第4_章作业能力和作业疲劳_
《人机工程学》第5章人的作业能力与疲劳
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
3. 活动代谢 活动代谢亦称劳动代谢、 作业代谢或工作代谢。 它是人在从事特定活动过程中所进行的能量代谢。 体 力劳动是使能量代谢量亢进的最主要的原因。 因为在 实际活动中所测得的能量代谢率(用AR表示)， 不仅包 括活动代谢率， 也包括基础代谢率与安静代谢率， 所 以活动代谢率(用MR表示)应为
三种产能过程可概括于图5 - 1中， 其一般特性列 于表5 - 1。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
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•图5 - 1 肌肉活动时能量的来源示意图
《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
• 表5 - 1 三种产能过程的一般特性
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
在肝、 肾内部又合成为糖原。 在食物营养充足地合理
条件下， 经过休息， 可以较快的合成为糖原。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
虽然糖酸解时1g分子葡萄糖只能合成2g分子ATP， 但糖酵解的速度比氧化磷酸化的速度快32倍， 所以是 高速提供能量的重要途径。 乳酸系列需耗用大量葡萄 糖才能合成少量的ATP， 在体内糖原含量有限的条件 下， 这种产能方式不经济。 此外， 目前还认为乳酸是 一种致疲劳性物质， 所以乳酸系列提供能量的过程不 可能持续较长时间。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
3. 乳酸系列
在大强度劳动时， 能量需求速度较快， 相应ATP 的分解也必须加快， 但受到供氧能力的限制。 此时，
则靠无氧糖酵解产生乳酸的方式提供能量， 故称为乳
酸系列：
安全人机工程学课件：人体作业疲劳
四、作业疲劳的积累 按照疲劳的积累状况，工作过程一般分为四个阶段：
工作适 应期
最佳工 作期
疲劳期
疲劳过度 积累期
四、作业疲劳的积累
工作适 应期
最佳工 作期
疲劳期
疲劳过度 积累期
工作开始时，由于神经调节系统的“一时性协调功能”尚未完全恢复 和建立，造成呼吸循环器官及四肢的调节迟缓，人体的工作能力没有 完全被激发出来，处于克服人体惰性的状态，这时不会产生疲劳。
四、作业疲劳的积累
工作适 应期
最佳工 作期
疲劳期
疲劳过度 积累期
疲劳产生后，应采取相应的措施减轻疲劳；否则由于疲劳的过度积累， 会导致人体暂时丧失工作能力，严重时容易引起作业者的身心损伤。
四、作业疲劳的积累
疲劳的积累过程可用“容器”模式来说明。操作者的疲劳受很多因素影响， 最典型的是以下五个方面。
四、作业疲劳的积累
工作适 应期
最佳工 作期
疲劳期
疲劳过度 积累期
人体逐渐适应工作条件，人体活动效率达到最佳状态并能持续较长时 间。只要工作强度不太高，这一阶段不会产生疲劳。
四、作业疲劳的积累
工作适 应期
最佳工 作期
疲劳期
疲劳过度 积累期
持续较长时间工作，伴随疲劳感增强，导致个体工作效率下降，出现 了工作兴奋性降低等待征。这一阶段中，疲劳将不断积累。进入这一 阶段的时间依据劳动强度和环境条件而有很大差别。
恢复
• 工作节奏：单调、重复、枯燥等
疲
• 环境条件：照明、气候、噪声、温度等
• 生理心理：工作强度、工作持续时间等
劳
• 身体素质：力量、耐力、健康状况等
• 营养、睡眠等
《安Hale Waihona Puke 人机工程》《安全人机工程》
精品课件-安全人机工程学(赵江平-第4章 人的作业疲劳与可靠性
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2） 频闪融合阈限检查法
受试者观看一个频率可调的闪烁光源，记录工作前、后受试
者可分辨出闪烁的频率数。
具体做法：先从低频闪烁做起，这时视觉可见仪器内光点不
断闪光。当增大频率，视觉刚刚出现闪光消失时的频率值叫融
合度；光点从融合阈值以上降低闪光频率，当视觉刚刚开始感
到光点闪烁的频率值叫闪变度。它和融合度的平均值叫频闪融
C级
2.0～
男 5230 ～ 7330 10670 ～12770 立位工作，身体水 平移动，步行速度，
