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工效學及人因工程2021/3/71fsk企業集團IE培訓Welcometo20工效學（人因工程）是什么？作業時是否有充分的空間以取得滿意的操作姿勢？控制器具是否設置的手容易到達的范圍并能方便的操作？作業操作時是否得到充分的信息指示而不會誤操作？雙手作業時負荷是否平衡、動作數量是否過多、操作是否輕松？照明是否適宜、對可能的環境危害是否防護措施？一天的工作量安排是否恰當、下班后感到疲勞嗎？作業內容是否單調、要求持續緊張的工作嗎？對可能發生的故障或事故有足夠的預防措施嗎？2021/3/72工效學（人因工程）是什么？作業時是否有充分的空間以取得滿意的工效學的概念（廣義）研究人在某種工作環境中的解剖學、生理學和心理學等方面的因素；研究人和機器及環境的相互作用條件下，在工作中、家庭生活中和休假時，怎樣統一考慮工作效率，人的健康，安全和舒適等達到最優化的問題。2021/3/73工效學的概念（廣義）2021/3/73工效學的概念（狹義）運用人體測量學、生理學、心理學和生物力學等研究方法和手段，綜合進行人體結構、功能、心理等問題的研究，用以設計使操作者能發揮最大效能的機械、儀器和控制裝置、并研究控制臺上各個儀表的最適位置。2021/3/74工效學的概念（狹義）2021/3/74工效學（人因工程）有何作用？①研究各種產品（包括各種工具、機器、交通工具、家庭用具、生活服務設施等）所應遵循的工效學標準。②研究人和機器的合理分工及相互適應的問題。③研究人與被控對象之間的信息交換過程，以及人如何進行信息加工直至采取決定的過程，探求人在各種工作環境中工作成效問題。④研究人對環境機制的生理心理反應，確定合理調節和控制物理環境的手段，為人創造舒適、安全、健康的勞動（生活）環境。2021/3/75工效學（人因工程）有何作用？①研究各種產品（包括各種工具、工效學在制造業中的應用作業姿勢與腰酸病的分析辦公桌高度與疲勞傳送帶作業的作業面高度工廠內道路寬度情況及改善對策生產機械的操作器配置儀表的認讀性能室外天車行走的視線中央控制室的儀表盤設計2021/3/76工效學在制造業中的應用作業姿勢與腰酸病的分析2021/3/7工效學在制造業中的應用自動化系統的作業負擔單調勞動與作業疲勞作業中人的差錯與系統的安全壓力機械的安全設計各種作業的勞動負荷測定工廠照明、噪聲環境及改善使用方便的防護器具的研究交接班制與健康危害2021/3/77工效學在制造業中的應用自動化系統的作業負擔2021/3/77人機系統分析評價作業空間方面控制裝置方面信息顯示與傳遞傳遞方面作業方法方面作業組織方面作業負荷方面2021/3/78人機系統分析評價作業空間方面2021/3/78工效學的學科體系生理學心理學人體解剖學人體測量學工效學環境科學工程技術信息科學管理科學2021/3/79工效學的學科體系生理學2021/3/79講授內容專題一人的因素專題二工作空間及器具設計專題三作業能力與作業疲勞綜合案例分析2021/3/710講授內容專題一人的因素2021/3/710專題一人的因素1工程人體測量2人的感官特性3反應時間4人體生物力學2021/3/711專題一人的因素1工程人體測量2021/3/7111工程人體測量一切操縱裝置都應設在人的肢體活動所能及的范圍之內，其高低位置必須與人體相應部位的高低位置相適應；操縱裝置的布置應盡可能設在人操作方便、反應最靈活的范圍之內。2021/3/7121工程人體測量一切操縱裝置都應設在人的肢體活動所能及的范1工程人體測量1.1人體尺寸測量①測量方法人體尺寸測量國家標準，包括測量術語、測量方法、測量儀器。②測量要求基本姿勢、測量基準面、被測者的衣著。③常用測量項目身高、眼高、肩高、坐高、肩寬、肘高、前臂長等。2021/3/7131工程人體測量1.1人體尺寸測量2021/3/7131工程人體測量1.2人體測量數據人體測量結束后，所得原始數據應進行統計處理，得到表征特定群體的統計量。①測量數據統計——均值、標準差和百分位數。95%——大身材，50%平均身材，5%——小身材②人體尺寸換算可用人體尺寸設計或推算機械設備及用具的尺寸。③影響人體尺寸的因素年齡、性別、年代、區域等。2021/3/7141工程人體測量1.2人體測量數據2021/3/7141工程人體測量1.3主要人體尺寸的應用身高——確定通道和門的最小高度；立姿眼高——確定在劇院、禮堂、會議室等處人的視線，用于布置廣告、展品或屏風的高度；肘部高度——確定柜臺、工作臺及站著操作的工作表面的舒適高度；腿彎高度——確定座椅面高度的關鍵尺寸；立姿側向手握距離——確定控制開關等裝置的位置。2021/3/7151工程人體測量1.3主要人體尺寸的應用2021/3/1工程人體測量1.4人體尺寸在工程設計中的應用①應用人體尺寸百分位數通則滿足適當比例的特定使用者，一般用百分率表示。