总能量。,能量代谢率：用M表示,能量代谢量MS t,2）安静代谢量：机体保持某部位的平衡及某种姿势所需消耗的能量。,安静代谢率： 用R表示 R=1.2B,安静代谢量RS t

6、1.2BS t,11,RMR (能量代谢量安静代谢量)/ 基础代谢量 (能量代谢率安静代谢率)/ 基础代谢率 (M1.2B)/B,由上式得： MB（RMR1.2）,总能耗 B（RMR1.2）体表面积活动时间 （RMR1.2）基础代谢量,练习：,3. 相对代谢率（Relative Metabolic Rate, RMR）,劳动强度不同，所消耗的能量不同，由于劳动者的体质差异，即使同样的劳动强度，不同劳动者的能量代谢也不同，为了消除个体差异，常用相对代谢率来衡量劳动强度。用RMR表示。,相对代谢率和能量代谢率是评价劳动强度指标。,不同作业的RMR如表8-5, 8-6所示。,RMR (作业时的氧消耗

7、量安静的氧消耗量)/ 基础的氧消耗量,12,4.能量代谢率的测定,2）间接法：通过测定人体消耗的氧量，再乘以氧热价。,1）直接法 P33 图2-8,M单位时间内氧气的消耗量（L/min）氧热价（KJ/L）,氧热价：物质氧化时，每消耗1L 氧所产生的热量称为物质的氧热价。 而氧热价通过呼吸商查表可得。,呼吸商：肌体在同一时间内所产生的CO2量与消耗O2量的比值(CO2 / O2)。,练习,呼吸商- 氧热价,查表,13,练 习,为测定某作业的劳动强度等级，测得作业者在作业时的耗O2量为1.30 L/min，CO2的产生量为 1.05L/min，安静时的耗O2量为 0.24 L/min，CO2的产生

8、量为0.19 L/min。求该项作业的相对代谢率。,查表, 氧热价为20.15KJ/L,查表,氧热价位20.05KJ/L,解:,该项作业的相对代谢率是 5.34。,14,练 习,解： 能量消耗量= 4.7+ 5.6 +18 = 28.3（KJ/min）,所以,若基础代谢量为4.7KJ/min，维持体位增加的代谢量为5.6KJ/min, 作业时增加的代谢量为18KJ/min。试求 RMR值。,能量消耗量=基础代谢量(1.2+RMR),15,例 题,基础代谢率为105 KJ/(m2min)，能量代谢率为599 KJ/(m2h)；若能量代谢率降到231 KJ/(m2h)时，试评价二者的劳动强度。,解

9、：RMR = (M-1.2B)/B=(599-1.2105)/105 = 4.5 RMR = (M-1.2B)/B=(231-1.2105)/105 = 1,根据劳动强度划分标准:前者属于重劳动;后者属于极轻劳动。,16,22 人体作业过程的调节与适应,一、神经系统, 习惯定型：若长期在同一环境中从事同一项作业活动，通过复合条件 反射逐渐形成该项作业操作的自觉习惯的逻辑平衡潜意识，称习惯定 型，又称动力定型（Dynamic Stereotype）。,二、心血管系统, 心率,1）作业时心率 安静时心率+40 2）脉压 脉压最大值的一半 3）收缩压 心率 4）血糖浓度 正常血糖浓度的一半,血压,呼

10、吸,判断能否继续作业的标志:,100mg/100ml 50mg/100ml,17,23 作业能力及其影响因素,一、作业能力,1. 概念：指完成某作业，作业者所表现的生理、心理、技能的综合性素质。,2. 表达方式,3. 变化规律,生产成果（产量、质量） = （作业能力，作业动机）,18,4. 意义,1）合理安排休息，不要在没进入疲劳期就安排休息；,例如：,安排工作V：V工作能力时，会加速作业者的疲劳，甚至影响身体健康。 V工作能力时，达不到兴奋点，工作效率低，易出错。,终末激发（Terminal Motivation）：快完成任务时，主观上为了赶任务或超额完成任务所激发的一种现象。终末激发所能维

11、持的时间很短。,19,二、休息作业时间制定,TwT劳/TT劳/(T劳T休)1/(1Tr),设：作业时单位时间的能量消耗量为M；制度劳动时间为T， 其中T劳为实际劳动时间，T休为休息时间.,则：TT劳T休,休息率：Tr T休/T劳,实际劳动率： Tw T劳/T,实际劳动时间是100.47kJ 能量贮备的耗尽时间，所以： T劳100.47/（M16.75）,总的能量消耗满足平均能量消耗量不超过16.75kJ/min, 所以：T劳M（T劳T休）16.75,T休T劳M/16.75T劳（M/16.75）1T劳,TrT休/T劳(M/16.75)1,20,练 习,已知某作业能量消耗量为31.75kJ/min

12、 ，求作业与休息时间及实际劳动率。,解： T劳 100.47/（M16.75） 100.47/（31.7516.75）6.7min,Tw T劳/（ T劳 T休）6.7/（6.7+6.0）52.75%,从事该强度的作业，连续作业6.7min后，应安排6min工间休息时间， 实际劳动率为52.75%。,T休 （M/16.75）1T劳 （ 31.75/16.75）1 6.7 6.0min,21,练 习,某作业日作业制度时间为480min, 要求净作业时间为450min.现测得作业者在作业时耗O2量为1.29L/min, CO2的排出量为1.045L/min; 安静时的耗O2量为0.245L/min,

