讲稿课程名称：职业卫生与职业医学课程编号：y100103授课学期：2013-2014学年秋（学期)授课班级：09 预防姚三巧任课教师：河北联合大学公共卫生学院1
1 讲 稿 课程名称： 职业卫生与职业医学 课程编号： y100103 授课学期：2013-2014 学年秋(学期) 授课班级： 09 预防 任课教师： 姚三巧 河北联合大学公共卫生学院
1首页格式及要求课程名称：《职业卫生与职业医学》第12周，第24讲次摘要第一章概论第二节职业卫生与职业医学的医学基础授课题目（章、节）三、职业工效学本讲目的要求及重点难点：【目的要求】通过本讲课程的学习，了解工作过程中的生物力学及不良姿势及不合理用力的健康损害，人体测量学的内容、方法及其应用，人机系统及工效学因素所致健康损害，工作环境中的气温、噪声、照明、颜色对机体的影响，劳动组织在人机工效学中的作用。【重点】人体测量及人机系统【难点】不良工效学因素的预防控制内容2
2 1 首页格式及要求 课程名称：《职业卫生与职业医学》 第 12 周，第 24 讲次 摘 要 授课题目（章、节） 第一章 概论 第二节 职业卫生与职业医学的医学基础 三、职业工效学 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】通过本讲课程的学习，了解工作过程中的生物力学及不良姿势及不合理用力的健 康损害，人体测量学的内容、方法及其应用，人机系统及工效学因素所致健康损害，工作环境 中的气温、噪声、照明、颜色对机体的影响，劳动组织在人机工效学中的作用。 【重 点】人体测量及人机系统 【难 点】不良工效学因素的预防控制 内 容
【本讲课程的引入】人类工效学（ergonomics）又称为人机工效学、人机工程学，或简称工效学，产生于19世纪末。学科建立的基本思路是充分利用人体机能、使之与机器相适应，重点集中于选择、培训人员和改善劳动环境、减轻疲劳等方面，此阶段的特点是以机器为中心，探讨人如何能够更好地适应机器，故称为“人适机”阶段。进入20世纪，工效学工作者在一系列实践中，尤其是在第二次世界大战的装备改进过程中，逐渐认识到人的因素才是人机系统中的核心因素，适应于人的机器才是最有效率的机器，故学科思路开始向以人为中心，强调机器对人的适应。上世纪50年代，“机适人”思想基本确定，工效学学科框架逐渐成型。1957年《人类工效学》创刊，1959年国际人类工效学学会正式成立，全世界各相关行业专业人员纷纷涉足本学科专项研究，人类工效学进入蓬发展期。随着研究进一步深入，研究者们发现除了改善人与机器的关系以外，环境因素，包括自然环境和社会环境，对生产的影响也很重要，逐渐明确了人、机器和环境是一个完整的系统，且在这一系统中人是最此栏为教学组重要的因素，标志着人类工效学进入“人一机-环境整体优化”的时代，织中的备注学科任务强调使机器、设备、工具和任务等适应人的生理特点和心理特点。人类工效学是一门综合性应用学科，涉及到人的工作和生活等各个方面，在国防、交通运输、航天、航空以及多种工业企业以及娱乐设施，医疗器械等多个领域有着广泛的应用。板书“职业工效学”。【本讲课程的内容】下面我们通过2个案例来了解本讲课程的知识体系。例1震惊中外的2000年9月27日发生在贵州省木冲沟煤矿的特大瓦斯爆炸，一次死亡矿工162人的事故，其中很重要的一个原因就是井下矿工每日作业时间普遍延到12小时以上，致使时间紧迫，矿工上下班交接时间由地表转移到了井下，因而增加了此事故的死亡人数。例2震惊中外的1996年11月27日发生在山西省大同市东村煤矿的特大瓦斯煤尘爆炸，死亡矿工114人的事故；2002年6月20日发生在黑龙江省鸡西市城子河煤矿的特大瓦斯爆炸，死亡矿工124人的事故等，都是由于井下通风不良而引起的。3
3 【本讲课程的引入】人类工效学（ergonomics）又称为人机工效学、人机工 程学，或简称工效学，产生于 19 世纪末。学科建立的基本思路是充分利 用人体机能、使之与机器相适应，重点集中于选择、培训人员和改善劳 动环境、减轻疲劳等方面，此阶段的特点是以机器为中心，探讨人如何 能够更好地适应机器，故称为“人适机”阶段。进入 20 世纪，工效学工 作者在一系列实践中，尤其是在第二次世界大战的装备改进过程中，逐 渐认识到人的因素才是人机系统中的核心因素，适应于人的机器才是最 有效率的机器，故学科思路开始向以人为中心，强调机器对人的适应。 上世纪 50 年代，“机适人”思想基本确定，工效学学科框架逐渐成型。 1957 年《人类工效学》创刊，1959 年国际人类工效学学会正式成立,全 世界各相关行业专业人员纷纷涉足本学科专项研究，人类工效学进入蓬 发展期。随着研究进一步深入，研究者们发现除了改善人与机器的关系 以外，环境因素，包括自然环境和社会环境，对生产的影响也很重要， 逐渐明确了人、机器和环境是一个完整的系统，且在这一系统中人是最 重要的因素，标志着人类工效学进入“人-机-环境整体优化”的时代， 学科任务强调使机器、设备、工具和任务等适应人的生理特点和心理特 点。人类工效学是一门综合性应用学科，涉及到人的工作和生活等各个 方面，在国防、交通运输、航天、航空以及多种工业企业以及娱乐设施， 医疗器械等多个领域有着广泛的应用。板书“职业工效学”。 【本讲课程的内容】 下面我们通过 2 个案例来了解本讲课程的知识体系。 例1 震惊中外的2000 年9 月27 日发生在贵州省木冲沟煤矿的特大瓦斯爆炸, 一次死亡矿工 162 人的事故，其中很重要的一个原因就是井下矿工每日作业时间普 遍延到 12 小时以上，致使时间紧迫，矿工上下班交接时间由地表转移到了井下， 因而增加了此事故的死亡人数。 例 2 震惊中外的 1996 年 11 月 27 日发生在山西省大同市东村煤矿的特大瓦 斯煤尘爆炸,死亡矿工 114 人的事故; 2002 年 6 月 20 日发生在黑龙江省鸡西市城 子河煤矿的特大瓦斯爆炸, 死亡矿工 124 人的事故等, 都是由于井下通风不良而 引起的。 此栏为教学组 织中的备注
