安全人机工程学(赵江平)章课件4.ppt

1、1第 4章 人的作业疲劳与可靠性4.1 劳动强度分级4.2 作业疲劳及其测定4.3 作业疲劳与安全生产4.4 职业适应性4.5 人的可靠性第4章 人的作业疲劳与可靠性2第 4章 人的作业疲劳与可靠性4.1 劳动强度分级4.1.1 劳动强度劳动强度可以理解为，作业中人在单位时间内做功和机体代谢能力之比。我们日常所说的轻、重劳动是另有含义的。3第 4章 人的作业疲劳与可靠性劳动强度的影响因素有以下几个方面：1劳动对象因素劳动对象因素包括工作性质与工作量密度。(1)工作性质。(2)工作量密度。4第 4章 人的作业疲劳与可靠性2劳动工具因素劳动工具因素包括机器的操作力度、速度、技术难度、容错性能、宜人

2、特性等。劳动工具的发展通常体现在劳动工具越来越适合于人的使用，意味着劳动的外部环境得到了改善，从而降低了劳动强度。5第 4章 人的作业疲劳与可靠性3劳动环境因素劳动环境因素是指劳动者在劳动过程中所处的外部环境，分为劳动的自然环境和社会环境两方面。(1)劳动的自然环境。(2)劳动的社会环境。6第 4章 人的作业疲劳与可靠性4劳动者因素影响劳动者的因素(也可称为内部因素)可分为生理、心理和精神状态特征三个方面。(1)生理状态特征。(2)心理状态特征。(3)精神状态特征。7第 4章 人的作业疲劳与可靠性5劳动时间随着劳动时间(或作息率)的不断增长，由附加劳动量建立和维持的机体内环境就会逐渐衰竭，如果

3、不能及时地进行生活资料的补偿，就会逐渐加速主劳动量的耗费，使部分主劳动量转化为附加劳动量，这就必然提高劳动者的劳动强度。8第 4章 人的作业疲劳与可靠性4.1.2 作业分类1静力作业对于脑力劳动、计算机操作人员、仪器监控者等所从事的作业都可归纳为静力作业或叫静态作业(Static Work)。这种作业主要是依靠肌肉的等长收缩来维持一定的体位，即身体和四肢关节保持不动时所进行的作业。2动力作业动力作业是靠肌肉的等张收缩来完成作业动作的，即经常说的体力劳动。本章主要是讨论体力劳动及其分级。9第 4章 人的作业疲劳与可靠性4.1.3 劳动强度的分级1国际劳工局分级标准一种划分劳动强度的方法是基本按氧

4、耗量划分为3级：中等强度作业、大强度作业及极大强度作业。中等强度作业，氧需不超过氧上限。中等强度又分为6级：很轻、轻、中等、重、很重和极重。各级指标如表4-1所示。(资料来源于国际劳工局，1983)10第 4章 人的作业疲劳与可靠性11第 4章 人的作业疲劳与可靠性2日本劳动研究所分级标准表4-2所示是日本劳动研究所做的分级。它把劳动强度分为5级。12第 4章 人的作业疲劳与可靠性13第 4章 人的作业疲劳与可靠性3我国分级标准我国在1983年颁布了体力劳动强度分级标准(GB 389683)。该标准在1997年进行了修订，即目前所用的体力劳动强度分级标准(GB 38961997)，自1998年

5、1月1日起实施。我国体力劳动强度分级如表4-3所示；常见职业体力劳动强度分级如表4-4所示。14第 4章 人的作业疲劳与可靠性15第 4章 人的作业疲劳与可靠性16第 4章 人的作业疲劳与可靠性体力劳动强度指数计算公式为(4-1)17第 4章 人的作业疲劳与可靠性劳动时间率T计算方法：每天选择接受测定的工人23名，按体力劳动强度分级标准(GB 38961997)中表A2的格式记录自上工开始至下工为止整个工作日从事各种劳动与休息(包括工作中间暂停)的时间。每个测定对象应连续记录3天(如遇生产不正常或发生事故时不作正式记录，应另选正常生产日，重新测定记录)，取平均值，求出劳动时间率。(4-2)(m

6、in)(min)(%)100100(min)(min)T各 单 项 劳 动 占 用 的 时 间工 作 日 内 纯 净 劳 动 时 间工 作 日 总 时 间工 作 日 总 时 间18第 4章 人的作业疲劳与可靠性4.2 作业疲劳及其测定什么是疲劳？至今尚无统一的确切定义。它是一个很难准确解释的概念，目前常见的有以下两种说法：一、疲劳就是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，有时并伴有疲倦等主观症状的现象；二、疲劳就是人体内的分解代谢和合成代谢不能维持平衡。19第 4章 人的作业疲劳与可靠性4.2.1 疲劳产生的机理1疲劳物质积累机理作业者短时间内从事高强度体力劳动，该过程要消耗

