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1、第8章人的作业行为与心理行为,2,主要内容,8.1 人体活动力量与耐力8.2 体力工作负荷及其测定8.3 人体活动时能耗与氧耗8.4 脑力工作负荷及其测定8.5 劳动强度分级8.6 应激 8.7 疲劳及其消除8.8 以人为中心的设计原则,3,8.1 人体活动力量与耐力,人体活动的最基本特征：力量、耐力和能量代谢，三者联系密切。此外，还应该考虑速度与准确度的问题。研究和测定人体活动时的力量、耐力和能量消耗的需求状况,对提高作业效率和减少损伤有重要意义。本节重点掌握：肌力及其影响因素、静态施力与动态施力、耐力、手部力量及脚部力量特征。,4,肌力及其影响因素,人的活动能力是由肌肉决定的。肌肉收缩产生
2、肌力，肌力的大小受很多因素影响。影响因素：肌肉长度：肌肉长，收缩时运动距离大，做功多，产生的肌力就大。肌肉横截面积的大小：如果肌肉横截面积大，那么参与运动的肌纤维的数量就多，产生的肌力就大。神经的主导作用：肌纤维的收缩是由神经冲动引起的，因此，在肌肉活动中，神经具有主导作用。总的来说，肌力的大小取决于力学、解剖学、生理学各方面因素的总和，而肌力发挥的大小还与肌力作用时间、作用方向、着力部位、人的作业姿势等因素有关。,5,静态肌力及其极限,肌肉施力有两种方式：一种是动态肌肉施力（dynamic work），另一种是静态肌肉施力(static work)。动态肌肉施力就是肌肉运动时收缩和舒张交替改
3、变，静态肌肉施力则是持续保持收缩状态的肌肉运动形式。通常，把最大肌力的15%20%大小的力叫做静态肌力极限。,6,手部力量及脚部力量特征,握力，平均数据 P149坐姿时手臂的操纵力分布立姿直臂时手臂的操纵力卧姿弯臂时的力量分布常见手部操作动作及其力量极限推荐值 P150坐姿时足的蹬力。脚产生的力的大小与下肢的位置、姿势和方向有关。如膝部伸展角度在13001500或16001800之间时，脚蹬力最大。脚力控制器的操纵力最大不应超过264N。,7,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。人体力量与持续时间之间存在一种非线性的反比关系。,相同百分位数的 最大力量 绝对力量,8
4、,8.2 体力工作负荷及其测定,对操作者承受负荷的状况进行准确评定，既能保证最佳工作负荷水平的确工作量，又能防止操作者超负荷工作，是人机系统设计的一项重要任务。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。,9,体力工作负荷的测定方法,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。生理变化测定主要通过能量消耗、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；也可以使用某些派生的吸氧量和心率（如氧债、心电图等）指标。生化变化经常的测定项目：乳酸、血糖和人体尿蛋白的含量。如高强度体力作业时，乳酸和人体尿
5、蛋白含量上升，而血糖含量降低。,10,体力工作负荷的测定方法,主观感觉测定（常用）是通过自认劳累分级量（RPE）表进行评价(P154)。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。对各种各样的问卷、量表进行分析的时候，其实看的就是两个，一个是信度，一个效度。,11,8.3 人体活动时的能耗与氧耗,体内物质分解产生能量，能量用于做功和维持体温。而体内能量的产生、转移和消耗叫做能量代谢。按机体所处状态，能量代谢可以分为：基础代谢量、安静代谢量、能量代谢量。基础代谢量(B)，是人在绝对安静下(空胃平卧状态)维持生命所必须消耗的能量。安静代谢量(1.2B)，是指机体为了保持各
6、部位的平衡及某种姿势所消耗的能量。包括基础代谢量和为维持体位平衡及某种姿势所增加的代谢量两部分。人体进行作业或运动时所消耗的总能量，叫能量代谢量。能量代谢量包括基础代谢量，维持体位增加的代谢量和作业时增加的代谢量三部分。,12,相对代谢率 RMR,为了消除作业者之间体质的差异因素，常用相对代谢率这一相对指标衡量劳动强度。相对代谢率记为RMR，可通过计算或查表求得。(测定：热量计、耗氧量),13,作业时氧耗动态,耗能量难以直接测量，一般利用耗氧量间接获得。作业时人体所需的氧量取决于劳动强度大小。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