职业工效学（occupationalergonomics）是人类工效学应用的重要分支，以解剖学、心理学、生理学、人体测量学、工程学、社会学等多学科的理论知识为基础，以职业人员为中心，研究人-机器-设备环境之间的相互关系，旨在实现人在工作中的健康、安全、舒适，同时保持最佳工作效率。职业工效学的内容主要涉及动作时间分析，工作过程中的生物力学，人体测量学，人-机-环境系统相互关系，以及以肌肉骨骼疾患为主的工效学相关疾病等几个方面。一、时间动作分析时间动作分析是职业工效学中较传统的研究领域。主要研究作业人员在各种操作中的身体动作和花费时间，自标是减少完成工作所需的动作量，消除多余的动作，减轻劳动强度，减短劳动时间，使操作简便有效，从而制定出最佳的动作程序和操作方法，提高工作效率，减少工人疲劳。泰勒和吉尔布雷斯夫妇是时间动作分析的代表人物。泰勒在铁实验中对“铲”这一动作的规律进行了研究，发现铲子的大小及铲动东西的重量对劳动效率会产生明显影响，铲10公斤重的东西时可以获得最佳劳动效率。泰勒还对铲的操作方法进行了研究，识别出多余不合理动作，并据此制定最省力的高效操作方法。吉尔布雷斯夫妇开展的时间动作分析是通过快速拍摄影片，详细记录工人操作并分析，简化砌砖动作，使砌砖动作从原来的18个减少到4.5个，砌砖速度从每小时120块提高到每小时350块。根据若于时间动作分析的结果，研究者们提出以下高效工作的准则：（1)要将劳动者获取工具、操作机器所需空间距离最小化：(2)双手应该同时开始和完成动作，动作应该尽可能对称。右手取物时应伸向右边，左手取物时应伸向左边：(3)操作过程中手不应该闲下来；（4)不应该用手做身体其它部分，尤其是腿和脚可以完成的工作，比如采用脚踏设计将手从许多操作中解放出来：（5)在盛放工作物资时应该使用机械装置（如钳子），而不是用手：(6)工作桌、椅应该有合适的高度，使劳动者坐在高椅上或站着就能够完成工作，位置变化可以减少疲劳。在当今的工作场所时间动作分析更适合于简单重复性劳动，比如流水线工作。从职业卫生的视角出发，除了提高劳动生产率以外，还需要格外关注那些容易造成身体损伤的成份。在面对复杂操作、设备时，人与机器的总体关系需要仔细考虑与平衡，以设计出更加精密的人机互动方式。二、工作过程的生物力学生物力学（Biomechanics）是将力学与生物学的原理和方法有机地结合起来，研究生命过程中不断发生的力学现象及其规律的科学，简单的说就是研究生物与力学的有关问题。生物力学其研究内容十分广泛，其中研究人在生产劳动中肌肉骨骼力学的内容称为职业生物力学（occupationalbiomechanics），主要研究工作过程中人和机器设备（包括工具）间力学的关系，自的在手提高工作效率并减少肌肉骨骼损伤的发生。（一）肌肉骨骼的力学特性人体运动系统主要由肌肉、骨骼和关节组成，其中肌肉是主动部分，骨骼是被动部分，在神经系统支配下，通过肌肉收缩，牵动骨骼以关节为支点产生位置4
4 职业工效学（occupational ergonomics）是人类工效学应用的重要分支，以 解剖学、心理学、生理学、人体测量学、工程学、社会学等多学科的理论知识为 基础，以职业人员为中心，研究人-机器-设备环境之间的相互关系，旨在实现人 在工作中的健康、安全、舒适，同时保持最佳工作效率。职业工效学的内容主要 涉及动作时间分析，工作过程中的生物力学，人体测量学，人-机-环境系统相互 关系，以及以肌肉骨骼疾患为主的工效学相关疾病等几个方面。 一、时间动作分析 时间动作分析是职业工效学中较传统的研究领域。主要研究作业人员在各 种操作中的身体动作和花费时间，目标是减少完成工作所需的动作量，消除多余 的动作，减轻劳动强度，减短劳动时间，使操作简便有效，从而制定出最佳的动 作程序和操作方法，提高工作效率，减少工人疲劳。 泰勒和吉尔布雷斯夫妇是时间动作分析的代表人物。泰勒在铁锹实验中对 “铲”这一动作的规律进行了研究，发现铲子的大小及铲动东西的重量对劳动效 率会产生明显影响，铲 10 公斤重的东西时可以获得最佳劳动效率。泰勒还对铲 的操作方法进行了研究，识别出多余不合理动作，并据此制定最省力的高效操作 方法。吉尔布雷斯夫妇开展的时间动作分析是通过快速拍摄影片，详细记录工人 操作并分析，简化砌砖动作，使砌砖动作从原来的 18 个减少到 4.5 个，砌砖速 度从每小时 120 块提高到每小时 350 块。 根据若干时间动作分析的结果，研究者们提出以下高效工作的准则： ⑴要将劳动者获取工具、操作机器所需空间距离最小化； ⑵双手应该同时开始和完成动作，动作应该尽可能对称。右手取物时应伸 向右边，左手取物时应伸向左边； ⑶操作过程中手不应该闲下来； ⑷不应该用手做身体其它部分，尤其是腿和脚可以完成的工作，比如采用 脚踏设计将手从许多操作中解放出来； ⑸在盛放工作物资时应该使用机械装置（如钳子），而不是用手； ⑹工作桌、椅应该有合适的高度，使劳动者坐在高椅上或站着就能够完成 工作，位置变化可以减少疲劳。 在当今的工作场所时间动作分析更适合于简单重复性劳动，比如流水线工 作。从职业卫生的视角出发，除了提高劳动生产率以外，还需要格外关注那些容 易造成身体损伤的成份。在面对复杂操作、设备时，人与机器的总体关系需要仔 细考虑与平衡，以设计出更加精密的人机互动方式。 二、工作过程的生物力学 生物力学（Biomechanics）是将力学与生物学的原理和方法有机地结合起 来，研究生命过程中不断发生的力学现象及其规律的科学，简单的说就是研究生 物与力学的有关问题。生物力学其研究内容十分广泛，其中研究人在生产劳动中 肌肉骨骼力学的内容称为职业生物力学（occupational biomechanics），主要 研究工作过程中人和机器设备（包括工具）间力学的关系，目的在于提高工作效 率并减少肌肉骨骼损伤的发生。 （一）肌肉骨骼的力学特性 人体运动系统主要由肌肉、骨骼和关节组成，其中肌肉是主动部分，骨骼是 被动部分，在神经系统支配下，通过肌肉收缩，牵动骨骼以关节为支点产生位置