綜合考慮人體尺寸的變異性、產品生產技術上的可能性及經濟上的合理性等因素。如汽車車廂高度、飛機坐艙高度設計等。②人體尺寸測量在產品尺寸設計中的應用根據人體尺寸上、下限值或均值設計產品尺寸。此外還應考慮產品功能尺寸的修正量。2021/3/7161工程人體測量1.4人體尺寸在工程設計中的應用2022人的感官特性2.1視覺機能理解性：雙關視野與視距：自然視線低于水平線10（站）或15度（坐）。中央視覺與周圍視覺色覺與色視野：白>黃>藍>紅>綠明暗適應：工作面光亮度均勻且無陰影2021/3/7172人的感官特性2.1視覺機能2021/3/7172人的感官特性2.2視覺特征①眼睛沿水平方向運動比沿垂直方向運動快而且不容易疲勞；一般先看到水平方向的物體，后看到垂直方向的物體。大多儀表設計成橫向長方形。②視線的變化習慣于從左到右，從上到下和順時針方向運動。儀表的刻度方向應遵循這一規律。2021/3/7182人的感官特性2.2視覺特征2021/3/7182人的感官特性③人眼對水平方向尺寸和比例的估計比對垂直方向尺寸和比例的估計要準確的多，因而水平式儀表的誤讀率（28%）比垂直式儀表的誤讀率（35%）低。④當眼睛偏離視中心時，在偏離距離相等的情況下，人眼對左上限的觀察最優，依次為右上限，左下限，而右下限最差。2021/3/7192人的感官特性③人眼對水平方向尺寸和比例的估計比對垂直方2人的感官特性⑤兩眼的運動總是協調的、同步的，通常都以雙眼視野為設計依據。⑥人眼對直線輪廓比對曲線輪廓更易于接受。⑦顏色對比與人眼辨色能力有一定關系。紅>綠>黃>白，黃底黑字>黑底白字>藍底白字>白底黑字2021/3/7202人的感官特性⑤兩眼的運動總是協調的、同步的，通常都以雙2人的感官特性2.3視覺編碼編碼方式的優劣與工作性質密切相關。辨認工作——數碼、字母、斜線搜索定位工作——顏色標志，數碼、形狀次之計數工作——數碼、顏色、形狀比較和驗證——幾乎無差別2021/3/7212人的感官特性2.3視覺編碼2021/3/7212人的感官特性2.4感知特征的比較①一種感受器只能接受一種刺激，識別一種特征。②刺激本身必須達到一定的強度，才能對感受器官發生作用，超過一定強度，不但無效，反而引起不適的感覺。③感受器官經連續刺激一段時間后，產生適應現象，敏感性降低。④各感受器官同時接受信息時，產生相互影響。⑤各感受器官對信號變化的感覺取決于變化的相對量。2021/3/7222人的感官特性2.4感知特征的比較2021/3/7223人對刺激信號的反應時間反應時間——由反應知覺時間和動作時間兩部分組成。影響反應時間的因素有：人的主體因素，顯示、操縱因素和環境方面的因素。在人機系統設計中，必須考慮人的反應能力的限度。2021/3/7233人對刺激信號的反應時間反應時間——由反應知覺時間和動作3人對刺激信號的反應時間3.1簡單反應時①簡單感覺運動反應時的大小，首先依刺激信號作用的感覺器官而變。②簡單感覺運動反應時，隨信號的刺激強度增加而縮短。③簡單感覺運動反應時，隨反應運動器官而變。④反應時依賴于刺激作用于感受表面那一部分。⑤刺激物的出現與消失或改變都影響反應時間。2021/3/7243人對刺激信號的反應時間3.1簡單反應時2021/33人對刺激信號的反應時間3.2選擇反應時①選擇反應時隨用于選擇信號的數目增多而延長。②需選擇的信號之間的差異程度越大選擇反應時間越短。③隨選擇信號難度增大，反應時間延長。2021/3/7253人對刺激信號的反應時間3.2選擇反應時2021/33人對刺激信號的反應時間3.3提高反應速度的措施①必須合理選擇感覺通道；②確定刺激信號的特點；③合理設計信號設備、操作器，使人容易辨別信號，以便操作；④進行職業選擇和進行適應性訓練。2021/3/7263人對刺激信號的反應時間3.3提高反應速度的措施204人體生物力學4.1人體運動系統運動系統組成——骨、關節、肌肉，骨是運動的杠桿，關節是運動的樞紐，肌肉是運動的動力。骨杠桿的形式——平衡杠桿、省力杠桿、速度杠桿。人體各關節的活動有一定的限度，超過限度必然造成損傷，應使關節處在一定的舒適調節范圍內。最大的力量和最大的運動范圍兩者是相矛盾的，在設計操縱動作時應考慮這一原理。2021/3/7274人體生物力學4.1人體運動系統2021/3/7274人體生物力學4.2肌肉的工作機理人體肌肉種類——平滑肌、心肌、橫紋肌（骨骼肌），人體運動主要與橫紋肌有關。肌肉運動的基本特征是收縮與放松，依靠肌原纖維中的肌球蛋白微絲和肌動蛋白微絲之間不斷的結合或離解完成肌肉收縮或放松。等張收縮——肌肉長度縮短而張力不變的收縮，等長收縮——肌肉長度不變而張力增加的收縮。應盡量避免靜態作用下的等長收縮。2021/3/7284人體生物力學4.2肌肉的工作機理2021/3/724人體生物力學4.3肢體的出力肌力大小的生理影響因素——單個肌纖維的收縮力，肌纖維的數量與體積，肌肉收縮前的初長度，中樞神經系統的機能狀態等。