第6章人的作业能力与疲劳资料.ppt

第六章 人的作业能力与疲劳,6.1 体力工作负荷及劳动强度,人体活动的最基本特征有三个： 力量 耐力 能量代谢,一、人体活动力量 人能够发挥出力的大小，决定于人体的姿势、着力部位以及力的作用方向 施力部位可把人体力量分为手部力量、脚（含腿）部力量、背部力量和颈部力量 人的操作是由手和脚来完成因此，手部力量和脚部力量在所有各类力量中起着重要的作用一、人体活动力量,（一）手部力量,（1）握力：握力的大小在很大程度上反映手的用力能力握力大小因年龄、性别等因素的变化而有很大的差异表8-1是根据对一组被试的测定所得到的实验结果从表8-1可以看出，人体力量与人的年龄、性别有关，年龄和性别对力量有很大的影响一、人体活动力量,（一）手部力量,（2）手的操纵力与人的作业姿势、用力方向等因素有关 1）坐姿手操纵力 2）立姿手操纵力 3）卧姿手操纵力 4）常见手部操作动作及其力量极限,,,一、人体活动力量,（二）脚部力量,脚产生的力的大小与下肢的位置、姿势和方向有关一般坐姿时，右脚最大蹬力平均可达2568N,左脚为2362N；膝部伸展角度在1300～1500或1600～1800之间时，脚蹬力最大 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二、人体活动的耐力,一般把人体能够在较长时间内保持特定工作水平的能力称为耐力研究表明，随着活动持续时间的增加，人体力量出现下降人体力量与持续时间之间存在一种非线性的反比关系，如图所示6.2 体力工作负荷及其测定,体力工作负荷是指人体单位时间内承受的体力工作量的大小工作量越大，人体承受的体力工作负荷强度越大人体的工作能力是有一定限度的 对操作者承受负荷的状况进行准确评定，既能保证工作量，又能防止操作者在最佳工作负荷水平外超负荷工作，是人机系统设计的一项重要任务一、体力工作负荷的定义,可运用上述生理指标和生化指标的变化测定人体工作负荷水平，体力工作负荷可以从生理变化、生化变化、主观感觉等三个方面进行测定二、 体力工作负荷的测定,（一）生理变化测定 生理变化测定主要通过吸氧量、肺通气量、心率、血压和肌电图等生理变量的变化来测定体力工作负荷生理变化的测定也可以使用某些派生的吸氧量和心率指标二）生化变化测定 经常的测定项目：乳酸和糖原的含量体力负荷对人体尿蛋白含量有明显的影响，即所谓的“运动性尿蛋白”现象。

二、 体力工作负荷的测定,（三）主观感觉测定 主观感觉测定是通过自认劳累分级量表进行评价(P147)经过多次修改，目前普遍使用的是15点（6—20点）量表，该量表的特征是要求操作者根据工作中的主观体验对承受的负荷程度进行评判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不同，单位时间人体所消耗的能量也不同从劳动生理学方面来看，以能量代谢为标准进行分级是比较合适的这种分级法可以把千差万别的作业，从能量代谢角度进行统一的定义目前，国内外对劳动强度分级的能量消耗指标主要有两种： 相对指标，即相对代谢率RMR该指标在国外应用比较普遍，目前在我国已开始使用； 绝对指标，如8h的能量消耗量，劳动强度指数等三、 劳动强度及其分级,1、以相对代谢率指标分级 依作业时的相对代谢率指标评价劳动强度标准的典型代表是日本能率协会的划分标准，它将劳动强度划分为5个等级 作业的越高，规定的作业率应越低 ≤2.7适宜的作业； 4的作业不能连续进行； 7的作业应实行机械化三、 劳动强度及其分级,相对代谢率指标分级 能耗量指标分级 劳动强度指数分级 耗氧量、心率等指标分级,2、以能耗量指标分级 不同劳动强度的能耗量与相对代谢率指标对照资料见表。

该资料为日本劳动研究所发表我国1984年颁布了体力劳动强度分级标准(GB3869-83)，1997年重新确定标准（GB3869-1997）代替GB3869-83，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3、以劳动强度指数分级,本标准采用下列定义 1）能量代谢率energy metabolic rade（M） 2）劳动时间率working time rate (T) 3）体力劳动性别系数 sex coeffcient of physical work (S) 4）体力劳动方式系数 way coefficient of physical work (W) 5）体力劳动强度指数 intensity index of physical work (I),3、以劳动强度指数分级,,3．能量代谢率、劳动时间率和体力劳动强度指数的计算方法,（1） 平均能量代谢率M计算方法,单项劳动能量代谢率计算如下： 每分钟肺通气量3.0～7.3L时采用式： lgM＝0.0945x – 0.537 94 每分钟肺通气量8.0～30.9L时采用式： lg(13.26—Ｍ)＝1.1648 -0.0125x 每分钟肺通气量7.3～8.0L时采用上面两式的平均值。

上式中，M为能量代谢率（kJ／min·m2）；x为单位体表面积气体体积，L／min·m22）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 工作日总工时（min）,（3）体力劳动强度指数计算方法 体力劳动强度指数计算公式： I=10 · T·M·S·W 式中：I－体力劳动强度指数； 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 其中，净作业时间比率可通过抽样测定，取其平均值,,4、以氧耗、心率等指标分级,以能量消耗为指标划分劳动强度时，耗氧量、心率、直肠温度、出汗率、乳酸浓度和相对代谢率等具有相同意义典型代表是国际劳工局83年标准，将工农业生产劳动强度划分为6个等级。