变化，完成运动过程。体力劳动是通过人体或人体某一部分的运动来实现的。骨骼肌是可以随人的意志进行收缩的肌肉。劳动时肌肉做功的效率与负荷大小有关，负荷过大，肌肉收缩时不能缩短或缩短很少，较多的化学能转变为热能，这种情况不但工作效率低，还容易引起肌肉或骨骼的损伤。负荷太小，肌肉收缩时用来做功的能量也很少，效率同样很低。骨骼是身体重要组成部分，主要功能是支持、运动和保护。人类骨骼结构具承受力强的特性，但不同部位的骨骼对于压缩、拉伸、剪切等力的承受能力不同。青年人的骨骼强度比老年人高，男性比女性高约5%。软骨是一种结缔组织，具有较好的弹性和韧性，长骨的软骨具有吸收冲击能量和承受负荷的作用，关节软骨磨擦系数很低，对运动十分有利。骨间联接称为关节。关节的运动方式是转动，人体各部分的运动实际上是围绕关节的转动，关节面的形状及结构与运动形式密切相关。按照关节运动轴的多少可以分为单轴关节，如肱尺关节：双轴关节，如肱挠关节；三轴关节，如肩关节。理论上三轴关节的活动范围近似于球体。（二）姿势人在劳动时需要保持一定的姿势（posture）。劳动时最常见的姿势是站姿和坐姿两种，其他还有跪姿、卧姿等。站立状态下人体运动比较灵活，便于用力，适合从事体力劳动，特别是较重的体力劳动或活动范围较大的工作。采取坐姿时身体比较稳定，宜于从事精细工作。坐姿时下肢不需要支撑身体，处于比较放松的状态，可以用足或膝进行某些操作，如机动车驾驶。随着科学技术的发展和生产方式的变化，坐姿工作的人员越来越多。无论是站姿还是坐姿，都存在一些不利于健康的因素，如站姿下肢负重大，血液回流差。坐姿状态下腹肌松弛，脊柱“S”型生理弯曲的下部由前凸变为后凸，使身体相应部位受力发生改变，长时间工作可以引起损伤。不管采取何种姿势，人体都要承受由于保持某种姿势所产生的负荷，称作姿势负荷（postureload）。姿势负荷来自于相应的体段所产生的力矩，大小取决于该体段的质量及质心与相应支点的垂直距离。例如，站姿或坐姿时颈椎需要承受头部产生的负荷，腰椎需要承受腰以上身体各个部分产生的负荷。体力劳动强度越小，即外部负荷越小，为了克服姿势负荷所消耗的能量在总能耗中所占比例越大。为了方便操作和减少姿势负荷及外加负荷的影响，在采用工作姿势时需注意：①尽可能使操作者的身体保持自然的状态：②避免头部、躯干、四肢长时间处于倾斜状态或强迫体位；③使操作者不必改变姿势即可清楚地观察到需要观察的区域；④操作者的手和前臂避免长时间位于高出肘部的地方：③如果操作者的手和脚需要长时间处于正常高度以上时，应提供合适的支撑物。长时间保持任何一种姿势，都会使某些特定肌肉处于持续静态收缩状态，容易引起疲劳。在可能的情况下，应该让操作者在劳动过程中适当变换姿势。（三）合理用力为了完成生产或其他工作任务，劳动者在劳动过程中常常需要克服外界的重力、阻力等。此外，从事任何工作都需要保持一定的姿势或体位，工作人员还要克服人体各部位所产生的重力。根据生物力学基本原理，合理运用体力，可以减少能量消耗，减轻疲劳程度，降低慢性肌肉骨骼损伤的发病率，提高工作效率。5
5 变化，完成运动过程。体力劳动是通过人体或人体某一部分的运动来实现的。 骨骼肌是可以随人的意志进行收缩的肌肉。劳动时肌肉做功的效率与负荷 大小有关，负荷过大，肌肉收缩时不能缩短或缩短很少，较多的化学能转变为热 能，这种情况不但工作效率低，还容易引起肌肉或骨骼的损伤。负荷太小，肌肉 收缩时用来做功的能量也很少，效率同样很低。 骨骼是身体重要组成部分，主要功能是支持、运动和保护。人类骨骼结构 具承受力强的特性，但不同部位的骨骼对于压缩、拉伸、剪切等力的承受能力不 同。青年人的骨骼强度比老年人高，男性比女性高约 5%。软骨是一种结缔组织， 具有较好的弹性和韧性，长骨的软骨具有吸收冲击能量和承受负荷的作用，关节 软骨磨擦系数很低，对运动十分有利。 骨间联接称为关节。关节的运动方式是转动，人体各部分的运动实际上是 围绕关节的转动，关节面的形状及结构与运动形式密切相关。按照关节运动轴的 多少可以分为单轴关节，如肱尺关节；双轴关节，如肱挠关节；三轴关节，如肩 关节。理论上三轴关节的活动范围近似于球体。 （二）姿势 人在劳动时需要保持一定的姿势（posture）。劳动时最常见的姿势是站姿 和坐姿两种，其他还有跪姿、卧姿等。 站立状态下人体运动比较灵活，便于用力，适合从事体力劳动，特别是较重 的体力劳动或活动范围较大的工作。采取坐姿时身体比较稳定，宜于从事精细工 作。坐姿时下肢不需要支撑身体，处于比较放松的状态，可以用足或膝进行某些 操作，如机动车驾驶。随着科学技术的发展和生产方式的变化，坐姿工作的人员 越来越多。 无论是站姿还是坐姿，都存在一些不利于健康的因素，如站姿下肢负重大， 血液回流差。坐姿状态下腹肌松弛，脊柱“S”型生理弯曲的下部由前凸变为后 凸，使身体相应部位受力发生改变，长时间工作可以引起损伤。 