人因工程课件

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1、人 因 工 程 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

2、作 业 者 如 何 达 到 安 全 、 健 康 、 舒 适 和 工 作 效 率 的 最 优 化 。 人 因 工 程 2 2 1 体 力 劳 动 时 的 能 量 消 耗一 、 能 量 的 产 生ATP +H2O ADP+ +Pi 29.3KJ/mol1. 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 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

3、 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氧 化 磷 酸 化磷 酸 肌 酸 激 酶（ CPK）ATP酶 + Cr 人 因 工 程 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 ，

4、 持 续 时 间 长 出 现 真 正 疲 。 ATP ATP1 T 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 激 酶肌 肉 活 动 时 能 量 的 来 源 如 图一 、 能 量 的 产 生 人 因 工 程 4 3. 三 种 产 能 过 程 的 特 性 比 较项 目 ATPCP系 列 乳 酸 系 列 需 氧 系 列能 量 产 生 方 式 无 氧 代 谢

5、无 氧 代 谢 有 氧 代 谢能 源 物 质 CP 糖 元 糖 元 、 脂 肪 、蛋 白 质供 能 速 度 很 快 快 缓 慢供 能 数 量 很 少 少 大 量对 人 体 疲 劳 影 响 容 易 疲 劳 容 易 疲 劳 不 易 疲 劳适 用 场 合 短 暂 剧 烈 活 动 短 时 （ 1-2min）强 度 大 的 活 动 长 时 间 的 耐 力活 动 人 因 工 程 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 。

6、 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 2 3min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

7、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 。 人 因 工 程 6 A 氧 债B 补 偿 氧 债 氧 消 耗 的 动 态 变 化 规 律 时 间状 态 作 业 休 息 休 息A B 氧 耗 稳 定 状 态 AB氧 上 限作 业 氧 需 氧 需 A 时 间氧 耗作 业 氧 需 氧 需 氧 上 限A 氧 债B 补 偿 氧

8、 债安 静 氧 需 人 因 工 程 8 0 2 1 3 4 6 7 8 95恢 复安 静 作 业 消 耗 需 要 氧 需 要 和 消 耗 时 间 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 人 因 工 程 9 三 、 人 体 的 能 量 代 谢1. 定 义能 量 代

9、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 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/(m 2.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

10、 积 持 续 时 间 BSt我 国 正 常 人 基 础 代 谢 率 的 平 均 值 如 表 所 示 人 因 工 程 10基 础 代 谢 量安 静 代 谢 量 能 量 代 谢 量 维 持 体 位 所 应 增 加 的 代 谢 量 作 业 所 增 加 的 代 谢 量三 种 代 谢 量 的 关 系 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

11、 率 ： 用 R表 示 R=1.2B 安 静 代 谢 量 RS t 1.2BS t 人 因 工 程 11 RMR (能 量 代 谢 量 安 静 代 谢 量 )/ 基 础 代 谢 量 (能 量 代 谢 率 安 静 代 谢 率 )/ 基 础 代 谢 率 (M 1.2B)/B 由 上 式 得 ： M B（ RMR 1.2） 总 能 耗 B（ RMR 1.2） 体 表 面 积 活 动 时 间 （ RMR 1.2） 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

12、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 人 因 工 程 12 4.能 量 代 谢 率 的 测 定2） 间 接 法 ： 通 过 测 定 人 体

13、消 耗 的 氧 量 ， 再 乘 以 氧 热 价 。1） 直 接 法 P33 图 2-8M 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 人 因 工 程 13 练 习 0.811.31.05VVRQ 22OCO 作

14、 业 时 的 呼 吸 商 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 。 0.790.240.19VV 22OCO 安 静 时 的 呼 吸 商 查 表 , 氧 热 价 为 20.15KJ/L1.2( ) 1.2 (1.30 20.15 0.24 20.05) 5.341.2 0.24 20.04M R M R

