复习课习题 - 图文

人 因 工 程 学 习 指 导 与

2011．10

习 题1

学

第一章 人因工程学概述

一、要点与要求

本章的内容主要是了解学习人因工程学，以及应用人因工程学的基本理论和基本方法的一些共性知识。

1. 了解人因工程学的命名、起源与发展。虽非本章的重点,但应有一个较全面的了解,

有利于本学科的学习。

2. 掌握人因工程学的定义。这是本章的重点之一,在众多定义中,要求能认知和表述《中

国企业管理百科全书》中的人因工程学定义。

3. 了解人因工程学的研究任务。了解它有助于理解人因工程学的定义，所以了解人因

工程学的研究任务是必要的。

4. 了解人因工程学的内容与应用领域。了解它将有助于了解学习的目的。

5. 掌握人因工程学的研究方法和步骤。掌握人因工程学的主要研究方法，以及研究的

步骤，是应用本学科的基础。

6. 人因工程学研究应注意的问题。这是本章的又一个重点。希望能学会应注意的三个问题。

7. 了解人因工程学与其它相关学科的联系。这将有助于拓展相关学科的学习。 本章主要是基本概念,考核将以单项选择题、判断改正题和名词概念解释为主,其次是少

量的简答题。 二、重点与难点分析

1.人因工程学的命名。由于世界各国人因工程学的发展存在差异，以及研究的侧重点也存在差异,故导致学科名称的使用亦不相同。如，该学科在美国称为“Human Factors Engineering”（人的因素工程学）或“Human Engineering”（人类工程学），西欧国家称为“Ergonomics”（人类工效学），“Ergonomics” 是希腊文，意为“工作法则”。由于该词比较全面地反映了学科本质，词意比较中立，因此，目前许多国家采用希腊文“Ergonomics”作为该学科的命名。日本采用该词的音译，称为人间工学。

2．人因工程学的定义。定义的主要目的是为了更好地了解其研究对象和研究目的。所

以，尽管各国学者所下的定义各不相同,但在研究对象和研究目的两个方面却是一致的。在学习过程中能了 解《中国企业管理百科全书》中的定义即可,一方面它按中国语言方式定义,便于学习；另一方面它的典型性强，即“研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。 三、典型例题 （一）单项选择题

1．美国的人因工程学命名多采用（①）。

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①人类因素工程学 ②工效学 ③人机工程学 ④人类工效学 3.人因工程学的主要研究对象是（④）

①对人的研究 ②对机器的研究 ③对环境的研究 ④对人-机-物三者之间的最佳匹配研究

（三）名词概念解释

1. 人因工程学（《中国企业管理百科全书》定义）

答：研究人和机器、环境的相互作用及其合理组合，使机器和环境系统适合人的生理、心理等特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。

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第二章 人的因素

一、要点与要求

人的因素是人—机—环境系统设计的重要考虑因素，无论是设备、工具设计，作业环境设计，还是作业量及作业方式的安排都要考虑人的生理与心理特征。生理学、心理学、医学是人因工程学科的基础学科，为了更好的学习后续课程，本章主要介绍与人因工程关系密切的有关生理学与心理方面的知识。包括人的神经系统与感觉系统、肌肉、骨骼与供能系统、呼吸系统、消化系统、循环系统，并对人的心理因素构成进行分析。

1. 了解神经系统的构成和主要功能。 2.了解感觉系统的主要结构与功能特点。 3.了解人体供能系统能量系统功能特点的不同。

4.了解脑力劳动与神经紧张型作业的生理变化特点。

5.了解人的心理因素的构成：性格、能力、动机、情绪和意志，以及它们的定义和影响因素。

6．理解动机与需要、动机与工作效率的基本理论学说。 二、重点与难点分析

1. 神经系统的构成及其各部分的功能

（1）神经组织。神经组织主要由神经细胞（神经元）和神经胶质构成。 （2）神经系统的基本结构 1）中枢神经系统。

2）周围神经系统

2.感觉系统的主要结构与功能

感觉系统主要由视觉系统、听觉系统、平衡觉系统、味觉系统、嗅觉系统和肤觉系统构成，视觉的主要功能是对周围的事物进行观察和获得信息；听觉的主要功能是接受外界声波的信息；平衡觉的主要功能是维持机体的平衡；味觉的主要功能是感觉口腔内可溶性物质的味道；嗅觉的主要功能是对能引起嗅觉的气体物质的味道；肤觉的主要功能是对触、压、振、温和痛等感觉的感觉。 3．人体活动能源

（1）人体活动的直接来源

人的肌肉．神经元和其他细胞活动的能源直接来自细胞中的贮能元——三磷酸腺苷(ATP)。

（2）人体活动的供能系统

人体补充ATP的过程称为产能或供能。人体有三个供能系统，即磷酸原(ATP-CP)系统、乳酸能系统和有氧化系统。

5.人的心理因素。人的心理因素分为以下五个方面：

（1）性格。性格是指一个人在生活过程中所形成的对现实比较稳定的态度和与之相适应的习惯行为方式。性格是一个人个性中最重要、最显著的心理特征。它是一个人区别于他人的主要差异标志。性格可分为先天性格和后天性格。

（2）能力。能力是指那些直接影响活动效率，使活动顺利完成的个性心理特征。能力可进行以下分类。

1）一般能力和特殊能力。

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2）模仿能力和创造能力。

3）认知能力、操作能力和社交能力。

能力的影响因素主要包括：素质、知识、教育、环境、实践活动和主观努力程度。 （3）动机。

1）含义与功能。动机是由目标或对象引导、激发和维持个体活动的一种内在心理过程或内部动力。从动机和行为的关系分析，动机具有激发、调节、维持和停止行为的功能。

2）动机与需要。需要是有机体内部的一种不平衡状态，它表现为有机体对内部环境或外部环境条件的一种稳定的需求，并成为机体活动的源泉。人的某种需要得到满足后，不平衡会暂时得到解除，当出现新的不平衡时，新的需要又会产生。关于需要结构，马斯洛(A．H．Maslow)提出了比较著名的需要层次理论。他把人的需要从低级到高级分为生理需要、安全需要、归属和爱的需要、尊重需要和自我实现需要等五个需要层次。人的动机是在需要的基础上产生的。当某种需要没有得到满足时，就会推动人们去寻找满足需要的对象，从而产生活动动机。当需要推动人们去活动引向一个目标时，需要就成为人的动机。需要作为人的积极性的重要源泉，是激发人们进行各种活动的内部动力。

3）动机与工作效率。动机与工作效率的关系主要表现为动机强度与工作效率的关系上。人们普遍认为，动机强度对行为影响越大，效率越高，反之，动机强度越低，效率越低。但心理学研究表明，中等强度的动机有利于任务的完成，工作效率最高，一旦动机超过这个水平，对行为反而产生一定的阻碍作用。例如，动机太强，急于求成，会产生紧张焦虑心理，使效率下降，错误率提高。

（4）人的典型情绪状态可分为心境、激情和应激三种。

1）心境。是一种持久的、微弱的影响人的整个精神活动的情绪状态。 2）激情。激情是一种强烈的、短暂的，然而是暴发式的情绪状态。 3）应激。是指人对某种意外的环境刺激所做出的适应性反应。

（5）意志。意志是人自觉地确定目的，并支配和调节行为，克服困难以实现目的的心理过程。

三、典型例题

（一）单项选择题

1.人体活动的直接能源是（ ① ）。

①三磷酸腺苷（ATP） ②磷酸原(ATP-CP)系统 ③乳酸能系统 ④有氧氧化系统 2.马斯洛的需要层析理论中最高级的的需求是（ ③ ）。

①生理需要 ②安全需要 ③自我实现的需要 ④归属的需要 （三）名词解释

1．能力的定义。

答：能力是指那些直接影响活动效率，使活动顺利完成的个性心理特征。 2．产能的定义。 答：人体补充ATP的过程成为产能。 （四）问答题

1.马斯洛的需要层次理论主要包括哪几个需要层次？

答：主要包括：生理需要、安全需要、归属和爱的需要、尊重需要和自我实现需要五个需要层次。

2.人的心理因素主要包括哪几个方面？

答：主要包括：性格、能力、动机、情绪和意志。 3.简述一下需求与动机之间的的关系。

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答：人的动机是在需要的基础上产生的。当某种需要没有得到满足时，就会推动人们去寻找满足需要的对象，从而产生活动动机。当需要推动人们去活动引向一个目标时，需要就成为人的动机。需要作为人的积极性的重要源泉，是激发人们进行各种活动的内部动力。 四、思考题与习题 （一）填空题

1.神经组织主要由___________和___________组成。

2.人因工程学中应用较多的六种感官系统是：___________、___________、___________、___________、___________。

3.人体能源的直接来源直接来源于细胞中的贮能元___________。

5. 人体补充ATP的过程称为___________。

7.人体活动的供能系统有___________、___________、___________。 9. 人耳听觉可以接受频率为___________Hz之间的机械振动波。

10. 影响能力的主要因素有___________、___________、___________、___________、___________、___________。

11．人的典型情绪可以分为___________、___________、___________。

12. 马斯洛的需要层析理论主要包括以下层次的需要：___________、___________、___________、___________、___________。

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第三章 微气候环境

一、要点与要求

本章内容主要是介绍作业场所的物理环境条件及评价，学习的目的是学会运用微气候评价的基本理论和基本方法，进行有针对性的评价，指出问题，提出改善方案，为作业者创造一个能充分发挥作业能力的条件。 1. 理解微气候要素及其相互关系。在了解傲气候、气温、湿度、气流速度和热辐射概念的基础上，理解它们对人体的影响和相互关系及其补偿，即必须综合评价的原因。

2. 理解人体对微气候条件的感受与评价。本章与第二章共性是：评价时需要了解有关人体生理知识，这也是难点。首先应了解构成微气候的条件及其测量；其次应理解人体的基本热平衡方式；第三是理解评价指标及其含义。

3．了解微气候对人的影响。包括高温作业环境和低温作业环境对人的影响。 4．理解改善微气候条件的措施。要理解改善微气候条件的基本措施和作用原理。 二、重点与难点分析

1. 微气候要素及其相互关系。微气候是指生产、生活过程中现场所处的局部环境中的气候状况，包括下列4个最重要的参数：空气气温、空气湿度、气流速度（风速）以及热辐射条件状况。在人类作业或起居环境中，气温、湿度、热辐射和气流速度对人体的影响是可以相互替代的。某一参数的变化对人体的影响，可以由另一参数的相互变化所补偿。例如，人体受热辐射获得的热量可被低气温所抵消；当气温增高时，若相应增大气流速度，会使人感到不是很热。低温、高湿使人体散热量增加，导致冻伤；高温、高湿使人体丧失热蒸发机能，导致热疲劳。因此，微气候对人体的影响是由其构成因素共同作用产生的，所以必须综合地评价微气候的条件。

2. 人对微气候条件的感受与评价。人体对微气候条件的感受，既包括了以人体的生理基础反映的客观物理量，又包括了以人的心理与基础反映的主观感觉量，而且主观感觉量也是进行微气候条件评价的指标之一。为此，首先应了解构成微气层的条件，而这些条件可以通过测运手段，取得相关的物理量。这一部分内容主要由实验帮助完善，希望认真完成实验。其次，在理解人体的基本热平衡关系的基础上，能概述不舒适指数、有效温度、综合指标WBGT的概念和基本评价方法，采取适当措施，为作业者创造良好的作业环境。

（1）不舒适指数DI=0.72(干球温度 + 湿球温度)+40.60。该指标主要用于评价人体对温度和湿度环境的感觉。通过对美国人的实验表明：DI<70 时，绝大多数人感到舒适，DI =75 时，有一半人感到不舒适。

（2）有效温度。它是指人体在微气候环境条件下，具有同等主诉温热感觉的最低气流速度和气湿的等效温标。

有效温度综合地反映了人对温度、气流速度和湿度的生理效应，它可以比较确切地反映温度环境对人体的实际生理效应的大小，所以，这类指标统称为“生理热指标”或感觉温度。 （3）综合指标WBGT。这是一种加权平均温标，也是生理热指标之一，即： WBGT=0.7WB+0.2GT+0.1DT WBGT=0.7WB+0.3GT

可见，难点是利用主观感觉评价指标对微气候条件进行分析与评价。

3. 高温作业环境和低温作业环境对人体的生理影响 （1）高温作业环境对人体的生理影响。

1）消化系统具有抑制作用；

2）对中枢神经系统具有抑制作用；

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3）导致水分和盐分大量丧失；

4）高温及噪声联合作用损伤人的听力。 同时，高温作业环境对工作效率和事故也由明显的影响。高温作业环境条件下不仅引起人体不适，影响身体健康，而且还使生产效率降低。随着温度提高和气流速度降低，作业效率明显降低。另外，事故发生率与温度有关，据研究，意外事故率最低的温度为20℃左右；温度高于28℃或降到10℃以下时，意外事故增加30％。

（2）低温作业环境对人体的生理影响。低温环境条件下，首先影响人体四肢的灵活性，最常见的是肢体麻木。特别是影响手的精细运动灵巧度和双手的协调动作。手的操作效率和手部皮肤温度及手温有密切关系。手的触觉敏感性的临界皮温是10℃左右，操作灵巧度的临界皮肤温度是12～16℃之间，长时间暴露于10℃以下，手的操作效率会明显降低。

4. 改善微气候环境的措施

（1）高温作业环境下的改善。

1）生产工艺技术措施：①合理设计生产流程；②屏蔽热源；③降低温度；④增加气流速度。

2）保健措施和：①合理供给饮料和补充营养；②合理使用劳保用品；③进行职工适应性检查。

3）生产组织措施：①减小作业速度或增加休息次数；②合理安排休息场所；③职业适应。

（2）高温作业环境下的改善：①做好保暖工作；②提高作业负荷；③个体保护；④采用热辐射取暖。 三、典型例题

1．为什么必须综合评价微气候条件？

答：气温、相对湿度、气流速度和热辐射等4个条件，对人体的影响可以互相替代，某一条件的变化，可以由另一条件的相应变化所补偿。例如，人体受热辐射所获得的热量，可以被低气温抵消。当气温升高时，增大气流速度会使人体散热量增加。可以证明，当室内气流速度在 0.6m/s 以下时，气流速度每增加 0.1m/s, 相当于气温下降 0.3 ℃。

实际上人对微气候的感觉是主观感觉，即心理上感到满意与否。而人体对微气候的主观感觉，除了与上述环境条件有关外还与服装、作业负荷等因素有关。因此，必须综合评价微气候能若干条件。