不管采取何种姿势，人体都要承受由于保持某种姿势所产生的负荷，称作姿 势负荷（posture load）。姿势负荷来自于相应的体段所产生的力矩，大小取决 于该体段的质量及质心与相应支点的垂直距离。例如，站姿或坐姿时颈椎需要承 受头部产生的负荷，腰椎需要承受腰以上身体各个部分产生的负荷。体力劳动强 度越小，即外部负荷越小，为了克服姿势负荷所消耗的能量在总能耗中所占比例 越大。 为了方便操作和减少姿势负荷及外加负荷的影响，在采用工作姿势时需注 意：①尽可能使操作者的身体保持自然的状态；②避免头部、躯干、四肢长时间 处于倾斜状态或强迫体位；③使操作者不必改变姿势即可清楚地观察到需要观察 的区域；④操作者的手和前臂避免长时间位于高出肘部的地方；⑤如果操作者的 手和脚需要长时间处于正常高度以上时，应提供合适的支撑物。 长时间保持任何一种姿势，都会使某些特定肌肉处于持续静态收缩状态，容 易引起疲劳。在可能的情况下，应该让操作者在劳动过程中适当变换姿势。 （三）合理用力 为了完成生产或其他工作任务，劳动者在劳动过程中常常需要克服外界的重 力、阻力等。此外，从事任何工作都需要保持一定的姿势或体位，工作人员还要 克服人体各部位所产生的重力。根据生物力学基本原理，合理运用体力，可以减 少能量消耗，减轻疲劳程度，降低慢性肌肉骨骼损伤的发病率，提高工作效率
人的力量是由肌肉骨骼系统（包括骨连接）产生和传递的，其中肌肉是主动部分，骨骼是被动部分，起支撑或杠杆的作用，在神经系统支配下，通过肌肉收缩，牵动骨骼以关节为支点产生位置变化，完成运动过程。包括关节在内的某些解剖结构结合在一起可以完成以关节为轴的运动，称为动力单元（kineticelement）。一个动力单元可以完成简单的动作，两个以上的动力单元组合在一起称为动力链（kineticchain），可以在较大范围内完成复杂的动作。生产劳动中多数操作是通过动力链来完成的，但是一个动力链包括的动力单元越多，出现障碍的机会也就越多。在组织生产劳动时，尽可能选用较简单的动力链。搬运重物或手持工具时需要克服物体的重力，这种作用力也称为工作负荷(workload），以一一定的力矩作用于人体，其中力臂是物体重心至人体支点（关节）的垂直距离。在物体重量固定的情况下人体承受的负荷与物体重心到支点的垂直距离成反比。生产劳动中尽可能使物体的重心靠近人体，可以使力矩变小，减轻劳动负荷，减少用力，如图2-3所示。?0.N20114?★做功相同（7kg.m），物体宽度与搬运物体的重量物体实座（m）物化重量kz图2-3物体重心位置对作业效率的影响除了物体重心以外，人体本身也有重心。当人体向某一方向倾斜时，重心也随之发生偏移，此时需要肌肉收缩来保持某一特定姿势和维持平衡。除了整体重心以外，人体各个部分，又称体段（segment），也有各自的质量和重心，如头、手、前臂、上臂、躯干等，每一部分力矩的大小取决于该体段的空间位置与相应的关节（支点）之间的垂直距离，如图2-4所示。距离越大，力矩越大，机体的能量消耗也随之增加。生产或工作中人体同时承受姿势负荷和外加负荷。采取站姿或坐姿工作时，既要注意避免人体整体重心的偏移，又要使人体各部分的重心尽量靠近脊柱及其延长线，以便减少姿势负荷。M,<M<M,图2-4肢体重力力矩变化情况H
6 人的力量是由肌肉骨骼系统（包括骨连接）产生和传递的，其中肌肉是主 动部分，骨骼是被动部分，起支撑或杠杆的作用，在神经系统支配下，通过肌肉 收缩，牵动骨骼以关节为支点产生位置变化，完成运动过程。包括关节在内的某 些解剖结构结合在一起可以完成以关节为轴的运动，称为动力单元（kinetic element）。一个动力单元可以完成简单的动作，两个以上的动力单元组合在一 起称为动力链（kinetic chain），可以在较大范围内完成复杂的动作。生产劳 动中多数操作是通过动力链来完成的，但是一个动力链包括的动力单元越多，出 现障碍的机会也就越多。在组织生产劳动时，尽可能选用较简单的动力链。 搬运重物或手持工具时需要克服物体的重力，这种作用力也称为工作负荷 （work load），以一定的力矩作用于人体，其中力臂是物体重心至人体支点（关 节）的垂直距离。在物体重量固定的情况下，人体承受的负荷与物体重心到支点 的垂直距离成反比。生产劳动中尽可能使物体的重心靠近人体，可以使力矩变小， 减轻劳动负荷，减少用力，如图 2-3 所示。 图 2-3 物体重心位置对作业效率的影响 除了物体重心以外，人体本身也有重心。当人体向某一方向倾斜时，重心 也随之发生偏移，此时需要肌肉收缩来保持某一特定姿势和维持平衡。除了整体 重心以外，人体各个部分，又称体段（segment），也有各自的质量和重心，如 头、手、前臂、上臂、躯干等，每一部分力矩的大小取决于该体段的空间位置与 相应的关节（支点）之间的垂直距离，如图 2-4 所示。距离越大，力矩越大，机 体的能量消耗也随之增加。生产或工作中人体同时承受姿势负荷和外加负荷。采 取站姿或坐姿工作时，既要注意避免人体整体重心的偏移，又要使人体各部分的 重心尽量靠近脊柱及其延长线，以便减少姿势负荷。 图 2-4 肢体重力力矩变化情况