肢體所能發揮的力量還與施力方式、施力姿勢、施力部位、施力方向與速度、訓練程度等有關。一般左手弱于右手，向上用力大于向下用力，向內用力大于向外用力。肢體所有力量的大小，都與持續時間有關。如拉力由最大值衰減到1/4時，只需4min，任何人勞動到力量衰減到一半時的持續時間差不多。2021/3/7294人體生物力學4.3肢體的出力2021/3/7294人體生物力學4.4肢體的動作速度和頻率肢體的動作速度大小在很大程度上取決于肢體肌肉收縮的速度。慢肌纖維收縮慢，快肌纖維收縮快。收縮速度還決定于肌肉收縮時所發揮的力量和阻力的大小。操作運動速度還取決于動作方向和動作軌跡。同理，肢體的動作頻率也取決于動作部位和動作方式。在操作系統設計時，對操作速度和頻率的要求不得超過肢體運動的能力限度。2021/3/7304人體生物力學4.4肢體的動作速度和頻率2021/34人體生物力學4.5手工操作勞動分析①手工操作與事故許多事故是由于工人的生理能力與實際工作要求不匹配造成的。采用合理的姿勢和工作頻率有利于操作效果的改善。②重物提放、推拉及搬運當提放頻率在5-6次/分時，提舉效率最好。重物或容器形狀也有一定的影響。隨著搬運頻率的提高和搬運路線的延長，操作者選擇的最大可接受重量顯著下降。2021/3/7314人體生物力學4.5手工操作勞動分析2021/3/73專題二工作空間及器具設計1工作空間設計2工位布置設計3坐姿與座位設計4視覺顯示裝置設計的工效學要求5控制器設計的工效學要求6動作經濟原則2021/3/732專題二工作空間及器具設計1工作空間設計2021/3/1工作空間設計1.1工作空間設計的一般要求及考慮因素元件布置的造型與樣式操作者的舒適性與安全性便于使用、避免差錯，提高效率控制與顯示的安排要作到既緊湊又可區分四肢分擔的作業要均衡，避免身體局部的超負荷作業作業者身材的大小等一個理想的設計只能權衡各種因素2021/3/7331工作空間設計1.1工作空間設計的一般要求及考慮因素1工作空間設計1.2工作空間的種類近身作業空間——作業者在某一位置時，考慮身體的靜態和動態尺寸，在坐姿或站姿狀態下，其所能完成作業的空間范圍。個體作業場所——指操作者周圍與作業有關的、包含設備因素在內的作業區域，如汽車駕駛室、計算機操作臺。總體作業空間——不同個體作業場所的布置構成總體作業空間。2021/3/7341工作空間設計1.2工作空間的種類2021/3/731工作空間設計1.3工作空間與作業場所設計時人體測量學數據運用的原則確定對于設計至關重要的人體尺度；確定設計對象的使用者群體；確定數據運用準則：個體設計準則——按群體某特征的最大值或最小值設計，可調設計準則——使作業者群體的大多數能舒適的操作，平均設計準則——考慮群體特征的平均值。選擇合適的設計定位群體的百分位；2021/3/7351工作空間設計1.3工作空間與作業場所設計時人體測量1工作空間設計查找與定位群體特征相符合的人體測量數據表，選擇有關的數據值；如有必要，對數據做適當的修正；考慮測量的衣著情況；考慮人體測量學數據的靜態和動態性質。2021/3/7361工作空間設計查找與定位群體特征相符合的人體測量數據表，1作業空間設計1.4近身作業空間①坐姿近身作業空間隨作業面高度、手偏離身體中線的距離及手舉高度的不同，其舒適的作業范圍發生相應的變化。以肩關節為圓心的直臂抓握空間半徑：男性為65cm，女性為58cm。②站姿近身作業空間應避免伸臂過長的抓握、蹲身或屈曲、身體扭轉及頭部處于不自然的位置。雙手操作的伸展空間為：距身體中線左右各15cm的區域內，最大操作弧半徑為51cm。2021/3/7371作業空間設計1.4近身作業空間2021/3/7371作業空間設計③腳作業空間與手操作相比，腳操作力較大，但精確度差，且活動范圍較小，一般腳操作限于腳踏板類裝置。正常的腳作業空間位于身體前側，座高以下的區域，其舒適的作業空間區域于身體尺寸與動作的性質。④功能臂長測量近身作業空間主要由功能臂長決定，其測量以座椅面最低點和肩關節轉動軸為兩參考點。2021/3/7381作業空間設計③腳作業空間2021/3/7381作業空間設計1.5作業空間的調節作業空間設計不能僅僅套用座椅、工作臺尺寸，還應該考慮影響作業者舒適的因素，在實踐中不斷作出修正，以減少疲勞，提高工作效率。某小零件裝配線采用坐姿工作，為了使作業者能方便的拿取前方的零件，工作臺設計成凹進去一塊，兩肘部伸出可以放置零件，而且還可以使肘部得到支撐，這是一個考慮周密的設計方案。2021/3/7391作業空間設計1.5作業空間的調節2021/3/731作業空間設計1.6個人的社會心理空間①個人心理空間②個人領域公共距離社交距離近身距離緊身距離2021/3/7401作業空間設計1.6個人的社會心理空間2021/3/1作業空間設計1.7工作面設計①工作面高度最好能使上臂自然的下垂，前臂接近水平或稍微下傾放在工作面上，還要考慮工作性質、視距和工作面的厚度等因素。