2.改善高温作业下的措施是什么？

答：高温作业环境的改善应从生产工艺和技术、保健措施、生产组织措施等方面加以改善。主要的措施包括：

1）生产工艺技术措施：①合理设计生产流程；②屏蔽热源；③降低温度；④增加气流速度。2）保健措施和：①合理供给饮料和补充营养；②合理使用劳保用品；③进行职工适应性检查。3）生产组织措施：①减小作业速度或增加休息次数；②合理安排休息场所；③职业适应。 四、思考题

（一）填空题:

7.周围物体表面温度超过人体表面温度形成的热辐射称为__________。

9.人体的基本热平衡方程式是__________。

12. 高温作业环境，是指热源散热量大于__________的环境 。 （二）单项选择题

1. 人对空气干湿程度的感受与以下因素相关（ ）。

①空气中水汽的含量 ②空气中水汽的绝对数量

③每m3空气内所含的水汽克数 ④空气中水汽距饱和状态的程度

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7.WBGT指标用下列因素来评价微气候条件（ ）。

①干球温度 ②湿球温度

③气流速度 ④干球、湿球和黑球的加权平均温标

9. 高温作业环境条件下，人体的耐受度与人体“核心”温度有关，“核心”温度取决于（ ）。

①一定作业负荷条件下的环境温度 ②环境温度 ③作业负荷 ④热疲劳

10. 人体长期处于低温条件下，会产生以下生理反应（ ）。 ①神经兴奋性提高 ②人体机能增强 ③代谢率提高 ④神经传导能力减弱 （四）名词概念解释题

1. 微气候

2.冷应激效应

第四章 环境照明

一、要点与要求

本章的主要内容是照度与视觉疲劳、作业效率和事故的关系，以及改善环境照明的措施。重点是：照度和眩光的概念，以及照度值与视觉疲劳、作业效率和事故的关系。 1. 了解光的物理特性和视觉的生理物理过程。能了解光是一种电磁辐射波的理论、可见光的波长范围、单色光和复合光的概念，以及色彩视觉的生理物理过程。

2. 理解光照的主要基本物理量。虽然光通量、发光强度、亮度、照度等，均是物理学中的知识，但应能表述其概念、单位。

3. 了解照度值与视觉疲劳、作业效率和事故的关系。能了解视力、中心视力，周边视力的概念及其相互关系，以及它们与明视觉、暗视觉、运动物体视觉的关系。能概述适当的照度值与视力的关系；视觉疲劳产生原因、症状、检测判断方法；照度值的变化与作业效率的关系；照度值的变化与工伤事故的关系。

4. 理解环境照明选择时应注意的问题。能理解一般照明、局部照明和综合照明方式的概念，及其区别和特点、使用条件，能表述眩光和眩光效应的概念，以及防止眩光的措施，能表述照度均匀度的概念及其评价标准；能概述亮度分布对作业者的生理心理影响。 5. 了解照明环境得的设计、改善和评价。能了解工作场所的照明设计、照明标准，了解照明环境的综合评价方法。 二、重点与难点分析

1. 光的物理特性和视觉的生理物理过程。此部分内容虽非重点，但却是学习本章的基础知识，也是考核对象。

光的波动特性认为，光是一种电磁辐射波，其中波长在380nm-780nm内为可见光，可见光色散能产生7种单色光，包括两种以上的单色光波长的光，称为复合光。

单色光给人眼的剌激呈现单一色彩：复合光给人眼的剌激呈现混合色彩；波长380-780nm波谱的可见光，给人眼以白光的综合感觉。

发光物体是其辐射光谱成分的差异，而引起不同的色彩视觉，不发光物体的色彩视觉，一方面取决于光源的光谱成分，另一方面取决于被照物体吸收和反射的光谱成分，同时又取决于视觉功能。所以，色彩视觉是生理物理过程。

2. 照度值与视觉疲劳、作业效率和事故的关系。这是本章的另一个重点。

在明视觉条件下，感觉到的主观亮度与剌激物体亮度的对数成正比，故物体的亮度愈

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大，视力愈好，因此，适当提高照度值能显著地提高视力。

（2）视觉疲劳是指作业者长时间反复辨认对象物，因生理和物理方面的原因，导致视觉功能下降，并产生一系列生理自觉症状的现象。

生理自觉症状主要有：眼球干涩、怕光、眼痛、眼球充血、产生眼屎和流泪等。 视觉疲劳是不仅受视野因素影响，还受照度值影响而引起的眼肌疲劳。

视觉疲劳可以通过闪光融合值、反应时间或眨眼次数等方法间接测定。

（3）提高照度值可以提高识别速度和立体视觉，从而提高作业效率和准确度，达到增加产量、减少差错、提高产品质量的效果。但是，照度值超过临界水平不仅不能提高作业效率，而且还会使视觉功能下降。

（4）适当的照度值不仅可以增强眼睛的辨色能力，从而减少识别物体色彩的错误率，而且又可以增强物体的轮廓立体视觉，有利于辩识物体的高低、深浅、前后、远近及相对位置，使作业失误率降低；还可以扩大视野，防止错误和工伤事故的发生。 4. 眩光与照度均匀度，这是本章又一个重点。

（1）眩光是指视野内出现亮度过高或对比度过大，感到束眼并导致观察力下降的现象。 （2）照度均匀度是指被照场内最大照度值或最小照度值与平均照度值之差，与平均照度值之比的相对指标。

5. 照明环境的综合评价

从人机工程学对光环境的要求来看，不仅需要对光环境的各个单项影响因素进行评价，而更需要进行光环境的综合定量评价。目前，对光环境综合评价方法尚未形成统一标准，教材中主要介绍的是光环境指数综合评价法。具体步骤是：

（1）根据光环境中多项影响人的工作效率与心理舒适的因素，进行问卷的设计，具体项目（见教材表4-12）。

（2）进行问卷调查。其评价项目包括光环境中10项影响人的工作效率与心理舒适的因素，其中，每项包括四种可能状态，评价人员经过观察与判断，从每个项目的各种可能状态中选出一种最符合自己观察与感受的状态进行答卷。

（3）对评价项目的各种可能状态，按照它们对人的工作效率与心理舒适影响的严重程度赋予逐级增大的分值，用以计算各个项目评分。对问卷的各个评价项目，根据它们在决定光环境质量上具有的相对重要性赋予相应的权重，用以计算总的光环境指数。各个项目的权重及各种状态的分值（见教材表4-13）。

（4）项目评分及光环境指数计算 三、典型例题

1．某一10m2的工作间，均分成10个方格，在各正方格中心测到照度值为：175、125、115、100、115、345、360、255、400、400lx。试求照度的均匀度，并予以评价。

解

?????175?125?115?100?115?345?360?255?400?40010?239lx?其中最大照度值为 4001x, 所以照度均匀度为

Au?400?239239?0.674?13不满足要求。

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2. 图中所示照明是什么照明方式？哪个灯具安装的较好？为什么 ?

解： 图 a) 、 b ）均为一般照明方式，即没有考虑特殊局部的需要，而照亮整个工作面所设置的照明。图 a) 比图 b) 的灯具布置为好。以每个图中最左边的灯具为例，光源至人眼的夹角图 a) 比图 b)（保护角）大，图 a) 基本上属于微弱眩光区，而图 b) 则可能属于中等眩光区，即图 a) 布置比图 b) 布置有利于避免眩光，减少视觉疲劳。 四、思考题 （一）填空题

3. 主观亮度与剌激物体亮度的__________成正比。

4. 眼肌的经常反复收缩，极易造成眼睛的疲劳，其中__________对疲劳影响尤甚。

5. 视觉疲劳可以通过__________反应时间与眨眼次数等方法间接测定。

6. 不考虑特殊局部需要，为照亮整个假定工作面而设置的照明，称为__________。 7. 由一般照明和局部照明共同组成的照明方式，称为__________。 8. 在环境照明设计中，应最大限度地利用__________。 （二）单项选择题

1．波长在380-780nm范围的电磁波，给人眼的色感是（ ）。 ①单色光 ②多色光 ③彩色光带 ④白光

2. 在视觉功能正常条件下，白光照射物体后，人的色彩感觉决定于下列因素（ ）。 ①照射光波长 ②物体表面反射光波长 ③自然光波长 ④是否为发光体

4．工作面物体鲜明可见，可借助于下列措施的改变（ ）。 ①尽可能增加工作面的中心亮度 ②尽可能增加工作面周围的照度值 ③尽可能降低工作面周围的照度值

④市工作面周围照度与中心照度接近，同时又突出工作面中心照度值 5．导致视觉疲劳是因为以下原因（ ）。

①工作面周围和中心的照度值相同

②工作面周围的亮度稍暗，而工作面中心的亮度比较突出 ③工作面中心的亮度突出，而周围黑暗 ④受注视物体的亮度比较亮 （五）简答计算题

1. 为什么说人眼的色彩感觉是生理物理过程 ? 2．如何防止和控制眩光？

3. 图中所示是什么照明方式 ? 为什么采用它 ? 可能会出现什么问题 ?

4. 某工作间10m2，均分成10格，测得各方格中心点的照度为：175、125、115、100、115、345、360、255、400、400xl。求平均照度，并判断照度是否均匀。

5. 简述照明设计中灯具安排的基本原则？p83

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第五章 色彩环境

一、要点与要求

本章主要内容是有关色彩调节的基本知识，包括色彩和色彩视觉的基本概念、色彩对人的生理和心理诸方面的影响，以及色彩调节在作业环境中的应用。

1. 色彩的基本概念。色彩的本质、色彩的基本特性及各种将性之间的关系是理解有关色彩基本概念的基础，应能正确地表述。色彩的表示方法、色彩混和的方法及基本规律是分析有关色彩问题的关键，应能准确地概述。应记住色光混合的规律，并能熟练运用。 2. 色彩对人的生理和心理影响。认识色彩对人的生理和心理的影响是色彩调节的主要依据。能概述色彩对人的生理影响及主要表现，并结合色彩的基本特性概述色彩选择时的原则。概述色彩对人心理的主要影响及其联想的各种效果。

3. 色彩调节与应用。能概述色彩调节的效果及作业环境色彩调节的一般要求。以理解色彩的基本特性和对人的心理、生理影响为基础，概述工作房间、机器设备、工作面、安全标志和技术标志中色彩调节的原则及应用。 二、重点与难点分析

1. 色彩的基本概念。是本章的重点之→ , 也是学习本章的基础 , 同时也是难点。 （1）色彩视觉。既是光的物理属性的反映，又是人的生理视觉属性的反映，色彩视觉是二者的综合反映。物理属性表现为色彩视觉的形成，必须是在明环境条件下，即必须存在某一或一组波长的光。当一定波长的光入射到人眼，引起视网膜内的色觉细胞兴奋，才能产生色彩视觉。对发光物体的色彩感觉，取决发光体辐射的光谱波长。对于不发光物的色彩感觉，取决于物体表面反射的光谱波长。

（2）色彩的基本特性。即色调、饱和度〈彩度〉和明度的性质。

①色调是物体辐射或表面反射的主导波长形成的色彩视觉。是色彩相互区别的特性之一。标准色调以太阳光谱为基准。

②饱和度（彩度）是指主导波长范围的狭窄程度，即色调的表现程度，波长范围越窄，色调越纯正、越鲜艳。

③明度是指物体辐射或反射光线的强度，是色调的明亮程度的特性。

三个基本特性中，任一个特性发生变化，色彩也将相应发生变化；同样，两种色彩的三个特性相同，在视觉上会产生相同的色彩视觉。

（3）色彩的混合。色光的混合遵循相加混合法则，（表面色）的混合遵循相减混合法则。

三种不能由色调混合而得且相互独立之色称为三基色或三原色。色光的三基色是红、绿、蓝；颜料的三基色是黄、青、紫（品红）。

2. 色彩对人的生理和心理影响。这是本章的又一个重点。

（1）色彩对生理的影响，主要是色调对心理的影响。例如红色调会使各种器官的机能兴奋和不稳定，使血压升高，脉搏加快，而蓝色调则会抑制各种器官的兴奋，使机能稳定，迫使血压、心率降低。暖色调还容易引起视觉疲劳。以黄色调为主的色调会产生较强的主观亮度感觉，所以黄色、橙色常用作警戒色。当作业场所的明度差别过大时，由于明暗适应而加速视觉疲劳。

高饱和度的色彩给人以强剌激，虽然也能加速视觉疲劳，但可以应用警戒部位。 （2）色彩对人的心理影响，主要来自色彩的感受与联想。

能产生暖感的色调，称为暖色调，如红、橙、黄色调；能产生冷感的色调，称为冷色调，

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如青、绿、蓝色调。

色彩能产生距离感，暖色调有距离缩短感，所以称为前进色，同时又产生体积膨胀感、空间紧凑感或狭小感，冷色调则具有距离增加感和对象物后退感、体积缩小感、空间宽敞感等。

色彩还能产生轻重感。暖色调会使物体看起来好像密度小、重量轻，相反冷色调的物体使人感觉比实际重量重一些。

兴奋与抑制感。暖色调具有积极和振奋作用，但也能引起不安感或神经紧张感，而冷色调则具有镇静的心理作用。

轻松和压抑感主要由明度和饱和度起作用。如明亮而鲜艳的暖色调，会给人以轻松活泼的感觉。

3. 作业环境的色彩调节。是本章的又一个重要内容。色彩调节是指选择适当的色彩，利用色彩的效果，构成良好的色彩环境。

工作房间色彩调节，机器设备和工作面色彩调节，以及安全标志和技术标志的色彩应用，主要是色彩的心理影响的应用。 三、思考题与习题

（一）填空题

1. 色彩视觉是_________和人的视觉属性的综合反映。

2. 任何两个非互补色光相混合均会产生_________。 3. 颜料三基色分别是色光三基色的_________。 （二）单项选择题

1. 下列对是互补色光（ ）。

①红光与绿光 ②青光与黄光 ③青光与紫光 ④蓝光与黄光

2. 将三种基色光同时投射在一个全反射的表面上，会出现以下情况（ ）。 ①合成不同色调的色光 ②只产生一种色调的色光 ③白光 ④黑光

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第六章 噪声及振动环境

一、要点与要求

文章的主要内容仍是介绍作业场所的物理环境条件及其对人的影响。既有基本概念，又有基本计算。

1. 了解声音的基本概念及分类。这部分内容是了解声的基础知识。应了解声音、声源以及频率、波长、声速等物理量和纯音、复合音的概念。

2. 理解声音的基本物理量。声压、声压级、声压级的合成、是本章的重点，因此，应能充分理解和概述，并能掌握声压级的计算。

3. 理解人耳对声音的主观感觉。这是本章的重点之一，有以下基本概念和基本计算应能理解和概述：

（1）人耳的生理结构、作用和频率选择性；

（2）声压与声压级、声功率与声功率级及其计算； （3）响度级与响度及总响度计算； （4）声级及其计算。

4. 理解噪声的概念及其分类，危害及其控制也是重点，因此，应理解其基本概念，能5.了解振动对人体和工效的影响。 6.了解振动的评价与控制方法。 二、重点与难点分析

