绪论
? 人类工效学 (Ergonomics)
? 劳动生理学 (Work physiology)
? 职业卫生学 (Occupational health)
杨磊
劳动卫生与环境卫生学系
同济公共卫生学院
历史和概况
? 1950年英国科学家建立一个学会，首先使
用了 Ergonomics 这个术语
? 1957年 Jastrzebowski 在波兰文出版物最
早使用这个词汇。他把工效学定义为：
“人劳动的科学”。 是一门以最小的消耗，
最大的满意来为个人和公众换取最大利益
的科学
历史和概况
? Ergonomics 由两个希腊语的词根组成,
? Ergon=劳动,工作
? Nomos=规律,规则
? 关于人劳动的科学
人类工效学
人类工效学（ Ergonomics）利用解
剖学、生理学、心理学和工程学的知识
和方法来研究人与职业的相互关系，旨
在促进这种关系的和谐与统一。
人类工效学的不同称呼,
美国,
human factors
human engineering
历史和概况
? In industry,human factors (also known as ergonomics)
is the study of how humans behave physically and
psychologically in relation to particular environments,
products,or services,
? A human factors specialist typically has an advanced
academic degree in Psychology or has special training,
? The term usability is now sometimes used as an
alternative to human factors,although human factors is
really a larger area of study,including responses that are
unrelated to usability,such as reactions and preferences
in relation to visual and other sensory stimuli,
? Human factors study can focus on general human
behavior in relation to technology,on a generic type of
product,on specific environment or product designs as a
whole,or on some specific design aspects of a particular
environment or product,
工效学和人因素工程学相同的意义，都研究操
作者与工作任务需求间的交互作用，都试图减少期
间不必要的负荷。然而，工效学关注工作如何影响
人。工效学主要研究人对工作物理需求的生理反应，
环境负荷因素诸如高温、噪声和照明；复杂的精神
与运动组合的操作任务；视觉监视任务。它强调研
究方法以便重点通过设计工作任务降低疲劳，它限
于人工作能力范畴之内。
相反，人因素工程学对人机界面更感兴趣。它
关注人的行为，因为行为与设备及环境有相互作用；
它关注人体尺寸和力量能力，因为它们与产品和设
备设计有关。重点常放在设计上，以减少人失误的
潜在危险。
工效学涉及的主要学科
? 生物力学 (Biomechanics)
? 人体测量学 (Anthropomety)
? 机器制造 (Machine building)
? 医学 (Medicine)
? a,解剖 (Anatomy)
? b,生理 (Physiology)
劳动卫生与职业病学
? 劳动卫生学主要研究劳动条件对劳动者
健康的影响,研究如何改善劳动条件。
? 它的任务在于预测、识别、评价和控制
职业性有害因素。
Working conditions
生产环境因素
? 化学性有害因素 (chemical hazards)
? 物理有害因素 (physical hazards)
? 生物有害因素 (biological hazards)
人 机器
工效学设计
界面（ interface）
培训
工效学的主要任务
典型研究结果简介
? 人类工效学
? 劳动生理学
? 劳动卫生学
工业化带来的新问题：
新兴市场（ emerging market）
工业化（ industrialization）
．．．空气污染，污水处理设施缺乏，有
害废物持续增多，埋入地下、扔在地上、
抛入河流或海洋，主要城市遭受环境污染
极大的冲击．．．
．．．没有劳动保护的法规，即使有，也
缺乏管理，忽视职业病，不承认工人赔偿
的权利。
B r a z i l 5938
R u s s i a 2596
K or e a R e p 4222
C h i n a 11000
I n di a 4570
O t h e r s 286674
Constitution of GDP by some
nations
2% 1% 1% 3%
1%
92%
Brazil
Russia
Korea Rep
China
India
Others
Fatal Occupational Accidents in 2002-
Regions
E M E 6 %
FS E 6 %
I nd i a 1 3 %
C hina 2 0 %
M E C 8 %
O A I 2 4 %
LA C 8 %
S S A 1 5 %
E s ta b l i s h e d M a r k e t E c o n o m i e s F o r m e r S o c i a l i s t E c o n o m i e s
I n d i a C h i n a
O th e r A s i a a n d I s l a n d s S u b -S a h a r a n A fr i c a
L a ti n A m e r i c a a n d th e C a r i b b e a n M i d d l e -E a s te r n C r e s c e n t
F at al o cc u p at io n al in ju r ies - t o t al,35 5 0 00
人的特性
（ human characteristics）
表 2 - 5 人的某些特性及其差异
项目 例数 测量值
m a x m i n
距宽
*
散布率
**
(%)
体重 2 8 5 0 0 0
2 5 5 0 0 0 ( 男 )
3 0 0 0 0 ( 女 )
115 kg
1 1 5 k g
9 1 k g
4 2 k g
5 1 k g
4 2 k g
7 3 k g
6 5 k g
5 5 k g
175
125
130
持续体力劳动能力 1 2 6 0
1 1 7 0 ( 男 )
9 0 ( 女 )
0, 7 7
0, 7 7
0, 3 2
0, 1 2
0, 2 1
0, 1 2
0, 6 5
0, 5 6
0, 2 0
540
27 0
165
最大提携力量 35
19( 男 )
16( 女 )
1 1 0 0 N
1 1 0 0 N
5 5 0 N
2 2 0 N
3 5 0 N
2 2 0 N
8 8 0 N
7 5 0 N
4 3 0 N
400
220
200
手指技巧性
( 某操作所需时间 )
1 1 4 7
5 4 6 ( 男 )
6 0 1 ( 女 )
1 6, 8 m i n
1 3, 7 m i n
1 6, 8 m i n
4, 7 m i n
4, 7 m i n
5, 2 m i n
1 2, 1 m i n
9, 0 m i n
1 0, 6 m i n
260
190
170
智力 ( I Q ) 呈正态分布,
± 3 δ ( 男女 )
IQ = 1 4 5 IQ = 5 5 90 165
注, * 距宽 = 最大值－最小值； ** 散布率 (% ) = ( 距宽 / 最小值 ) 3 100
图 2 - 1 2 体力劳动不同作息时心率的变化
人体生物节律
图 2 - 1 1 操作错误的时间分布与人的生物节律
劳动生理学
? 劳动生理学研究一定劳动条件下人的器
官和系统的功能
Lehre und Wissenschaft von der
Funktion menschlicher Organe oder
Organsysteme unter den besonderen
Bedingungen von Arbeit und
Arbeitsumwelt --- von Laurig aus dem Buch Ergonomie
一、劳动能量代谢
? 肌肉活动的能量来源
? 作业时候氧消耗的动态变化
? 劳动能量代谢与劳动强度分级
能量摄入与消耗
ATP+H2O ADP+Pi+23.9 kJ/mol
CP+ADP Cr+ATP
肌肉活动可直接利用
的能量及其来源
肌肉组成和肌纤维活动示意图
Unter sehr günstigen Bedingugen liegt der Wirkungsgrad
eines Muskels bei 30-35%,d,H.,etwa ein Drittel der im
ATP chemisch gebundenen Energie kann in mechanische
Arbeit umgewandelt werden,w?hrend der Rest als
W?rme verlorengeht.