7、较多的能量，能量代谢时需要的氧供应不充分，机体就会进行无氧代谢，产生乳酸，乳酸在肌肉和血液中大量累积，使人感到身体不适，即产生疲劳感，便不能进行有效的作业。20第 4章 人的作业疲劳与可靠性2糖原耗竭机理劳动者在从事脑力劳动和体力劳动的过程中，都需要不断消耗能量。轻微劳动，能量消耗较少，反之亦然。人体的能量供应是有限的，随着劳动过程的进行，体能被不断消耗。此时，由于一种可以转化为能量的能源物质“肌糖原”储备耗竭或来不及加以补充，人体就产生了疲劳。21第 4章 人的作业疲劳与可靠性3中枢系统变化机理强烈或单调的劳动刺激会引起大脑皮层细胞储存的能源迅速被消耗，这种消耗会引起恢复过程的加强，当消耗占

8、优势时，会出现保护性抑制，以避免神经细胞进一步损耗并加速其恢复过程，即中枢系统变化机理。比如人体疲劳时，尽管想看书，却不能自制地瞌目而睡。在这种意义上，疲劳是对机体起保护作用的一种“信号”。22第 4章 人的作业疲劳与可靠性4生化变化机理全身性疲劳是由于作业及环境引起体内平衡紊乱状态而产生的。引起紊乱的原因除包含局部肌肉疲劳外，还有其他许多原因，如血糖水平下降、肝糖原耗竭、体液丧失、体温升高等，此机理称为生化变化机理。23第 4章 人的作业疲劳与可靠性5局部血流阻断机理静态作业(如持重、把握工具等)时，通过肌肉等长收缩来维持一定的体位，虽然能耗不多，但易发生局部疲劳。这是因为肌肉收缩的同时产生

9、肌肉膨胀，且变得十分坚硬，内压很大，将会部分或全部阻滞通过收缩肌肉的血流，于是形成了局部血流阻断。例如，股四头肌张力达到最大收缩力的70%时，血液流动完全停止。24第 4章 人的作业疲劳与可靠性4.2.2 疲劳的种类1疲劳的种类疲劳的定义难以确定，分类亦是如此。一种划分方法是分为急性、亚急性和慢性疲劳。慢性疲劳常伴有心理因素，长期劳累以致心力交瘁，实际上已超出疲劳的概念范畴。它还可以分为局部肌肉疲劳和全身性(中枢性)疲劳。25第 4章 人的作业疲劳与可靠性2疲劳的某些规律(1)青年作业人员作业中产生的疲劳较老年人小得多，而且易于恢复。(2)疲劳可以恢复。(3)疲劳有一定的积累效应，未完全恢复的

10、疲劳可在一定程度上继续存在到次日。(4)人对疲劳也有一定的适应能力，例如，连续干几天，反而不觉得累了，这是体力上的适应性。(5)在生理周期中(如生物节律低潮期、月经期)发生疲劳的自我感受较重，相反在高潮期较轻。(6)环境因素直接影响疲劳的产生、加重和减轻。(7)工作的单调容易导致疲劳。26第 4章 人的作业疲劳与可靠性4.2.3 作业疲劳的调查与测定1疲劳问卷调查劳动者一旦产生了疲劳，就会以各种形式表现出来，以提醒人们注意。27第 4章 人的作业疲劳与可靠性28第 4章 人的作业疲劳与可靠性2疲劳测定方法疲劳可以从三种特征上表露出来：(1)身体的生理状态变化，如心率(脉博数)、血压、呼吸以及血

11、液中乳酸含量等的变化。(2)作业能力的下降，如对待特定信号的反应速度、正确率、感受性等能力下降。(3)疲倦的自我体验。29第 4章 人的作业疲劳与可靠性1)生化法生化法通过检查作业者的血、尿、汗以及唾液等体液成分的变化情况来判断疲劳。这类方法的不足之处是，测定时需要中止作业者的作业活动，而且还容易给被测者带来不适甚至反感。30第 4章 人的作业疲劳与可靠性2)生理心理测试法生理心理测试法主要包括以下几种：(1)频闪融合阈限检查法。一般以频闪融合阈限的日间变化率(dR)和周间变化率(wR)来表示疲劳的程度，即 (4-3)(4-4)211ddRdFFdF211wwRwFFwF31第 4章 人的作业