可以把工作面和坐椅的高度設計成可調節的。②坐姿立姿兼顧的工作面可以使肌肉得到放松，有利于減輕操作疲勞和維護操作者的健康。2021/3/7411作業空間設計1.7工作面設計2021/3/7411作業空間設計③工作面傾斜度有些工作需要在傾斜的工作面上進行，如在水平面上或在過低工作面上繪畫，將會使身體軀干與頭部過度彎斜，容易引起疲勞。④水平作業面范圍正常工作面是上臂自然下垂，前臂作回轉運動時手指所伸及的范圍。2021/3/7421作業空間設計③工作面傾斜度2021/3/7421作業空間設計1.8作業場所的布置作業場所的布置是指在限定的作業空間內，設定合適的作業面后，顯示器與控制器的定位與安排。作業場所的布置對人的行為、舒適感與心理滿足感有相當大的影響。作業場所的布置總則——重要性原則、使用頻率原則、功能原則、使用順序原則。作業場所布置考慮順序：主顯示器、與主顯示器相關的主控制器、控制與顯示的關聯、按順序使用的元件、便于觀察操作及布局一致。2021/3/7431作業空間設計1.8作業場所的布置2021/3/742工位布置設計2.1操作者體位設計要求①盡可能使操作者處于最能發揮其工作效能的位置。②使操作者的身體處于比較自然的狀態。③盡可能使操作者可以坐著工作或可以坐立兼顧。盡可能避免使操作者處于俯仰臥的位置。2021/3/7442工位布置設計2.1操作者體位設計要求2021/3/2工位布置設計④盡可能使操作者位于不必移動身體位置和改變身體姿勢就能清楚看到需要他觀察的設備、部件或周圍情境的地方。⑤盡可能避免使操作者的體位或姿勢處于容易引起疲勞的位置。2021/3/7452工位布置設計④盡可能使操作者位于不必移動身體位置和改變2工位布置設計⑥盡可能避免使操作者的手、臂長時間位于高于肘部的地方。若要求操作者的手足必須長時間處于高于正常高度時，應該提供合適的支撐物。⑦避免使操作者位于高輻射、高溫、強風口、高噪聲、有害氣體或過量塵埃的地方，在不可能避免時，應設置特殊的防護措施。2021/3/7462工位布置設計⑥盡可能避免使操作者的手、臂長時間位于高于2工位布置設計⑧避免使操作者位于明顯不安全的位置，在無法回避這種工作情境時，應采取相應的防護措施。⑨操作者處于運動裝置中時，應避免使身體處于容易受撞擊或容易滑跌的位置，并要采取防護措施。2021/3/7472工位布置設計⑧避免使操作者位于明顯不安全的位置，在無法2工位布置設計2.2工位器物布置范圍①工位器物布置范圍的最大限度將顯示器和控制器及其他有關器物安置在人的感官或手、足等效應器官可及的范圍內。②工位器物布置的最佳位置通常認為圍繞視15度范圍是最適宜的視覺區，手位于操作者手臂前方與腰等高的地方最有利于施力，足控制器的布設位置與施力強度有關。2021/3/7482工位布置設計2.2工位器物布置范圍2021/3/72工位布置設計2.3工位器物布置原則與占位優先權①工位器件布置原則重要性原則、使用頻次原則、功能原則、使用順序原則②工位器件位置安排優先權綜合兼顧各原則，將綜合指標數值作為位置布置時的優先權依據。2021/3/7492工位布置設計2.3工位器物布置原則與占位優先權203坐姿與座位設計3.1座椅設計的重要性①坐姿的作用及局限性優點：消耗能量較少，不易疲勞，操作穩定，適合精細作業，并可使足操作。缺點：長時坐姿對消化系統和呼吸系統不利，長期不良或固定坐姿會使肢體某些部位發生酸痛，對振動緩沖作用較小，不便于施較大的力及需要移位的工作。2021/3/7503坐姿與座位設計3.1座椅設計的重要性2021/3/3坐姿與座位設計②設計一個好座位的意義坐姿在很大程度上受座位的制約。一個設計不當的座位，不僅達不到省力、舒適的提高工效的目的，還更容易引起疲勞，給坐者帶來腰酸背痛之苦。許多坐具的設計都不是以使用者的人體尺寸和有關坐姿的生物力學原理為依據來制造的。2021/3/7513坐姿與座位設計②設計一個好座位的意義2021/3/753坐姿與座位設計3.2座椅設計的的科學基礎①人體尺寸與座位設計不同群體使用的座位、坐具的設計參數，須參照該群體樣本人體尺寸測量的數據。②坐姿對脊柱形態的影響當有外力作用或坐在設計不當的座位上時，脊柱各區段的椎骨及椎間盤所承受的壓力和負荷也會失去平衡。③姿勢變換的必要性不宜長時間采取一種坐姿，座位可加坐墊。座位設計應便于坐者隨時調整姿勢。2021/3/7523坐姿與座位設計3.2座椅設計的的科學基礎2021/33坐姿與座位設計3.3座位與座椅設計的工效學要求①座椅的基本類型專用工作椅、多用坐椅、休息椅②座位和座椅設計的一般原則（1）座位與坐椅的尺寸應與使用者的人體尺寸相適應。（2）座位與坐椅設計應盡可能使坐者保持自然的或接近自然的姿勢。（3）座位與坐椅設計應符合人體生物力學原理。