在非常有利情况下，肌肉的作用率为 30-
35%，即 ATP的化学能约 1/3可转变为机
械做功，其余的作为热而损失了 。
W 体重 =17 0 磅 ; 假定 F3 的角度 α =40
0
W
1
=17.7 % 的体重 = 30 磅, F
1
=200 磅,W
2
=5 1 磅 ( 30 % 体重 )
X 1=18,,a 1=14,,X 2=7,,a3 =2,
200磅 =90.8kg
14英寸 =35.6cm 2英寸 =5cm
表 2 - 1 肌肉能量供应系统的一般特性
ATP - CP 系列 乳酸系列 需氧系列
氧 无氧 无氧 需氧
速度 非常迅速 迅速 较慢
能源 CP,贮量有限 糖原，产生的乳酸有
致疲劳性
糖原，脂肪及蛋白
质，不产生致疲劳
性副产物
产生 A TP 很少 有限 几乎不受限制
劳动类型 任何劳动，包括短暂
的极重劳动
短期重及很重的劳动 长期轻及中等劳
动
氧消耗动态变化－概念
● 氧需（ oxygen demand）劳动一分钟所需
要的氧量
● 氧债（ oxygen debt）氧需与实际供氧不足
的量
● 最大摄氧量（ maximum oxygen uptake）
血液在一分钟能供应的最大氧量
氧债及其补偿
能量代谢与劳动强度
? 中等强度作业
? 大强度作业
? 极大强度作业
表 2 - 2 用于评价体力劳动强度的指标和分级标准
[1]
劳动强度等级
[2]
很轻 轻 中等 重 很重 极重
耗氧量
[3]
( l / m i n ) < 0, 5 0.5 ～ 1.0 ～ 1.5 ～ 2.0 ～ 2.5 ～
[ < 0, 5 0.5 ～ 1.0 ～ 1.5 ～ 2.0 ～ ]
( < 0, 7 0 0, 7 0 ～ 0, 9 6 ～ 1, 1 9 ～ 1, 3 6 ～ 1, 4 5 ～ )
能耗量
[3]
( k J / m i n ) < 1 0, 4 6 1 0, 4 6 ～ 2 0, 9 2 ～ 3 1, 3 8 ～ 4 1, 8 4 ～ 5 2, 3 0 ～
心率 ( b e a t s / m i n ) 75 ～ 100 ～ 125 ～ 150 ～ 175 ～
[ < 9 0 90 ～ 110 ～ 130 ～ 150 ～ ]
( < 9 2 92 ～ 130 ～ 150 ～ 165 ～ )
直肠温度 (
0
C) 3 7, 5 ～ 3 8, 0 ～ 3 8, 5 ～ 3 9, 0 ～
排汗率 ( m l / h )
[4 ]
200 ～ 400 ～ 600 ～ 800 ～
注,[ 1 ] 资料来源于国际劳工局,1 9 8 3 ； [ ] 括号内的数据见 PO,? s t r a n d 等 1986 年所著“劳动生理学教科书”,( ) 括号内
系于永中等 1 9 7 9 年数据。
[ 2 ] 轻、中、重、很重、极重劳动的氧消耗分别相当于氧上限的 < 2 5 %, 2 5 % ～ 5 0 %, 50% ～ 7 5 %, >75% 和接近氧上限或 < 2 5 %, 2 5 % ～
3 7, 5 %, 3 7, 5 % ～ 50%, 5 0 % ～ 6 2, 5 % 及 > 6 2, 5 % 来划分的。
[ 3 ] 消耗 1 升氧约等于产生 2 0, 9 2 k J ( 5 k c a l ) 能量。
[ 4 ] 排汗率系 8 小时工作日的平均数。
表 2 - 3 体力劳动强度分级
劳动强度级别 劳动强度指数
Ⅰ ≤ 15
Ⅱ ～ 20
Ⅲ ～ 25
Ⅳ > 25
* 摘自,工作场所有害因素职业接触限值,G B Z 2 - 2 0 0 2 ; 于永中
表 劳动强度与能量代谢及参与工作肌肉量的关系
劳动类型
劳动强度
手劳动 1 只手臂劳动 2 只手臂劳动 全身劳动
轻（ k J / m i n ） 1.0 - 2.5 2.0 - 5.0 6.0 - 8.5 1 1.0 - 17.0
中（ k J / m i n ） 2.0 - 4.0 5.0 - 7.5 8.5 - 1 1.0 17.0 - 25.0
重（ k J / m i n ） 4.0 - 5.5 7.5 - 10.0 1 1.0 - 13.5 25.0 - 35.0
* 负荷强度与能量代谢和参与肌肉量的依赖关系（根据 S pi t zer 1982 ）
各类活动能量消耗
脑力劳动时的生理变化
? 与体力劳动相比较而言，脑力劳动的一个
显著特点在于处理信息（ information），
有时要交付出新的信息。
信息加工系统
注意和记忆
attention and memory
? 工作记忆（ working memory）：一种以
不稳定形式初始和短暂地储存信息的记
忆。
? 长期记忆：也称为第二级或第三级记忆，
长期记忆储存大量的知识，其内容是抹
不掉的。
脑力劳动的职业卫生
? 劳动者
? 劳动工具
? 工作任务
? 工作环境
? 工作组织
信息冗余度（ information redundancy）：
它表示信号所携带的实际信息量低于它可能
携带最大信息量的程度。多余的信息可保证