中等劳动
4.0
女
4270 ～ 5940
9300 ～ 10970
上肢用力作 业，可持续作业
D级 重劳动
4.0～ 7.0
男 女
7300 ～ 9090 12770 ～14650 全身作业，全身用 力 10 ～ 20min 需
劳动强度级别
劳动强度指数
Ⅰ
≤ 15
Ⅱ
～ 20
Ⅲ
～ 25
Ⅳ
>25
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体力劳动强度指数计算公式见式4-1： I=T·M·S·W·10
（4-1）
式中：I—体力劳动强度指数； T—劳动时间率，%； M—8h工作日平均能量代谢率，kJ/(min·m2)； S—性别系数：男性=1，女性=1.3； W—体力劳动方式系数：搬=1，扛=0.40，推/拉=0.05； 10—计算常数。
限相对应。
生理负荷极限回归方程式： Y1＝42.88－11.39lgX
Y2＝201.0－32.75lgX 式中： X——负荷时间（min）；
Y1——能量消耗允许值；
Y2——心率负荷允许值。
第四章劳动情绪：疲劳、倦怠、应激与压力管理
第四章劳动情绪：疲劳、倦怠、应激与压力管理当今人类劳动已从以体力为支撑的操作性作业发展为以脑力为支撑的知识作业，知识作业已成为现代作业方式的主流，并代表了未来劳动方式的发展方向，知识工人、白领工人等概念正反映了这一变化。
鉴于脑力劳动效率在现代管理乃至社会与科学技术发展中的基础意义，如何像提高操作性作业一样，有效地提高脑力劳动的工效已成为亟待解决的问题和研究的前沿。
第一节疲劳与脑力疲劳中国已成为世界的制造大国，从业人员众多，如何保障劳动者在安全、健康和舒适的条件下，更高效地工作是劳动工程心理学的根本所在。
作业过程中产生的疲劳若不得到及时恢复，不仅会造成作业效率下降，而且还会影响作业者的身心健康，诱发事故的发生，甚至是过劳死、自杀的隐患，因此欧美、日本等发达国家和一流企业都十分重视疲劳的调查和研究。
一、疲劳的定义医学领域通常认为，疲劳是人体的一种自主性防御，进一步说是由于运动过度而引起暂时性的人体机能下降，从而在生理和心理方面发生综合性变化。
《辞海》给疲劳下的定义是：“持久或过度劳累后造成的身体不适和工作效率减退。
”《现代汉语词典》中对于疲劳的解释有两个方面的内容：“一是因为体力或脑力消耗而需要休息；二是因为运动过度或刺激过强，细胞或器官的机能或反应能力减弱。
”综合而言，疲劳是指工作过程中由于高强度或长时间持续活动而导致的人体工作能力下降和错误率增大的现象。
它是一种自然的人体防御反应，即提示工作负荷过高，必须降低工作。
一个人的脑力、体力及劳动强度、能力都是有一定限度的，超过限度人体的各种能力就会减弱，功能活力就会受到影响，使人力不从心，就产生了疲劳。
疲劳是人体的一种自我调节和保护功能，它的产生与劳动强度、环境、健康程度、情绪和工作绩效有关。
疲劳不仅是一个常见表现，很多原因可以引发，而且是一个自觉症状，需要从多个角度去认识和把握其特征。
（一）疲劳的生理观生理疲劳主要表现为肌肉疲劳。
当运动主要由人体的肌肉来承担时，人体的大量能量被体力劳动所消耗，出现了一个体内的酸环境，这种疲劳就被称为所谓的生理疲劳。
人机工程学第5章 人的作业能力与疲劳
(5 - 3)
总能耗M∑＝（1.2＋RMR）×BR×体表面积(B)× 活动时间(t)(5 - 4)
第5章 人的作业能力与疲劳
5. 影响能量代谢的因素
影响人体作业时能量代谢的因素很多， 如作业类
型、 作业方法、 作业姿势、
。
由表5 - 3和表5 - 4可看出， 不同类型的作业对能 量代谢的影响。 图5 - 3给出了不同作业的能量消耗值， 其范围从1.6～16.2kCal/min。
动强度和作业时间。 劳动强度越大， 持续时间越长， 需氧量也越多。
从事体力作业的过程中， 需氧量随着劳动强度的 加大而增加， 但人的摄氧能力却有一定的限度。 因此， 当需氧量超过最大摄氧量时， 人体能量的供应依赖于 能源物质的无氧糖酵解， 造成体内的氧亏负， 这种状 态称为氧债。 氧债与劳动负荷的关系， 如图5 - 2所示。
第5章 人的作业能力与疲劳
表5 - 5 三种营养物质氧化时的数据
第5章 人的作业能力与疲劳
表5 - 6 非蛋白呼吸商和氧热价的关系
第5章 人的作业能力与疲劳
实际应用中， 经常采用省略尿氮测定的简便方法， 即根据受试者在同一时间内吸入的O2量和CO2产生量 求出呼吸商(混合呼吸商)， 而不考虑蛋白质代谢部分， 实践证明， 采用简便方法得到的结果不会有显著误差。
