《安全人機(jī)工程學(xué)》課件第4章 人的作業(yè)疲勞與可靠性

學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)，理解作業(yè)疲勞產(chǎn)生的機(jī)理；了解疲勞的測(cè)定方法，掌握疲勞的改善與消除；了解職務(wù)分析、職業(yè)適應(yīng)性的測(cè)評(píng)方法；掌握人失誤、人的不安全行為的原因及防止措施。14.1.1勞動(dòng)強(qiáng)度

勞動(dòng)強(qiáng)度可以理解為，作業(yè)中人在單位時(shí)間內(nèi)作功和機(jī)體代謝能力之比。表示人勞動(dòng)的緊張程度。勞動(dòng)強(qiáng)度的影響因素：勞動(dòng)對(duì)象因素（工作性質(zhì)+工作量密度）勞動(dòng)工具因素勞動(dòng)環(huán)境因素勞動(dòng)者因素（生理+心理+精神狀態(tài)特征）勞動(dòng)時(shí)間2024/5/2224.1勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)2024/5/2234.1.2作業(yè)分類1）靜力作業(yè)：主要是依靠肌肉的等長收縮來維持一定的體位，即身體和四肢關(guān)節(jié)保持不動(dòng)時(shí)所進(jìn)行的作業(yè)。F/Fmax=1，幾秒鐘，無氧狀態(tài)；F/Fmax=50%，Tmax=1min；F/Fmax=30%，Tmax=2.5min；F/Fmax=15%，Tmax=15min；F/Fmax<15%，血液循環(huán)基本正常。原因：局部肌肉缺氧、乳酸堆積并引起疼痛。2）動(dòng)力作業(yè)：

動(dòng)力作業(yè)是靠肌肉有節(jié)奏地收縮與舒張，對(duì)物體交替進(jìn)行施力與放松，從而完成作業(yè)動(dòng)作的，即經(jīng)常說的體力勞動(dòng)。

特點(diǎn)：血流量提高幾倍、10-20倍，只要選擇合理作業(yè)節(jié)律，動(dòng)力作業(yè)可以延續(xù)很長時(shí)間而肌肉不易產(chǎn)生疲勞。2024/5/2244.1.3勞動(dòng)強(qiáng)度的分級(jí)

問題：勞動(dòng)強(qiáng)度是表示人的緊張程度，“緊張”如何來衡量？可以用作業(yè)速度、用力大小、精神負(fù)擔(dān)、作業(yè)姿勢(shì)等來衡量，很難標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。從生理性角度，用能量消耗較合適。即可采用耗氧量、能消耗量、能量代謝率及勞動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)等來衡量，都是能耗的一種表現(xiàn)和反映。2024/5/2251）國際勞工局分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

按氧耗量劃分為3級(jí)：中等強(qiáng)度作業(yè)、大強(qiáng)度作業(yè)及極大強(qiáng)度作業(yè)。

中等強(qiáng)度作業(yè)，氧需不超過氧上限。中等強(qiáng)度又分為6級(jí)。中等強(qiáng)度又分為6級(jí)：很輕、輕、中等、重、很重和極重6級(jí)。

大強(qiáng)度作業(yè)，指氧需超過氧上限，即在氧債大量積累的情況下作業(yè)，如爬坡負(fù)重、手工揮鎬或鍛打。這種作業(yè)只能持續(xù)10余分鐘，不會(huì)更長。

極大強(qiáng)度作業(yè)，指完全在無氧條件下的作業(yè)，氧債可能等于氧需。只在短跑、游泳比賽時(shí)才出現(xiàn)這類情況，持續(xù)時(shí)間不超過2分鐘。

2024/5/226勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)R.M.R耗能量（KJ）作業(yè)特點(diǎn)性別8小時(shí)全天A級(jí)極輕勞動(dòng)0～1.0男2300～38507750～9200