能量产生和消耗可以从人体消耗的氧量上反应出来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 （1）氧债及其补偿 氧需：单位时间所需的氧量（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） 耗氧量,,（1）氧债及其补偿,,氧债：氧需和供氧量之差（如图）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，然后再逐渐降低到安静水平具体如图8-8所示静态作业的氧消耗动态,,（3）氧耗量的测定与计算,相对代谢率(RMR)指标通过作业中氧耗量来计算，计算公式如下：（要注意，对恢复期还氧债部分的氧耗量不能忽略）,其中作业时的氧耗量直接作业过程中测得 基础代谢氧的消耗量可以通过由体重、身高计算的体表面积值查表求出 安静时氧的消耗量，一般以基础代谢氧消耗量的1.2倍来计算,5、最大能量消耗界限,一般，人体的最佳工作负荷是指在正常情境中，人体工作8h不产生过度疲劳的最大工作负荷值。

最大工作负荷值通常以能量消耗界限、心率界限以及最大摄氧量的百分数表示 国外一般认为，能量消耗20.93kJ/min、心率(110～115) beats /min、吸氧量为最大摄氧量的33%左右时的工作负荷为最佳负荷 对于重强度劳动和极重(很重)强度劳动，只有增加工间休息时间即通过劳动时间率来调整工作日中的总能耗，使8h的能耗量不超过最佳能耗界限为了补充体内的能量贮备，就必须在作业过程中，插入必要的休息时间6.3 体力疲劳及其消除,一、体力疲劳及其分类,体力疲劳是指劳动者在劳动过程中，出现的劳动机能衰退，作业能力下降，有时伴有疲倦感等自觉症状的现象 疲劳是一种信号，它提醒你，你的机体已经超过正常负荷，应该进行调整和休息 体力疲劳根据身体使用部位可分为局部疲劳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）疲劳过度积累期二、疲劳的产生与积累,疲劳的积累过程可用“容器”模型来说明，图8-9为“容器”模型示意图。

从图中可以看到，操作者的疲劳受很多因素影响，最典型的是以下五个方面二、疲劳的产生与积累,（1）劳动强度与工作持续时间劳动强度是决定疲劳出现时间以及疲劳积累程度的主要因素 （2）作业环境条件环境条件包括许多方面，如照明，噪声、振动、微气候、空气污染、色彩布置等 （3）劳动制度和生产组织方式不合理的劳动制度和生产组织方式不利于人体保持最佳工作能力二、疲劳的产生与积累,（4）身体素质不同的作业者身体素质不同 （5）营养、睡眠等营养和睡眠是影响操作者疲劳状况的另一类因素，生活条件差，营养不良，长期睡眠不足的个体，其工作能力受到明显的影响，容易产生疲劳 （6）其他作业者本身的因素，如熟练程度、操作技巧、对工作的适应性、年龄以及劳动情绪等影响因素也都会带来生理疲劳三、疲劳产生的机理,疲劳的类型不同，发生的机理也不同对于疲劳现象的解释在学术界未能达成共识，目前主要有下述几种论点1.物质累积理论短时间大强度作业产生的疲劳，主要是肌肉疲劳大量研究表明，短时间大强度作业后，肌肉中的ATP、CP含量明显下降 ATP、CP浓度下降至一定水平时必定导致肌肉进行糖酵解以再合成ATP糖酵解伴随乳酸的产生和积累这种物质在肌肉和血液中大量累积，使人的体力衰竭，不能再进行有效的作业。

三、疲劳产生的机理,2.力源消耗理论 随着劳动过程的进行，能量不断消耗，人体内的 ATP、CP浓度和肌糖原含量下降人体的能量供应是有限的，当可以转化为能量的能源物质“肌糖原”储备耗竭或来不及加以补充时，人体就产生了疲劳三、疲劳产生的机理,3.中枢系统变化理论 作业过程中，除了ATP、CP浓度和肌糖原含量不断下降以外，同时还伴随着血糖的降低和大脑神经抑制性递质含量上升由于血糖是大脑活动的能力供应源，它的降低将引起大脑活动水平的降低，即引起中枢神经疲劳三、疲劳产生的机理,4.生化变化理论 全身性体力疲劳是由于作业及环境引起的体内平衡状态紊乱人体在长时活动过程中会出汗导致体液丢失一旦体液减少到一定程度，则循环的血量也将减少，从而引起活动能力下降同时，汗液排出时还伴随着盐的丢失，这会影响血液的渗透压和神经肌肉的兴奋性，结果导致疲劳三、疲劳产生的机理,5.局部血流阻断理论 静态作业时，肌肉等长收缩来维持一定的体位，虽然能耗不多，但易发生局部疲劳这是因为肌肉收缩的同时产生肌肉膨胀，且变得十分坚硬，内压很大，将会全部或部分阻滞通过收缩肌肉的血流，于是形成了局部血流阻断人体经过休整、恢复，血液循环正常，疲劳消除。

三、疲劳产生的机理,疲劳产生的机理可以概括为大量的能量被消耗，同时身体内产生疲劳毒素；由于能量的不足，细胞活力下降，机体各系统的功能减退；疲劳毒素在体内聚积，体内环境恶化，细胞发生中毒，兴奋性衰。