RMRMR ARRR （5 - 2） BR BR
第5章 人的作业能力与疲劳
表5 - 3和表5 - 4为不同活动类型的RMR的实测值和 推算值。
除利用实测方法之外， 还可用简易方法近似计算 人在体力劳动中的能量消耗， 其计算公式为
AR＝RR＋MR＝1.2×BR＋RMR·BR
＝（1.2＋RMR）×BR
MR＝AR－RR （5 - 1）
安全人机工程学-4-人的作业疲劳和可靠性
精神疲劳（精神压力） 肌肉疲劳（肌肉劳累） 神经疲劳（用脑过度）
一般疲劳（肌体劳累） 过度疲劳（连续长期） 重度疲劳（接近病态）
4.2.2 疲劳的种类
2、疲劳的规律 1. 局部引起的疲劳，可以引起全身症状和大脑疲劳； 2. 疲劳不但使作业能力下降，也使作业意志减弱，产生休息的需要； 3. 疲劳能够恢复，不会留下损伤痕迹；年轻人比老年人恢复得快；体力上的疲劳 比精神上的疲劳恢复得快； 4. 心理造成的疲劳常与心理状态同步存在，同步消失；同样由作业内容和环境引 起的疲劳，当作业内容和环境改变时，疲劳也可消减。 5. 感觉和疲劳不一定同时发生，如乐不知疲。 6. 疲劳有一定的积累效应，未完全恢复的疲劳可在一定程度上继续存在到次日， 如次日达到六分疲倦程度，就感到十分疲乏。在重度劳累之后，第二天还感到
4.2.3 作业疲劳的调查与测定
2、疲劳测定方法
⑤ 触觉两点阈值测定
⑥ 膝跳反射阈限测定 ⑦ 反应时间测定 ⑧ 判别力测定 3、他觉观察和主诉症状调查法
4.3 作业疲劳与安全生产
4.3.1 疲劳与安全
作业疲劳对作业人员行为的影响
1）睡眠不足、困倦引起的事故
2）反应和动作迟钝引起的事故 3）省能心理 4）疲劳心理作用 5）环境因素加倍疲劳效应
4.1.3 劳动强度的分级
2、日本劳动研究所分级标准 根据能量代谢率分为5级
4.1.3 劳动强度的分级
3、我国分级标准 《体力劳动强度分级标准》（GB 3896-83）
体力劳动强度指数计算公式 I = T•M•S•W•10 T——劳动时间率（%） M——8h工作日平均能量代谢率，kJ/(min•m2) S——性别系数：男性=1，女性=1.3 W——体力劳动方式系数：搬=1，扛=0.4影响劳动强度的因素
人的作业疲劳与安全
人的作业疲劳与安全作业疲劳是指由于长时间或过度劳累而导致的身体和心理疲劳。
作业疲劳是各种工作中最常见的健康问题之一，严重的作业疲劳会严重影响工作效率，增加事故发生率，影响生产生活质量甚至无法正常工作。
此外，作业疲劳也是工作人员在控制风险方面遇到的一种重要挑战。
作业疲劳对人的身体和精神健康有不良影响。
长期从事高强度的作业工作，人的身体容易受到损害，比如长时间的重体力劳动可能导致骨头关节出现问题，长时间地站立或坐着不动对血管造成损害。
除此之外，人的思维能力和反应速度也会受到影响，可能会出现注意力不集中，失眠，抑郁等问题，从而影响个人的整体健康及生活质量。
安全是我们生产生活中最重要的因素之一。
如果员工过于疲劳，他们的谨慎程度，反应速度和决策能力将下降，这意味着他们的工作安全受到威胁。
过度疲劳的员工会犯更多的错误和事故，这可能导致人员受伤和财产损失等严重后果。
其次，过度疲劳的人可能会导致人员的沮丧、情绪低落，从而影响工作的积极性，增加了事故发生的风险。
为了保卫员工的健康和安全，应该采取一系列的防止疲劳的措施，包括管理、工作环境、员工培训和修正等方面：1.管理上应该明确工作时长、工作强度、休息规定等，避免加班过多，设置睡眠区等方便员工休息的设施;2.在工作环境方面，可以采取调整环境条件，如改善室内空气质量，增加一些绿化和自然光线、开设休息室和放松区域等；3.关于员工培训，可以向员工传授一些防止疲劳的方法，如合理安排睡眠时间、注意饮食合理营养搭配、定期运动等；4.修正工作强度，优化工作任务安排，避免劳累过度，注意员工精神健康状况，如出现压力过大、注意力不集中等时及时调整工作任务。
最后，防止作业疲劳是确保工作者安全和健康的必备措施，这需要管理系统的支持和工作者个人的努力，并且应该是一个不断改进的过程，只有如此才能保障员工的健康，保障企业和员工的共同成长。
安全技术第四章 安全人机工程习题
第四章安全人机工程一、单项选择题1.人机工程学的发展大致经历了这样的一个过程，即____。
A.以人类为中心-以机械为中心-人机系统环境协调－以系统为中心B.以机械为中心一以系统为中心一以人类为中心－人机系统环境协调C.以机械为中心一以人类为中心一以系统为中心一人机系统环境协调D.以人类为中心一以系统为中心一人机系统环境协调－以机械为中心2.按照____分类，人机系统可分为开环人机系统和闭环人机系统。