2021/3/7533坐姿與座位設計3.3座位與座椅設計的工效學要求203坐姿與座位設計（4）座位與坐椅設計應盡可能使坐者活動方便，操作省力，體感舒適。（5）座位與坐椅設計得牢固、穩定，防止坐者傾翻、滑倒。（6）坐面高度及靠背傾角可以設計成可調節的樣式。（7）坐墊和靠墊的柔軟度和厚度要適中，并采用透氣性好的材料。（8）工作座位的設計要與工作臺面的設計結合起來考慮。2021/3/7543坐姿與座位設計（4）座位與坐椅設計應盡可能使坐者活動4視覺顯示裝置設計的工效學要求4.1視覺顯示裝置的分類和設計原則①視覺顯示器的分類（1）動態顯示器、靜態顯示器（2）定量顯示器、定性顯示器（3）讀數、核查、告警、追蹤和調節顯示器②視覺顯示器的選擇以人機系統的任務、人的作業特點和顯示器本身的物理特性等為依據。2021/3/7554視覺顯示裝置設計的工效學要求4.1視覺顯示裝置的分類4視覺顯示裝置設計的工效學要求③視覺顯示器的設計原則（1）滿足能見性、清晰性、可懂性要求。（2）使顯示精度與人的視覺辨認能力相適應。（3）盡量采用形象直觀的和與人的認知特點相匹配的顯示格式。（4）對同時呈現的有關聯的信息盡可能實現那綜合顯示。（5）目標與背景之間有適當的亮度對比、顏色對比和形狀對比等，以及良好的照明條件。（6）確定適宜的顯示器尺寸和安放位置。2021/3/7564視覺顯示裝置設計的工效學要求③視覺顯示器的設計原則204視覺顯示裝置設計的工效學要求4.2視覺顯示裝置空間特性設計要求①顯示器的位置安排（1）觀察角度：最佳觀察角度為水平視線下偏15度。（2）視覺作業區：人眼對視野不同區域的察覺和辨認能力不同。（3）顯示器的空間排列：遵循重要性、使用頻次、功能和使用順序原則。②顯示器各元素的尺寸及配置刻度標記、刻度間距、指針、讀數、顏色匹配等。2021/3/7574視覺顯示裝置設計的工效學要求4.2視覺顯示裝置空間4視覺顯示裝置設計的工效學要求4.3顯示裝置的設計與選擇①視覺顯示裝置的觀察方式觀察角在70~90度范圍內觀察目標時，其相對觀察誤差不超過6%，為最佳觀察范圍。②儀表的選擇原則無論從讀書的速度和精度來說，均以數字式儀表為最優，而以長條式儀表（尤其是垂直型）為最差。③儀表的排列方式和零點位置儀表之間應盡量靠近，以縮小搜索視野的范圍。2021/3/7584視覺顯示裝置設計的工效學要求4.3顯示裝置的設計與選4視覺顯示裝置設計的工效學要求4.4符號標志與字符設計（*）①符號標志的選擇②符號設計的知覺因素③字符設計④信文設計要求2021/3/7594視覺顯示裝置設計的工效學要求4.4符號標志與字符設4視覺顯示裝置設計的工效學要求4.5顯示兼容性要求①概念兼容性“紅色”一般與危險、停止、喜慶等概念相聯系。②空間兼容性——使顯示器與操縱器的編碼和編排近可能相一致，以減少信息加工的復雜性，從而提高工作效率。③運動方向兼容性——操縱器的運動方向應與顯示器的運動方向相吻合，操縱效率才能達到最優。2021/3/7604視覺顯示裝置設計的工效學要求4.5顯示兼容性要求204視覺顯示裝置設計的工效學要求4.6影響視覺顯示質量的因素①視覺目標的刺激強度②亮度對比度③分辨率對CRT顯示質量的影響2021/3/7614視覺顯示裝置設計的工效學要求4.6影響視覺顯示質量5控制器設計的工效學要求5.1控制器的分類（1）根據操作部位手控制器、足控制器、言語控制器（2）根據輸入信息的特點離散位選控制器、連續調節控制器（3）根據運動方式平移動式控制器、旋轉式控制器2021/3/7625控制器設計的工效學要求5.1控制器的分類2021/35控制器的工效學設計5.2控制器的辨認與操作運動①控制器的編碼對具有多個控制器的系統，為了提高操作者辨認控制器的效果，應采用標記、顏色、大小、形狀、表紋、操作方法、位置等方式進行編碼。②控制器的運動關系應考慮人的習慣運動模式，使控制器與人預測的控制運動方向一致。如閥門逆時針旋轉表示流量增大。2021/3/7635控制器的工效學設計5.2控制器的辨認與操作運動205控制器設計的工效學要求5.3控制器的設計參數①控制器的尺寸②控制器的材料特性③控制器的阻力④控制/顯示比——圖2021/3/7645控制器設計的工效學要求5.3控制器的設計參數20215控制器的工效學設計5.4控制器的位置與排列①控制器的位置操作者的功能可達區域、人體的用力特點。②控制器的排列——圖③控制器的間距2021/3/7655控制器的工效學設計5.4控制器的位置與排列20215控制器的工效學設計5.5控制器的用力和信息反饋為從操縱中獲得信息，操縱量的大小最好與操縱用力的大小成比例。用力級差影響操縱效率。