劳动者能够检查和确认信息，应保持适量的
信息冗余度。
劳动负荷的评价
? 劳动（ work）：人为了一定目的而从事
的一切活动。
? 劳动负荷评价（ work load evaluation）的
目的在于把负荷维持在一个适当的水平，
以便有效地完成工作任务又不损害健康。
表 2 - 4 劳动分类
劳动种类 能量性劳动
( 产生和付出体力 )
信息性劳动
( 加工和产生信息 )
劳动形式 肌力式劳动 感觉运动式劳动 反应式劳动 综合式劳动 创造式劳动
劳动任务的特
点？
付出体力，常
为机械作功
意义上的劳
动。
手和臂精确地活
动，体力此时已不
重要。
吸收和加工
信息，有时做
出反应。
吸收和加工信息，
转换为另种信息
并交付出去。
产生信息并在
一定时候交付
出去。
劳动任务累及
的主要器官
肌肉、肌腱、
骨骼、循环、
呼吸
肌肉、肌腱、感官 感官（肌肉） 感官、脑力 脑力
举例 搬运、铲砂子 流水线装配、驾驶 警卫、监控 编程序、语言翻译 发明、解决问
题
注：摘自 L au r i g 1 9 8 9 年所著“工效学导论”一书，经作者同意。
随着科学技术的发展，人类劳动的内容和方式与过去相比
发生了很大变化，有了现代劳动（ modern work ）的说法。一
般而言，体力劳动减少，而越来越常见的是脑力劳动或界于二
者之间的所谓感觉运动式劳动、反应式劳动。例如：视屏显示
终端（ visual display terminal,VDT）日益广泛地应用于工农业、
行政管理及第三产业。美国 1987年有 1.5千万台 VDT投入使用，
1990年增加到 7千万台,2000年增加到 1亿台。瑞典 2002年报道，
68%和 63%的男子和妇女在日常工作中使用计算机。我国约于
80年代初开始使用计算机，至今也越来越普遍。还有流水线装
配、驾驶、警卫和监控等。
在这种现代劳动的过程，笨重的体力劳动已经消失或为机
械所取代，体力不再是主要问题，而是要求劳动者吸收和加工
信息，精确地移动手臂、手指来完成某项操作。对脑力和视觉
器官的要求、反复性操作、静态作业、劳动姿势和时间压力
（ time pacing）等劳动负荷似乎更为突出。
表２ 工作任务出现频率及所占时间百分比
工作任务 男子（ｎ = 4 9 8 ） 女子（ｎ = 7 8 5 ）
% m ( S D ) % ( 0, 5 h / d a y ) % m ( S D ) % ( 0, 5 h / d a y )
V D T 操作 99 4 4 ( 2 2 ) 98 99 5 1 ( 2 3 ) 99
打字 2, 4 4, 3 ( 5, 2 ) 0.2 12 4, 1 ( 6, 1 ) 1.3
办公 90 1 7 ( 1 2 ) 70 90 1 4 ( 1 2 ) 60
会议 / 研讨会 86 1 1 ( 1 0 ) 48 87 7, 9 ( 7, 2 ) 33
与同事交谈 88 9, 1 ( 6, 3 ) 48 88 6, 7 ( 5, 3 ) 30
电话 85 9, 6 ( 9, 0 ) 43 89 9, 7 ( 8, 9 ) 43
讲授 22 7, 6 ( 7, 3 ) 8 21 1 1 ( 1 2 ) 10
复印 78 5, 8 ( 8, 9 ) 13 85 4, 9 ( 4, 9 ) 16
工间休息 84 4, 9 ( 4, 1 ) 14 89 4, 6 ( 2, 6 ) 14
其它 23 2 3 ( 2 2 ) 17 23 1 9 ( 1 9 ) 15
注, % 为某工作任务出现频率,m 其所占时间百分比，括弧内为标准差
韩国银行职员的工作
? 肌电术（ Electromyography,EMG）：将电极
置于肌肉内（内置电极）或皮肤表面（表面
电极）可测得动作电位。该测定方法称为肌
电术。
? 自上世纪 70年代,较多地采用 EMG测定皮
肤表面肌电，反映肌肉应激、疲劳以及劳动
负荷。
? 随着电子技术的发展，肌电图仪器小型化、
遥测、计算机辅助支持。
肌细胞动作电位的记录
从时域和频域两个方面分析肌电信号，
时域分析肌电幅度在时间的变化，主要指标
有电活性（ EA)、均方根值（ RMS）、肌肉
活动性（ ACT）；频域分析肌电信号功率谱
的变化，指标则为中位频率（ MPF）和平均
频率 (MF)。
劳动姿势模拟
EMG应用研究简介
(劳动生理与人类工效学实验室，同济 )
不同姿势负荷下肌电的变化（手臂上抬和外展，徒手动作）
注：四个通道自上而下分别为肱桡肌、肱二头肌、三角肌和斜方肌的肌电信号
人类工效学实验室，同济
0.077842 0.056493 0.133249 0.245492
0.074263 0.064372 0.154309 0.21673
0.070156 0.054908 0.155773 0.183745
0.081416 0.056921 0.165408 0.186553
0.077645 0.061238 0.14262 0.186327
0.079306 0.069543 0.132765 0.211841
