人因工程第二章.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 ATP的数量很少,适于短

2、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。,葡萄糖（糖元）,ATP+乳酸,磷酸果糖

3、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

4、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.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

5、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 t1.2BS t,11,RMR(能量代谢量安静代谢量)/基础代谢量(能量代谢

6、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

7、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.

8、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：RMR=(M-1.2B)/B=(599-1.2105)/105=4.5 RMR=(M-1.2B)/B=(231-1.21

9、05)/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+402）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，

10、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

11、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，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+

12、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,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,M1.291

13、20.1525.99KJ/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，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）/

14、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）/11.3410048.24%,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

15、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：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

16、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”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

17、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

18、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

19、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RMR4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,