13、CO2的排出量为0.194L/min. 问： 1）作业时增加的能量消耗率 2）该作业的劳动时间安排是否合理。,解： 作业时：RQ1.045/1.2910.81 查表,20.15KJ/l,M1.29120.1525.99KJ/min,安静时：RQ0.194/0.2450.79 查表,20.05KJ/l,R0.24520.054.91KJ/min,作业时增加的能量消耗率25.994.9121.08KJ/min,TrM/16.7510.55,TrT休/T劳 T休/（TT休）,T休 TrT/（1+Tr）170min,170min30min 不合适,22,练 习,作业者平均体表面积为1.6521 m2，

14、基础代谢率为2.5KJ/(m2min)，作业相对代谢率为5时，实际劳动率为多少？当相对代谢率提高到7时，劳动持续时间比原来缩短百分之多少？（保留两位小数）,解：1) RMR5时,RMR（M1.2B）/B,M（RMR1.2）BS25.61 KJ/min,T劳100.47/（M16.75）11.34min,T休T劳（M/16.751）5.998min,TwT劳/TT劳/(T劳T休) 11.34/(11.34+5.998)65.41%,2) RMR7时,M（RMR1.2）BS33.87 KJ/min,T劳100.47/（M16.75）5.87min,比原来缩短百分率（11.345.87）/11.34

15、10048.24%,23,练 习,8h 工作制中，作业开始前和作业结束前各用0.5h 进行准备和整理工作地，中午还有1h的午饭时间。作业时的能量消耗为26KJ/min，安静时的能量消耗为6KJ/min，试分析该工作班 ,至少还应安排几次休息？,以每次作业17min计算的休息次数为,至少还应安排21次休息。,（min）,（min）,解:,24,25 作业疲劳及其测定,4. 技术性疲劳：指脑力劳动与体力劳动并重，且神经相当紧张的作业。,一、作业疲劳的概念,二、分类,1. 个别器官疲劳：发生在仅需个别器官或肢体参与的紧张作业。,2. 全身性疲劳：主要是全身参与较为繁重的体力劳动所致。,3. 智力疲劳

16、：主要是长时间从事紧张的脑力劳动所致。,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，并伴 有疲倦感的现象，称作业疲劳。,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。,25,25 作业疲劳及其测定,三、疲劳的产生与积累,四、疲劳产生的机理,1. 物质累积理论,2. 力源消耗理论,3. 中枢系统变化理论,4. 生化变化理论,5. 局部血流阻断理论,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,疲劳积累过程的“容器”

17、模型,26,六、提高作业能力，降低作业疲劳的措施,2. 合理安排劳动时间,1. 改善工作条件,合理设计工作环境,改进设备和工具,改进工作方法,改进工作方法包括工作姿势、经济工作速度、搬运方式和操作的合理化。,1）休息时间的确定,2）合理安排休息方式 在强制节拍的流水线上，设置一定的工间暂歇和工间休息时间。 工间暂歇是指作业者的动作与动作间、作业与作业间的暂时停顿。 工间休息是指作业一段时间后停下来休息的时间。,27,2. 脑力负荷的影响因素,工作内容分为时间压力、工作任务的困难程度、工作强度等,人的能力,人的努力、认真程度,TR：操作在客观上要求的时间 是工作强度的一种度量。 TA：操作者实际

18、能够提供的有效时间。 是人工作能力的一种度量。,26 脑力工作负荷,工作内容,3. 人的业绩与脑力负荷的关系,28,26 脑力工作负荷,1. 脑力疲劳的含义,脑力疲劳是指人体肌肉工作强度不大，但由于神经系统紧张程度过高或长时间从事单调、厌烦的工作而引起的第二信号系统活动能力减退，大脑神经活动处于抑制状态的现象。,2. 脑力疲劳的产生与积累,高脑力负荷,单调作业,操作者对工作的态度、期望、动机及情绪状态,3. 单调作业及单调感觉,1）单调作业：是指作业过程中出现许多短暂而又高度重复的作业。,四、脑力疲劳及其消除,29,26 脑力工作负荷,单调作业特点： 作业简单、变化少、刺激少，引不起兴趣。 受

19、制约多，缺乏自主性，容易丧失工作热情。 对作业者技能、学识等要求不高，易造成作业者消极情绪。 只完成工作的一部分，对整个工作的目的、意义体验不到。 能量消耗不多，却容易引起疲劳。,单调感觉对人的影响：使操作者作业能力时高时低、不稳定；工作质量下降，错误率增加；使作业能力的动态曲线发生变化；注意力不集中等。,2）单调感觉：单调作业使操作者知觉到的系统的 “控制” 程度减至最低水平，因而产生不愉快、枯燥、缺乏兴趣和挑战、压抑以及觉得工作永无止境等消极情绪，这种由单调诱发的消极情绪称单调感觉。,30,练 习,某男身高1.7m，体重70Kg，B均值约为158.7KJ/(m2h)，连续作业2小时 当RM

20、R4时，问：能量消耗是多少？作业时增加的代谢量是多少？,能耗 （RMR1.2） BSt 2997.44KJ,作业时增加的代谢量 （RMR1.2） BSt 1.2 BSt RMR BSt 2305.72KJ,31,练 习,若基础代谢率为158.7KJ/(m2h)，连续作业2小时，能量代谢量为1500KJ，作业者身高1.78m，体重150斤，问：该作业相对代谢率是多少？,32,呼吸商和氧热价表,33,肌肉活动时能量的来源示意图,34,能量代谢可以通过以下指标之一测定出来（ ） （1）人体释放的热量和对外做功 （2）人体吸入的氧量 （3）人体呼出的CO2 （4）人的氧热价,35,问 题,1. 氧需能否得到满足主要取决于以下功能之一（ ）,（1）供氧条件 （2）氧上限 （3）循环系统 （4）呼吸深度,2. 静态作业通常表现出以下特征之一（ ）,（1）能量消耗水平较高 （2）后继性功能减弱 （3）容易疲劳 （4）肌肉为等张收缩,