1. 声音的基本概念及分类。

声音是物体机械振动产生的。振动的物体称为声源。 概述控制措施。

频率、波长和声速是描述声泼的重要物理量。频率是指传声媒介质点每秒钟振动的次数，用f表示，单位为HZ。波长是指声波在介质中振动一次所经过的距离，用?表示，单位为m。声速是指声波在介质中传播的速度，用c表示，单位为m/s。三者的关系为c??f。

声音分为纯音和复合音。纯音为单一频率的声音。复合音又可分为音乐、语言和噪声。噪声指所属各纯音间的频率不成整倍数关系，其波形是非周期的声音，泛指人们不需要的声音。可见，噪声具有相对性——既具有物理含义，又具社会意义。

2. 声音的基本物理量。

这一部分内容虽然多，但它们之间又有联系，前者的设立是为了说明后者的。

声压是指声波对媒介作用，使质点产生附加压力，用P表示，单位为 Pa 或 N/m2，

1Pa=lN/m2。

声压级是指声压与基准声压之比的以10为底的20倍对数，即

Lp?20lgPP0n(dB) P0?2?10?5(Pa)，总声压级LP总?10lg(?10i?10.1LPi)，

(i?1,2,3?,n)

某背景声环境中声源的声压级为

0.1L0.1LLPi?10lg(10pt?10pb)

3. 人耳对声音的主观感觉。

人耳分外耳、中耳和内耳。外耳起着集声和传声作用，并使鼓膜达到振动匹配。中耳起着传声和变换阻扰的作用，使传递损失最小。内耳起着声频的选择和神经，传递作用，使

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人有声觉感，也是主观感觉的生理基础。

响度级和响度是人耳对声音的主观度量。

响度级用1kHZ纯音的声压级数值LN表示,单位为方（Phon）。把不同频率下的等响度级连线得到等响度曲线。其中最下面一条曲线表示没有噪声情况下，能感觉的最小声压级，称为听阈曲线。最上边一条曲线表示各频率纯音不仅不能感觉，而且还引起痛觉，称为痛阈曲线。

响度是听觉判断声音强弱的主观度量，与人的感觉成正比，用N表示。单位为宋(Sone),与响度级的关系为

0.1(L?40) 或 LN?40?33.22lgN N?2总响度为 Nt?Nm?F(?Ni?Nm)

声级是指频率计权网络测得的声压级。A 计权网络模拟人耳；40方纯音的响应，称为 A 声级，单位标以dB（A）；B计权网络模拟人耳70方纯音的响应，称为B声级，单位标以dB（B）；

NC计权网络模拟人耳100方纯音的响应，标为C声级，单位标以dB（C）。A声级能较好地反应人耳对声音的主观感觉，因此，除特殊声明外，基本都用A声级作为标量。

4. 噪声的概念与分类、危害及其控制。

噪声泛指一切对人们生活和工作有妨碍的声音。按主观评价可分为：过响、妨碍声、剌激声和无形声。 按随时间变化特性可分为：稳定噪声、周期性噪声、无规律噪声和脉冲噪声。

按噪声源特点可分为：工业噪声、交通噪声和社会噪声。其中工业噪声又可分为：空气动力性噪声、机械性噪声和电磁性噪声。

噪声危害主要表现为：听力损伤、对其它生理机能的影响、对心理状态的影响、对语言通讯的影响、对作业能力和作业效率的影响。

听力是指人耳在某一频率的听阈较正常人的听阈提高的分贝数。 听力损伤有三种类型：听觉疲劳、噪声性耳聋和爆发性耳聋。

听力损伤程度决定于噪声强度、暴露时间、噪声频率。

噪声对其它生理机能的影响，本书主要从神经系统、内分泌系统、心血管系统和消化系统讨论其主要症状。

噪声对心理状态的影响主要是烦恼。烦恼是指噪声引起的烦燥、焦虑、讨厌、生气等不愉快的心理情绪。

噪声对语言通讯的影响主要是掩蔽效应。掩蔽效应是指一个声音由于其它声音的干扰而使听觉发生困难，需要提高声强才能产生听觉的现象。

噪声对作业能力和工作效率的影响，主要是因为人的心情烦燥、疲劳、反映迟钝、注意力分散造成的。

噪声评价指标及其应用是本章的重点。

（1）等效连续声级，是指规定方向内A声级能量的平均值，即

?1Leq?10lg??T?T0100.1LP(t)A?dt??近似计算采用

测定时可按教材表6-8规定进行。适用于间歇的A声级场所评价。

（2）统计声级，用统计方法表示某一A声级出现的概率和累计概率下的大小。一般测量方法是选定一段时间，每隔一小段时间取一个值，然后统计L10、L50、L90等指标。

（3）噪声暴露量。是噪声的A计权声压值平方的时间积分，用E表示，单位为 Pa2h。它考虑了噪声强度与暴露时间的累计效应对人的影响。

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噪声主要通过以下措施进行控制：降低声源的噪声、控制噪声的传播、进行个体防护和音乐调节。

5.振动对人体的影响。

（1）全身振动对人体的影响，包括全身振动和局部振动。人体不同部位和系统有各自的固有频率，所以当人体承受的振动频率接近或等于某一部位的固有频率时，就会产生共振，共振使得生理效应增大。如果人长期处于全身振动频率接近某各器官部位的固有频率，就会引起该部位的消极反应，损害器官的功能，从而对人体造成伤害。例如，若振动频率为3～6Hz时，正好接近头部的固有频率，就会造成头痛、脑胀、昏眩、呕吐等症候。若长期处于这种振动环境中，还会产生失眠、记忆力衰退、高血压、冠心病、胃溃疡等病症。

（2）局部振动对人体的影响。局部振动病是长期使用振动工具引起的。局部振动能引起神经系统、循环系统、骨关节肌肉运动系统的障碍及其他系统不同程度的机能改变。

6．振动对工效的影响。

（1）对视觉辨认绩效的影响。不同的视觉频率和强度会对人的工作绩效产生不同的影响。

（2）对操作动作的影响。研究表明，人的操作平均错误与振动的强度和频率的均方根成正比。 三、典型例题

1. 某车床运转时，在相距1m处测得的声压级为85Db；该车床停车时，在同距离测得的背景声为75dB。试求车床产生的声压级。 解：

0.1L0.1L0.1?850.1?75?10)?84.54(dB) LP车?10lg(10P?10P背)?10lg(102. 机器型号相同，单独一台运行时测得的声压级为65dB，几台同时运行时测得的声压

级为72dB。试问开动运行的机器共有几台 ? 解

nLP总?10lg(?10i?10.1LPi)?10lg(n100.1LPi)?10lgn?10lg100.1LPi?10lgn?LPilgn?LP总?LPi10?72?6510?0.7n=5

3. 对某噪声环境进行降噪处理，治理噪声前后倍频程声压级的测量结果如表6-1所示。试求治理前后噪声的总响度降低了多少? 倍频程中心频率（Hz） 125 250 500 1000 2000 4000 治理前 声压级68 76 88 84 80 80 （dB） 响度指数 4.3 8.8 23．0 21.4 23.0 24.7 治理后 声压级67 71 73 74 72 71 （dB） 响度指数 4.0 6.6 8.8 11.1 11.8 13.5 解：首先由噪声治理前后的倍频程声压级，利用响度指数换算表（教材表6-2）,查出各倍频程的响度指数N。

治理前的总响度

Nt?Nm?F(?Ni?Nm)?24.7?0.3?(105.2?24.7)?48.85 治理后的总响度

Nt2?Nm?F(?Ni?Nm)?13.5?0.3?(55.8?13.5)?26.19

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总响度降低百分比?48.85?26.1948.85?100%?46.4%4. 某市中心测得声级A的变化如表6-2所示,已知其统计特征符合正态分布。试求等效连续声级。

表6.2 中心声级变化表 中心声级 dB(A) % 70 4 75 6 80 18 85 22 90 25 95 15 100 7 105 3 解：从表中可知

L10?100dB(A)、L50?90dB(A)、L90?80dB(A)，所以：

Leq?L50?d260?L50?(L10?L90)602?90?(100?80)602?96.67dB(A)四、思考题与习题

（一）填空题

10. 人们把不需要的声音称为__________。

19. 由计权网络测得的计权声压级称为__________。

20. 由于接触噪声引起的听力损失，称为噪声对__________。

21. 我国的《工业企业噪声卫生标准》是基于作业者的__________提出来的。 22. 我国《机动车辆噪声标准》是基于降低人们对环境噪声__________提出来的。 23. 我国《室内噪声标准》是基于__________提出来的。

24. 用不同的噪声级出现的概率或累计概率表示某一A声级是__________。 29. 工业噪声主要由__________噪声构成。

30.振动对人体的影响包括__________和__________。

31.振动的控制主要从__________、__________和__________三方面考虑。 （二）单项选择题

1．声音由物体机械振动产生，它可分为（ ）

①复合音与噪声 ②纯音和噪声 ③复合音和元音 ④纯音和复合音 2. 响度级的单位是（ ）。

①分贝 ②分贝（A） ③方 ④宋

3. 人耳感觉哪个声音响些，可以比较声音的哪个度是（ ）。 ①声级 ②响度 ③响度级 ④声压级 5. 听力损伤是指下述哪种类型（ ）。

①疲劳 ②不适应 ③不舒适感 ④噪声性耳聋 （三）、名词解释

10．响度级 22. 掩蔽效应

（六）计算题

1. 某车间有同型号的机床10台，同时开动测得的噪声声压级为95dB,同时停车测得的声压级为86dB。试求每台机床单独开动时的声压级是多少 ?

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第七章 空气环境

一、要点与要求

本章主要内容是空气污染物对人体的危害及防治。有较多的基本概念和计算公式。重点是：空气污染物含量的表示法、粉尘、CO2对人体机能的影响和车间空气调节。 1. 污染物含量的表示法。应理解表示法及其适用范围，掌握换算关系，并能进行有害物质接触水平的估算。

2. 粉尘、降尘、飘尘、生产性粉尘是基本概念，应能准确地表述。粉尘的分散度、溶解度、比重和荷电性也是基本概念，应能正确地表述它们及其对人体的危害。

3. 空气污染物对人体的危害。应能正确地表述SO2、CO、氮氧化物和金属毒物对人体的危害。重点掌握CO2对人体机能的影响，并能表述不同浓度的CO2对人的作业能力和疲劳的影响。能概述防治的一般措施和基本途径。 4. 车间空气调节。能正确表述通风与空气调节的概念、目的、通风方法及其含义。 掌握以清除车间内的余热、余温和有害气体为主的换气量的计算。 二、重点与难点分析

1. 空气污染物含量表示法及换算关系是重点之一。表示法有两种： （1）质量（重量）、体积混合表示法。该法用标准状态下每m空气中，含有害物质的mg数量表示。单位为mg/m3。标准状态是指0℃,101.325KPa 因此应对所测时的采样体积换算成标淮状态下的采样体积，即

V0?Vt?Vt5TP0273?t1.013?10

该表示法适用于各种状态有害物质浓度的表示。

T0P273p3

（2）体积表示法。该法用每m3空气中，有害物质的ml数表示浓度，单位用ppm表示。此法仅适用气体和蒸气状态的有害物质浓度的表示。

两种浓度换算公式为

y(mg/m)?3M22.4A(ppm)

2.有害物质接触水平的估算也是本章的重点之一。它包括多种毒物共存时的评价估算和时量平均值浓度计算，即

C1M1?C2M2???CnMn?1表明有毒物质的浓度达到了国家卫生标准。

3.应用下述三式进行计算清除有害气体。

1）房间内所需全面通风换气量可用下式进行计算：

L?Xc2?c1Qc?j(tp?tj)(m/h)32）清除余热的全面通风换气量可用下式进行计算：

L?(m/h)3

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3）散发余湿的全面通风换气量可用下式进行计算：

L?Q?j(dp?dj)(m/h)3当工作间同时散发有害气体、余热和余湿时，应分别计算换气量，取其中最大者作为换气量。

当工作间同时散发几种溶剂的蒸气或带有剌激性气体时，全面通风换气量应对各种有害蒸气和刺激性气体，分别稀释到最高容许浓度，按所需空气量之和进行换气。

A?22.4My?22.432?43.8?30.66(ppm)三、典型例题

1. 某车间内共存CO、SO2和NH3三种毒物,测出CO的浓度为20mg/m3,SO2的浓度为7mg/m3,NH3的浓度为16 mg/m3。试问该车间内有毒物质是否符合卫生标准？

解：令c1?20mg/m3，c2?7mg/m3，c3?16mg/m3查表得M1?30mg/m3，

33M2?15mg/m，M3?30mg/m，故

c1M1?c2M2?c3M3?2030?715?1630?1.67?1

超过卫生标准。

2. 某车间内产生余热量为95000kJ/h,余湿量为140kg/h,散发CO气体600mg/min,送风为未经处理的室外空气。要求夏季车间内工作地点的温度不超过32℃,相对湿度不超过70%。试求全面通风换气量。已知该地区夏季通风计算温度为28℃,相对湿度为60%,由焓-湿图查得车间外部空气含湿量为14.3g/kg干空气,车间内气温为32℃,相对湿度为70%时,含湿量为21.2g/kg干空气。28℃时的空气容重为1.173kg/m3。车间外部空气中CO含量忽略不计。 解：分别计算全面通风换气量 1.消除余热

L1?Qc?j(tp?tj)?950001.01?1.173?(32?28)?20047(m/h)32.消除余湿

L2?W?j(dp?dj)Xc2?c1?140?10001.173?(21.2?14.3)?24358(m/h)33.稀释CO气体

L?式中：c2——车间排出CO的浓度,即最高容许浓度,查教材表,得c2=30mg/m3；

c1——车间外CO的浓度（忽略不计）

L?max{L1,L2,L3}?max{20047,24358,1200}?24358(m/h)

3 19

L3?600?6030?0?1200(m/h)33. 某车间内同时散发出三种刺激性气体，散发量分别为

SO3=5mg/s,SO2=20mg/s,H2S04=6mg/s。送风空气中不含上述三种气体。试求全面通风换气量。 解：查得SO3和H2S04气体的最高容许浓度均为2mg/m3,SO2为15mg/m3，c1=0,每种气体所需换气量为：

LSO3?52?0?2.5(m/s)?9000(m/h)62?02015?033LH2SO4??3(m/s)?10800(m/h)33LSO2??1.33(m/s)?4788(m/h)333L?LSO3?LSO2?LH2SO4?9000?4788?10800?24588(m/h)