手指作業(yè)，腦力勞動(dòng)，坐位姿勢(shì)多變，立位重心不動(dòng)女1925～30156900～8040B級(jí)輕勞動(dòng)1.0～2.0男3850～52309290～10670長時(shí)間連續(xù)上肢作業(yè)女3015～42708040～9300C級(jí)中等勞動(dòng)2.0～4.0男5230～733010670～12770立位工作，身體水平移動(dòng)，步行速度，上肢用力作業(yè)，可持續(xù)作業(yè)女4270～59409300～10970D級(jí)重勞動(dòng)4.0～7.0男7300～909012770～14650全身作業(yè)，全身用力10～20min需休息1次女5940～745010970～29800E級(jí)極重勞動(dòng)7.0～11)男9090~1084014650～16330全身快速用力作業(yè)呼吸急促、困難，2～5min即需休息女7450～892012480～1394072024/5/222）日本勞動(dòng)研究所分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)勞動(dòng)強(qiáng)度級(jí)別勞動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)Ⅰ≤15Ⅱ～20Ⅲ～25Ⅳ>2582024/5/223）我國分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)《體力勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（GB3896--1997）

體力勞動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)計(jì)算公式見式4-1：I=T·M·S·W·10

（4-1）式中：I—體力勞動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)；T—?jiǎng)趧?dòng)時(shí)間率，%；M—8h工作日平均能量代謝率，kJ/(min·m2)；S—性別系數(shù)：男性=1，女性=1.3；W—體力勞動(dòng)方式系數(shù)：搬=1，扛=0.40，推/拉=0.05；10—計(jì)算常數(shù)。92024/5/22體力勞動(dòng)分級(jí)職業(yè)描述I（輕勞動(dòng)）坐姿：手工作業(yè)或腿的輕度活動(dòng)（正常情況下，如打字、縫紉、腳踏開關(guān)等）；立姿：操作儀器，控制、查看設(shè)備，上臂用力為主的裝配工作II（中等勞動(dòng)）手和臂持續(xù)動(dòng)作（如鋸木頭等）；臂和腿的工作（如卡車、拖拉機(jī)或建筑設(shè)備等運(yùn)輸操作）；臂和軀干的工作（如鍛造、風(fēng)動(dòng)工具操作、粉刷、間斷搬運(yùn)中等重物、除草、鋤田、摘水果和蔬菜等）III（重勞動(dòng)）臂和軀干負(fù)荷工作（如搬重物、鏟、錘鍛、鋸刨或鑿硬木、割草、挖掘等）IV（極重勞動(dòng)）大強(qiáng)度的挖掘、搬運(yùn)，快到極限節(jié)律的極強(qiáng)活動(dòng)2024/5/2210表4-4常見職業(yè)體力勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)表（一）疲勞定義：定義一：所謂疲勞就是人在持續(xù)一段時(shí)間的勞動(dòng)后，人體發(fā)生機(jī)理變化、自覺勞累和效率（能力）下降的現(xiàn)象，即產(chǎn)生心理上和生理上的一種不適感，是勞動(dòng)生理的一種正常表現(xiàn)。定義二：所謂疲勞就是人體內(nèi)的分解代謝和合成代謝平衡不能維持（或高、低位的代謝反應(yīng)平衡不正常）。疲勞既有生理和心理因素，也和環(huán)境、社會(huì)因素及生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)系統(tǒng)因素等有關(guān)。疲勞程度的輕重決定于勞動(dòng)速度、強(qiáng)度的大小和持續(xù)勞動(dòng)時(shí)間的長短。2024/5/22114.2作業(yè)疲勞及其測(cè)定2024/5/2212（二）疲勞的特點(diǎn)和分類（1）疲勞的特點(diǎn)

疲勞是一系列生理和心理現(xiàn)象的綜合體。

生理反應(yīng)（作業(yè)機(jī)能降低、或厭倦不愿意繼續(xù)工作、勞動(dòng)效率降低、質(zhì)量下降等）伴隨疲勞，對(duì)應(yīng)生理的可測(cè)指標(biāo)會(huì)的變化；進(jìn)行特定作業(yè)時(shí)的作業(yè)能力下降；

心理反應(yīng)（經(jīng)過努力，可一時(shí)掩蓋疲勞、或提前、或加速出現(xiàn)等）把疲勞看成是特殊的、獨(dú)特感受的心理狀態(tài)－疲勞的自我體驗(yàn)。

環(huán)境反應(yīng)（照明水平、背景、溫度、噪聲、不合理的工作節(jié)奏都會(huì)使疲勞加速出現(xiàn)）。

（2）疲勞的分類按疲勞的原因：生理性和心理性疲勞按疲勞所發(fā)生的部位：精神、肌肉和神經(jīng)疲勞；按疲勞的程度：一般疲勞，過度疲勞、重度疲勞;