2021/3/7665控制器的工效學設計5.5控制器的用力和信息反饋205控制器的工效學設計5.6手握式控制器的設計電動工具的握把形式手柄形式和著力方式的比較烙鐵把手的設計——避免靜肌負荷兩種鋼絲鉗操作的比較把手彎曲式工具設計避免單小指（如食指）反復操作的設計只考慮慣用右手者而設計的手電鉆復合多功能操縱器2021/3/7675控制器的工效學設計5.6手握式控制器的設計20215控制器的工效學設計5.7用于各種不同工作情況的操縱器建議2021/3/7685控制器的工效學設計5.7用于各種不同工作情況的操縱6動作經濟原則概念：人為了以最低限的疲勞獲取最高的效率，尋求最合理的作業動作時應遵循的原則。動作經濟的4條基本原則：減少動作數量、雙手同時進行動作、縮短動作距離、輕松動作。實現動作經濟原則及動作的三要素：動作方法、作業現場布置、工夾具與機器。2021/3/7696動作經濟原則概念：人為了以最低限的疲勞獲取最高的效率，6動作經濟原則舉例：通過固定電烙鐵減少動作數；用定量容器取消計數動作；合并印章減少蓋章動作；固定工具原料箱；利用夾鉗放置筒，把工具物料放置成便于作業的狀態；按便于作業的順序布置工具；利用漏斗型物料箱；2021/3/7706動作經濟原則舉例：2021/3/7706動作經濟原則用波紋板方便抓取小零件；用壓板夾緊機構代替手柄螺旋夾緊機構；通過布置左右對稱的作業現場使雙手同時作業；采用足操作以簡單作業；將材料箱布置成圓弧型以縮短動作距離；采用橋式操作臺；利用猾槽縮短工件的運送距離；利用重力運送物料；2021/3/7716動作經濟原則用波紋板方便抓取小零件；2021/3/776動作經濟原則利用慣性力分離工件與切削液；利用高度調整機構固定作業高度；利用導柱簡化重疊鋼板作業；改變工具材質減輕重量；將氣動螺絲刀吊起來減輕重量。2021/3/7726動作經濟原則利用慣性力分離工件與切削液；2021/3/專題三作業能力與作業疲勞1勞動過程對機體的影響與勞動強度2作業能力與作業疲勞分析3提高作業能力與降低作業疲勞的措施4勞動安全與事故2021/3/773專題三作業能力與作業疲勞1勞動過程對機體的影響與勞動1勞動過程對機體的影響與勞動強度1.1人體能量的產生機理體力勞動時，供骨骼肌活動的能量來源：三磷酸腺苷ATP。補充ATP的過程稱為產能。產能的三種途徑：①ATP-CP系列：無氧、非常迅速、產生ATP很少、適宜任何勞動類型②乳酸系列：無氧、迅速、產生ATP有限、適宜短期重體力勞動類型③需氧系列：需氧、較慢、產生ATP幾乎不受限制、適宜長期輕及中等強度勞動類型2021/3/7741勞動過程對機體的影響與勞動強度1.1人體能量的產生1勞動過程對機體的影響與勞動強度1.2作業時氧消耗動態①氧債及其補償氧需和供氧之間的差別叫做氧債。處于穩定狀態的作業一般能維持較長時間。若勞動強度較大，氧需超過氧上限，機體將處于缺氧狀態下工作，作業不能持久。作業停止后，機體還需要繼續消耗較多的氧以補償氧債。2021/3/7751勞動過程對機體的影響與勞動強度1.2作業時氧消耗動態1勞動過程對機體的影響與勞動強度②靜態作業的氧消耗動態以肌肉等長收縮為主的作業稱為靜態作業。只有收縮張力保持相對穩定，靜態作業才能維持較長時間。但當肌張力超過一定水平時則容易產生疲勞。靜態作業的特征是能量消耗水平不高卻很容易疲勞。靜態作業停止數分鐘內，氧消耗不僅不像動態作業停止后那樣迅速下降，反而先升高后再逐漸下降到原有水平。應盡量減少不必要的靜態作業。2021/3/7761勞動過程對機體的影響與勞動強度②靜態作業的氧消耗動態1勞動過程對機體的影響與勞動強度1.3體力勞動時的機體調節與適應①動力定型：長期在同一環境中從事同一項作業活動，通過復合條件反射逐漸形成。動力定型對提高作業能力極為有利，但在建立時較困難，一旦改變對大腦皮層細胞是一種很大的負擔。②體力勞動對生理的影響對感覺器官、心血管系統、呼吸系統、排泄系統、體溫均產生影響。大強度作業能降低大腦皮層的興奮性，引起條件反射活動的紊亂和加強抑制，而輕度和中等強度作業能使條件反射良好。2021/3/7771勞動過程對機體的影響與勞動強度1.3體力勞動時的1勞動過程對機體的影響與勞動強度③腦力勞動與神經緊張型作業的生理變動特點技術進步使體力勞動的比重和強度不斷下降，而需要智力和神經緊張型作業會越來越多。大腦即使處于高度緊張狀態，全身能量消耗的增加也不致超過基礎代謝的10%。腦組織對缺氧、缺血十分敏感，但總攝取量明顯增高時，并不意味著腦力勞動效率的提高。腦力勞動時心率減慢，但特別緊張時使心跳加快、血壓上升、呼吸頻率提高、腦電圖頻率加快。2021/3/7781勞動過程對機體的影響與勞動強度③腦力勞動與神經緊張型作1勞動過程對機體的影響與勞動強度1.4勞動強度等級的劃分①能量代謝基礎代謝量：維持心率、呼吸和正常體溫的最基本的能量消耗量。安靜代謝量：機體為了保持其各部位的平衡及某種姿勢所消耗的能量。能量代謝量：人體進行作業或運動時所消耗的總能量。相對代謝率RMR：衡量勞動強度，（能量代謝量-安靜代謝量）/基礎代謝量2021/3/7791勞動過程對機體的影響與勞動強度1.4勞動強度等級1勞動過程對機體的影響與勞動強度②勞動強度分級標準依作業時的相對代謝率RMR，可將勞動強度分為五個等級。