0.073863 0.050912 0.133376 0.227671
0.071454 0.053171 0.160198 0.225223
0.080189 0.051035 0.174367 0.190398
0.075818 0.063277 0.146615 0.239848
0.080548 0.039717 0.164364 0.23352
0.095741 0.066117 0.143558 0.254941
0.081258 0.064316 0.154065 0.265452
0.077669 0.059136 0.152116 0.239472
0.073717 0.059875 0.13801 0.236828
0.087804 0.064177 0.154197 0.238682
0.077403 0.061062 0.143466 0.241285
0.069246 0.057221 0.161463 0.22676
A/D转换
人类工效学实验室，同济
0.08
0.085
0.09
0.095
0.1
0.105
0.11
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101
second
mV
7.0%
7.5%
8.0%
8.5%
9.0%
9.5%
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101
Second
M V C %
原始肌电图,
RMS值与时间的曲线,
MVC%与时间的曲线,
??? Ni ixNRMS 1 21
MVC%＝ RMS/MVC3 100％
人类工效学实验室，同济
图 1 三角肌 MVC％与工作台高度的关系
0, 0 %
2, 0 %
4, 0 %
6, 0 %
8, 0 %
1 0, 0 %
1 2, 0 %
1 4, 0 %
1 6, 0 %
1 8, 0 %
2 0, 0 %
2 2, 0 %
GC LF SD W Z L W Z Q W Z W XW Z M K Z S L 高度
人类工效学实验室，同济
表 1 手臂不同姿势负荷的肌电测定结果
M V E （ % ）
手臂姿势
肱桡肌 肱二头肌 三角肌 斜方肌
0 ° 1, 8 0, 7 6, 4 4, 6
45 ° 2, 5 2, 6 1 0, 1 5, 8
90 ° 3, 4 3, 7 1 2, 6 9, 0
135 ° 5, 7 5, 0 1 6, 2 1 3, 2
上抬
180 ° 8, 1 7, 4 2 0, 8 1 6, 3
0 ° 2, 3 0, 9 6, 5 3, 9
45 ° 5, 4 2, 1 1 4, 5 7, 7
90 ° 6,7 3, 6 2 0, 3 1 2, 1
外展
135 ° 8, 5 5, 2 2 5, 0 1 5, 9
0 c m 2, 0 0, 9 8, 4 4, 7
2 0 c m 2, 2 2, 7 9, 2 9, 8
4 0 c m 2, 5 3, 5 9, 5 9, 3
前伸
6 0 c m 3, 8 3, 4 1 1, 7 9, 0
注,MV C （ % ）为肌肉最大随意收缩百分比，同表２
脑力劳动负荷的评价
Mental work load evaluation
0
5 00
10 00
15 00
20 00
25 00
30 00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
ê±?? ￡¨52? ?ó ￡?
?μ
óò
?μ
￡¨m
s*m
s/H
z)
TP
LF
HF
1 00
2 00
3 00
4 00
5 00
6 00
7 00
8 00
9 00
10 00
90 1 00 1 10 1 20
?ù ?è (3? /2? )
1|
?ê
?ü
?è
(m
s
2)
TP
LF
?? D? ( T P)
?? D? ( L F)
心率变异性（ HRV）
脑力劳动负荷的评价
Mental work load evaluation
图 2 - 8 声响计数和显示观察工作时的脑诱发电位变化
作业能力的影响因素与改进措施
? 社会因素和心理因素
? 个体因素：年龄，性别、体格 …
? 环境因素
? 工作条件和性质
? 疲劳和休息
? 锻炼和练习
? 人体测量（ Anthropometry）
? 使用原则
? 1,适合 90%的人 (5%-95%)
? 2,单限值设计 (上限值,下上限值,)
? 3,一般设计 (50 百分数 )
Working Condition
工效学改进后的飞机驾驶
Sehbedingungen
(这项工作 )是否可
执行且无危险吗？
Bildschirmarbeitsplatz_Abstand
(这项工作 )是否可
执行且无危险吗？
Bildschirmarbeitsplatz_Winkel
(这项工作 )是否可
执行且无危险吗？
0 10 20 30
Orthop?dische Befunde an der,..