（四）名词概念解释题

1. 尘肺 五．计算题：

13．已知北京某化工车间内余热量80000kJ/h，余湿量100kg/h，同时散发出H2SO4气体44mg/s，送风为未经处理的室外空气。北京地区夏季通风计算温度为30C，车间外含湿量为16.6g/kg；车间内空气温度为33oC，含湿量为22.4g/kg。30oC时空气容量为1.165kg/m3，车间内H2SO4的最高容许浓度为2mg/ m3，车间外不含H2SO4。求全面通风换气量？

o

20

第八章 体力工作负荷

一、要点与要求

1. 作业能力的动态变化规律。要求能理解典型的“变化规律”,能概述其划分及相应特点,影响作业能力的主要因素。

2. 作业疲劳及其测定。要能表述疲劳的概念，概述疲劳的发生机理、测定方法应满足的条件、生理心理表现特征和基本方法等。

3. 提高作业能力，降低疲劳的措施。重点应掌握实际劳动率的有关计算，其次是应知道降低疲劳的主要措施和主要概念。

掌握下列公式是计算能量代谢的关键。

RMR?基础代谢量 = 基础代谢率平均值×体表面积（KJ/h） 能量消耗量 = 基础代谢量× (1.2+RMR)（KJ/min）

能量代谢率-安静代谢率基础代谢率?能量消耗（代谢）量基础代谢量?1.2

某项作业的能量消耗量 = 基础代谢量×作业的延续时间（KJ）

体表面积 =0.0061×身高(cm)+0.0128×体重(kg)-0.1529 (m)

4. 体力劳动时的能量消耗。此部分既是学习本章的基础，又包括了许多基本概念，需要弄清楚、并能表述的概念有：产能及其途径，氧需、氧上限、氧债，静态作业及特征等。

5. 体力劳动时人体的调节与适应。此节的重点是动力定型的概念及其规律；生理指标的测定及其对劳动强度的衡量。为此，应在理解概念的基础上，会运用生理系统的调节与适应规律，说明劳动强度的变化和疲劳的程度。

6. 能量代谢及劳动强度的划分。这是本章的重点，能表述基础代谢量、基础代谢率、安静代谢量、安静代谢率、能量代谢量、能量代谢率、相对代谢率的概念及其相互关系。

2

二、重点与难点分析

1.体力劳动时的能量消耗。此节的若干概念是重点。 （1）产能是指在人体内补充ATP的过程。一般产能来自三种途径:① ATP-CP 系列;②需氧系列;③乳酸系列。在大强度活动时,ATP-CP系列产能速度极快,但磷酸肌酸CP在体内贮量有限,维持时间极短,在中等劳动强度条件下,糖和脂肪在氧的参与下进行氧化磷酸化合成ATP,虽然产能速度不快,但是几乎不受限制,在大强度劳动时,靠无氧糖酵解快速产能予以支持,因为产生乳酸,故称乳酸系列。目前认为乳酸是一种致疲劳性物质，所以也不可能持续较长时间。

（2）能量的产生与消耗，可以从人体耗氧量的变化反映出来，为此必须能够认知和表述氧需、氧上限和氧债等概念。

氧需是指单位时间内所需要氧量，氧需能否得到满足主要取决于循环系统的功能，其次决定于呼吸器官的功能。

氧上限是指血液在单位时间内能供应的最大氧量。 氧债是指氧需与供氧量之间的差值。

肌肉等长收缩为主的作业称为静态作业或静力作业。静态作业的特征是能量消耗水平不高却很容易疲劳。

2. 体力劳动时人体的调节与适应。动力定型的概念及其规律是重点。动力定型又称习惯定型，是指长期在同一环境中，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。动力定型虽然建立困难，但一经建立，对提高作业能

21

力极为有利。建立动力定型需循序渐进，若改变动力定型也不可操之过急，必须选行重新训练。

始动调节作用是指从开始该项作业时起，机体各器官适应该作业需要的现象。

心率、血压、血液成分中的血糖和乳酸的变化，能反映劳动强度和疲劳程度的变化，运用生理系统指标分析人体的生理状态十分必要，但因涉及生理知识，又是难点。

3. 能量代谢及劳动强度的划分。既是本章的重点，又是难点。

基础代谢量是维持生命的必须代谢量，生理学上规定：在室温 20 ℃条件下，被测者处于清醒、空腹（食后 10h 以上）、安静卧床时能量消花量，单位是 KJ, KJ/h。

基础代谢率是指基础状态下，单位时间、单位体表面积的耗能量，单位为 KJ/(m2h)。用B表示。

安静代谢量是指人体为了保持其各部位的平衡及某种姿势所消耗的能量，单位为 KJ,KJ/h 。

安静代谢率是指安静状态下，单位时间、单位体表面积的耗能量，单位为 KJ/(m2h)。R =1.2B 。

能量代谢量是指人体进行作业或运动时所消耗的总能量 , 包 括基础代谢量、安静代谢量和作业或活动时增加的能量消耗。单 位为 k J,KJ/h 。

能量代谢率是指人体进行作业或活动时，单位时间、单位体表面积的能量消耗，单位为 KJ/mh。

M =(RMR+1.2B) 。

相对代谢率是指为了消除作业者之间差异因素的相对指标，即 能量代谢的测定方法有两种：直接法和间接益。

RMR?能量代谢率-安静代谢率基础代谢率?能量消耗（代谢）量基础代谢量?1.22

间接法是通过测定人体消耗的氧量，再乘以氧热价求出能量代谢率。 物质的卡价是指出供能物质氧化时所释放的热量。 氧热价是指物质氧化时，每消耗1升氧所产生的热量。

RMR?作业时的氧耗量-安静时的氧耗量基础代谢时的氧耗量当将基础代谢量换算成O2耗量时，相对代谢又可表示为

能量代谢计算公式为

基础代谢量 = 基础代谢率平均值 (KJ/(m2h)×体表面积（m2）（KJ/h ）

RMR?能量代谢率-安静代谢率基础代谢率?能量代谢量基础代谢量?1.2

能量消耗量 = 基础代谢量×(1.2+RMR) （KJ/h）

某项作业的能量消耗量=基础代谢量×作业延续时间

体表面积 =0.0061×身高(m)+0.0128 ×体重（kg）-0.1529 （m2）

R?1.2B

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4. 作业能力的动态变化规律。作业者的作业能力可以用一天内的作业能力来反映，而一天内作业能力的变化规律，又可以用一天内劳动生产率的变化规律间接反映。一天内的典型劳动生产率变化规律一般呈现三个阶段：入门期、稳定期和疲劳期，还有一个终未激发现象。注意，以脑力劳动和神经紧张型为主的作业不表现上述规律。

5. 作业疲劳及其测定。研究对象仍是体力劳动为主的作业。作业疲劳，简称疲劳。它是指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，有时并伴有疲倦感等主观症状的现象。

疲劳可以从三种特征上表露出来：①身体的生理状态发生特殊变化进行特定作业时作业能力下降，③疲倦的自我体验。

检测疲劳的基本方法有三类，①生化法；②生理心理测试法；③他觉观察及主诉症状法。 ①生化法是通过检查作业者的血、尿、汗及唾液等体液成分的变化判断疲劳的方法。不足之处是测定时需要中止作业者的作业活动。 ②生理心理测试法包括7种方法；

膝腱反射机能检查法。按规定敲击被测者的小腿，根据小腿弹起角度的大小，并以膝腱反射阈值评价疲劳程度的方法。

两点剌激敏感阈限检查法。采用两距离很近的针状物同时剌激皮肤表面，并用两点剌激敏感阈限的变化判断疲劳程度的方法。

频闪融合阈限检查法。给被试者以频闪光源剌激，提高频率测得融合度，然后再降低频率，测得闪变度，融合度与闪变度的均值称为频闪融合阈限，用频闪融合阈限及其日间变化率和周间变化率判断疲劳程度的方法。

连续色名呼叫检查法，通过检查被试者识别各种颜色，并能正确地叫出色名的能力，判断疲劳程度的方法。

反应时间检查法。测定被试者的简单反应时间或选择反应时间，根据其反应时间的快慢，判断疲劳的方法。

脑电肌电检查法。根据脑电图和肌电图来判断疲劳的方法。 心率血压检查法。根据心率和血压的变化关系判断疲劳的方法

③他觉观察和主诉症状法，选定若干受试者，对他们进行若干天的跟踪调查，把受试者的体验变成差异数，计算每个时间的平均数，以平均数判断疲劳的方法。

6. 提高作业能力降低疲劳的措施。降低疲劳的基本措施有4条：①改进操作方法合理应用体力；②合理确定休息制度；③改善工作内容克服单调感；④合理调节作业速率。 不良体位包括：静止不动；长期反复弯腰，身体左右扭曲；负荷不平衡，单侧肢体承重；长时间双手或单手前伸等。

立姿作业适用于：需要经常改变体位的作业，工作地的控制装置布置分散，需手、脚活动幅度较大的作业，在没有容膝空间的机台旁进行作业，用力较大的作业；单调的作业。

坐姿作业适用于，持续时间较长的作业，精确而又细致的作业，需要手、脚并用的作业。

实际劳动率计算中的两个假设：

①作业者中间不休息的最大能量消耗界限是16.75KJ/min，又称耐力水平。 ②作业者体内的标准能量贮备是100.47KJ。 计算公式：

① 制度作业时间T?Tl?Tx ② 休息率Tr?

TxTl?(M16.75?1)?100%

23

③ 实际劳动率Tw?TlT

④ 实际劳动率是体内标准能量储备消耗尽的时间，即

Tl?100.47M?16.75

三、典型例题

1. 某男工身高1.7m,体重70kg,基础代谢量平均值约为158.7KJ/m2h,连续作业7Omin。当RMR=4时，试问能量多少? 能消量是多少?作业时增加的代谢量为多少? 解

能量消耗量 = 基础代谢量×（1.2+RMR)

= 基础代谢率平均值×体表面积× (1.2+RMR)

= l58.7KJ/mh×(0.0061 × 1700mm+0.0128 × 70k g -0.1529)(1.2+RMR) = 158.7KJ/mh×1.7801m×(1.2+RMR ) = 282.5KJ/h × (1.2+4) =1469KJ/h

=24.48(KJ/min 〉

70min连续作业时的能量消耗量为 24.48 × 70=1713.84 （KJ） 基础代谢量 =158.7KJ/m2h × 1.7801m2

=282.5KJ/h=4.71 (KJ/min)

作业时增加的代谢量 =RMR×基础代谢量×作业延续时问 =4×4.71KJ/min×70min =1318.8 (KJ)

2.题1中,若能量消耗降至1055KJ时,RMR值为多少? 解

连续70min作业的能量消耗量

=(RMR+1.2)×158.7KJ/m2h-60×1.7801m2×70min 1055KJ=(RMR+1.2) × 329.59KJ

RMR?1055329.59?1.2?3.2?1.2?22

2

2

4.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。 解

能量消耗量=4.7+5.6+18=28.3 （KJ/min） 能量消耗量=基础代谢量×(1.2+RMR) 所以

RMR?能量消耗量基础代谢量?1.2?184.7?1.2?2.63

6．8h 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1h的午饭时间。作业时的能量消耗为32KJ/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？

24

解

四、思考题与习题 （二）单项选择题

1. 产能一般通过以下途径之一完成（ ）。

① ADP-CP 系统 ②氧债系列 ③需氧系列 ④乳化系列

3. 静态作业通常表现出以下特征之一（ ）。

①能量消格水平较高 ②后继性功能减弱 ③容易疲劳 ④肌肉为等张收缩 7. 频闪融合阂限检查法，一般以下述哪个指标表征疲劳的理论 ( 〉。 ①融合度 ②闪变度 ③频闪融合变化率 ④日间或周间变化率 8. 单调作业采用下列哪种姿势为佳（ ）

①平衡姿势 ②坐姿 ③立姿 ④坐立姿势 9. 单调感一般具有下列哪个特点（ ）。

①作业呆板的保持节奏和细节 ②虽然能坚持作业 , 但工作质量降低 ③作业时能耗不大，也不易疲劳 ④作业能力动态曲线发生特殊变化 （四）名词概念题 （五）简答题

1.什么是劳动强度？劳动强度评定方法有哪些？ 2.降低疲劳的途径?

（六）计算题

1.基础代谢率为157.8kJ/(m.h)，相对代谢率RMR=4,身高为1.75m，体重为75kg，

2

连续工作2h。求该项作业的实际劳动率、休息率和休息次数?