極輕勞動（0~1）：制圖員、電話交換員輕勞動（1~2）：機械工具的修理工中勞動（2~4）：車工、銑工重勞動（4~7）：土建工、煉鋼工極重勞動（>7）：采煤工、伐木工③體力勞動強度指數I=3T+7M（I：勞動強度指數，T：凈作業時間比率，M：8小時工作日能量代謝率）2021/3/7801勞動過程對機體的影響與勞動強度②勞動強度分級標準2022作業能力與作業疲勞分析1作業能力的動態分析1.1作業能力生產成果=作業能力×作業動機勞動生產的典型曲線：入門期、穩定期、疲勞期、終末激發期。以腦力勞動和神經緊張型作業為主的作業，其作業能力動態特性差異極大。為了提高作業能力，對以腦力勞動和神經緊張型作業為主的作業，應在每周之間安排一段短暫的休息時間。2021/3/7812作業能力與作業疲勞分析1作業能力的動態分析20212作業能力與作業疲勞分析1.2影響作業能力的主要因素①生理因素：作業者的身材、年齡、性別、健康和營養狀況等。②環境因素：空氣狀況、噪聲狀況和微氣候（溫度、濕度、風速）等。③工作條件和性質：生產設備與工具的好壞、勞動強度的大小及作業時間、勞動組織與勞動制度等。④鍛煉與熟練效應：鍛煉能使機體形成鞏固的連鎖條件反射——動力定型，使動作更加協調、敏捷和準確，且不易疲勞。熟練效應意味著隨產品產量的增加，平均單位工時消耗越來越少。2021/3/7822作業能力與作業疲勞分析1.2影響作業能力的主要因素22作業能力與作業疲勞分析2作業疲勞及其測定2.1作業疲勞作業疲勞：作業機能衰退，作業能力明顯下降，有時伴有疲倦感等主觀癥狀的現象。疲勞者的勞動極不經濟，為了達到某一種結果，疲勞的人要比精力充沛的人消耗更多的能量。作業疲勞不僅使作業能力下降，而且增加事故率。將工作日時間縮短，生產率可大大提高，而且勞動強度越大，生產率提高的幅度越大。2021/3/7832作業能力與作業疲勞分析2作業疲勞及其測定2022作業能力與作業疲勞分析2.2作業疲勞的特點與分類①個別器官疲勞：常發生在僅需個別器官或肢體參與的緊張作業。②全身性疲勞：有全身參與較為繁重的體力勞動所致。③智力疲勞：長時間從事緊張的腦力勞動所引起的信號系統活動能力的減退。④技術性疲勞：常見于腦力勞動與體力勞動并重，且神經相當緊張的作業，如駕駛汽車、操縱半自動設備。2021/3/7842作業能力與作業疲勞分析2.2作業疲勞的特點與分類22作業能力與作業疲勞分析2.3疲勞的發生機理疲勞的類型不同，發生機理也不盡相同。①疲勞物質累計機理：短時間大強度體力勞動所引起的局部肌肉疲勞，由乳酸在肌肉和血液中大量蓄積引起的。②力源衰竭：較長時間輕或中等強度勞動所引起，肌糖原貯備耗竭所致。③生化變化機理：全身或中樞性疲勞。由于作業及其環境所引起的體內平衡的紊亂狀態，如血糖水平下降、脫水、體溫升高等。④局部血流阻斷機理：靜態作業引起的局部疲勞。肌肉張力逐漸增大時，血液流動逐漸減少乃至完全停止。2021/3/7852作業能力與作業疲勞分析2.3疲勞的發生機理20212作業能力與作業疲勞分析2.4測定疲勞的方法①生化法②生理心理測試法：反射機能檢查法、兩點刺激敏感閾限檢查法、頻閃融合閾限檢查法、連續色名呼叫檢查法、反應時間測定法等③他覺觀察及主訴癥狀法2021/3/7862作業能力與作業疲勞分析2.4測定疲勞的方法20213提高作業能力與降低作業疲勞的措施1改進操作方法合理應用體力1.1正確選擇作業姿勢和體位在改進操作方法，改進工作地布置時，應當盡量避免以下不良體位：（1）靜止不動；（2）長期或反復彎腰；（3）身體左右扭曲；（4）負荷不平衡，單側肢體承重；（5）長時間雙手或單手前伸。2021/3/7873提高作業能力與降低作業疲勞的措施1改進操作方法合3提高作業能力與降低作業疲勞的措施在確定作業姿勢時，主要考慮：（1）作業空間的大小和照明條件；（2）體力負荷的大小和用力方向；（3）作業場所各種一起、機具和加工件的擺放位置；（4）工作臺高度及有無容腿或腳的空間；（5）操作時的起坐頻率。2021/3/7883提高作業能力與降低作業疲勞的措施2021/3/7883提高作業能力與降低作業疲勞的措施下列情況采用立位操作為佳：（1）需要經常改變體位的作業；（2）工作地的控制裝置分散，需要手、足活動幅度較大的作業；（3）在沒有容腿或腳空間的機臺旁進行的作業；（4）用力較大的作業；（5）單調的作業。2021/3/7893提高作業能力與降低作業疲勞的措施下列情況采用立位操作為3提高作業能力與降低作業疲勞的措施下列情況采用坐位操作為佳：（1）持續時間較長的作業；（2）要求精確細致的作業；（3）需要手、足并用的作業。2021/3/7903提高作業能力與降低作業疲勞的措施下列情況采用坐位操作為3提高作業能力與降低作業疲勞的措施1.2合理設計作業中的用力方法①要合理安排負荷，并不是負荷越輕，單位勞動成果所消耗的能量越少；②按照生物力學原理作業，盡量避免浪費在身體或不合理的動作上；③利用人體轟動特點獲得力量和準確性；④利用人體的動作經濟原則；⑤降低動作能級；⑥充分考慮不同體位時的用力特點。