H?ufigkeit in % der untersuchten Personen
linke
Schulter
Tastaturkassen
Scannerkassen
rechte
Schulter
Hals-
wirbels?ule
(这项工作 )是否可
执行且无危险吗？
信件手工分拣（武汉）
? 人类工效学 (Ergonomics)
? 劳动生理学 (Work physiology)
? 职业卫生学 (Occupational health)
杨磊
劳动卫生与环境卫生学系
同济公共卫生学院
历史和概况
? 1950年英国科学家建立一个学会，首先使
用了 Ergonomics 这个术语
? 1957年 Jastrzebowski 在波兰文出版物最
早使用这个词汇。他把工效学定义为：
“人劳动的科学”。 是一门以最小的消耗，
最大的满意来为个人和公众换取最大利益
的科学
历史和概况
? Ergonomics 由两个希腊语的词根组成,
? Ergon=劳动,工作
? Nomos=规律,规则
? 关于人劳动的科学
人类工效学
人类工效学（ Ergonomics）利用解
剖学、生理学、心理学和工程学的知识
和方法来研究人与职业的相互关系，旨
在促进这种关系的和谐与统一。
人类工效学的不同称呼,
美国,
human factors
human engineering
历史和概况
? In industry,human factors (also known as ergonomics)
is the study of how humans behave physically and
psychologically in relation to particular environments,
products,or services,
? A human factors specialist typically has an advanced
academic degree in Psychology or has special training,
? The term usability is now sometimes used as an
alternative to human factors,although human factors is
really a larger area of study,including responses that are
unrelated to usability,such as reactions and preferences
in relation to visual and other sensory stimuli,
? Human factors study can focus on general human
behavior in relation to technology,on a generic type of
product,on specific environment or product designs as a
whole,or on some specific design aspects of a particular
environment or product,
工效学和人因素工程学相同的意义，都研究操
作者与工作任务需求间的交互作用，都试图减少期
间不必要的负荷。然而，工效学关注工作如何影响
人。工效学主要研究人对工作物理需求的生理反应，
环境负荷因素诸如高温、噪声和照明；复杂的精神
与运动组合的操作任务；视觉监视任务。它强调研
究方法以便重点通过设计工作任务降低疲劳，它限
于人工作能力范畴之内。
相反，人因素工程学对人机界面更感兴趣。它
关注人的行为，因为行为与设备及环境有相互作用；
它关注人体尺寸和力量能力，因为它们与产品和设
备设计有关。重点常放在设计上，以减少人失误的
潜在危险。
工效学涉及的主要学科
? 生物力学 (Biomechanics)
? 人体测量学 (Anthropomety)
? 机器制造 (Machine building)
? 医学 (Medicine)
? a,解剖 (Anatomy)
? b,生理 (Physiology)
劳动卫生与职业病学
? 劳动卫生学主要研究劳动条件对劳动者
健康的影响,研究如何改善劳动条件。
? 它的任务在于预测、识别、评价和控制
职业性有害因素。
Working conditions
生产环境因素
? 化学性有害因素 (chemical hazards)
? 物理有害因素 (physical hazards)
? 生物有害因素 (biological hazards)
人 机器
工效学设计
界面（ interface）
培训
工效学的主要任务
典型研究结果简介
? 人类工效学
? 劳动生理学
? 劳动卫生学
工业化带来的新问题：
新兴市场（ emerging market）
工业化（ industrialization）
．．．空气污染，污水处理设施缺乏，有
害废物持续增多，埋入地下、扔在地上、
抛入河流或海洋，主要城市遭受环境污染
极大的冲击．．．
．．．没有劳动保护的法规，即使有，也
缺乏管理，忽视职业病，不承认工人赔偿
的权利。
B r a z i l 5938
R u s s i a 2596
K or e a R e p 4222
C h i n a 11000
I n di a 4570
O t h e r s 286674
Constitution of GDP by some
nations
2% 1% 1% 3%
1%
92%
Brazil
Russia
Korea Rep
China
India
Others
Fatal Occupational Accidents in 2002-
Regions
E M E 6 %
FS E 6 %
I nd i a 1 3 %
C hina 2 0 %
M E C 8 %
O A I 2 4 %
LA C 8 %
S S A 1 5 %
E s ta b l i s h e d M a r k e t E c o n o m i e s F o r m e r S o c i a l i s t E c o n o m i e s
I n d i a C h i n a
O th e r A s i a a n d I s l a n d s S u b -S a h a r a n A fr i c a
L a ti n A m e r i c a a n d th e C a r i b b e a n M i d d l e -E a s te r n C r e s c e n t
F at al o cc u p at io n al in ju r ies - t o t al,35 5 0 00
人的特性
（ human characteristics）
表 2 - 5 人的某些特性及其差异
项目 例数 测量值
m a x m i n
距宽
*
散布率
**
(%)
体重 2 8 5 0 0 0
2 5 5 0 0 0 ( 男 )
3 0 0 0 0 ( 女 )
115 kg
1 1 5 k g
9 1 k g
4 2 k g
5 1 k g
4 2 k g
7 3 k g
6 5 k g
5 5 k g
175
125
130
持续体力劳动能力 1 2 6 0
1 1 7 0 ( 男 )
9 0 ( 女 )
0, 7 7
0, 7 7
0, 3 2
0, 1 2
0, 2 1
0, 1 2
0, 6 5
0, 5 6
0, 2 0
540
27 0
165
最大提携力量 35
19( 男 )
16( 女 )
1 1 0 0 N
1 1 0 0 N
5 5 0 N
2 2 0 N
3 5 0 N
2 2 0 N
8 8 0 N
7 5 0 N
4 3 0 N
400
220
200
手指技巧性
( 某操作所需时间 )
1 1 4 7
5 4 6 ( 男 )
6 0 1 ( 女 )
1 6, 8 m i n
1 3, 7 m i n
1 6, 8 m i n
4, 7 m i n
4, 7 m i n
5, 2 m i n
1 2, 1 m i n
9, 0 m i n
1 0, 6 m i n
260
190
170
智力 ( I Q ) 呈正态分布,
± 3 δ ( 男女 )
IQ = 1 4 5 IQ = 5 5 90 165
注, * 距宽 = 最大值－最小值； ** 散布率 (% ) = ( 距宽 / 最小值 ) 3 100
图 2 - 1 2 体力劳动不同作息时心率的变化
人体生物节律
图 2 - 1 1 操作错误的时间分布与人的生物节律
劳动生理学
? 劳动生理学研究一定劳动条件下人的器
官和系统的功能
Lehre und Wissenschaft von der
Funktion menschlicher Organe oder
Organsysteme unter den besonderen
Bedingungen von Arbeit und
Arbeitsumwelt --- von Laurig aus dem Buch Ergonomie
一、劳动能量代谢
? 肌肉活动的能量来源
? 作业时候氧消耗的动态变化
? 劳动能量代谢与劳动强度分级
能量摄入与消耗
ATP+H2O ADP+Pi+23.9 kJ/mol
CP+ADP Cr+ATP
肌肉活动可直接利用
的能量及其来源
肌肉组成和肌纤维活动示意图
Unter sehr günstigen Bedingugen liegt der Wirkungsgrad
eines Muskels bei 30-35%,d,H.,etwa ein Drittel der im
ATP chemisch gebundenen Energie kann in mechanische
Arbeit umgewandelt werden,w?hrend der Rest als
W?rme verlorengeht.