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第九章 人的信息处理系统

一、要点与要求

1.人的信息处理系统结构该,系统由感知觉系统、认知决策系统和运动（反应）系统

三个子系统构成，每个子系统都有各自功能上相对独立的记忆储存器和加工处理器。其中感知系统类似于计算机的输入系统，运动系统类似于计算机的输出系统，认知子系统类似于计算机的中央处理系统。认知系统除了对输入信息和内存信息进行处理外，同时还要对感知系统与运动系统的状态进行监控和调节。

2．不同感知器官的信息接受能力，以及其信息加工的特点。

3．工作记忆也叫短时记忆和操作记忆，是感觉记忆和长时记忆的中间阶段。长时记忆是指存储时间在一分钟以上、数月、数年乃至终身不忘的信息。

4．反应时是指刺激呈现到反应开始之间的时间间隔；而从反应开始到反应结束之间的时间间隔则称为运动时间。反应时又称反应潜伏期，反应不能在给予刺激的同时立即发生，而是有一个反应过程。这种过程在体内进行时是潜伏的。

二、重点与难点分析

1.人的信息处理系统结构，系统由感知觉系统、认知决策系统和运动（反应）系统三个子系统构成，每个子系统都有各自功能上相对独立的记忆储存器和加工处理器。其中感知系统类似于计算机的输入系统，运动系统类似于计算机的输出系统，认知子系统类似于计算机的中央处理系统。认知系统除了对输入信息和内存信息进行处理外，同时还要对感知系统与运动系统的状态进行监控和调节。

（1）信息。信息是能消除事先不能确定的情况的信号或知识，它存在于一切事物中，是一种抽象量。

（2）信息量。信息量是人机系统中设计时考虑的重要参数。有关信息量的计算通常选用对数单位进行度量。

（3）信息传递模式。人机系统中，信息在信息源和信宿（信息接收者）之间传递过程通常有三种模式。

1）信息源发出的信息被信宿完全接收。

2）信源发出的信息在传递过程中消耗殆尽。

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3）从信源发出的信息虽然有些损耗，信宿收到的信号也混有某些噪声成分，但仍有部分信源发出的信息被有效地传送到了信宿。

人们通过感官得到了外部世界的信息，这些信息经过头脑的加工（综合与解释），产生的对事物整体的认识，就是知觉。知觉作为一种活动过程，包含了互相联系的几种作用：觉察、分辨和确认。

3．感知过程中的信息储存的过程：

（1）感觉储存。感觉储存又称感觉记忆或瞬时记忆。它是外界输入刺激后人对信息加工的第一个模块。

（2）感觉储存的编码。感觉储存编码形式主要依赖于信息的物理特征，因而具有鲜明的形象性。

（3）感觉储存和工作记忆的交互作用。工作记忆是感觉记忆和长时记忆的中间阶段，即输入信息经过再编码，使其容量扩大。

（4）感知映象的衰退和储存容量。 感知记忆(包括视觉映象和听觉映象)随时间消逝而衰退。

4．信息加工方式

（1）自下而上的加工。自下而上加工是指由外部刺激开始的加工，通常指先对较小的知觉单元进行分析，然后再转向较大的知觉单元，经过一系列连续阶段的加工而达到对感觉刺激的解释。

（2）自上而下加工。是由有关知觉对象的一般知识开始的加工。由此可以形成期望或对知觉对象的假设。这种期望或假设制约着加工的所有的阶段或水平，从调整特征觉察器直到引导对细节的注意等。

5．模式识别

模式是指由若干元素或成分按一定关系形成的某种刺激结构，也可以说模式是刺激的组合。

（1）模板匹配模型。模板匹配模型认为，在人的长时记忆中，贮存着许多各式各样的过去在生活中形成的外部模式的袖珍复本。这些袖珍复本即称作模板(Template)，它们与外部的模式有一对一的对应关系；当一个刺激作用于人的感官时，刺激信息得到编码并与已贮存的各种模板进行比较，然后作决定，看哪一个模板与刺激有最佳的匹配，就把这个刺激确认为与那个模板相同。

（2）原型匹配模型。该模型认为，在记忆中贮存的不是与外部模式有一对一关系的模板，而是原型。

（3）特征分析模型。特征模型认为，构成模式的元素或成分及其关系称为特征。 7．注意是心理活动或意识对一定对象的指向与集中。注意的指向性是指人在某一瞬间，他的心理活动或意识选择了某个对象，而忽略了另一些对象。

（1）注意的选择功能。注意的基本功能是对信息进行选择。周围环境给人们提供了大量的刺激，这些刺激有的对人很重要，有的对人不那么重要，有的毫无意义，甚至会干扰当前正在进行的活动。

（2）注意的保持功能。注意指向并集中在一定对象之后，会保持一定时间的延续，维持心理活动的持续进行。这时被选定的对象或信息居于意识的中心，非常清晰，人们容易对它作进一步的加工和处理。 （3）注意的调节及监督功能。注意不仅是个体进行信息加工和各种认知活动的重要条件，也是个体完成各种行为的重要条件。

注意种类可分为：（1）无意注意。无意注意是指事先没有目的、也不需要意志努力的注意。（2）有意注意。有意注意是指有预定目的、需要一定意志努力的注意。（3）有意后注意。

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有意后注意是注意的一种特殊形式。从特征上讲，它同时具有无意注意和有意注意的某些特征。

9.工作记忆信息的存储和遗忘

（1）复述。复述是工作记忆信息存储的有效方法。它可以防止工作记忆中的信息受到无关刺激的干扰而发生遗忘。复述又分为两种：一种是机械复述或保持性复述，另一种是精细复述。

（2）遗忘。记忆的内容不能保持或者提取时有困难就是遗忘。工作记忆的容量有限，储存时间也很短。在没有复述的情况下，工作记忆可保持15～30s。

10.工作记忆的信息提取 工作记忆的信息容量不大，初看起来从工作记忆中提取信息应该比较容易和简单。但是，情况比预料的要复杂得多。工作记忆中信息提取方式为完全系列扫描，即对全部项目进行完全的检索，然后做出判断。

a ） b ）

图9-5工作记忆信息提取

a ）肯定判断和否定判断的反应时间 b ）项目长度与反应时关系

（1）人的遗忘进程。

表9-4 遗忘进程

次序 1 2 3 4 5 6 7 时距/h 0.33 1 8.8 24 48 144 744 保持数/% 58.2 44.2 35.8 33.7 27.8 25.4 21.1 遗忘数/% 41.8 55.8 64.2 66.3 72.2 74.6 78.9

从表中可以看到，遗忘在学习之后立即开始，遗忘的过程最初进展得很快，以后逐渐缓慢。例如，在学习20min之后遗忘就达到了41.8％，而在744h（31天）后遗忘仅达到78.9%。根据这个研究他认为“保持和遗忘是时间的函数”。他还将实验的结果绘成曲线，这就是著名的艾宾浩斯遗忘曲线,如图9-7所示。

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（2）遗忘原因。关于遗忘的原因，有

图9-7艾宾浩斯遗忘曲线

不同的解释。衰退理论认为，遗忘是记忆痕迹得不到强化而逐渐减弱，以至最后消退的结果。这种说法易被接受，但

很难用实验方式证实。 。

13.大脑信息处理能力的界限 大脑皮质对连续接受的各种信息不可能全部确切地给以处理，其能力具有一定的限度。把从感觉器官得到的信息，在大脑皮质进行判断，决定采取什么样的行动时，人不可能同时处理两种以上的信息。

14．内部因素 影响信息处理能力的内部因素主要有：觉醒水平，动力，学习 (练习)和疲劳。

（1）人的唤醒水平。唤醒水平指人的总体生理激活程度。它对工作效率有很大影响。 （2）工作任务因素。认知加工器的加工周期通常为10次/s左右，每次约70(25～170)ms。 （3）学习。从学习曲线规律可知，如果反复的练习同种作业，随着练习次数的增加，工作质量和效率都将在一定程度上有所改善。并能减轻人的疲劳。

（4）疲劳。对信息处理过程来说，疲劳将带来与学习相反的效果。

（5）动力。处理信息时，虽然是处于觉醒状态，但是如果对要接受和处理的信息没有积极性或无精神准备时，信息处理的质量会显著下降。

三、思考题与习题

（一）填空题 1 人的信息处理系统结构，系统由___________、___________和___________三个子

系统构成，每个子系统都有各自功能上相对独立的记忆储存器和加工处理器。 2 ___________是工作记忆信息存储的有效方法。它可以防止工作记忆中的信息受到无关刺激的干扰而发生遗忘。 3 影响信息处理能力的内部因素主要有：___________、___________、___________、和___________。 4 人体操作活动可分为以下六种：___________、___________、___________、___________、___________、和___________。

5 如果呈现的刺激只有一个，被试只在刺激出现时做出特定的反应，这时获得的反应时称为___________。

6 有多种不同的刺激信号，刺激与反应之间表现为一一对应的前提下，呈现不同刺激时，要求做出不同的反应，这时获得的反应时称为___________。 7 人对将要出现的刺激在精神上有准备或准备充分，反应时就_______，无准备或准备不充分则反应时_______。 （二）名词解释题

1．工作记忆．2.反应时 （三）简答

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1.简述人的信息处理系统结构? 2. 什么是模式识别?

3.什么无意注意、有意注意、有意后注意？

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第十章 脑力工作负荷

一、要点与要求

1. 脑力负荷的英文术语是mental workload。也可称为用心理负荷、精神负荷、脑负荷或脑力负担，尚未统一起来。脑力负荷最初是被用来与体力负荷相对应的一个术语，指单位时间内人承受的脑力活动工作量，用来形容人在工作中的心理压力，或信息处理能力。但脑力负荷并没有被严格定义。

2. 脑力负荷的测量方法。

3．应激的含义。 在实际生产过程中，作业要求不断发生着变化。人可以在一定范围内适应这种变化，但是人的适应能力是有限的。当操作者面临超出适应能力范围的工作负荷时，就会产生所谓“应激”的现象。应激是人机系统中十分常见的现象，它是某些事故、疾病发生的直接原因。应激效应的控制十分重要。

4．脑力疲劳一般指人体肌肉工作强度不大，但由于神经系统紧张程度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。表现为头昏脑胀、失眠或贪睡、全身乏力、注意力不集中、心情烦躁、情绪低落、百无聊赖、倦于工作、工作效率下降等表象。

二、重点与难点分析

1．脑力负荷的英文术语是mental workload。也可称为用心理负荷、精神负荷、脑负荷或脑力负担，尚未统一起来。脑力负荷最初是被用来与体力负荷相对应的一个术语，指单位时间内人承受的脑力活动工作量，用来形容人在工作中的心理压力，或信息处理能力。但脑力负荷并没有被严格定义。脑力负荷的影响因素有：（1）工作内容（2）人的能力（3）人的业绩（绩效）。

2. 脑力负荷的测量方法：（1）主观评价法（2）主任务测量方法（3）辅助任务测量法 （4）生理测试法。

主观评价法是最流行也是最简单的脑力负荷评价方法。该方法要求系统操作者陈述特定操作过程中的脑力负荷体验，或根据脑力负荷体验对操作活动进行难度顺序的排列。从系统使用者的角度出发，主观评定技术被认为是最可接受的测评方法之一。（1）主观评价是脑力负荷评价中唯一的直接评价方法。（2）主观评价一般在事后进行，不会对主操作产生干扰，而辅助任务测定或生理测定需与主操作同时进行，一般不适合危险性高的情境使用。（3）主观评价一般使用统一的评定维度，不同情境的负荷评价结果可相互比较。（4）使用简单、省时。主观评价法的缺陷有：（1）评价结果有偏差。主观评价是操作人员对某项工作的感觉。（2）评价结果容易混淆。（3）方法应用存在局限性。（4）方法敏感性存在特异性。

主任务测量法是通过测量操作人员在工作时的业绩指标来判断这项工作给操作人员带来的脑力负荷。根据资源理论，随着作业难度的增加，操作者投入的脑力资源量越来越多，剩余资源越来越少，脑力负荷也随之上升。当操作所需的资源量超过特定限度时，将由于资源供需的脱节造成操作绩效下降。因此就可以从人的业绩指标的变化反推脑力负荷。主任务测量法可以分为两大类，一类是单指标测量法，一类是多指标测量法。单指标测量法就是用一个业绩指标来推断脑力负荷。

在脑力负荷强度不大时，主任务绩效并不随工作负荷变异发生变化，但操作者的剩余资源量却受此影响。也就是说，剩余资源量能反映脑力负荷的状况。应用辅助任务测量法时，操作人员被要求同时做两件工作。操作人员把主要精力放在主任务上。当他有多余的能力时，

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尽量做辅助任务。主任务的脑力负荷是通过辅助任务的表现来进行的。主任务脑力负荷越大，剩余资源越少，操作者从事辅助任务的能力就越弱。因此可通过辅助任务的绩效分析主操作脑力负荷状况。

辅助任务必须满足这样几个条件。第一，它必须是可以细分的，即被试者在这些任务中不管花费多少精力，都应该能够显示出来；第二，正如在上面已经指出过的，它必须与主任务使用相同的资源；第三，必须对主任务没有干扰或干扰很小。辅助任务法可分为以下几种：（1）选择反应（2）追踪（3）监视（4）记忆（5）脑力计算（6）复述（7）简单反应。

生理测试法可以分为：（1）心率变异（2）大脑诱发电位

3.脑力负荷预测方法，脑力负荷预测的主要方法有：(1)Siegel和Wolf的时间压力模型(2) 波音公司的方法 (3) Aldrich的脑力负荷预测方法。

4．应激的含义。 在实际生产过程中，作业要求不断发生着变化。人可以在一定范围内适应这种变化，但是人的适应能力是有限的。当操作者面临超出适应能力范围的工作负荷时，就会产生所谓“应激”的现象。应激是人机系统中十分常见的现象，它是某些事故、疾病发生的直接原因。应激效应的控制十分重要。

应激现象产生的原因，应激现象产生的原因包括以下三个方面：（1）系统偏离最佳状况（2）环境要求与操作者能力不匹配（3）动机因素的作用。

能引起应激现象的因素称为应激源。主要应激源如下：（1）工作因素。（2）环境因素。（3）组织、社会因素。（4）生理节奏与其他因素。

在应激状态下，操作者的身心会发生一系列变化。这种变化是应激引起的效应称为应激效应，表现为以下四类：（1）生理和身体的变化（2）心理和态度的变化（3）工作绩效的变化（4）行为策略和方式的变化。

5．脑力疲劳一般指人体肌肉工作强度不大，但由于神经系统紧张程度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。表现为头昏脑胀、失眠或贪睡、全身乏力、注意力不集中、心情烦躁、情绪低落、百无聊赖、倦于工作、工作效率下降等表象。

脑力疲劳的产生与下列因素有密切关系：（1）高脑力负荷（2）单调作业（3）操作者对工作的态度、期望、动机及情绪状态。

6. 作业过程中出现许多短暂而又高度重复的作业，称为单调作业。单调作业使操作者知觉到的对系统的“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为单调感。单调感对人的影响可从下列方面反应出来：

（1）在作业过程中，变更作业或操作细节，改变作业节奏。单调感与生理疲劳不同。

（2）工作质量下降，错误率增加。 （3）使作业能力动态曲线发生变化。

（4）对工作无兴趣，情绪不佳，注意力不集中，作业很难坚持下去。

单调作业虽然不需要消耗很大的体力，但千篇一律重复出现的刺激，使人的兴奋始终集中于局部区域，而其周围很快会产生抑制状态，并在大脑皮质中扩散，经过一段时间，就会出现疲劳现象

避免单调的措施主要有：（1）操作再设计（2）操作变换（3）突出工作的目的性（4）

动态报告作业完成情况（5）推行弹性工作法（6）利用音乐消除单调感觉。

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三、典型例题 思考题与习题

（一）填空题

1． 脑力负荷的影响因素有：___________、___________、___________。

2. 脑力负荷的测量方法：___________、___________、___________、___________。 3．主任务测量法可以分为两大类，___________、___________。

4．生理测试法可以分为：___________、___________。 5．脑力疲劳的产生与下列因素有密切关系：___________、___________、___________。 8．脑力负荷预测的主要方法有：___________、___________、___________。 （二）名词解释题

1． 脑力负荷 2.辅助任务法 5.应激 2． （三）简答题

1.什么是脑力负荷?影响因素是什么?

13.什么是单调作业?单调感?避免单调的措施?