按疲勞產(chǎn)生時(shí)間的長短：急性疲勞和慢性疲勞；按作業(yè)方式：動(dòng)態(tài)作業(yè)疲勞和靜態(tài)作業(yè)疲勞；

按功能變化的器官：中心性疲勞和外周性疲勞（3）引起疲勞的原因作業(yè)的強(qiáng)度、性質(zhì)和持續(xù)時(shí)間；身體素質(zhì)；作業(yè)的速度；精神因素；工作單調(diào);環(huán)境的因素。2024/5/22132024/5/2214（三）疲勞機(jī)理

1）短時(shí)大強(qiáng)度發(fā)生的局部肌肉疲勞－乳酸在肌肉和血液中大量積累引起，謂之“疲勞物質(zhì)積累機(jī)理”。

2）較長時(shí)間輕或中等強(qiáng)度引起疲勞－既有局部又有全身。主要因肌糖元儲(chǔ)備耗竭之故，稱“力源耗竭機(jī)理”。

3）靜態(tài)作業(yè)引起的疲勞－由局部血流阻斷引起（氧債下，生乳酸），謂之“局部血流阻斷機(jī)理”。

4）全身或中樞性疲勞－蘇聯(lián)學(xué)者認(rèn)為，強(qiáng)烈或單調(diào)勞動(dòng)刺激引起大腦皮質(zhì)細(xì)胞貯存的能源迅速消耗，消耗占優(yōu)勢(shì)時(shí)，出現(xiàn)保護(hù)性抑制，以免進(jìn)一步消耗，加速恢復(fù)，稱“中樞變化機(jī)理”。美英學(xué)者認(rèn)為，全身性疲勞是因?yàn)樽鳂I(yè)及其環(huán)境所引起的體內(nèi)平衡的紊亂狀態(tài)，除肌肉疲勞外還有血糖水平下降，肝糖原枯竭（極度疲勞）、體液?jiǎn)适В撍?、電解質(zhì)（Na＋、K＋）喪失、體溫升高等。謂之“生理變化機(jī)理”。2024/5/22152024/5/2216（四）作業(yè)疲勞的調(diào)查與測(cè)定疲勞的三種特征表現(xiàn)：1)身體生理狀態(tài)發(fā)生特殊變化，如心率、血壓（差）、呼吸及血液中乳酸含量等發(fā)生變化；2)進(jìn)行特定作業(yè)時(shí)的作業(yè)能力下降，如對(duì)特定信號(hào)的反應(yīng)速度、正確率、感受性等能力下降；3)疲勞的自我體驗(yàn)。疲勞測(cè)定的現(xiàn)狀：對(duì)于疲勞缺乏直接客觀的測(cè)定評(píng)價(jià)方法。常以主觀的疲勞感判斷疲勞的有無和深淺，測(cè)定方法只是間接測(cè)定其他生理或心理反應(yīng)指標(biāo)，以推論疲勞的程度。2024/5/22171）疲勞問卷調(diào)查勞動(dòng)者一旦產(chǎn)生了疲勞，就會(huì)以各種形式表現(xiàn)出來，以提醒人們注意。日本產(chǎn)業(yè)衛(wèi)生學(xué)會(huì)疲勞研究委員會(huì)2002制定了一套疲勞自覺癥狀調(diào)查表[3]（該表還有1954年版、和1970年版）。該表由

25個(gè)項(xiàng)目構(gòu)成，各項(xiàng)目按程度從“1.一點(diǎn)都沒有”至“5.非常有”分5階段，調(diào)查對(duì)象在相應(yīng)項(xiàng)目和程度上劃圈，以此計(jì)算得分。分析時(shí)可將此25個(gè)項(xiàng)目分為5群。項(xiàng)目群和各群包含的項(xiàng)目如表4-5所示。I群困倦感II群不安定感III群不快感IV群乏力感V群模糊感犯困感到不安頭痛手臂沒力眼睛有些睜不開想躺下來心情憂郁頭重腰痛眼睛很累打哈欠感覺靜不下心來感覺心情不好手或手指痛眼睛痛沒有干勁脾氣暴躁頭腦發(fā)呆腿酸乏力眼睛干全身無力思路混亂頭昏肩酸視線模糊2024/5/2218表4-5項(xiàng)目群別及其包含的項(xiàng)目2024/5/22192）