在非常有利情况下，肌肉的作用率为 30-
35%，即 ATP的化学能约 1/3可转变为机
械做功，其余的作为热而损失了 。
W 体重 =17 0 磅 ; 假定 F3 的角度 α =40
0
W
1
=17.7 % 的体重 = 30 磅, F
1
=200 磅,W
2
=5 1 磅 ( 30 % 体重 )
X 1=18,,a 1=14,,X 2=7,,a3 =2,
200磅 =90.8kg
14英寸 =35.6cm 2英寸 =5cm
表 2 - 1 肌肉能量供应系统的一般特性
ATP - CP 系列 乳酸系列 需氧系列
氧 无氧 无氧 需氧
速度 非常迅速 迅速 较慢
能源 CP,贮量有限 糖原，产生的乳酸有
致疲劳性
糖原，脂肪及蛋白
质，不产生致疲劳
性副产物
产生 A TP 很少 有限 几乎不受限制
劳动类型 任何劳动，包括短暂
的极重劳动
短期重及很重的劳动 长期轻及中等劳
动
氧消耗动态变化－概念
● 氧需（ oxygen demand）劳动一分钟所需
要的氧量
● 氧债（ oxygen debt）氧需与实际供氧不足
的量
● 最大摄氧量（ maximum oxygen uptake）
血液在一分钟能供应的最大氧量
氧债及其补偿
能量代谢与劳动强度
? 中等强度作业
? 大强度作业
? 极大强度作业
表 2 - 2 用于评价体力劳动强度的指标和分级标准
[1]
劳动强度等级
[2]
很轻 轻 中等 重 很重 极重
耗氧量
[3]
( l / m i n ) < 0, 5 0.5 ～ 1.0 ～ 1.5 ～ 2.0 ～ 2.5 ～
[ < 0, 5 0.5 ～ 1.0 ～ 1.5 ～ 2.0 ～ ]
( < 0, 7 0 0, 7 0 ～ 0, 9 6 ～ 1, 1 9 ～ 1, 3 6 ～ 1, 4 5 ～ )
能耗量
[3]
( k J / m i n ) < 1 0, 4 6 1 0, 4 6 ～ 2 0, 9 2 ～ 3 1, 3 8 ～ 4 1, 8 4 ～ 5 2, 3 0 ～
心率 ( b e a t s / m i n ) 75 ～ 100 ～ 125 ～ 150 ～ 175 ～
[ < 9 0 90 ～ 110 ～ 130 ～ 150 ～ ]
( < 9 2 92 ～ 130 ～ 150 ～ 165 ～ )
直肠温度 (
0
C) 3 7, 5 ～ 3 8, 0 ～ 3 8, 5 ～ 3 9, 0 ～
排汗率 ( m l / h )
[4 ]
200 ～ 400 ～ 600 ～ 800 ～
注,[ 1 ] 资料来源于国际劳工局,1 9 8 3 ； [ ] 括号内的数据见 PO,? s t r a n d 等 1986 年所著“劳动生理学教科书”,( ) 括号内
系于永中等 1 9 7 9 年数据。
[ 2 ] 轻、中、重、很重、极重劳动的氧消耗分别相当于氧上限的 < 2 5 %, 2 5 % ～ 5 0 %, 50% ～ 7 5 %, >75% 和接近氧上限或 < 2 5 %, 2 5 % ～
3 7, 5 %, 3 7, 5 % ～ 50%, 5 0 % ～ 6 2, 5 % 及 > 6 2, 5 % 来划分的。
[ 3 ] 消耗 1 升氧约等于产生 2 0, 9 2 k J ( 5 k c a l ) 能量。
[ 4 ] 排汗率系 8 小时工作日的平均数。
表 2 - 3 体力劳动强度分级
劳动强度级别 劳动强度指数
Ⅰ ≤ 15
Ⅱ ～ 20
Ⅲ ～ 25
Ⅳ > 25
* 摘自,工作场所有害因素职业接触限值,G B Z 2 - 2 0 0 2 ; 于永中
表 劳动强度与能量代谢及参与工作肌肉量的关系
劳动类型
劳动强度
手劳动 1 只手臂劳动 2 只手臂劳动 全身劳动
轻（ k J / m i n ） 1.0 - 2.5 2.0 - 5.0 6.0 - 8.5 1 1.0 - 17.0
中（ k J / m i n ） 2.0 - 4.0 5.0 - 7.5 8.5 - 1 1.0 17.0 - 25.0
重（ k J / m i n ） 4.0 - 5.5 7.5 - 10.0 1 1.0 - 13.5 25.0 - 35.0
* 负荷强度与能量代谢和参与肌肉量的依赖关系（根据 S pi t zer 1982 ）
各类活动能量消耗
脑力劳动时的生理变化
? 与体力劳动相比较而言，脑力劳动的一个
显著特点在于处理信息（ information），
有时要交付出新的信息。
信息加工系统
注意和记忆
attention and memory
? 工作记忆（ working memory）：一种以
不稳定形式初始和短暂地储存信息的记
忆。
? 长期记忆：也称为第二级或第三级记忆，
长期记忆储存大量的知识，其内容是抹
不掉的。
脑力劳动的职业卫生
? 劳动者
? 劳动工具
? 工作任务
? 工作环境
? 工作组织
信息冗余度（ information redundancy）：
它表示信号所携带的实际信息量低于它可能
携带最大信息量的程度。多余的信息可保证
劳动者能够检查和确认信息，应保持适量的
信息冗余度。
劳动负荷的评价
? 劳动（ work）：人为了一定目的而从事