生产中用力要对称，这样可以保持身体的平衡与稳定，减少肌肉静态收缩，减轻姿势负荷，降低能量消耗。比如，将一定重量的书包由单肩背改为双肩背，氧的消耗减少将近50%。搬运同样的重量，平均分配在两手携带比用一只手拿着要轻松得多。从事不同的工作，要根据工作特点和工效学基本原理，采取合理用力方式。有些工作中可以利用人体整体或某一部分的重力，以节省体力。例如，当工人需要向下方用力安装某种零件时，可以将工作台适当降低，利用身体重力向下按压，提高工作效率。使用工具打击物体时，可以运用关节在尽可能大的距离上运动，利用冲击力，提高工作效率。三、人体测量及应用人体测量学（anthropometry）是人类学的一个分支学科，是用测量和观察的方法来描述人类的体质特征状况。通过对人体的整体测量和局部测量，探讨人体的类型、特征、变异和发展规律。人体测量获得的各种人体尺寸信息可用于研究设计和调整工具，从而最大程度的保护工人身体健康，提高生产效率，发挥机器的性能。同时，人体测量学在日常生活，人类进化，生长发育，体育，教育等许多领域亦有应用。人体尺寸不仅有国家和地区的差别，由于营养等原因，同一个地区的人在不同时代也不相同。如我国华东地区，人的平均身高在20世纪50年代为164.5cm，到2005年上海籍的大学生平均身高达173.78cm。根据人体尺寸这种变化特点，即使在同一国家或地区，人体测量工作也要间隔一定时间重复进行。（一）人体测量内容人体测量的内容即人体的各种参数，主要包括人体静态尺寸、动态尺寸、力量、比例、角度、重心、功能范围以及描述人体三维形态的特征点坐标数据等。在多种人体参数中，人体尺寸是人机系统设计的基本资料。在工效学实际应用中，人体测量的类型通常分为静态测量和动态测量两种。1.静态测量又叫静态人体尺寸测量（staticmeasurementofdimensions）是被测者在静止状态下进行的测量，测量体位通常取站立或坐姿。这种方法测量的是人体各部分的固定尺寸，如表2-6是我国1988年颁布的部分成人测量数据，包括身高、眼高、上臂长、前臂长等，新的全国人体尺寸测量工作于2009年启动，目前尚未颁布测量结果。表2-6中国人体主要尺寸（均值，cm)男女男项目项目女身高胸宽28.126.0168.3157.2胸厚上臂长31.428.521.219.8前臂长21.4肩宽35.023.737.6大腿长46. 643.8最大肩高43.239.6小腿长37.034. 4臂宽30.531.7眼高157.2145.5坐姿臀宽32.034. 5肩高136.9127.3坐姿两肘肩宽42.140.4肘高102.696.1胸围86.982.374.270. 4腰围73.477. 5手功能高臀围会阴高79.273.287.490.0胫骨点高44.441. 0头全高22.321.67
7 生产中用力要对称，这样可以保持身体的平衡与稳定，减少肌肉静态收缩， 减轻姿势负荷，降低能量消耗。比如，将一定重量的书包由单肩背改为双肩背， 氧的消耗减少将近 50%。搬运同样的重量，平均分配在两手携带比用一只手拿着要 轻松得多。 从事不同的工作，要根据工作特点和工效学基本原理，采取合理用力方式。 有些工作中可以利用人体整体或某一部分的重力，以节省体力。例如，当工人需 要向下方用力安装某种零件时，可以将工作台适当降低，利用身体重力向下按压， 提高工作效率。使用工具打击物体时，可以运用关节在尽可能大的距离上运动， 利用冲击力，提高工作效率。 三、人体测量及应用 人体测量学(anthropometry) 是人类学的一个分支学科，是用测量和观察的 方法来描述人类的体质特征状况。通过对人体的整体测量和局部测量，探讨人体 的类型、特征、变异和发展规律。人体测量获得的各种人体尺寸信息可用于研究 设计和调整工具，从而最大程度的保护工人身体健康，提高生产效率，发挥机器 的性能。同时，人体测量学在日常生活，人类进化，生长发育，体育，教育等许 多领域亦有应用。 人体尺寸不仅有国家和地区的差别，由于营养等原因，同一个地区的人在不 同时代也不相同。如我国华东地区，人的平均身高在 20 世纪 50 年代为 164.5 cm， 到 2005 年上海籍的大学生平均身高达 173.78 cm。根据人体尺寸这种变化特点， 即使在同一国家或地区，人体测量工作也要间隔一定时间重复进行。 （一）人体测量内容 人体测量的内容即人体的各种参数，主要包括人体静态尺寸、动态尺寸、力 量、比例、角度、重心、功能范围以及描述人体三维形态的特征点坐标数据等。 在多种人体参数中，人体尺寸是人机系统设计的基本资料。 在工效学实际应用中，人体测量的类型通常分为静态测量和动态测量两种。 1. 静态测量又叫静态人体尺寸测量（static measurement of dimensions）， 是被测者在静止状态下进行的测量，测量体位通常取站立或坐姿。这种方法测量 的是人体各部分的固定尺寸，如表 2-6 是我国 1988 年颁布的部分成人测量数据， 包括身高、眼高、上臂长、前臂长等，新的全国人体尺寸测量工作于 2009 年启动， 目前尚未颁布测量结果。 表 2-6 中国人体主要尺寸（均值， cm） 项目 男 女 项目 男 女 身高 168.3 157.2 胸宽 28.1 26.0 上臂长 31.4 28.5 胸厚 21.2 19.8 前臂长 23.7 21.4 肩宽 37.6 35.0 大腿长 46.6 43.8 最大肩高 43.2 39.6 小腿长 37.0 34.4 臂宽 30.5 31.7 眼高 157.2 145.5 坐姿臀宽 32.0 34.5 肩高 136.9 127.3 坐姿两肘肩宽 42.1 40.4 肘高 102.6 96.1 胸围 86.9 82.3 手功能高 74.2 70.4 腰围 73.4 77.5 会阴高 79.2 73.2 臀围 87.4 90.0 胫骨点高 44.4 41.0 头全高 22.3 21.6