頻閃融合閾限檢查法

受試者觀看一個(gè)頻率可調(diào)的閃爍光源，記錄工作前、后受試者可分辨出閃爍的頻率數(shù)。具體做法：先從低頻閃爍做起，這時(shí)視覺可見儀器內(nèi)光點(diǎn)不斷閃光。當(dāng)增大頻率，視覺剛剛出現(xiàn)閃光消失時(shí)的頻率值叫融合度；光點(diǎn)從融合閾值以上降低閃光頻率，當(dāng)視覺剛剛開始感到光點(diǎn)閃爍的頻率值叫閃變度。它和融合度的平均值叫頻閃融合閾限。應(yīng)用：人體疲勞后頻閃融合閾限降低，說明視覺神經(jīng)出現(xiàn)鈍化。全身性疲勞也會(huì)在視覺方面有所表現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馊说钠诔潭?。一般以頻閃融合閾限的日間變化率（dR）和周間變化率。（wR）來表示疲勞的程度。式中，F(xiàn)d1——作業(yè)前的頻閃融合閾限；Fd2——休息日后第一天作業(yè)后的頻閃融合閾限；Fw1——休息日后第一天作業(yè)前的頻閃融合閾限；Fw2——周末作業(yè)前的頻閃融合閾限。2024/5/22202024/5/22212024/5/22223）能量代謝率測(cè)定

這一方法實(shí)際上是測(cè)定勞動(dòng)強(qiáng)度。如果有完善的儀器設(shè)備可同時(shí)測(cè)得心跳次數(shù)、肺通氣量等多項(xiàng)指標(biāo)，對(duì)于判定疲勞更為有利。

RMR＝作業(yè)中增加氧氣消耗量/基礎(chǔ)代謝時(shí)氧氣消耗量

不同的勞動(dòng)負(fù)荷具有不同的勞動(dòng)代謝率和心率，不同的勞動(dòng)代謝率和心率對(duì)應(yīng)的連續(xù)勞動(dòng)時(shí)間各不相同。與一定的生理負(fù)荷極限相對(duì)應(yīng)。

生理負(fù)荷極限回歸方程式：

Y1＝42.88－11.39lgX

Y2＝201.0－32.75lgX

式中：X——負(fù)荷時(shí)間（min）；

Y1——能量消耗允許值；

Y2——心率負(fù)荷允許值。2024/5/2223人的極限工作能力參數(shù)負(fù)荷W氧耗量

（L/min）能量消耗

(kJ/(min*m2)RMR心率

（次/min）極限負(fù)荷時(shí)間

（min）基礎(chǔ)0.182.23-64.1-安靜0.222.72-75.0-500.9912.354.32113-751.3216.326.101242151001.4417.856.781281581251.5819.557.551331121501.7621.738.52140721752.0325.0210.0149372002.4330.5912.50166122252.5431.4912.90168102502.6432.6013.4017182752.8034.5814.2917753003.0637.7915.7318732024/5/22244）心率（脈博數(shù)）測(cè)定

心率和勞動(dòng)強(qiáng)度是密切相關(guān)的。在作業(yè)開始前1min，由于心理作用，心率常稍有增加。作業(yè)開始后，頭30～40S內(nèi)迅速增加，以適應(yīng)供氧的要求，以后緩慢上升。一般經(jīng)4～5min達(dá)到與勞動(dòng)強(qiáng)度適應(yīng)的穩(wěn)定水平。輕作業(yè)，心率增加不多；重作業(yè)能上升到150～200次/min，這時(shí)，心臟每搏輸出血液量由安靜時(shí)的40～70mL可增大到150mL，每分鐘輸出血量可達(dá)15～25L，有鍛煉的人可達(dá)35L/min。恢復(fù)時(shí)間的長短可作為疲勞程度的標(biāo)志和人體素質(zhì)（心血管方面）鑒定的依據(jù)。