2021/3/7913提高作業能力與降低作業疲勞的措施1.2合理設計作3提高作業能力與降低作業疲勞的措施2合理安排作業休息制度2.1確定實際勞動率一般情況下，作業時間成等差級數增加時，恢復疲勞所需的休息時間成等比級數增加。延長作業時間對消除疲勞極為不利。T=T勞+T休，實際勞動率：T=T勞/T工作休息是必要的，不能認為是偷懶。許多作業的能量消耗水平都超過或等于最大能量消耗界限，不能連續作業8小時。2021/3/7923提高作業能力與降低作業疲勞的措施2合理安排作業3提高作業能力與降低作業疲勞的措施為了使作業者不致過勞，必須根據作業時的能量代謝率安排作業時間。在進行流水線生產組織設計時，要適當考慮作業者在每一節拍的作業中，有一點短暫的停頓時間。根據作業能力變化規律而不是隨意間歇安排工間休息，有利于提高勞動生產率。第一次間歇時間規定在上班后的1.5~2小時之間較為合理，可使后一段時間的作業能力水平更高一些。2021/3/7933提高作業能力與降低作業疲勞的措施為了使作業者3提高作業能力與降低作業疲勞的措施2.2輪班制度為什么凌晨2~4點鐘，電話交換臺值班員的答話速度比白班慢一倍？原因在于：夜班工作破壞了作業者的生物節律，或夜班作業者在白天得不到充分的休息。生物節律的周期一般比24小時長一些，也稱為“約近晝夜節律”，人體內部的約近晝夜節律是獨立運行的，所以它必須每天校正復位才能納入日常生活中24小時一天的作息時間表。突然轉入到新的明暗周期，往往需要很長一段適應時間。2021/3/7943提高作業能力與降低作業疲勞的措施2.2輪班制度23提高作業能力與降低作業疲勞的措施采取一周一輪班的輪班制度，甚至不如不輪班的效果更好一些。這時體溫節律剛剛適應了這一輪班的休息，又不得不再進行一次變更。采用“四班三輪轉”的輪班制度更好一些，即2個早班、2個中班、2個晚班，然后休息兩天。這樣不會使機體產生不適應性疲勞。解決不適應疲勞的方法，首先是考慮輪班是否有必要，取消那些不必要的輪班。對不得不采用晝夜輪班的場合，也要適當改善作業者的勞動和生活條件。輕度或中等勞動強度作業一天后，其反射機能到第二天可恢復到原有水平，而重勞動強度作業則不能。確保休息日制度的實施是非常重要的。2021/3/7953提高作業能力與降低作業疲勞的措施采取一周一3提高作業能力與降低作業疲勞的措施3改善工作內容克服單調感3.1單調感的特點勞動分工的細化給工人帶來了不利影響，單調作業所產生的不愉快心理表現為單調感和枯燥感，并壓抑了工人的多種生產志趣和才能。單調感回使工作能力曲線產生特殊的改變，使作業者錯誤估計工作班時間的長短。短期內高度重復性的操作，雖然不需要消耗多少體力，但卻可能成為疲勞的原因。但是，當一個班的工作時間快要結束時，卻又錯誤的估計工作量也該完成了，常常會出現終末激發而提高生產效率。2021/3/7963提高作業能力與降低作業疲勞的措施3改善工作內容3提高作業能力與降低作業疲勞的措施3.2單調感的克服①操作設計：使作業內容豐富化。IBM公司對電動打字機框架裝配操作進行了研究。以前的操作是由輔助裝配工、熟練裝配工及檢驗工分別完成，將操作合并后既提高了產品質量，也減少了缺勤和工傷事故。②操作變換：用一種單調的操作去代替另一種單調的操作。日本企業將作業內容的變換巧妙的同職工成長結合起來，每個人要在某一工序中的作業進行四步變換：會操作能出好產品；會進行工具調整；改變加工對象時會調整設備；改變加工對象后能出好產品。2021/3/7973提高作業能力與降低作業疲勞的措施3.2單調感的克服3提高作業能力與降低作業疲勞的措施③突出工作的目的性：在工作中設置中間目標，使人感到工作有進步。例如，某云母廠組織女工撕云母作業時，把全天任務按小時分成若干段，使女工清楚的看到每小時的生產效果。既減輕了機體疲勞和精神緊張，又降低了對工作的厭倦感，還提高了勞動生產效率。④向工人報告工作完成情況例如，在沖模裝配工面前放置一塊小黑板，每隔20分鐘寫出他們的產量，使生產率增長了16~30%。但信息變更頻率過快，反而會給工人心理增加負擔。2021/3/7983提高作業能力與降低作業疲勞的措施③突出工作的目的性3提高作業能力與降低作業疲勞的措施4合理調節作業速率人的生理上有一個最有效或最經濟的作業速率，在經濟速率下工作肌體不易疲勞，持續時間最長。作業速率影響工人對作業活動內容的態度，從而影響到對單調感的體驗。作業速率過快或過慢都對工人不利，但很難制定一個適合所有人的速率。可以由速率相同的人組成班組，或根據不同工人的作業速率設計操作組合，并根據不同的操作挑選操作人員。2021/3/7993提高作業能力與降低作業疲勞的措施4合理調節作業速3提高作業能力與降低作業疲勞的措施短暫的間歇時間是適當速率水平的必要成分。最短最快的動作方式