的一切活动。
? 劳动负荷评价（ work load evaluation）的
目的在于把负荷维持在一个适当的水平，
以便有效地完成工作任务又不损害健康。
表 2 - 4 劳动分类
劳动种类 能量性劳动
( 产生和付出体力 )
信息性劳动
( 加工和产生信息 )
劳动形式 肌力式劳动 感觉运动式劳动 反应式劳动 综合式劳动 创造式劳动
劳动任务的特
点？
付出体力，常
为机械作功
意义上的劳
动。
手和臂精确地活
动，体力此时已不
重要。
吸收和加工
信息，有时做
出反应。
吸收和加工信息，
转换为另种信息
并交付出去。
产生信息并在
一定时候交付
出去。
劳动任务累及
的主要器官
肌肉、肌腱、
骨骼、循环、
呼吸
肌肉、肌腱、感官 感官（肌肉） 感官、脑力 脑力
举例 搬运、铲砂子 流水线装配、驾驶 警卫、监控 编程序、语言翻译 发明、解决问
题
注：摘自 L au r i g 1 9 8 9 年所著“工效学导论”一书，经作者同意。
随着科学技术的发展，人类劳动的内容和方式与过去相比
发生了很大变化，有了现代劳动（ modern work ）的说法。一
般而言，体力劳动减少，而越来越常见的是脑力劳动或界于二
者之间的所谓感觉运动式劳动、反应式劳动。例如：视屏显示
终端（ visual display terminal,VDT）日益广泛地应用于工农业、
行政管理及第三产业。美国 1987年有 1.5千万台 VDT投入使用，
1990年增加到 7千万台,2000年增加到 1亿台。瑞典 2002年报道，
68%和 63%的男子和妇女在日常工作中使用计算机。我国约于
80年代初开始使用计算机，至今也越来越普遍。还有流水线装
配、驾驶、警卫和监控等。
在这种现代劳动的过程，笨重的体力劳动已经消失或为机
械所取代，体力不再是主要问题，而是要求劳动者吸收和加工
信息，精确地移动手臂、手指来完成某项操作。对脑力和视觉
器官的要求、反复性操作、静态作业、劳动姿势和时间压力
（ time pacing）等劳动负荷似乎更为突出。
表２ 工作任务出现频率及所占时间百分比
工作任务 男子（ｎ = 4 9 8 ） 女子（ｎ = 7 8 5 ）
% m ( S D ) % ( 0, 5 h / d a y ) % m ( S D ) % ( 0, 5 h / d a y )
V D T 操作 99 4 4 ( 2 2 ) 98 99 5 1 ( 2 3 ) 99
打字 2, 4 4, 3 ( 5, 2 ) 0.2 12 4, 1 ( 6, 1 ) 1.3
办公 90 1 7 ( 1 2 ) 70 90 1 4 ( 1 2 ) 60
会议 / 研讨会 86 1 1 ( 1 0 ) 48 87 7, 9 ( 7, 2 ) 33
与同事交谈 88 9, 1 ( 6, 3 ) 48 88 6, 7 ( 5, 3 ) 30
电话 85 9, 6 ( 9, 0 ) 43 89 9, 7 ( 8, 9 ) 43
讲授 22 7, 6 ( 7, 3 ) 8 21 1 1 ( 1 2 ) 10
复印 78 5, 8 ( 8, 9 ) 13 85 4, 9 ( 4, 9 ) 16
工间休息 84 4, 9 ( 4, 1 ) 14 89 4, 6 ( 2, 6 ) 14
其它 23 2 3 ( 2 2 ) 17 23 1 9 ( 1 9 ) 15
注, % 为某工作任务出现频率,m 其所占时间百分比，括弧内为标准差
韩国银行职员的工作
? 肌电术（ Electromyography,EMG）：将电极
置于肌肉内（内置电极）或皮肤表面（表面
电极）可测得动作电位。该测定方法称为肌
电术。
? 自上世纪 70年代,较多地采用 EMG测定皮
肤表面肌电，反映肌肉应激、疲劳以及劳动
负荷。
? 随着电子技术的发展，肌电图仪器小型化、
遥测、计算机辅助支持。
肌细胞动作电位的记录
从时域和频域两个方面分析肌电信号，
时域分析肌电幅度在时间的变化，主要指标
有电活性（ EA)、均方根值（ RMS）、肌肉
活动性（ ACT）；频域分析肌电信号功率谱
的变化，指标则为中位频率（ MPF）和平均
频率 (MF)。
劳动姿势模拟
EMG应用研究简介
(劳动生理与人类工效学实验室，同济 )
不同姿势负荷下肌电的变化（手臂上抬和外展，徒手动作）
注：四个通道自上而下分别为肱桡肌、肱二头肌、三角肌和斜方肌的肌电信号
人类工效学实验室，同济
0.077842 0.056493 0.133249 0.245492
0.074263 0.064372 0.154309 0.21673
0.070156 0.054908 0.155773 0.183745
0.081416 0.056921 0.165408 0.186553
0.077645 0.061238 0.14262 0.186327
0.079306 0.069543 0.132765 0.211841
0.073863 0.050912 0.133376 0.227671
0.071454 0.053171 0.160198 0.225223
0.080189 0.051035 0.174367 0.190398