12、疲劳与可靠性32第 4章 人的作业疲劳与可靠性(2)能量代谢率测定。这一方法实际上是测定劳动强度。如果有完善的仪器设备可同时测得心跳次数、肺通气量等多项指标，对于判定疲劳更为有利。不同的劳动负荷具有不同的劳动代谢率和心率，不同的劳动代谢率和心率对应的连续劳动时间各不相同。某人群对应不同的劳动时间具有一定的生理负荷极限。鞍钢劳研所张殿业根据对采矿作业人员进行的实验室和现场实测，提出一个生理负荷极限回归方程式：Y1=42.8811.39 lgX (4-5)Y2=201.032.75 lgX (4-6)33第 4章 人的作业疲劳与可靠性(3)心率(脉博数)测定。心率和劳动强度是密切相关的。在作业开始

13、前1 min，由于心理作用，心率常稍有增加。作业开始后，头3040 s内迅速增加，以适应供氧的要求，以后缓慢上升。一般经45 min达到与劳动强度适应的稳定水平。轻作业，心率增加不多；重作业，则能上升到150200次/min，这时，心脏每搏输出血液量由安静时的4070 mL可增大到150 mL，每分钟输出血量可达1525 L，经常锻炼的人可达35 L/min。34第 4章 人的作业疲劳与可靠性图4-1 不同状态下心率与氧耗之间的关系35第 4章 人的作业疲劳与可靠性(4)触觉两点阈值测定。在皮肤上两邻近点施加触觉刺激，当两点间的距离较大时，受试者感到受到两个刺激，但在两点间距离较小时，受试者不

14、能区分开这两个刺激而把它们知觉为一个刺激。我们把能引起两点感觉的两刺激之间的最小距离称为触觉两点辨别阈。作业疲劳越甚，感觉越迟钝，此值上升越多。人体皮肤不同部位的触觉两点辨别阈不同，表4-7所示是温斯顿给出的实验结果。36第 4章 人的作业疲劳与可靠性37第 4章 人的作业疲劳与可靠性(5)膝跳反射阈限测定。(6)反应时间测定。(7)判别力测定。3)他觉观察和主诉症状调查法疲劳的他觉观察和主诉症状调查法也称自我感觉摄影。38第 4章 人的作业疲劳与可靠性4.3 作业疲劳与安全生产4.3.1 疲劳与安全作业疲劳可使作业者产生一系列精神症状、身体症状和意识症状，这样就必然影响到作业人员的作业行为。

15、39第 4章 人的作业疲劳与可靠性图4-2 某大钢铁企业30年事故统计40第 4章 人的作业疲劳与可靠性4.3.2 疲劳的改善与消除疲劳对一切工作在数量上、质量上和伤害程度上都有相当大的影响。要完全消除疲劳是困难的，但减轻疲劳程度和由疲劳引起的伤害是可能的，也是大有潜力可挖的。1提高人的素质1)提高身体素质2)提高心理素质3)提高个人技术41第 4章 人的作业疲劳与可靠性2改善工作条件1)改进工作环境条件2)改进设备和工具3)改进工作方法(1)采用合适的工作姿势。(2)克服单调感，采用经济作业速度。(3)选择最佳的作业方法。42第 4章 人的作业疲劳与可靠性3合理确定作业休息制度1)工作日制度

16、工作日的时间长短取决于很多因素。2)劳动强度与作业率劳动强度越大，则机体耗氧量也就越大。鞍钢劳动卫生研究所对疲劳消除所做的现场试验说明，以能量代谢的大小计算疲劳的消除时间最为恰当。消除时间 (4-7)43第 4章 人的作业疲劳与可靠性3)工作时间及休息时间如上所述，作业人员从生理和心理上是不可能连续工作的，过一定时间，效率就将下降，差错就会增多，这时若仍不及时休息，会引起产品质量下降，甚至出现安全事故。事故是生理、心理和生产条件等不良因素综合作用的结果，一个事物的发展总是从量变到质变。在事故发生之前，就已经存在事故发生的各种条件，疲劳就是重要条件之一。44第 4章 人的作业疲劳与可靠性图4-3

17、 工厂一天工作曲线45第 4章 人的作业疲劳与可靠性图4-4 不同休息制度对工效的影响46第 4章 人的作业疲劳与可靠性47第 4章 人的作业疲劳与可靠性4)休息方式工间休息方式可以多种多样。对于连续、紧张生产的钢铁冶炼工人，工间休息多为自我调节式的，由于噪音较大、信号频繁，不宜播放音乐。体力劳动强度大的以静止休息为主，但也应做些有上下肢活动、背部活动的体操，以利于消除疲劳，即积极休息和消极休息相结合。48第 4章 人的作业疲劳与可靠性5)轮班工作制度轮班工作制度可以提高设备利用率，也适用于某些不可能间断进行的工业生产方式，在现当代生产中有着重要的意义。49第 4章 人的作业疲劳与可靠性50第