7、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）20岁以后人的最大摄氧量逐渐下降。,14,氧债及其补偿,氧债：氧需和供氧量之差。,15,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。具体如下图。,16,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
8、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,17,8.4 劳动强度分级,劳动强度是指作业者在生产过程中体力消耗及紧张程度。目前按能量代谢为标准进行分级，主要有相对指标和绝对值表两种。（一）以相对代谢率（RMR）指标分级P161表8 5个等级；极轻，轻，中，重，极重（二）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P162表9（三）以劳动强度指数分级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。P162表10,18,劳动强度分级,（四）以氧耗、心率等指标分级根据研究表明，以能量消耗为指标划分劳动强
9、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1983年的划分标准，它将工农业生产的劳动强度划分为6个等级，见P164表11。很轻、轻、中等、重、很重、极重,19,劳动强度分级,（五）最大能量消耗界限体力负荷过大，会损害劳动者健康，甚至造成事故；过小，不利于劳动者潜能的发挥和作业效率的提高。最佳工作负荷：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为最佳工作负荷。国外一般认为，能量消耗20.93kJ/min、心率(110115)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。为了使8h的能耗量不超过最佳能耗界
10、限，就必须在作业过程中，插入必要的休息时间。,20,8.5 脑力工作负荷,随着科学技术的进步,人在系统中的作用发生了根本性的转变,传统的体力劳动被脑力劳动所代替。人在系统中的作用不是削弱了而是加强了，如何预测和测量人在系统中的表现和脑力负荷变得十分必要。意义：按脑力负荷进行系统设计。,21,8.5.1 脑力负荷定义（困难）,与体力负荷相对应,脑力负荷最初用来形容人在工作中的心理压力,或信息处理能力,也叫心理负荷、精神负荷或脑力负担。脑力负荷是一个多维概念，它涉及到工作要求，时间压力，操作者的能力和努力程度，行为表现和其他许多因素。下面是几种具有代表性的定义。(1)脑力负荷是人在工作时的信息处理
11、速度，即决策速度和决策的困难程度。(2)脑力负荷是人在工作时所占用的脑力资源的程度，即脑力负荷与人在工作时所剩余的能力是负相关的。(3)脑力负荷是人在工作中感受到的工作压力的大小。(4)脑力负荷是人在工作中的繁忙程度。,22,脑力负荷定义及其影响因素,脑力负荷定义：脑力负荷反映了工作时人的信息处理系统被使用程度的指标。脑力负荷+人的闲置未用的信息处理能力=人的信息处理能力。如何测量？工作内容。包括工作时间、工作任务、工作强度、工作环境等。人的能力。能力大小、努力程度不同。工作绩效与脑力负荷强度存在明显的依赖关系。超脑力负荷：容易遗漏、错误的感知、控制决策失误。低脑力负荷：单调枯燥，漏报、注意力
12、降低、反应时延长。,23,8.5.2 脑力负荷的测量方法,脑力负荷测量方法，按其特点和使用范围可分为四类，即：主观评价法；主任务测量法；辅助任务测量法；生理测量法。,航天警戒作业模拟,24,（一）主观评价法及其特点,主观评价法是最流行也是最简单的脑力负荷评价方法。该方法要求系统操作者陈述特定操作过程中的脑力负荷体验，或根据脑力负荷体验对操作活动进行难度顺序的排列。它具有以下特点：1.主观评价是脑力负荷评价中唯一的直接评价方法。2.主观评价一般在事后进行，不会对主操作产生干扰。3.主观评价一般使用统一的评定维度，不同情境的负荷评价结果可相互比较。4.使用简单、省时。把飞机驾驶的难易程度分为十个等