表2-6中国人体主要尺寸（均值，cm）男女男项目项目女坐高91.185.735.032.9头矢状弧65.961.836.234.9头冠状弧坐姿颈椎点高80.174.0头最大宽15.414. 9坐姿眼高坐姿肩高60.055.6头最大长18.417.6头围坐姿肘高26.425.156.154.613.013.011.910. 9坐姿大腿厚形态面长手长坐姿膝高49.445.818.317.141.538.3手宽8.27.6小腿加足高坐深45.843.4食指长7. 06.655.452.91.7臀膝距食指近位指关节宽1. 9坐姿下肢长99.191.21. 61.5食指远位指关节宽足长24.722.9足宽9.68.8*摘自《中国人成年人人体尺寸》GB/T10000-88人体测量需要测定人体各个部分的参数，静态测量最基本的尺寸有119项。如有特殊需要，则需适当增加测量参数，比如为了设计航空供氧面罩，仅在口异周围就设20多个测点。有时根据实际需要还要对某些特定人群进行测量，获得相关人群的人体尺寸资料，如对士兵进行人体测量以确定某些武器设计参数或军服的尺寸。2.动态测量是被测者在规定的运动状态下进行的测量，又称动态人体尺寸测量（dynamicmeasurementofdimensions）。这种方法测量的是人体或某一部分空间运动尺寸，即活动范围，又称功能人体尺寸测量（functionalmeasurementofdimensions)。许多生产劳动是在运动过程中完成的，各种操作的准确性、可靠程度、做功效率以及对人体的影响等均与人体或某些体段的动态尺寸有密切关系。动态测量数据在生产场所的设计、布局以及机器设备的制造等方面都有重要应用价值，如机器安放的密度、操作台的高低、机动车或飞机驾驶使用的各种操纵杆和控制键的安放位置，等等，设计尺寸都要符合使用者的动态尺寸。在进行动态测量时，除了活动范围以外，还要测量适宜的范围。在可能的情况下，各种操作均应安排在适宜范围内，这样可以省时、省力，同时还可以减少肌肉紧张和能量消耗。图2-5显示尽管脚可以以跟骨为轴在60°范围内活动，但图中阴影部分为适宜范围，脚动控制器安放在这一区域比较合适。手动控制器或流水线生产中工件输送的位置均应设计在手部动态测量的适宜范围之内。8
8 表 2-6 中国人体主要尺寸（均值， cm） 项目 男 女 项目 男 女 坐高 91.1 85.7 头矢状弧 35.0 32.9 坐姿颈椎点高 65.9 61.8 头冠状弧 36.2 34.9 坐姿眼高 80.1 74.0 头最大宽 15.4 14.9 坐姿肩高 60.0 55.6 头最大长 18.4 17.6 坐姿肘高 26.4 25.1 头围 56.1 54.6 坐姿大腿厚 13.0 13.0 形态面长 11.9 10.9 坐姿膝高 49.4 45.8 手长 18.3 17.1 小腿加足高 41.5 38.3 手宽 8.2 7.6 坐深 45.8 43.4 食指长 7.0 6.6 臀膝距 55.4 52.9 食指近位指关节宽 1.9 1.7 坐姿下肢长 99.1 91.2 食指远位指关节宽 1.6 1.5 足长 24.7 22.9 足宽 9.6 8.8 *摘自《中国人成年人人体尺寸》GB/T 10000-88 人体测量需要测定人体各个部分的参数，静态测量最基本的尺寸有 119 项。 如有特殊需要，则需适当增加测量参数，比如为了设计航空供氧面罩，仅在口鼻 周围就设 20 多个测点。 有时根据实际需要还要对某些特定人群进行测量，获得相关人群的人体尺寸 资料，如对士兵进行人体测量以确定某些武器设计参数或军服的尺寸。 2. 动态测量 是被测者在规定的运动状态下进行的测量，又称动态人体尺寸测量 （dynamic measurement of dimensions）。这种方法测量的是人体或某一部分空 间运动尺寸，即活动范围，又称功能人体尺寸测量（functional measurement of dimensions）。 许多生产劳动是在运动过程中完成的，各种操作的准确性、可靠程度、做功 效率以及对人体的影响等均与人体或某些体段的动态尺寸有密切关系。动态测量 数据在生产场所的设计、布局以及机器设备的制造等方面都有重要应用价值，如 机器安放的密度、操作台的高低、机动车或飞机驾驶使用的各种操纵杆和控制键 的安放位置，等等，设计尺寸都要符合使用者的动态尺寸。 在进行动态测量时，除了活动范围以外，还要测量适宜的范围。在可能的情 况下，各种操作均应安排在适宜范围内，这样可以省时、省力，同时还可以减少 肌肉紧张和能量消耗。图 2-5 显示尽管脚可以以跟骨为轴在 60°范围内活动，但 图中阴影部分为适宜范围，脚动控制器安放在这一区域比较合适。手动控制器或 流水线生产中工件输送的位置均应设计在手部动态测量的适宜范围之内
（二）人体测量方法1.人体形态参数的测量人体形态参数的测量方法主要有两类，即直接测量法和间接测量法，也可按测量工具与受测对象的关系划分为接触测量法和非接触测量法。（1）直接测量法（接触测量法）按测量结果的形式又可分为两种，一种是采用传统的马丁氏人体测量仪（人体测高仪、直角规、弯角规、软卷尺等），根据体表标志或骨性标志，直接对人体上选定部位的尺寸和围度等数据进行测量，在服装设计方面多应用这种方法。另一种直接测量法是对体表特征点的三维坐标数据进行数字化测量，即采用三维坐标测量仪器，对体表的形态特征点或骨性特征点的三维坐标数据进行测量。这种方法可直接为各种计算机辅助设计造型软件所调用，特别适合于应用越来越广泛的人体三维造型及各种人一机环境系统的仿真设计与工效学评价等方面研究。随着计算机软件技术的发展，这一测量方法将会得到更多的应用。（2）间接测量法（非接触测量法）是采用激光、全息摄影、计算机等现代技术，把受试者全身不同部位从不同角度扫描或摄录下来，然后再用软件进行处理，间接计算出数据。