A.人机系统组合方式B.有无反馈控制作用C.人机系统自动化程度D.人机系统的规模大小3.人体测量的数据常以百分位数来表示人体尺寸等级，最常用的是以第5％、第____％、第95％三种百分位数来表示。
A. 50B. 60C. 70D. 554.安全人机工程学研究的目的主要是为保障劳动者的安全与健康，对这些不利因素发生的机理和预防措施进行研究，以便创造更和更文明的劳动方式和劳动条件。
A.高效B.快捷C.灵活D.安全、卫生5.人眼视觉的暂停时间平均需要____s.A. 0. 07B. 0. 17C. 0. 27D. 0. 376.人眼看一个目标要得到视觉印象，最短的注视时间为____s.A. 0. 07～0.3B. 0. 12 一0.35C. 0. 17 一0.4D. 0. 22～0.457.当人的视野中有极强的亮度对比时，由光源直射或由光滑表面反射出的刺激或耀眼的强烈光线，称为____。
A.明适应B.暗活应C.眩光D.视错觉8.眼睛能承受的可见光的最大亮度值约为____cd/m2.A. 10000B. 100000C1000000D1*******9.下列关于视觉损伤与视觉疲劳的说法错误的是____。
A.300 mm 以下的短波紫外线可引起紫外线眼炎B.紫外线照射4 一5 小时后会使眼睛剧痛而不能睁眼C.常受红外线照射可引起白内障D.长期在劣质光照环境下工作，会引起眼睛局部疲劳和全身性疲劳10.一般识别声音所需要的最短持续时间为____ms.A. 20～50B.30～60C. 40 一70D. 50 一8011.一般在自由空间，距离每增加一倍，声压级将减少____dA. 4B. 5C. 6D. 712.听觉的特性不包括____。
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蛋白质
制
持续时间长、 强度小的各种
劳动供能
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4.1.1 能量代谢
基础代谢量 安静代谢量 能量代谢量
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1. 基础代谢量
基础代谢量，是人在绝对安静下(平卧状态)维持生命所
必须消耗的能量。
基础代谢率（BMR，basal metabolic rate）是指人在
进餐12h后，在清晨清醒地静卧于18oC～25oC环境中，并 保持神经松弛，体位安定，各种生理活动维持在较低水平 下的代谢率。
✓能量代谢 ✓作业时氧消耗的动态 ✓作业能力的动态分析
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体力劳动能量来源
人的劳动，从生理学角度来说，是体力劳动和脑 力劳动相结合进行的，不过不同的工作，体脑劳动有 所侧重而已。由于骨骼肌约占体重的40%，故体力劳 动的消耗较大。
体力劳动时，骨骼肌活动的能量有三个途径供给： l）ATP——CP系列 2）需氧系列 3）乳酸系列
10
2.安静代谢量
安静代谢量是指机体为了保持各部位的平衡及某 种姿 势所消耗的能量。 安静代谢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。 安静代谢量= RSt＝1.2BSt 一般在工作前或后进行测定。
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3.活动代谢
活动代谢量指人体进行作业或运动时所消耗的总能量。 活动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。
用尖镐劳动为8.5 推200kg三轮车为9.5
用全力推车为10.0 挖坑为12.4
推倒物料为17.0
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能量代谢量=MSt 最紧张的脑力劳动的能量代谢量不会超过安静代谢量的10%，而 肌肉活动的能耗量却可高出基础代谢的10～25倍。它和体力劳动 强度直接相关，对研究劳动管理（工资、定额、制度等）和劳动 卫生学都是极为重要的。
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4.相对代谢率RMR
为了消除个人之间的差别，采用劳动代谢量和基础代谢 量之比来表示某种体力劳动的强度。这一指标称为能量