13、级,飞机驾驶员在驾驶了飞机之后,根据自己的感觉,对照各种困难程度的定义,给出自己对该种飞机的评价。,25,主观评价法分类,脑力负荷主观评定技术有多种类型，最常见的有：古一哈柏(Cooper-Harper)评价法。（飞机一般工作）主观负荷评价法。（SWAT，三要素，只有结果，p226）NASATLX法。(六要素两两比较，加权平均)主观评价法的缺陷（1）评价结果有偏差。（2）评价结果容易混淆。（3）方法应用存在局限性。（4）方法敏感性存在特异性。,26,装备导航系统的车辆运行，取自国外有关试验数据。,装备导航系统的驾驶环境要求脑力负荷和时间负荷相对较高。该方法用于心理测验分析、实验室测试和模拟飞行
14、等领域的研究中,27,（二）主任务测量方法,用操作者在工作中的表现结果（如业绩指标）来推算这一工作强加于操作者的脑力负荷。表现结果与这些标准相比较,达不到标准则被认为是负荷过高。主任务测量法可以分为两大类，一类是单指标测量法，一类是多指标测量法。反映脑力负荷的重要指标：反应时间、反应正确率、无反应率,28,主任务测量方法单指标测量法、多指标测量法,单指标测量法就是用一个业绩指标来推断脑力负荷。在使用单指标测量法时，通常用错误或时间延迟作为业绩指标。指标选择的好坏对脑力负荷的测量成功与否有着决定性的作用。多指标测量法优点：减小测量的误差，找出脑力负荷产生的原因，提高测量的精度，寻找有用指标进行测
15、量。主任务测量方法存在问题：各种操作性质各不相同，不可能提出一种广泛适用的绩效参数，因此各操作之间的脑力负荷状况无法进行比较。主任务绩效由于得到充足资源的供应而对工作负荷的变化不敏感。,29,（三）辅助任务测量法,原理：同时做两件工作时，操作人员在不影响主任务的情况下尽量做辅助任务。主任务脑力负荷越大，剩余资源越少，操作者从事辅助任务的能力就越弱。此时，主任务的脑力负荷就通过辅助任务的表现来进行。步骤：先测量单独做辅助任务时的业绩指标；然后在不影响主任务的情况下尽量做辅助任务。类型：可以细分的；与主任务使用相同的资源；没有干扰或干扰很小。,30,（四）生理测量法,与脑力相关的生理指标：心率、大
16、脑诱发电位等。心率变异：正常情况下，人的心率是不规则的。当人承受脑力负荷时心率平均值没有很大的提高，但心率变异明显下降，而且随着负荷强度增加，心率变异越来越小。大脑诱发电位：大脑诱发电位的变化对脑力活动的某些成分(知觉/认知负荷)较为敏感。其中，P300（刺激呈现后约300ms时出现的一个正向电位波动）尤为敏感。,局限：其他因素的影响；不同的工作采用不同的生理指标。,31,8.6 应激,当系统偏离最佳状况而操作者又无法或不能轻易地校正这种偏离时，操作者呈现的状态即为应激。应激出现时，生物体内部发生生理方面、心理方面、行为方面及业绩方面的变化，会导致人的健康、安全问题以及影响作业效率。,32,应
17、激现象产生的原因,原因：系统偏离最佳状况。环境要求与操作者能力不匹配。动机因素的作用。应激现象与唤醒水平：适度的恐俱和焦虑可提高个体的警觉水平；但过度的恐惧和焦虑妨碍了个体对事件的认识和思维，妨碍个体对事件的判断和决策，可能会出现言行错乱和意志力下降，行为盲目，出现非理性行为，甚至出现“呆若木鸡”状态；唤醒水平过低，操作者会变得不敏感。,33,应激控制,1.控制或减少应激源的强度水平，使它落入到可接受的范围内。例如，通过改进工作和环境的设计，或者通过改进组织和人际关系，至少能够缓和某些应激源产生的效应。2.人员的选拔与训练。例如，加强个体对应激源的认识，提高技术素质，提高个体心理承受力。研究应
18、激的主要目的是努力将应激效应限制在一个合理的范围内，从而有利于操作者进入到一个最佳或接近最佳的工作状态。,34,魔鬼训练,35,8.7 疲劳,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。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。脑力疲劳一般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。,36,8.7.1 疲劳的产生与积累,体力疲劳是随工作
19、过程的推进逐渐产生和发展的。（1）工作适应期。（2）最佳工作期。（3）疲劳期。（4）疲劳过度积累期。,37,脑力疲劳的产生与积累,脑力疲劳的产生与下列因素有密切关系。（1）高脑力负荷。（2）单调作业。（3）操作者对工作的态度（热情）、期望、动机及情绪状态。脑力疲劳与生理疲劳不同，它易受情绪因素的影响。消极的情绪使操作者体验到更多的疲劳效应，积极的情绪往往降低操作者积累的疲劳。思考：单调作业的特点？单调感？避免单调的措施？P242,38,8.7.2 疲劳产生机理,物质累积理论、力源消耗理论、中枢系统变化理论、生化变化理论、局部血流阻断理论；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