此外还有光栅测量法，亦即投影光栅相位测量法，其基本原理是根据两个稍有参差的光栅相互重叠时产生的光线几何干涉所形成的一系列含有面外位移信息的云纹来进行测量的方法。目前，国外激光扫描测量技术发展相对较完善，国内也已经开始了该种技术和设备的研发和使用。2.人体力学参数的测量人体力学参数测量方法有多种，比如人体重心（包括各个体段重心）的测量使用的主要方法有：户体解剖法，重心板法，水浸法，数学物理模型法，射线测量法，CT法和三维立体摄影方法等。每一种方法各有其长处和不足，需根据具体情况选用。如飞行员人体测量中，常用的方法有形态参数的直接测量法以及力学参数的重心板测量法等。（三）测量仪器人体测量自前常用的仪器有20多种，主要有人体测高仪、卷尺、直角规、弯角规、活动直角规、附着式量角器、三脚平行规、测骨盘、可调式坐高椅、体重计、测齿规、摩立逊定颅器、测聘器、立方定颅器、水平定位针、马丁描骨器、托颅盘、平行定点仪、持骨器、简易描绘器等。进行人体测量时，对手所选用的人体测量仪器必须进行校准。人体测量技术如同许多其他技术的发展一样，其内容、方法都在不断发展，随着计算机辅助设计和制造技术的进一步发展和应用，非接触式的三维数字化测量将成为人体测量的主要方法。（四）人体尺寸的应用人体尺寸用途非常广泛，如工作场所的设计和机器设备的制造，都是重要参考数据。除了在工业生产中的应用以外，还广泛应用于农业、林业、交通运输、航空航关等各种行业。此外，在民用、军用以及法医学和民族起源研究中，人体尺寸也具有十分重要的作用。1.人体尺寸的百分位数人体测量项目很多，在分析计算时，对于每一个项目都要进行统计分析，分别计算出不同百分位数的人体尺寸，以满足不同设计需要。一般从小到大计算出1%、2%、5%、10%****，直到99%的数值。9
9 （二）人体测量方法 1.人体形态参数的测量 人体形态参数的测量方法主要有两类，即直接测量法和间接测量法，也可按 测量工具与受测对象的关系划分为接触测量法和非接触测量法。 （1）直接测量法（接触测量法） 按测量结果的形式又可分为两种，一种是 采用传统的马丁氏人体测量仪（人体测高仪、直角规、弯角规、软卷尺等），根 据体表标志或骨性标志，直接对人体上选定部位的尺寸和围度等数据进行测量， 在服装设计方面多应用这种方法。 另一种直接测量法是对体表特征点的三维坐标数据进行数字化测量，即采 用三维坐标测量仪器，对体表的形态特征点或骨性特征点的三维坐标数据进行测 量。这种方法可直接为各种计算机辅助设计造型软件所调用，特别适合于应用越 来越广泛的人体三维造型及各种人－机环境系统的仿真设计与工效学评价等方 面研究。随着计算机软件技术的发展，这一测量方法将会得到更多的应用。 （2）间接测量法（非接触测量法） 是采用激光、全息摄影、计算机等现代 技术，把受试者全身不同部位从不同角度扫描或摄录下来，然后再用软件进行处 理，间接计算出数据。此外还有光栅测量法，亦即投影光栅相位测量法，其基本 原理是根据两个稍有参差的光栅相互重叠时产生的光线几何干涉所形成的一系 列含有面外位移信息的云纹来进行测量的方法。目前，国外激光扫描测量技术发 展相对较完善，国内也已经开始了该种技术和设备的研发和使用。 2.人体力学参数的测量 人体力学参数测量方法有多种，比如人体重心（包括各个体段重心）的测量 使用的主要方法有：尸体解剖法，重心板法，水浸法，数学物理模型法，γ射线 测量法，CT 法和三维立体摄影方法等。每一种方法各有其长处和不足，需根据 具体情况选用。如飞行员人体测量中，常用的方法有形态参数的直接测量法以及 力学参数的重心板测量法等。 （三）测量仪器 人体测量目前常用的仪器有 20 多种，主要有人体测高仪、卷尺、直角规、 弯角规、活动直角规、附着式量角器、三脚平行规、测骨盘、可调式坐高椅、体 重计、测齿规、摩立逊定颅器、测腭器、立方定颅器、水平定位针、马丁描骨器、 托颅盘、平行定点仪、持骨器、简易描绘器等。进行人体测量时，对于所选用的 人体测量仪器必须进行校准。 人体测量技术如同许多其他技术的发展一样，其内容、方法都在不断发展， 随着计算机辅助设计和制造技术的进一步发展和应用，非接触式的三维数字化测 量将成为人体测量的主要方法。 （四）人体尺寸的应用 人体尺寸用途非常广泛，如工作场所的设计和机器设备的制造，都是重要参 考数据。除了在工业生产中的应用以外，还广泛应用于农业、林业、交通运输、 航空航天等各种行业。此外，在民用、军用以及法医学和民族起源研究中，人体 尺寸也具有十分重要的作用。 1.人体尺寸的百分 位数 人体测量项目很多，在分析计算时，对于每一个项目都要进行统计分析，分 别计算出不同百分位数的人体尺寸，以满足不同设计需要。一般从小到大计算出 1%、2%、5%、10%.，直到 99%的数值