18、 4章 人的作业疲劳与可靠性51第 4章 人的作业疲劳与可靠性6)业余活动和休息的安排业余的休息和活动往往容易被领导者所忽视。实际上，这与生产安全和效率是密切相关的。52第 4章 人的作业疲劳与可靠性4.4 职业适应性4.4.1 职业适应性概述职业适应性的研究范畴是人机工程学中人对机的适应，虽然现代人机工程学更多强调的是机对人的适应问题，但是人对机的适应也同样值得研究。53第 4章 人的作业疲劳与可靠性1.职业适应性的概念职业适应性是指一个人从事某项工作时必须具备的生理、心理素质特征。它是在先天因素和后天环境相互作用的基础上形成和发展起来的。职业适应性包括很多种，在不同的场合有不同的侧重点：工

19、作效率、无事故倾向、最低能力和特性要求、熟悉工作速度、意愿适应、个人背景。54第 4章 人的作业疲劳与可靠性2.职业适应性的研究意义研究职业适应性可以较全面地了解个体的特征，在确保作业者的高效性和可靠性等方面有着很大的促进作用。55第 4章 人的作业疲劳与可靠性3.职业适应性分类职业适应性可分为一般职业适应性和特殊职业适应性两大类。前者指从事一般职业所需的基本生理、心理素质特征；后者指从事某一特定职业所需具备的特殊生理、心理素质特征。56第 4章 人的作业疲劳与可靠性4.4.2 职务分析1职务分析的定义职务分析是指根据观察和调查研究，确定某些特定职务基本特征的信息，并提出专门报告的系统工作程序

20、。职务分析应明确规定下述内容：(1)职务所包括的工作任务。(2)优秀就职者应具备的各种素质，比如智能、知识、能力、经验、责任、技巧等。(3)该职务与其他职务之间的区别。57第 4章 人的作业疲劳与可靠性2职务分析的作用职务分析可以为人力资源管理提供一定的信息，具体的作用有以下几个方面：(1)为职工的招聘、定岗和晋升提供依据。(2)为职工的教育和培训提供方向。(3)为确定职务的工作任务提供建议。(4)为安全管理和改善业务提供资料。58第 4章 人的作业疲劳与可靠性3.职务分析项目的组成(1)职务内容。(2)责任与权限。(3)身体动作和精神活动。(4)作业条件。(5)熟悉的过程。(6)就职条件。5

21、9第 4章 人的作业疲劳与可靠性4.职业适应性标准的确定方法确定职业适应性标准，可以通过以下3种方法进行：(1)职务分析法。(2)作业人员分析法。(3)统计分析法。60第 4章 人的作业疲劳与可靠性4.4.3 职业适应性测评1.职业适应性测试1)测试项目(1)一般职业适应性测试。一般职业适应性测试注重于检测与职业关系密切并有代表性的能力因素。(2)特种职业测试。特殊职业的适应性测试一般是根据各职业的特点，总结、筛选出一些特定的检测指标体系。61第 4章 人的作业疲劳与可靠性2)职业适应性测试方法生理性的测试项目可以采用常规的医疗仪器和测试工具进行测试。相对而言，心理性的测试项目测试过程比较复杂

22、。其中一部分项目可以用单件心理测试仪器进行测试，另外一些心理项目需要采用量表形式，用纸笔完成检查。GATB中确定了10种能力倾向的测验有15种，其中纸笔测验有11种，器具操作测验4种。62第 4章 人的作业疲劳与可靠性2.职业适应性评价测试完成以后，需要对测试结果进行分析、评价，才能得到被测试人员的职业适应性等级。63第 4章 人的作业疲劳与可靠性4.5 人的可靠性4.5.1 人的失误人的失误是人为地使系统发生故障或发生机能不良事件，是违背设计和操作规程的错误行为。人的失误也是影响可靠性的一个很重要的因素。64第 4章 人的作业疲劳与可靠性1.人的失误的外部因素(1)外界不合适的刺激。(2)信