20、术界未能达成共识。人的中枢神经系统主管人的注意力、思考、判断等功能，不论脑力劳动还是体力劳动，最先、最敏感地反映出来的是中枢神经的疲劳，继之反射运动神经系统也相应出现疲劳，表现为血液循环的阻滞、肌肉能量的耗竭、乳酸的产生、动力定型的破坏。,39,8.7.3 疲劳的测定,能够表征疲劳的指标及测定疲劳的方法应满足：测定结果应当是客观的表达，而不依赖于作业者的主观解释。测定的结果应当定量化表示疲劳的程度。测定方法不能导致附加疲劳，或使被测者分神。测定疲劳时，不能导致被测者不愉快或病态感觉。疲劳特征及测定方法身体的生理状态发生特殊变化。例如：心率、血压、呼吸等发生变化。P169表12进行特定作业时的作
21、业能力下降。例如：对特定信号的反应速度、正确率、感受能力下降，工作绩效下降等。疲劳的自我体验。,40,疲劳测定方法,生化法（血、尿、汗及唾液等液体中乳酸、蛋白质、血糖等成分含量的变化）工作效绩测定（如数量、质量以及出现错误或发生事故的概率）生理心理测试法（膝腱反射机能钝化程度、两点阈、皮肤划痕消退时间测定法、皮肤电流反应测定法、心率值测定法、色名呼叫时间测定法、勾消符号数目测定法、反应时间测定法闪光融合值测定法等）。疲劳症状调查法（调查的症状应真实，有代表性，尽可能调查全作业组人员。另外，选择量表时应注意量表的信度和效度。）,41,8.7.4 疲劳的消除,疲劳的一般规律（1）疲劳可以通过休息恢
22、复。（2）疲劳有累积效应。（3）疲劳程度与生理周期有关。（4）人对疲劳有一定的适应能力。降低疲劳的途径（1）改善工作条件（2）合理确定休息时间和休息方式（3）改进生产组织与劳动制度,人机环境管理,42,（一）改善工作条件,1.合理设计工作环境工作环境包括：照明、色彩、噪声、振动、微气候条件、粉尘及有害气体等。2.改进设备和工具采用先进的生产技术和工艺，提高设备的机械化、自动化水平，是提高劳动生产率，减轻劳动强度，彻底改善劳动条件的根本措施。工具和辅助设备的改进，可以减少静态作业，减轻劳动强度，提高工作效率。3.改进工作方法。,43,改进工作方法,采用合适的作业姿势。需要设计合理的工作场地和工作
23、位置，研究合理的工作姿势，避免不良体位产生；设备、工具的设计和安置要合理，消除不良姿势和操作不便。采用经济作业速度。经济速度，就是进行某项作业时消耗最小能量的作业速度。在这个速度下，作业者不易疲劳，持续工作时间最长。选择最佳的作业方法。去掉多余、无效的动作；合理使用人力。提高机械化和自动化程度。思考：如何合理用力？,44,（二）合理确定休息时间和休息方式,疲劳后身体的恢复 疲劳恢复过程包括体内产能物质及体液等其他成分的恢复；疲劳物质的消除等。休息时间的确定（1）以能耗指标确定。设作业时实际能耗量为M，工作日总工时为T，其中实际劳动时间为T劳，休息时间为T休，则,休息率,实际劳动率,能量消耗耐力
24、水平16.75KJ/min,是否休息,45,以能耗指标确定休息时间,因为在一个周期中，实际劳动时间为100.47 kJ能量贮备被耗尽的时间，所以：,M为实际能耗量,46,综合考虑各因素确定休息时间和休息方式,综合考虑休息时间的长短、次数和时刻，还与作业性质、紧张程度、作业环境等相关因素。特点：前半日：休息时间长些，消除开始积累的轻度疲劳；后半日：休息次数多些；对强节拍流水线作业，应设置工间暂歇。休息方式休息方式可分为：积极休息（交替休息）消极休息（安静休息）。积极休息比消极休息使工作效率恢复快约60%70%，重体力劳动一般采取这种休息方式。,47,（三）改进生产组织与劳动制度,休息日制度休息日制度直接影响劳动者的休息质量与疲劳的消除，目前大多采用40h/周。轮班制度轮班制分为单班制、两班制、三班制或四班制等。应当根据行业的特点、劳动性质及劳动者身心需要安排轮班方式。人员选拔与培训（四）改善工作内容，避免单调的措施。P242,48,8.8 以人为中心的设计原则,1.合理运用内部知识和外部知识。2.简化任务结构以减轻人的作业负担。3.终始可视性操作。4.建立自然匹配。5.利用限制因素。（一对一）6.考虑人的差错。7.标准化是最后的选择。,49,50,谢谢,