第4章 作业能力与作业疲劳
4.1 人体作业的基本特征 4.2 劳动强度及其分级 4.3 作业疲劳与及其消除
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教学基本要求
➢ 了解能量代谢的来源，劳动强度的划分，疲 劳的测定
➢ 掌握能量代谢的分类和相对能量代谢，作业
时氧消耗状态
➢ 正确理解疲劳的概念，降低疲劳的措施
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基础代谢计算
正常人的基础代谢率比较稳定，一般不超过正常平均值的15%。 我国人体表面积的公式为：
人体表面积(m2)=0.0061×身高(cm)+0.0128×体重(kg)-0.1529 基础代谢量=基础代谢率平均值(B)×人体表面积(S)× 持续时间(t)=BSt
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摆动虽大些，但用力不大
4.0～5.5 局部疲劳，不能长时间连续动作
使用整个上肢，用力明显
5.5～6.5 要求工作30～40min后休息
作业者呼吸急促
6.5～8.0
连续工作20min感到胸中难受，但 再干轻的工作能继续做
作业者呼吸急促。脸变色， 出汗
8.0～9.5
10.0～ 12 .0
12.0以上
工作5～6min后，什么工作也不能 做了
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表4-1 生产作业活动的资料
动作部位
动作细分
非意识的机械性动作
手指动作 有意识的动作
手指动作连带到小臂 手指动作
连带上肢 手指动作连带大臂
上肢作
一般动作方式 稍用力动作方式
一般动作方式
动作较大，用力均匀
全 短时间内集中全身力量 身 动 作
繁重作业
极繁重作业
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RMR 0～0.5
被检查者感觉
调查者观察
手腕感到疲劳，但习惯后不感到疲 完全看不出疲劳感 劳
工作举例
拍电报为0.3 记录为为
看不出有疲劳感
认为工作很轻．不太疲劳 1.0～2.0
看不出有疲劳感
2.0～3.0 3.0～4.0
常想休息 开始不习惯时劳累习惯后不太困难
有明显工作感，是较小的 体力劳动
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
4.1 人的作业特性
代谢率（RMR，Relative Metabolic Rate）。
R M R能 量 代 谢 量 安 静 代 谢 量
基 础 代 谢 量
能 量 代 谢 量 ＝ R M R 基 础 代 谢 量 + 1 . 2 基 础 代 谢 量 ＝ R M R 1 . 2 基 础 代 谢 量
R M R 能 量 代 谢 率 安 静 代 谢 率 M R
基 础 代 谢 率
B
M B R M R R B R M R 1 . 2 B R M R 1 . 2 B
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计算能量代谢量时，首先必须准备必要的相对代谢 率资料，专家们已经积累了大量的系统的相对代谢率数 据。可以对研究的某项具体作业，观察分析作业者的动 作、负荷和疲劳等方面的特征，然后与现有的资料加以 对照比较，即可以判断确定该项作业的RMR 值。有关 判定生产作业活动的资料见表4-1。日常作业活动的 RMR 值参考资料见表4-2 。
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供能状况与体力劳动的关系
名称
ATP-CP系统 乳酸能系统
代谢需 氧状况
无氧代谢
无氧代谢
供能速度
能源物质
产生ATP 的量
非常迅速
CP
很少
迅速糖原
糖原
有限
体力劳动类 型
劳动之初和极 短时间内的极 强体力劳动的
供能
有限
短时间内强度 大体力劳动的
供能
有氧氧化系统 有氧代谢
较慢
糖原、脂肪、 几乎不受限
工作不能持续5min以上
用全力只能忍耐lmin，实在没有力 气了
作业者呼吸急促、流汗、 脸色难看、不爱 说话
急喘、脸变色、流汗
屏住呼吸作业，急 喘，有明显的疲劳感
拨电话号码为0.7 盖章为0.9 电脑操作为1.3 电钻(静作业)为1.8
抹光混凝土为2.0
轻筛为3.0 电焊为3.0 装汽车轮胎为4.5 粗锯木料为5.0 拉锯为5.8 和泥为6.0 锯硬木为7.5