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第十一章 人体测量

一、要点与要求

1．人体测量学是一门新兴的学科，它是通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。

2．掌握人体测量的基本术语。 3．会用人体测量数据进行设计。

二、重点与难点分析

1．人体测量学是一门新兴的学科，它是通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。GB 3975—83《人体测量术语》规定了人因工程学使用的成年人和青少年的人体测量术语，只有在被测者姿势、测量基准面、测量方向、测点等符合下述要求时，才是有效的。

2．人体测量的基本术语：

基本姿势可分为：立姿、坐姿。

(1)立姿。指被测者挺胸直立，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向体侧，手指轻贴大腿侧面，膝部自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈45°夹角，体重均匀分布于两足。 (2)坐姿。指被测者挺胸坐在被调节到腓骨头高度的平面上，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，左、右大腿大致平行，膝弯屈大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。

测量基准面可分为：

(1)矢状面。通过铅垂轴和纵轴的平面及与其平行的所有平面都称为矢状面。

(2)正中矢状面。在矢状面中，把通过人体正中线的矢状面称为正中矢状面。正中矢状面将人体分成左、右对称的两部分。

（3）冠状面。通过铅垂轴和横轴的平面及与其平行的所有平面都称为冠状面。冠状面将人体分成前、后两部分。

（4）水平面。与矢状面及冠状面同时垂直的所有平面都称为水平面。水平面将人体分成上、下两部分。

（5）眼耳平面。通过左、右耳屏点及右眼眶下点的水平面称为眼耳平面或法兰克福平面。 测量方向分为：

（1）在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，下方称为足侧端。

（2）在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称为内侧，远离正中矢状面的方向称为外侧。

（3）在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为近位，远离四肢附着部位的称为远位。 （4）对于上肢，将桡骨侧称为桡侧，尺骨侧称为尺侧。 （5）对于下肢，将胫骨侧称为胫侧，腓骨侧称为腓侧。 人体测量可分为：静态人体尺寸测量、动态人体尺寸测量。

静态人体尺寸测量是指被测者静止地站着或坐着进行的一种测量方式。静态测量的人体尺寸用作设计工作空间的大小、家具、产品界面元件以及一些工作设施等的设计依据。

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动态人体尺寸测量是指被测者处于动作状态下所进行的人体尺寸测量。动态人体尺寸测量的重点是测量人在执行某种动作时的身体动态特征。

3．常用的人体测量数据

人体主要尺寸; 立姿人体尺寸 ; 坐姿人体尺寸 ; 人体水平尺寸 ; 身高、胸围、体重的平均值及标准差; 我国成人男女上肢功能尺寸

4．人体测量的应用 （1）.平均值

它表示样本的测量数据集中地趋向某一值，该值称为平均值，简称均值。平均值是描述测量数据位置特征的值，可用来衡量一定条件下的测量水平或概括地表现测量数据集中情况。对于有n个样本的测量值，x1，x2，···xn，其均值为

X?x1?x2?????xnn?1nix?ni?1 （11-1）

（2）.标准差

它表明一系列测量值对平均值的波动情况，标准差大，表明数据分散，远离平均值；标准差小，表明数据接近平均值。标准差可以衡量变量值的变异程度和离散程度，也可以概括地估计变量值的频数分布。对于均值为X的n个样本测量值：x1，x2，···xn，其标准差SD的一般计算式为

1 SD（3）.百分位数

?1?n22????xi?nx?n?1?i?1??2 ?? （11-2）

??在人体测量资料中，常常给出的是第5、第50和第95百分位数值。在设计中，当需要得到任一百分位α的数值Xα时，则可按下式进行计算

X??X?SDK (11-3) 式中，X为平均值（㎜）；SD为标准差（㎜）；K为百分比变换系数，设计中常用的百分比值与变换系数K的关系见表11-7。

当求1％～50％之间的百分位数时，式中取“－”；当求50％～99％之间的百分位数时，式中取“＋”。

表11-7 百分比与变换系数K

百分比（%） 0.5 1.0 2.5 5 10 15 20 K 2.576 2.326 1.960 1.645 1.282 1.036 0.842 百分比（%） 2.5 30 50 70 75 80 85 K 0.674 0.524 0.000 0.524 0.674 0.842 1.036 百分比（%） 90 95 97.5 99.0 99.5 K 1.282 1.645 1.960 2.326 2.576

5人体测量数据的运用准则

（1）最大最小准则。 该准则要求根据具体设计的目的，选用最小或最大人体参数。 （2）可调性准则。对与健康安全关系密切或减轻作业疲劳的设计应按可调性准则设计，即在使用对象群体的5%～95％可调。

（3）平均性准则。虽然平均这个概念在有关人使用的产品、用具设计中不太合理，但

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诸如门拉手、锤子和刀的手柄等，用平均值进行设计更合理。

（4）使用最新人体数据准则。所有国家的人体尺度都会随着年代、社会经济的变化而不同。因此，应使用最新的人体数据进行设计。

（5）地域性准则。一个国家的人体参数与地理区域分布、民族等因素有关，设计时必须考虑实际服务的区域和民族分布等因素。

（6）功能修正与最小心理空间相结合准则。有关标准公布的人体数据是在裸体（或穿单薄内衣）、不穿鞋的条件下测得的，而设计中所涉及的人体尺度是在穿衣服、穿鞋甚至戴帽条件下的人体尺寸。

（7）姿势与身材相关联准则。 劳动姿势与身材大小要综合考虑，不能分开。如坐姿或蹲姿的宽度设计要比立姿时大。

（8）合理选择百分位和适用度准则。 设计目标不同，选用的百分位和适应度也不同。

三、典型例题

1．设计适用于90％东南区男性使用的产品，试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸? 解：由表11-5查得东南区男性身高平均值X＝1686 mm，标准差SD=55.2mm。要求产品适用于90％的人群，故应以第5百分位数为下限，第95百分位数为上限进行设计，由表11-7查得，5%与95%的变换系数K＝1.645。

由此可求得第5百分位数为

X5?X?SDK=（1686－55.2×1.645）mm =1595.2mm 第95百分位数值为

X95?X?SDK=（1686＋55.2×1.645）mm =1776.8mm

结论：按身高1595.2 mm～1776.8mm设计产品尺寸，将适用于90％的东南区男性。

（1）求Z

Z?（2）百分率P

P=0.5＋s （11-5） 式中，s为概率数值，可根据上面公式求得的Z值，在表11-8中查取。

11-8 正态分布表

Xi?XSD （11-4）

Z 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

0 0.0000 0.0398 0.0793 0.1179 0.1554 0.1915 0.2258 0.2580 02881 0.3159 0.3413 0.3643 0.3849 0.4032 0.4192 0.4332 1 0.0040 0.0438 0.0832 0.1217 0.1591 0.1950 0.2291 0.2612 0.2910 0.3186 0.3438 0.3665 0.3869 0.4049 0.4207 0.4345 2 0.0080 0.0478 0.0871 0.1255 0.1628 0.1985 0.2324 0.2642 0.2939 0.3212 0.3461 0.3686 0.3888 0.4066 0.4333 0.4357 3 0.0120 0.0517 0.0910 0.1293 0.1664 0.2019 0.2357 0.2673 0.2967 0.3238 0.3485 0.3708 0.3907 0.4082 0.4236 0.4370 4 0.0130 0.0557 0.0948 031331 0.1700 0.2054 0.2389 0.2704 0.2996 0.3264 0.3508 0.3729 0.3925 0.4099 0.4251 0.4382 5 0.0199 0.0596 0.987 0.1368 0.1736 0.2088 0.2422 0.2734 0.3023 0.3289 0.3531 0.3749 0.3944 0.4115 0.4265 0.4394 6 0.0239 0.0636 0.1026 0.1406 0.1772 0.2123 0.2454 0.2764 0.3051 0.3315 0.3554 0.3770 0.3962 0.4131 0.4279 0.4406 7 0.0279 0.0675 0.1064 0.1443 0.1808 0.2157 0.2486 0.2794 0.3078 0.3340 0.3577 0.390 0.3980 0.4147 0.4292 0.4418 8 0.0319 0.1714 0.1103 0.1480 0.1844 0.2190 0.2518 0.2823 0.3106 0.3365 0.3599 0.3810 0.3997 0.4162 0.4306 0.4429 9 0.0359 0.0754 0.1141 0.1517 0.1879 0.2224 0.2549 0.2852 0.3133 0.3389 0.3621 0.3830 0.4015 0.4177 0.4319 0.4441 36

1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 0.4452 0.4554 0.4641 0.4713 0.4772 0.4821 034861 0.34893 0.4918 0.4938 0.4953 0.4965 0.4974 0.4981 0.4987 0.4990 0.4993 0.4995 0.4997 0.4998 0.4998 0.4999 0.4999 0.5000

0.4463 0.4564 0.4649 0.4719 0.4778 0.4826 0.4864 0.4896 0.4920 0.4940 0.4955 0.4966 0.4975 0.4982 0.4987 0.4991 0.4993 0.4995 0.4997 0.4998 0.4998 0.4999 0.4999 0.5000 0.4474 0.4573 0.4656 0.4726 0.4783 0.4830 0.4868 0.4998 0.4922 0.4941 0.4956 0.4967 0.4967 0.4982 0.4987 0.4991 0.4994 0.4995 0.4997 0.4998 0.4998 0.4999 0.4999 0.5000 0.4484 0.4582 0.4664 0.4732 0.4788 0.4834 0.4871 0.4901 0.4925 0.4943 0.4957 0.4968 0.4977 0.4983 0.4988 0.4991 0.4994 0.4996 0.4997 0.4998 0.4999 0.4999 0.4999 0.5000 0.4495 0.4591 0.4671 0.4738 0.4793 0.4838 0.4872 0.4904 0.4927 0.4945 0.4959 0.4969 0.4977 0.4984 0.4988 0.4992 0.4994 0.4996 0.4997 0.4498 0.4999 0.4999 0.4999 0.5000 0.4505 0.4599 0.4678 0.4744 0.4798 0.4842 0.4878 0.4906 0.4929 0.4946 0.4960 0.4970 0.4978 0.4984 0.4989 0.4992 0.4994 0.4996 0.4997 0.4998 0.4999 0.4999 0.4999 0.5000 0.4515 0.4608 0.4686 0.4750 0.4803 0.4846 0.4881 0.4909 0.4931 0.4948 0.04961 0.4971 0.4979 0.4985 0.4989 0.4992 0.4994 0.4996 0.4997 0.4998 0.4999 0.4999 0.4999 0.5000 0.4525 0.4616 0.4693 0.4756 0.4808 0.4850 0.4884 0.4911 0.4932 0.4949 0.4962 0.4972 0.4979 0.4985 0.4989 0.4992 0.4995 0.4996 0.4997 0.4998 0.4999 0.4999 0.4999 0.5000 0.4535 0.4625 0.4699 0.4761 0.4812 0.4854 0.4887 0.4913 0.4934 0.4951 0.4963 0.4973 0.4980 0.4986 0.4990 0.4993 0.4995 0.4996 0.4997 0.4998 0.4999 0.0499 0.4999 0.5000 0.4545 0.4633 0.4706 0.4767 0.4817 0.4857 0.4890 0.4916 0.4936 0.4952 0.4964 0.4974 0.4981 0.4986 0.4990 0.4993 0.4995 0.4997 0.4998 0.4998 0.4999 0.4999 0.4999 0.5000 2 已知女性A身高1610mm，试求有百分之几的东北女性超过其高度。

解： 由表11-5查得东北女性身高平均值X=1586mm,标准差SD=51.8mm。由上式求得 Z?1610?158651.8?2451.8?0.463

根据Z值查表11-8得s=0.1772(取近似值0.177),由公式求得P值为

P=0.5＋0.177=0.677

结论：身高在1610mm以下的东北女性为67.7%，超过女性A身高的东北女性则为32.3%。

3 试设计适用于中国人使用的车船卧铺上下铺净空高度。

解：车船卧铺上下铺净空高度属于一般用途设计。根据人体数据运用准则应选用中国男子坐姿高第99百分位数为基本参数Xα，查表11-3，Xα＝979mm。衣裤厚度(功能)修正量取25mm，人头顶无压迫感最小高度(心理修正量)为115mm，则卧铺上下铺最小净间距和最佳净间距分别为

Xmin= Xα＋Δf＝（979十25）mm＝1004(mm)

Xopm= Xα＋Δf＋Δp＝（979十25十115）mm =1119(mm)

4 试确定适合中国男人使用的固定座椅的座面高度。

解：座椅座面高度属于一般用途设计。根据人体数据运用准则，座椅座面高度应取第5百分位的“小腿加足高”人体数据为基本设计数据，以防大腿下面承受压力引起疲劳和不舒适。查表11-3，Xα＝383mm，功能修正主要应考虑两方面：一是鞋跟高的修正量，一般为25～38mm，取25mm；另一方面是着装(裤厚)修正量，一般为3mm。即Δf＝25十3＝28mm。座面高度的设计不需考虑心理修正量，即Δp=0。

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因此，固定座椅座面高度的合理值为

Xopm= Xα＋Δf＋Δp＝（383十28十0）mm= 411 mm

四、思考题与习题

（一）填空题

1． 基本姿势可分为：___________、___________。

2． 通过铅垂轴和纵轴的平面及与其平行的所有平面都称为___________。 3． 在矢状面中，把通过人体正中线的矢状面称为正中___________。

4． 通过铅垂轴和横轴的平面及与其平行的所有平面都称为___________。 5． 与矢状面及冠状面同时垂直的所有平面都称为___________。

6． 通过左、右耳屏点及右眼眶下点的水平面称为___________或___________。

7． 对与健康安全关系密切或减轻作业疲劳的设计应按可调性准则设计，即在使用对象群

体的___________可调。 （ （四）计算题

1.某地区人体测量的均值X＝1650mm，标准差SD＝57.1mm，求该地区第95、90及第80的百分位数。

2.巳知某地区人的足长均值X＝264.0mm，标准差SD＝45.6mm，求适用该地区90%的人穿的鞋子长度值。

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第十二章 作业空间设计

一、要点与要求

1．作业空间是完成一个独立工作的三维空间，设计作业空间，主要是设计两个作业需求“距离”：一是“安全距离”（out-of-reach requirements），是为了防止碰到某物（一般是指较危险的东西）而设计的障碍物距离作业者的尺寸范围；二是“最小距离”（clearance requirements），也就是确定作业者在工作时所必须的最小范围。作业空间可以分为：（1）近身作业空间（2）个体作业场所（3）总体作业空间。

2．坐姿、立姿作业空间设计的原则。

3．工作场所设计原则。 4．工具设计原则。 5．座椅设计。

二、重点与难点分析

1．作业空间是完成一个独立工作的三维空间，设计作业空间，主要是设计两个作业需求“距离”：一是“安全距离”（out-of-reach requirements），是为了防止碰到某物（一般是指较危险的东西）而设计的障碍物距离作业者的尺寸范围；二是“最小距离”（clearance requirements），也就是确定作业者在工作时所必须的最小范围。作业空间可以分为：（1）近身作业空间（2）个体作业场所（3）总体作业空间。