2024/5/22255）觸覺兩點(diǎn)閾值測(cè)定

當(dāng)皮膚表面上的兩個(gè)點(diǎn)同時(shí)受到刺激時(shí)，如果兩點(diǎn)間距離在50mm以上；任何人都能清楚地感受到兩點(diǎn)的刺激。但是，當(dāng)兩點(diǎn)距離縮短到一定值以后（正常情況下小臂約為20mm），只感覺是一個(gè)刺激點(diǎn)，其值稱為兩點(diǎn)閾值。作業(yè)疲勞越甚，感覺越遲鈍，此值上升越多。此外，還有反應(yīng)時(shí)間測(cè)定和膝蓋腱反射閾測(cè)定。兩者都可作為相對(duì)指標(biāo)，判斷作業(yè)人員疲勞的程度。2024/5/22262024/5/22276）判別力測(cè)定

可以設(shè)計(jì)出多種測(cè)定方法，這里介紹一種。用紙片或木塊做成三角形、圓形、方形和六角形4種圖形各4個(gè)。每種圖形涂成4種顏色（紅、藍(lán)、黃、黑），在這16個(gè)圖形中，每次取出不同顏色、不同形狀的4個(gè)圖形排成一列，令受試者按順序口述圖形形狀和顏色，如藍(lán)三角、紅方、黃圓、黑六角。下次再做相似的變換，令受試者敘述。重復(fù)多次后，疲勞的人將出現(xiàn)誤述。疲勞越甚，誤述出現(xiàn)早、越多。此法可以較好地測(cè)定精神上的疲勞。4.3.1疲勞與安全睡眠不足、困倦引起的事故反應(yīng)和動(dòng)作遲鈍引起的事故省能心理疲勞心理作用環(huán)境因素加倍疲勞效應(yīng)疲勞與機(jī)械化程度。2024/5/22284.3作業(yè)疲勞與安全生產(chǎn)1．提高人的素質(zhì)身體素質(zhì)心理素質(zhì)個(gè)人技術(shù)2．改善工作條件改進(jìn)工作環(huán)境條件改進(jìn)設(shè)備和工具（提高作業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化程度）改進(jìn)工作方法（采用合適的工作姿勢(shì)；克服單調(diào)感，采用經(jīng)濟(jì)作業(yè)速度；選擇最佳的作業(yè)方法。）2024/5/22294.3.2疲勞的改善與消除3．合理確定作業(yè)休息制度工作日制度勞動(dòng)強(qiáng)度與作業(yè)率（RMR超過7～10的作業(yè)應(yīng)采用機(jī)械化、自動(dòng)化設(shè)備來完成；RMR＞4應(yīng)給予必要的間歇休息時(shí)間；RMR＜4可持工作，但工作日內(nèi)的平均RMR值不應(yīng)大于2.7。）工作時(shí)間及休息時(shí)間2024/5/2230休息方式業(yè)余活動(dòng)和休息的安排為輪班的工人提供一個(gè)良好的休息條件。要組織業(yè)余活動(dòng)。開展技術(shù)教育和培訓(xùn)，選拔合格工人。輪班工作制度三班三輪制；四班三輪制2024/5/2231日期

次數(shù)1

23

45

67

89

1011

1213

1415

1617

1819

2021

2223

24白班ABCDABCDABCD中班DABCDABCDABC夜班CDABCDABCDAB空班BCDABCDABCDA322024/5/22表4-9四班三輪制（a）：6（2）6（2）6（2）型

日期

次數(shù)1234567891011121314151617181920白班AAAAABBBBBCCCCCDDDDD中班CCDDDDDAAAAABBBBBCCC夜班BBBCCCCCDDDDDAAAAABB空班DDCBBAADCCBBADDCCBAA332024/5/22表4-10四班三輪制（b）：5（2）5（1）5（2）型人的失誤是人為地使系統(tǒng)發(fā)生故障或發(fā)生機(jī)能不良事件，是違背設(shè)計(jì)和操作規(guī)程的錯(cuò)誤行為。1.人的失誤的外部因素①外界不合適的刺激；②信息顯示設(shè)計(jì)不良；③控制器不良。2.人的失誤的內(nèi)部因素①生理能力；②心理能力；③個(gè)人素質(zhì)；④操作行為；⑤其他因素2024/5/22344.5人的可靠性3.人失誤的種類1）設(shè)計(jì)失誤；2）制造失誤；