23、息显示设计不良。(3)控制器不良。65第 4章 人的作业疲劳与可靠性2.人的失误的内部因素(1)生理能力：(2)心理能力：(3)个人素质：(4)操作行为：(5)其他因素：66第 4章 人的作业疲劳与可靠性3.人失误的种类人的失误一般具体表现为操作上的失误，贯穿于整个生产过程中，从接收信息、处理信息到决策行动等各阶段都可能发生失误。造成失误的原因是多方面的，可能是操作者的责任，也可能是机器在设计、制造、组装、检查、维修等方面的隐患引起的。67第 4章 人的作业疲劳与可靠性失误的种类可归纳为以下几点：(1)设计失误。(2)制造失误。(3)组装失误。(4)检验失误。(5)维修、保养失误。(6)操作失

24、误。(7)管理失误。68第 4章 人的作业疲劳与可靠性4.失误的后果人失误的后果多种多样，主要受人失误的程度和人机系统功能的影响。常见的5种失误后果为：(1)失误对系统未造成影响。(2)失误对系统有潜在的影响。(3)失误发生时必须对工作程序进行修正，作业进程被推迟。(4)失误发生后造成事故，有机器损伤和人员受伤，但系统尚可恢复。(5)失误发生后造成重大事故，有机器破损和人员伤亡，导致系统安全失效。69第 4章 人的作业疲劳与可靠性5.防止人失误的措施人失误的原因可以归纳为人、机和管理三方面的原因，因此，防止人失误也应该从这三个方面入手。以下主要从防止人的操作失误进行论述。(1)确保操作者的意识

25、始终处于最佳觉醒状态。(2)建立合理的安全规章制度、规范并严格执行，约束不按操作规程的人员的行为。(3)安全教育和安全培训。70第 4章 人的作业疲劳与可靠性4.5.2 人的不安全行为人所处的环境中各种因素是变化的，而且与机器相比，人本身的灵活性也更强。(1)操作错误，忽视安全，忽视警告。(2)造成安全装置失效。(3)使用不安全设备。(4)用手代替工具操作。(5)物体(指成品、半成品、材料、工具、切屑和生产用品等)存放不当。(6)冒险进入危险场所。71第 4章 人的作业疲劳与可靠性(7)攀、坐不安全位置(如平台护栏、汽车挡板、吊车吊钩)。(8)在吊物下作业、停留。(9)机器运转时加油、修理、检

26、查、调整、焊接、清扫等工作。(10)在必须使用个人防护用品用具的作业或场合中，忽视其使用。72第 4章 人的作业疲劳与可靠性4.5.3 人的可靠性分析人的可靠性对人机系统的安全性起着至关重要的作用，其研究贯穿于人机系统的设计、制造、使用、维修和管理的各个阶段。人的可靠性研究是为了在人发生失误时，确保人身安全，不致严重影响到系统的正常功能。因此，人的可靠性可定义为：在规定条件下、在最短的时间内，由人成功地完成作业任务且能实现人机系统合理、有效运行功能的能力。73第 4章 人的作业疲劳与可靠性人的可靠性分析是用于定性或定量评估人的行为对系统可靠性或安全性影响程度的方法，它与概率风险性评价之间有一定

27、的联系。概率风险性评价是为了辨识由人参与作业的风险性，而人的可靠性分析是评价人完成作业的能力大小，其主要内容有以下几方面：(1)如何用概率量度人的可靠性。(2)如何通过人失误的可能性评估人的行为对人机系统的影响。(3)可靠性评估与概率风险性评估相互独立而又彼此相关。74第 4章 人的作业疲劳与可靠性因此，人的可靠性分析在降低人为失误的方面起着不可或缺的作用，不但能够辨识出不希望发生事故产生的原因，又能对事故造成的损失给予客观的评价，包括定性和定量分析两个方面：(1)人的可靠性的定性分析在于辨识人失误的本质和失误的可能状况，可通过观察、访问、查询和记录等方法进行失误分析。常见的失误类型有四类：未

28、执行系统分配的功能、错误执行了分配的功能、按照错误的程序或错误的时间执行了分配的功能、执行了未分配的功能。这些定性分析是人的可靠性的定量分析的基础。75第 4章 人的作业疲劳与可靠性(2)人的可靠性的定量分析是从动态和静态两个方面来估计人的失误对系统正常功能的影响程度，可以通过人的操作、行为模式和适当的数学模型来完成。当系统比较复杂和重要时，需要人机工程专家、工程技术人员和管理人员等共同参与，必要时建立专家知识库，采取定性与定量相结合的分析手段。76第 4章 人的作业疲劳与可靠性感 谢77第 4章 人的作业疲劳与可靠性谢谢，精品课件资料搜集78第 4章 人的作业疲劳与可靠性感感 谢谢79第 4章 人的作业疲劳与可靠性谢谢，精品课件资料搜集