作业空间设计，从大的范围来讲，是指按照作业者的操作范围、视觉范围以及作业姿势等一系列生理、心理因素对作业对象、机器、设备、工具进行合理的空间布局，给人、物等确定最佳的流通路线和占有区域，提高系统总体可靠性和经济性。

2．近身作业空间设计应考虑的因素：（1）作业特点（2）人体尺寸（3）作业姿势（4）个体因素（5）维修活动。

作业场所布置原则：（1）重要性原则（2）使用频率原则（3）功能原则（4）使用顺序原则。

总体作业空间设计的依据：当多个作业者在一个总体作业空间工作时，作业空间的设计就不仅仅是个体作业场所内空间的物理设计与布置的问题，作业者不仅与机器设备发生联系，还和总体空间内其他人存在社会性联系。对生产企业来讲，总体作业空间设计与企业的生产方式直接相关。流水生产企业，车间内设备按产品加工顺序逐次排列；成批生产企业同种设备和同种工人布置在一起。

3．作业空间设计时人体测量学数据运用

（1）确定对于设计至为重要的人体尺度（如座椅设计中，人的坐高、大腿长等）。

（2）确定设计对象的使用者群体，以决定必须考虑的尺度范围（如成年女性或男性士兵及地域性群体差异等）。

（3）确定数据运用原则。

1）人体设计原则，即按照群体某特征的最大值或最小值进行设计。 2）可调设计准则，对于重要的设计尺寸给出范围

3）平均设计原则，

（4）数据运用准则确定后，如有必要，还应选择合适的数据定位群体的百分位。 （5）查找与定位群体特征相符合的人体测量数据表，选择有关数据值。 （6）如有必要，对数据作适当的修正。

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（7）考虑测量衣着情况。

（8）考虑人体测量学数据的静态和动态性质。

4．人体视野及所及范围

视野是指人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围，常以角度来表示。

一般把视野分成三个主要视力范围区：中心视力范围（直视区）。人们通常所说的视力，是指视网膜中心窝处的视力，又称中心视力。1.5o～3o，其特点是对该区内的事物的视觉最为清晰。瞬间视力范围，视角18o，其特点是通过眼球的转动，在有限的时间内就能获得该区内物体的清晰形象。有效视力范围，视角18o，其特点是利用头部和眼球的转动，在该区内注视物体时，必须集中注意力方能有足够的清晰视觉。

视觉的运动规律：（1）眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不易疲劳；一般先看到水平方向的物体，后看到垂直方向的物体。因此，很多仪表外形都设计成横向长方形。（2）视线的变化习惯于从左到右，从上到下和顺时针方向运动。所以仪表的刻度方向设计也应遵循这一规律。（3）人眼对水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向尺寸和比例的估计要准确得多，因而水平式仪表的误读率（28％）比垂直式仪表的误读率（35％）低。（4）当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相等的情况下，人眼对左上限的观察最优，依次为右上限、左下限、而右下限最差。视区内仪表的布置应考虑这一点。（5）两眼的运动是协调的、同步的。在正常情况下不可能一只眼睛转动而另一只眼睛不动；在一般操作中，不可能一只眼睛视物而另一只眼睛不视物。因而通常都以双眼视野为设计依据。

5．在确定作业姿势时，主要考虑以下因素：作业空间的大小和照明条件；作业负荷的大小和用力方向；作业场所各种仪器、机具和加工件的摆放位置；作业台高度及有没有容膝空间；操作时的起坐频率等因素。（1）.坐姿作业（2）.立姿作业（3）.坐、立交替的作业。 6．人的行为特征：（1）个人心理空间 （2）.人的捷径反应和躲避行为

个人心理空间是指围绕一个人并按其心理尺寸要求的空间。通常把心理空间分为四个范围，即紧身区（亲密距离）、近身区（个人距离）、社交区（社交距离）、公共区（公共距离）。 人的捷径反应是指人在日常生活中，为了贪图方便，采用最便捷的途径，直接指向目标的行为倾向。

7．坐姿作业是为从事轻作业、中作业且不要求作业者在作业过程中走动的工作而设计的作业姿势。坐姿作业空间设计主要包括工作面、作业范围、容膝空间、椅面高度及活动余隙、脚作业空间的尺寸设计。坐姿工作面的高度主要由人体参数和作业性质等因素决定。

影响坐姿作业空间的因素：（1）工作面高度和宽度（2）作业范围（3）容膝、容脚空间（4）椅面高度及活动余隙（5）脚作业空间

作业范围是作业者以站姿或坐姿进行作业时，手和脚在水平面和垂直面内所触及的最大轨迹范围。它分为水平作业范围、垂直作业范围和立体作业范围。

（1）水平作业范围。水平作业范围是指人坐在工作台前，在水平面上方便的移动手臂所形成的轨迹。

（2）垂直作业范围。从垂直平面看，人体手臂最合适的作业区域是一个近似梯形的区域， （3）立体作业范围。立体作业范围指的是将水平和垂直作业范围结合在一起的三维空间，

椅面高度及活动余隙

（1）座椅的椅面高度一般略低于小腿高度，以便使全部脚掌着地支撑下肢重量，方便下肢移动，减少臀部压力，避免椅子前沿压迫大腿。

（2）座椅放置空间的深度距离（台面边缘到固定壁面的距离），至少应在810mm以上，以便作业者起身与坐下时移动椅子。

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（3）座椅放置空间的宽度距离应保证作业者能自由的伸展手臂，座椅的扶手至侧面的距离应大于610mm。

8．影响立姿作业空间的因素：（1）工作面高度（2）作业范围（3）工作活动余隙（4）立姿作业空间垂直方向布局设计

9．辅助性工作场地的空间设计

为保证作业者在通道和走廊上安全通行，其设计还要遵循下列原则：

1）通道和走廊应避免死角，在安排机器设备的工作场所，通道拐角的周围要保证视线良好，能看到周边情况；

2）用流程图等直观形式标示通道结构、流量等； 3）在地面、墙壁、天花板等处设置导向标志；

4）通道内应避免工人随意挪动设备，避免无意间合闸等不安全的活动； 5）保证通道畅通，避免生产设备伸向通道，避免将门开向通道； 6）尽量设计双向通道，避免设计单向通道。 10．工位器具的设计

工位器具按其结构形式可分为箱式、托板式、盘式、筐式、吊式、挂式、架式和柜式等。选用方法如下：（1）原材料毛坯等不需隔离放置的工件可选用箱式和架式。（2）大型零部件等可选用托板式。（3）小工件、标准件等可选用盘式。（4）需要酸洗、清洗、电镀或热处理的工件可选用筐式。（5）细长的轴类工件可选用吊挂式、架式。（6）贵重及精密件如工具、量具可选用柜式。

工件器具设计要求：

（1）周转运输首先应考虑工件存放条件、使用的工序和存放数量，需防护部位及使用过程残屑和残液的收集处理等，并要求利用和现场定置管理。

（2）应使工件摆放条理有序，并保证工件处于自身最小变形状态，需防止磕砸划伤的部位应采用加垫等保护措施。

（3）应便于统计工件数量。

（4）要减少物件搬运及拿取工件的次数，一次移动工件数量要多，但同时应对人体负荷、操作频度和作业现场条件加以综合考虑。

（5）依靠人力搬运的工位器具应有适当的把手和手持部位。

（6）重量大于25kg或不便使用人力搬运的工位器具应有供起重的吊耳、吊钩等辅助装置，需用叉车起重的应在工位器具底部留有适当的插入空间，起吊装置应有足够的强度并使其分布对称于重心，以便起重抬高时按正常速度运输不至于发生倾复事故。

（7）应保证拿取工件方便并有效地节省容器空间。应按拿取工件时的手、臂、指等身体部位伸入形式，留出最小入手空间。

（8）工位器具的尺寸设计要考虑手工作业时人的生理和心理特征，及合理的作业范围。 （9）对需要身体贴近进行作业的工件器具，应在其底部留有适当的放脚空间。 （10）工位器具不得有妨碍作业的尖角、毛刺、锐边、凸起等，需堆码放置时应有定位装置以防滑落。带抽屉的工位器具在抽屉拉出一定行程的位置应设有防滑脱的安全保险装置。

工位器具的使用和布置要求：

（1）放置的场所、方向和位置一般应相对固定，方便拿取，避免因寻找而产生走路、弯腰等多于动作。

（2）放置的高度应与设备等工作面高度相协调，必要时应设有自动调节升降高度的装置，以保持适当的工作面高度。

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（3）堆码高度应考虑人的生理特征、现场条件、稳定性和安全。

（4）带抽屉的工位器具应根据拉出的状态，在其两侧或正面留出手指、手掌和身体的活动距离。

（5）为便于使用和管理，应按技术特征用文字、符号或颜色进行编码或标示，以利于识别。

（6）编码或标示应清晰鲜明，位置要醒目，同类工位器具标示应一致。 11．座椅设计原则

（1）座椅的尺寸应与使用者的人体尺寸相适应。因此在设计座椅前，首先要明确设计的座椅供谁坐用。要把使用者群体的人体尺寸测量数据作为确定座椅设计参数的重要依据。 （2）座椅设计应尽可能使就坐者保持自然的或接近自然的姿势，并且要使坐用者必要时可以在坐位上不时变换自己的坐姿。

（3）座椅设计应符合人体生物力学原理。座椅的结构与形态要有利于人体重力的合理分布和有利于减轻背部与脊柱的疲劳与变形。

（4）座椅要尽可能设计得使坐用者活动方便，操作省力，体感舒适。

（5）座椅要设计得牢固、稳定，防止坐者倾翻、滑倒。 12．座椅主要部分的设计要求

（1）椅面高度。椅面高度一般指椅面至地面的高度

（2）深度与宽度。座椅的深度要设计成使人的腰背自然地倚靠在靠背上时椅面前缘不会抵到小腿。

（3）坐位面倾角。不同用途的座椅，坐面倾角应有不同的要求。供休息用的座椅，椅面一般后倾20左右。

0

（4）靠背。设置靠背的目的是为了使人坐着工作或休息时，把身体的一部分重力压在靠背上，以减轻脊柱尤其是腰椎部的负荷，同时能使脊柱保持自然的弯姿，产生轻松省力的感受。

（5）扶手。扶手有用来放置手臂、起坐时的扶持及分隔坐位、防止与相邻者碰触的作用。

（6）坐垫。设置坐垫的主要目的是使坐者的体重压力能较均匀地分布在椅面上。

三、典型例题

2．座椅设计原则？

答：（1）座椅的尺寸应与使用者的人体尺寸相适应。因此在设计座椅前，首先要明确设计的座椅供谁坐用。要把使用者群体的人体尺寸测量数据作为确定座椅设计参数的重要依据。

（2）座椅设计应尽可能使就坐者保持自然的或接近自然的姿势，并且要使坐用者必要时可以在坐位上不时变换自己的坐姿。

（3）座椅设计应符合人体生物力学原理。座椅的结构与形态要有利于人体重力的合理分布和有利于减轻背部与脊柱的疲劳与变形。

（4）座椅要尽可能设计得使坐用者活动方便，操作省力，体感舒适。

（5）座椅要设计得牢固、稳定，防止坐者倾翻、滑倒。

四、思考题与习题

（一）填空题

1．近身作业空间设计应考虑的因素：_____________、_____________、_____________、_____________、_____________。

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2．作业场所布置原则：_____________、_____________、_____________、_____________。 4．影响坐姿作业空间的因素：_____________、_____________、_____________、_____________、_____________。

5． 作业范围是作业者以站姿或坐姿进行作业时，手和脚在水平面和垂直面内所触及的

最大轨迹范围。它分为_____________、_____________、_____________。

（二）名词概念解释题

1.作业空间

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第十三章 人机系统

一、要点与要求

本章是重点章。人机系统设计包括系统设计的基本思想与程序、作业空间设计、显示装置设计、控制器设计。重点是人机系统设计的程序、作业范围与布置原则、设计显示装置应考虑的工效学原则和报警信号设计的应用，以及控制器设计的工效学原则。

1．系统设计的基本思想与程序。系统设计的基本思想是明确设计目标，增强使用和操作的有效性。系统设计追求的目标，主要是系统的性能、可靠性、费用、时间和适应性。使用和操作的有效性，主要是使用、控制、维修方便、迅速、准确、安全和舒适。

要求着重了解系统目标与功能分析的关系、功能分配的概念、理解功能分配的一般原则、人员开发的内容和目的、人机界面和系统评价的作用。

2. 作业空间设计。要求能表述作业空间设计的概念、任务和所包括的内容。能概述机器设备布置的原则、掌握机器设备布置原则的分析调整方法，并能运用这些原则和方法解决简单的机器设备布置问题。

坐姿作业空间设计的要点是坐姿最大平面作业范围和最舒适作业范围。要求能认知和表达其概念和参数，能运用这些概念和参数分析坐姿作业空间设计的实际问题。

立姿作业空间设计的要点是立姿作业空间垂直方向各段设计的原则，立姿作业工作台面高度的基本要求。要求能概述其原则和基本要求，并能运用原则和基本要求分析实际问题。

坐-立姿作业空间设计的要点是坐-立姿作业空间设计的特点。要求能概述其特点。

座椅设计的要点是作业用座椅设计的工效学原则，要求能概述设计原则。

作业空间调节的要点是作业空间调节的着眼点和目的，要求能概述并能简单应用。 3. 显示装置设计。视觉显示装置按显示的性质，可分为数字件显示和指针显示两大类。要求了解这两类显示装置的持点、功能及选择原则，并能正确选择。理解显示装置设计的基本原则。

设计指针式仪表时应考虑的工效学问题。要求能概述指针式仪表设计时应考虑的工效学原则，以及对主要参数的要求，如指针式仪表的大小与观察距离是否比例适当；刻度盘的形状与大小是否合理，刻度盘的刻度划分、数字和文字的形状、大小以及刻度盘色彩对比是否便于监控者能迅速而准确地识读；根据监控者所处的位置，指针式仪表是否布置在最佳视区范围等。

显示装置中报警信号的设计。要求能概述报警信号的特点和一般要求，并能运用其理论知识分析实际问题。

仪表盘总体布置的工效学原则。要求能概述仪表盘总体布置和垂直布置原则，并了解仪表盘的识读特点与最佳识读区的概念。

4. 控制器设计。要求了解控制器的作用、分类和一般要求，能概述控制器设计或选择的工效学原则

5. 系统分析与评价的差本含义。了解人机系统分析与评价的基本含义、主要作用，并能予以正确的表述。

6. 连接分析法。了解连接的概念、连接分析的概念及目的，表述其概念以及不同形式及方式的连接，区别各种不同的连接，掌握连接符号的表示方法，并能加以应用；理解并概述连接分析法的步骤及优化原则，能对简单的人机系统进行分析、评价与优化。