人体尺寸数据一般呈正态分布。按照人体尺寸的平均值设计产品和工作空间，往往只能适合50的人群，而对另外50%的人群则不适合，因此使用平均值作为设计的依据具有较大局限性。在实际工作中，使用人体测量数据要根据具体要求加以应用，例如车间入口的高度如果按照身高的第50百分位数设计，则有一半的人难以在正常直立状态通过，同样，工作台或办公桌下面的容膝空间（legroom）高度如果使用第50百分位数的值，则有一半的人在工作时下肢难以摆放在自然位置。另一方面，由于经济和技术的原因，有些高度设计也不能无限加大，如某些交通工具（如汽车、飞机）的入口高度，常常不能满足特殊高度的人自由通行，不能使用人体测量上限值。2.人体尺寸的应用在工业生产中，机器、工具、工作场所等都要参照人体尺寸进行设计。不同的设计要求和不同的使用对象，对人体尺寸的使用方法也不相同。（1）适合于90%的人最常见的设计是使产品适合于90%的人。所谓90%的人并非是指从低到高或由高到低90%的人群，而是要求适合第5百分位数至第95百分位数的人。比如机器或中央控制室内的控制柜的设计，这种情况通常有若干个需要用手操纵的控制器。按照上述要求进行设计的时候，如果是站姿操作，控制器安放的最低位置应当使第95百分位数（较高的人群）的人不需弯腰就可以用手抓握，这样较低的人自然也不用弯腰即可操作：对于较高部位的控制器，安放位置应使第5百分位数（较低的人群）的人在正常情况下伸手即可抓握到，对手高于第5百分位数的人来说，操作更加容易（2）单限值设计有些设计只需要一个人体尺寸的百分位数值作为上限值或下限值，称单限值设计。单限值设计有时需要取上限值，如门的高度，只要符合高身材的人的需要，低身材的人使用不会发生什么问题。在另外一些情况下，如工作场所为了防止肢体伸入危险区所采用的防护网的网孔直径，只要考虑身材小的人体尺寸即可，所以又称小尺寸设计。（3）一般设计有一类设计不是采用上限值或下限值，通常以第50百分位数的值作为设计依据，如门的把手高度，墙壁上电灯开关高度，一般是按照这种方式设计，这种情况多见于要求不高且适合于多数人使用的设计。在使用人体尺寸进行设计时，还要适当增加修正量以满足实际需要，如着衣修正量，坐姿时坐高、眼高、肩高、肘高要比测量值增加6mm；穿鞋修正量，身高、眼高、肩高等，男性增加25mm，女性增加20mm。（五）影响因素人体尺寸受年龄、性别、种族、年代、职业、地区等多种因素的影响，使用人体测量数据进行设计的时候，需考虑各种影响因素。1.年龄人体尺寸在成年以前随年龄增长而增加，这种变化过程一般男性到20岁，女性到18岁基本停止。有些尺寸，如手和脚的尺寸，在更小的年龄即达到最大值。成年以后随着年龄增加，人的身高会略有减少，但肩宽、腹围、胸围、臀围等尺寸却随年龄增加而增大。2.性别每一个国家或地区的人群，男性和女性的人体尺寸数据均存在明显差别，如身高差别可达10cm以上。大多数人体尺寸男性比女性大，但胸厚、臀宽、臂及大腿周长，女性比男性大。在身高相同的情况下，男女身体各部分的比例也不相同。3．种族不同种族的人体尺寸可以有较大差别，即使是在同一国家，不同区10
10 人体尺寸数据一般呈正态分布。按照人体尺寸的平均值设计产品和工作空 间，往往只能适合 50 的人群，而对另外 50%的人群则不适合，因此使用平均值 作为设计的依据具有较大局限性。在实际工作中，使用人体测量数据要根据具体 要求加以应用，例如车间入口的高度如果按照身高的第 50 百分位数设计，则有 一半的人难以在正常直立状态通过，同样，工作台或办公桌下面的容膝空间（leg room）高度如果使用第 50 百分位数的值，则有一半的人在工作时下肢难以摆放 在自然位置。另一方面，由于经济和技术的原因，有些高度设计也不能无限加大， 如某些交通工具（如汽车、飞机）的入口高度，常常不能满足特殊高度的人自由 通行，不能使用人体测量上限值。 2.人体尺寸的应用 在工业生产中，机器、工具、工作场所等都要参照人体尺寸进行设计。不同 的设计要求和不同的使用对象，对人体尺寸的使用方法也不相同。 （1）适合于 90%的人 最常见的设计是使产品适合于 90%的人。所谓 90% 的人并非是指从低到高或由高到低 90%的人群，而是要求适合第 5 百分位数至第 95 百分位数的人。比如机器或中央控制室内的控制柜的设计，这种情况通常有 若干个需要用手操纵的控制器。按照上述要求进行设计的时候，如果是站姿操作， 控制器安放的最低位置应当使第 95 百分位数（较高的人群）的人不需弯腰就可 以用手抓握，这样较低的人自然也不用弯腰即可操作；对于较高部位的控制器， 安放位置应使第 5 百分位数（较低的人群）的人在正常情况下伸手即可抓握到， 对于高于第 5 百分位数的人来说，操作更加容易。 （2）单限值设计 有些设计只需要一个人体尺寸的百分位数值作为上限值 或下限值，称单限值设计。单限值设计有时需要取上限值，如门的高度，只要符 合高身材的人的需要，低身材的人使用不会发生什么问题。在另外一些情况下， 如工作场所为了防止肢体伸入危险区所采用的防护网的网孔直径，只要考虑身材 小的人体尺寸即可，所以又称小尺寸设计。 （3）一般设计 有一类设计不是采用上限值或下限值，通常以第 50 百分 位数的值作为设计依据，如门的把手高度，墙壁上电灯开关高度，一般是按照这 种方式设计，这种情况多见于要求不高且适合于多数人使用的设计。 在使用人体尺寸进行设计时，还要适当增加修正量以满足实际需要，如着 衣修正量，坐姿时坐高、眼高、肩高、肘高要比测量值增加 6mm；穿鞋修正量， 身高、眼高、肩高等，男性增加 25mm，女性增加 20mm。 （五）影响因素 人体尺寸受年龄、性别、种族、年代、职业、地区等多种因素的影响，使 用人体测量数据进行设计的时候，需考虑各种影响因素。 1.年龄人体尺寸在成年以前随年龄增长而增加，这种变化过程一般男性到 20 岁，女性到 18 岁基本停止。有些尺寸，如手和脚的尺寸，在更小的年龄即达 到最大值。成年以后随着年龄增加，人的身高会略有减少，但肩宽、腹围、胸围、 臀围等尺寸却随年龄增加而增大。 2. 性别每一个国家或地区的人群，男性和女性的人体尺寸数据均存在明显 差别，如身高差别可达 10cm 以上。大多数人体尺寸男性比女性大，但胸厚、臀 宽、臂及大腿周长，女性比男性大。在身高相同的情况下，男女身体各部分的比 例也不相同。 3. 种族不同种族的人体尺寸可以有较大差别，即使是在同一国家，不同区