0.075818 0.063277 0.146615 0.239848
0.080548 0.039717 0.164364 0.23352
0.095741 0.066117 0.143558 0.254941
0.081258 0.064316 0.154065 0.265452
0.077669 0.059136 0.152116 0.239472
0.073717 0.059875 0.13801 0.236828
0.087804 0.064177 0.154197 0.238682
0.077403 0.061062 0.143466 0.241285
0.069246 0.057221 0.161463 0.22676
A/D转换
人类工效学实验室，同济
0.08
0.085
0.09
0.095
0.1
0.105
0.11
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101
second
mV
7.0%
7.5%
8.0%
8.5%
9.0%
9.5%
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101
Second
M V C %
原始肌电图,
RMS值与时间的曲线,
MVC%与时间的曲线,
??? Ni ixNRMS 1 21
MVC%＝ RMS/MVC3 100％
人类工效学实验室，同济
图 1 三角肌 MVC％与工作台高度的关系
0, 0 %
2, 0 %
4, 0 %
6, 0 %
8, 0 %
1 0, 0 %
1 2, 0 %
1 4, 0 %
1 6, 0 %
1 8, 0 %
2 0, 0 %
2 2, 0 %
GC LF SD W Z L W Z Q W Z W XW Z M K Z S L 高度
人类工效学实验室，同济
表 1 手臂不同姿势负荷的肌电测定结果
M V E （ % ）
手臂姿势
肱桡肌 肱二头肌 三角肌 斜方肌
0 ° 1, 8 0, 7 6, 4 4, 6
45 ° 2, 5 2, 6 1 0, 1 5, 8
90 ° 3, 4 3, 7 1 2, 6 9, 0
135 ° 5, 7 5, 0 1 6, 2 1 3, 2
上抬
180 ° 8, 1 7, 4 2 0, 8 1 6, 3
0 ° 2, 3 0, 9 6, 5 3, 9
45 ° 5, 4 2, 1 1 4, 5 7, 7
90 ° 6,7 3, 6 2 0, 3 1 2, 1
外展
135 ° 8, 5 5, 2 2 5, 0 1 5, 9
0 c m 2, 0 0, 9 8, 4 4, 7
2 0 c m 2, 2 2, 7 9, 2 9, 8
4 0 c m 2, 5 3, 5 9, 5 9, 3
前伸
6 0 c m 3, 8 3, 4 1 1, 7 9, 0
注,MV C （ % ）为肌肉最大随意收缩百分比，同表２
脑力劳动负荷的评价
Mental work load evaluation
0
5 00
10 00
15 00
20 00
25 00
30 00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
ê±?? ￡¨52? ?ó ￡?
?μ
óò
?μ
￡¨m
s*m
s/H
z)
TP
LF
HF
1 00
2 00
3 00
4 00
5 00
6 00
7 00
8 00
9 00
10 00
90 1 00 1 10 1 20
?ù ?è (3? /2? )
1|
?ê
?ü
?è
(m
s
2)
TP
LF
?? D? ( T P)
?? D? ( L F)
心率变异性（ HRV）
脑力劳动负荷的评价
Mental work load evaluation
图 2 - 8 声响计数和显示观察工作时的脑诱发电位变化
作业能力的影响因素与改进措施
? 社会因素和心理因素
? 个体因素：年龄，性别、体格 …
? 环境因素
? 工作条件和性质
? 疲劳和休息
? 锻炼和练习
? 人体测量（ Anthropometry）
? 使用原则
? 1,适合 90%的人 (5%-95%)
? 2,单限值设计 (上限值,下上限值,)
? 3,一般设计 (50 百分数 )
Working Condition
工效学改进后的飞机驾驶
Sehbedingungen
(这项工作 )是否可
执行且无危险吗？
Bildschirmarbeitsplatz_Abstand
(这项工作 )是否可
执行且无危险吗？
Bildschirmarbeitsplatz_Winkel
(这项工作 )是否可
执行且无危险吗？
0 10 20 30
Orthop?dische Befunde an der,..
H?ufigkeit in % der untersuchten Personen
linke
Schulter
Tastaturkassen
Scannerkassen
rechte
Schulter
Hals-
wirbels?ule
(这项工作 )是否可
执行且无危险吗？
信件手工分拣（武汉）