7. 操作顺序图法。了解操作顺序图法的基本概念，能对其选行表述，掌握操作顺序图的表示符号及其含义，并能准确的应用；能对简单的人机系统进行作业顺序描述及出现的误

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操作描述，能概述操作顺序图法的两个主要分析内容：反应时间分析和可靠性分析。 8. 人机系统评价。在理解的基础上、能概述校核表法的主要分析内容、空间指数法、视觉环境综合评价指数法及会话指数法的基本含义；在掌握人机可靠性及海洛德评价法的基础上，能运用它们进行系统评价。

二、重点与难点分析

1.人机系统设计的目的是使系统能达到预期的目标，使系统中所有的环节都能很好地相互配合、相互作用，使系统达到最佳状态。为达到此目的，掌握系统的设计程序十分重要。系统设计的程序包括：人机系统目标的建立、功能分析、功能分配、人员开发、界面设计、硬件开发及系统的综合、发展与评价等过程。人的子系统可概括为S?O?R (感受刺激—大脑信息加工—做出反应)；机器的子系统可概括为C?M?D (控制装置—机器运转—显示装置)。

2. 作业范围与布置原则也是本章的一个重点。

（1）坐姿作业范围与布置原则。为了提高作业效率和减少疲劳，必须掌握坐姿最大平面作业范围和最舒适作业范围的概念与参数，并能泛用这些知识分析解决实际问题。坐姿作业空间的布置原则，应按照能使95%的人满意的原则，将经常使用的控制器、工具、加工件放置在最舒适的作业范围内，将不常用的控制 器、工具放置在最舒适范围外的最大可及范围内；将特殊的易引起误动作的装置，布置在最大可及范围外。在作业中，经常看到把机具或工件、控制器一字摆开在工作台上，看起来整齐、美观，实际上这种摆法不正确。正确的布置应将物品沿弧线设置在正常作业范围之内，参见教材中小零件装配线上坐姿工作的工作地设计。

（2）立姿作业空间垂直方向布置原则。根据立姿的作业范围，可将立姿作业空间垂直方向的布局划分为5个区段，应掌握这5个区段的布置原则。

（3）机器设备布置的原则。机器设备布置是作业空间设计的重要内容之一。合理的布置，可以达到舒适方便、提高工效的目的。应重点掌握机器设备按人-机关系、机-机关系、人-人关系考虑的布置原则及分析调整方法。

3. 设计指针式仪表时应考虑的工效学原则是个重点，同时也是难点。指针式仪表是使用最为广泛的一种显示装置。其设计必须符合人的生理、心理特征，以便使作业人员迅速而准确地接受信息，且作业过程又不易产生疲劳。设计指针式仪表时应考虑的工效学问题，其主要参数有：指针式仪表的大小与观察距离是否比例适当；刻度盘的形状与大小是否合理；刻度盘的刻度划分、数字和文字的形状、大小以及刻度盘色彩对比是否便于监控者能迅速而准确地识读；根据监控者所处的位置，指针式仪表是否布置在最佳视区范围等。本部分内容广泛，数据和原则较多，需要下功夫理解和记忆。

4. 报警信号设计的应用是个重点，也是难点。报警装查是常见的一种显示装置。报警信号显示易引起人们的注意，在紧急或危险的情况下能被及时发现，迅速做出判断和处理。为了保证信号的传递速度、质量和可靠性，信号灯和报警信号的设计必须符合人的视、听觉特征。除了考虑信号的亮度、色彩和对比度外，还应加强信号的刺激性，即闪烁频率、信号的形象化及音响剌激等。其重点和难点是在掌握上述基础知识的基础上，如何具体应用去分析解决实际问题。其主要方法是熟练掌握信号灯和报警信号设计的知识及有关的工效学原则，准确理解所分析系统要达到的目标和应具有的功能及限制条件，找出实现系统目标和功能的方法，进行多种方案的比较，从中找出比较满意的答案。实际问题往往比较复杂，应对各种影响因素进行全面而详细的分析。

5. 控制器设计的工效学原则也是一个重点。控制器是人向机器传递信息的重要装置。在生产过程中，监控者对各种系统的指挥和控制都通过控制器来完成。由此可见控制器设计

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的重要性。 控制器设计的工效学原则主要是如何考虑人机关系的因素，如控制器的形状、大小、位置、操纵力、运动方向、运动范围和环境条件与系统反应的关系等。

6. 人机系统分析与评价的基本含义。此部分内容并非本章的重点，但却是学习本章的基础知识，应予重视。

（1）系统分析的概念。是指运用系统的方法，对系统和各子系统的可行设计方案，进行定性和定量的分析与评价，以便提高对系统的认识，选择优化方案的技术。

（2）系统评价的概念。是指根据系统目标、类型和性质，用有效的标准测定出系统的状态，采用一定的评价准则进行比较，并作出判断的活动。

（3）系统分析与评价的应用范围。系统功能分析、系统作业分析和系统的制约因素的确定等。

7. 连接分析法。该部分内容是本章学习的重点和难点。

（1）连接的概念。是指人机系统中，人与机、机与机、人与人之间的相互作用关系。相应的连接形式有：人-机连接、机-机连接和人-人连接。

（2）连接分析的概念。是指综合运用感知类型、使用频率、作用负荷和适应性，分析评价信息传递的方法。按连接的性质，人机连接方式主要有两种：

对应连按：是指作业者通过感觉器官，接受他人或机器装置，发出的信息或作业者根据获得的信息进行操作而形成的作用关系。

逐次连接：是指作业者在进行某一作业过程中，为达到目的需要进行多次逐个连续的动作过程。

（3）连接分析的目的。是指合理配置各子系统的相对位置及其信息传递方式，减少信息传递环节，使信息传递简洁、通畅，提高系统的可靠性和工作效率。

（4）连接分析的步骤及优化原则 ①根据人机系统画出连接图；

②调整连接关系，通过调整减少操作动作、行走等连接的交叉线； ③综合评价，以使用频率和连接重要程度的乘积作为标准，对不同的系统进行分析优化； ④运用感觉持征配置系统。 难点是连接分析法的应用，其中对应分析和逐次连接分析，以教材例题作为参考进行学习。

8. 操作顺序图法。这是本章的又一个重点，同时也是难点之一。

（1）操作顺序图法的概念。这是以图表示由信息-决策-动作组成的作业顺序，用于分析人、机器和操作之间逻辑关系的分析方法。

（2）操作顺序图的表示符号及其含义，见教材表11-1所示。

（3）分析步骤，先对作业顺序进行描述，该描述分为两种：一是简单作业顺序描述；二是误操作的作业顺序描述。其次，根据主要分析内容或采用反应时间分析，或采用人-机系统可靠性分析。

9． 人机系统评价。重点是人机系统的评价方法及其应用。主要方法有三种。 （1）校核表评价法。是指利用工效学原理检查构成人机系统各种因素及作业的过程中，操作人员的能力、心理和生理反应状况的评价方法。它又常进行6个方面的分析：作业空间分析、作业方法分析、环境分析、作业组织分析、负荷分析和信息输入输出分布等。

（2）工作环境指数评价法。是利用各种指标的评价值，评价人与机、机与机、人与人等相互位置的安排，判断空间布置是否科学合理，以及提出各种改进方案的评价方法。它一般包括4种方法：密度指数、可通行指数、视觉环境综合评价指数和会话指数。

（3）海洛德分析评价法。是利用计算系统的可靠性，分析评价显示器、控制器的配置和安装位置是否会导致人的失误的逻辑推演法。包括人机系统可靠度计算和海洛德分析评价

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法。

三、典型例题

2．生活中常见的水表显示装置的形式如下图。试分析其是否符合显示装置设计的功效学原则。

解 这两个表盘的设计没有充分考虑人的因素，因此，很难在短时间内获得正确的读数。此设计主要违反了两个很重要的显示装置设计工效学原则：

（1）如果仪表是由几个表盘组成的，则每个刻度盘内数字的增加方向应该完全一致； （2）刻度盘内的读数应顺时针增加。

当然 , 在日常生活中读错水表的数字也许不会带来很严重的后果。但在很多情况下，对仪表数字的误读、控制器的误操作，常常要付出惨重的代价。如飞机驾驶舱内对显示仪表的误读，就很可能带来机毁人亡的悲惨结果。

3. 某小型零件装配线上坐姿工作的工作台为一类似于办公桌的矩形工作台，工作台的一侧为输送待装件的输送带。工作台上有多种零件及工具沿工作台长度方向一字摆开。试分析此工作场地布置不足之处并提出改进建议。

6. 某作业者通过观察显示器A、B,用左手操作控制器C，用右手操作控制器D,现行布置如图所示。通过分析可知，显示器与控制器的重要度与使用频率如表所示。试问：

（1）现行布置是否合理，为什么?

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（2）应如何改进？

解 （1）由表11-1可见，显示器B比A重要，控制器D比C重要。又根据图11-1可见，显示器A在B的左侧、控制器C在D的左侧，这不符合作业者的视觉和手的运动规律，所以现行布置不合理。

（2）根据综合评价值，改进方案可将显示器A与B对调，控制器C与D对调。

9．图11-6所示为一作业室初始平面布置示意图，连接方式为行走连接。试将布置方式

简化，以减少操作人员行走距离。

解：

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。

四、思考题与习题

（一）填空题

2. 精密小型零件的检验、装配作业，工作台面要略高于______________。 3. 立姿作业，在 700~1600mm 之间，最适宜于______________。 4. 坐-立姿作业工作台的高度应按______________设计。

6. 视觉显示装置按显示的性质分类，可分为______________两大类。

7. 最常用和最主要的显示器尽可能安排在视野中心的______________范围内。 8. 刻度盘的大小取决于______________。

L3. 连接是指人机系统中_______、_______、_______之间的相互作用关系。

20．在操作顺序图中，符号 表示_________， 表示_________； 表示_________。 21. 密集指数表明了作业空间对操作者作业活动范围的_________。 22. 可通行指数表明了通道、入口的_________。

23. 人机系统的可靠度由_________的可靠度与_________可靠度两部分组成。

24. 在人机系统中除主操作者外，还配备了其它辅助人员，使系统增加了_________。

（二）单项选择题

6. 误读率最小的仪表表面和刻度的配色哪对最佳（ ）。 ①黑和白 ②白和黑 ③墨绿和白 ④深蓝和白 9. 操作顺序图表示何种作业顺序组成（ ）。 ①信息-决策-动作 ②规划-决策-作业

③逻辑-信息-决策 ④信息-逻辑-动作

12. 海洛德分析评价法至少分析评价下列哪个内容（ ）。 ①显示器和控制器的配望 ②系统可靠度 ③系统的视野 ④系统的结构

（四）名词概念解释题

1. 人机界面

（六）其它类型题

8. 某火车售票岗位，前方为售票窗口，距人体中心线600mm。距售票员身体中心线为600mm的左右两侧各布置一个1200mm长的票柜，售票员两肩关节中心的距离为400mm。试分析 此作业空间的平面布置有何工效学方面的缺陷，并提出改进建议。

10. 某工人在从欧洲新进口的机器前，自行装设了l00mm高的踏板，你对此事有何看法。 11．试分析显示器的水平排列范围大于垂直方向的原因。

16. 为什么警车和消防车能特别引起人们的注意 ?

17. 交通信号灯改变颜色时，有的为何还要同时响起蜂鸣器；汽车倒车时，在尾灯亮的同时还响起蜂鸣器或“注意，倒车 !”的语言信号，试分析其原因。

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第十四章 人机界面设计

一、要点与要求

1．在人机系统中，存在着一个人与机相互作用的“面”，所有的人机信息交流都发生在这个面上，通常称为人机界面。在人机界面上，向人表达机械运转状态的仪表或器件叫显示器，供人操纵机械运转的装置或器件叫控制器。对机械来说，控制器执行的功能是输入，显示器执行的功能是输出。对人来说，通过感受器接受机械的输出效应(例如显示器所显示的数值)是输入，通过运动器操纵控制器，执行人的意图和指令则是输出。如果把感受器、中枢神经系统和运动器作为人的三个要素，而把机械的显示器、机体和控制器作为机械的三个要素，并将各要素之间的关系用图表示出来，叫做人机界面三要素基本模型。

2．在人机系统中，按人接受信息的感觉通道的不同，可将显示器分为视觉显示、听觉显示和触觉显示等。其中以视觉和听觉显示应用最为广泛，触觉显示是利用人的皮肤受触压或运动刺激后产生的感觉而向人们传递信息的一种方式，除特殊环境外，一般较少使用。

3．控制器是人一机系统的重要组成部分，也是人机界面设计的一项重要内容，控制器的设计是否得当，直接关系到整个系统的工作效率、安全运行以及使用者操作的舒适性。控制器的设计必须符合人因工程的要求，也就是说，必须考虑人的心理、生理、人体解剖和人体机能等方面的特性。

4．通常显示器与控制器是联合使用的，因此，对于显示器和控制器的设计，不仅应使各自的性能最优，而且应使它们彼此之间的配合最优。这种控制器与显示装置之间的配合称为控制—显示相合性。它包括两方面的内容，其一是控制器与显示器在空间位置关系上的配合一致，即控制器与其相对应的显示器在空间位置上有明显的联系；其二是控制器与显示器在运动方向上的一致，即控制器的运动能使与其对应的显示器产生符合人的习惯模式的运动，控制与显示的相合性与人的机能特性，信息加工的复杂性和人的习惯模式有关，其中人的习惯因素影响最大。

二、重点与难点分析

1．在人机系统中，存在着一个人与机相互作用的“面”，所有的人机信息交流都发生在这个面上，通常称为人机界面。在人机界面上，向人表达机械运转状态的仪表或器件叫显示器，供人操纵机械运转的装置或器件叫控制器。对机械来说，控制器执行的功能是输入，显示器执行的功能是输出。对人来说，通过感受器接受机械的输出效应(例如显示器所显示的数值)是输入，通过运动器操纵控制器，执行人的意图和指令则是输出。如果把感受器、中枢神经系统和运动器作为人的三个要素，而把机械的显示器、机体和控制器作为机械的三个要素，并将各要素之间的关系用图表示出来，叫做人机界面三要素基本模型，人机界面设计主要指显示器、控制器以及它们之间的关系的设计，应使人机界面符合人机信息交流的规律和特性。

(续14-1)

1.视、听觉通道负荷过重的场合 触觉2.使用视、听觉通道传递信息有困难的场合 显示 3.简单并要求快速传递的信息

3．仪表的类型及特点

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