15、 M RRMR B R R 查 表 ,氧 热 价 位 20.05KJ/L解 : 该项作业的相对代谢率是 5.34。 人 因 工 程 14 练 习解 ： 能 量 消 耗 量 = 4.7+ 5.6 +18 = 28.3（ KJ/min） 2.631.24.728.31.2 基 础 代 谢 量能 量 消 耗 量RMR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) 人 因 工 程 15 例

16、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=(599-1.2 105)/105 = 4.5 RMR = (M-1.2B)/B=(231-1.2 105)/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 。 人 因 工 程 16 2 2 人 体 作 业 过 程 的 调 节 与 适 应一 、 神 经 系 统 习 惯

17、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 工 作 能 力 时 ， 会 加 速 作 业 者 的 疲 劳 ， 甚 至 影 响 身 体 健 康 。 V30mi

18、n 不 合 适 人 因 工 程 22 练 习 作 业 者 平 均 体 表 面 积 为 1.6521 m2， 基 础 代 谢 率 为 2.5KJ/(m2 min)，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) RMR 5时 RMR （ M 1.2B） /B M （ RMR 1.2） BS 25.61 KJ/minT劳 100.47/（ M 16.75） 11.34minT休 T劳 （ M/16.75 1） 5

19、.998minTw T劳 /T T劳 /(T劳 T休 ) 11.34/(11.34+5.998) 65.41% 2) RMR 7时M （ RMR 1.2） BS 33.87 KJ/minT劳 100.47/（ M 16.75） 5.87min比 原 来 缩 短 百 分 率 （ 11.34 5.87） /11.34 100 48.24% 人 因 工 程 23 练 习 %2.55%100)175.1626( rT 次2117 60)15.05.08( 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 1

20、h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 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 。 100.47 10.8626 16.75T 劳 （ min）(1 ) 10.86 (1 0.552) 16.85rT T T 劳 （ min）解 : 人 因 工 程 24 2 5 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 ，

21、 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 。主 观 上 讲 客 观

22、上 讲根 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 。 人 因 工 程 25 2 5 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

23、 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 人 因 工 程 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

24、） 休 息 时 间 的 确 定 2） 合 理 安 排 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 。 人 因 工 程 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

25、 度 操作绩效“好 ”“差 ” T R=TA TRTATRTA低 脑 力 负 荷 高A BTR： 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 。 2 6 脑 力 工 作 负 荷 工 作 内 容 3. 人 的 业 绩 与 脑 力 负 荷 的 关 系 人 因 工 程 28 2 6 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

26、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 。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 人 因 工 程 29 2 6 脑 力 工 作 负 荷

27、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

28、增 加 ； 使 作 业 能 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 。 人 因 工 程 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

29、 时当 RMR 4时 ， 问 ： 能 量 消 耗 是 多 少 ？ 作 业 时 增 加 的 代 谢 量 是 多 少 ？解 ：S 0.0061 身 高 （ cm） 0.0128 体 重 （ kg） 0.1529（ m2） 1.8161 m2能 耗 （ RMR 1.2） B S t 2997.44KJ作 业 时 增 加 的 代 谢 量 （ RMR 1.2） B S t 1.2 B S t RMR B S t 2305.72KJ 人 因 工 程 31 练 习 若 基 础 代 谢 率 为 158.7KJ/(m2 h)， 连 续 作 业 2小 时 ， 能 量 代谢 量 为 1500KJ， 作 业 者 身

30、高 1.78m， 体 重 150斤 ， 问 ： 该 作业 相 对 代 谢 率 是 多 少 ？ 人 因 工 程 32 呼 吸 商 和 氧 热 价 表呼 吸 商 氧 热 价Kcal/L KJ/L0.78 4.79 19.990.79 4.79 20.050.80 4.80 20.100.81 4.81 20.150.82 4.83 20.200.83 4.84 20.260.84 4.86 20.310.85 4.87 20.36 人 因 工 程 33 肌 肉 活 动 时 能 量 的 来 源 示 意 图 人 因 工 程 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 人 因 工 程 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