【正文】 具的設(shè)計(jì)特性等外部因素都會(huì)影響工作姿勢(shì)、決定人體承擔(dān)的負(fù)荷以及決定 肌肉收縮速度。刺激由一系列力學(xué)、生理、心理因素決定，這些因素能夠以某種方式對(duì)受影響的工人的內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生干擾。力學(xué)干擾因素可能包括由于身體的運(yùn)動(dòng)和施力所造成的人體組織壓力和變形。 生理不適指諸如新陳代謝的物質(zhì)消耗或者組織損傷之類(lèi)的因素。心理障礙因素指諸如由于工作支持或者社會(huì)支持不足而產(chǎn)生的焦慮等外部因素。該模型把下人狀態(tài)指標(biāo)的改變稱(chēng)為反應(yīng)，反應(yīng)是由影響所帶來(lái)的刺激的結(jié)果。例如：手部用力會(huì)造成肌腱的彈性變形，造成組織成分和／或形狀的變化，這些將會(huì)反過(guò)來(lái)形成乎部的刺激。刺激 — 反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系表明刺激的后果可能是即時(shí) 的，反應(yīng)也可能會(huì)遲滯很 K 一段時(shí)間。 該模型認(rèn)為系統(tǒng)的變化 (反應(yīng) )可能會(huì)提高對(duì)刺激的忍受能力 (適應(yīng) )，也可能會(huì)降低對(duì)刺激的忍受能力，降低系統(tǒng)的承受能力。承受能力是指工人抵御各種刺激所帶來(lái)的系統(tǒng)擾動(dòng)的 (生理或心理 )能力。盡管承受能力能夠因?yàn)榍捌诘拇碳せ蚍磻?yīng)而增強(qiáng)或削弱，一般認(rèn)為，大多數(shù)個(gè)體能夠適應(yīng)一定類(lèi)型和程度的物理活動(dòng)。例如，肌肉能夠提河南理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 高無(wú)氧代謝和有氧代謝的能力。在該模型中，肌肉反應(yīng)以一系列層次的力學(xué)、生理事件為特征，局部的變化 (系統(tǒng)反應(yīng) )，例如肌肉內(nèi)相互連接組織的變形和柔性變化，通過(guò)感知神經(jīng)傳人中央神經(jīng)系統(tǒng) 并產(chǎn)生相應(yīng)的費(fèi)勁和不適的感覺(jué)，通常稱(chēng)為感知疲勞。 刺激 — 反應(yīng)模型的主要目的是解釋導(dǎo)致 WRMDS 的因素和過(guò)程，以便為每一個(gè)給定的個(gè)體確定可承受的工作設(shè)計(jì)參數(shù)的限度。這一模型對(duì)與工作相關(guān)的肌肉骨骼疾病的病因?qū)W、異常軀體形態(tài)研究的方案設(shè)計(jì)以及對(duì)預(yù)防工作的設(shè)汁和評(píng)價(jià)都有幫助作用。該模型對(duì)流行病學(xué)研究也是一項(xiàng)補(bǔ)充。流行病學(xué)研究主要致力于研究層次結(jié)構(gòu)的上下層關(guān)系，研究物理工作負(fù)荷、心理需求、工作的環(huán)境危險(xiǎn)等因素同癥狀、疾病，殘疾的發(fā)生之間的相關(guān)性。最近，人因工程學(xué)大師們應(yīng)用流行病學(xué)的成果，更新了重復(fù)手工勞動(dòng)危險(xiǎn)因素的三 維啟發(fā)式刺激 — 反應(yīng)模型。他們加入了影響時(shí)間這一因素，從而改進(jìn)了腕骨隧道綜合病各危險(xiǎn)因素的相互關(guān)系模型。這一改進(jìn)是基于對(duì) 1988 年發(fā)表在NHRS 和 OHS 上的腕骨隧道綜合病發(fā)病數(shù)據(jù)的研究基礎(chǔ)上的。作者發(fā)現(xiàn)與不受影響的人群相比，在那些每小時(shí)多次彎曲或扭曲手或手腕的人群中，腕骨隧道綜合病的發(fā)病率高出好幾倍，而這與一天中從事工作的時(shí)間的長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。腕骨隧道綜合病的發(fā)病率可以用下式表示： P=k I T=k(aF bR ecx)T 其中： P是腕骨隧道綜合病的發(fā)病率； I 是強(qiáng)度； k 是常數(shù)；啊， a， b， c是系數(shù)； F是 力量； R只 是重復(fù)頻率； A 是關(guān)節(jié)角度； T 是持續(xù)時(shí)間。 這一模型顯示，不應(yīng)該長(zhǎng)時(shí)間地進(jìn)行高強(qiáng)度工作（涉及大的力量、高的重復(fù)性、大的關(guān)節(jié)偏離），但是可以較長(zhǎng)時(shí)間地進(jìn)行低強(qiáng)度的工作。腕骨隧道綜合病的個(gè)危險(xiǎn)因素之間關(guān)系的三維表 示見(jiàn)圖 12 和圖 13。 我國(guó)在這方面研究比較少，主要研究的是：人的職業(yè)和素質(zhì)研究、工作環(huán)境研究、人誤與安全、人機(jī)系統(tǒng)研究、組織和管理中人因問(wèn)題研究、先進(jìn)技術(shù)中的人因工程研究及人體研究等。 國(guó)外在生物力學(xué)、運(yùn)動(dòng)力學(xué)、生理學(xué)等方面研究中的測(cè)量手段及方法先進(jìn) ,我國(guó)測(cè)量手段和方法相對(duì)落后。 國(guó)外比較注重調(diào)查、實(shí) 驗(yàn)和觀測(cè)法 ,在實(shí)驗(yàn)、調(diào)查研究方面做了大量的工作 ,而且研究對(duì)象分類(lèi)非常細(xì)致 ,研究方法規(guī)范 ,對(duì)問(wèn)題的解決也比較有針對(duì)性。受研究條件限制 ,我國(guó)調(diào)查、觀測(cè)方法應(yīng)用較好 ,實(shí)驗(yàn)方法應(yīng)用不足。國(guó)內(nèi)外比較普遍應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)、層次分析、系統(tǒng)分析、決策、預(yù)測(cè) ,模擬仿真等方法解決人因問(wèn)題 ,我國(guó)應(yīng)用時(shí)間較短 ,還需進(jìn)一步查找差距 ,彌補(bǔ)不足。 河南理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 圖 12 腕骨隧道綜合病概念模型 圖 13 帶時(shí)間影響因素的腕骨隧道綜合病概念三維示意圖 本課題研究方法 針對(duì) 外觀站員工長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)手疼和肩部疼的現(xiàn)狀進(jìn)行全面調(diào)查研究，以累 積損傷疾病及工作研究理論為前提，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有工作方法及所使用工具進(jìn)行調(diào)查，找出造成員工患累積損傷疾病的原因：現(xiàn)有條形碼掃描儀外形設(shè)計(jì)不夠重視人的因素，工作場(chǎng)所的環(huán)境不夠合理。運(yùn)用手握式工具設(shè)計(jì)原則，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)狀，對(duì)條形碼掃描儀外形進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)工作場(chǎng)所照明進(jìn)行改善，降低工作時(shí)間和工作負(fù)荷，使員工輕松工作。最終提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 河南理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 論文采用的工具設(shè)計(jì)方案 1）找到造成累積損傷疾病的原因，然后針對(duì)存在的問(wèn)題確定改善的方向。 2）運(yùn)用手握式工具設(shè)計(jì)原則，結(jié)合實(shí)際情況，設(shè)計(jì)條形碼掃描儀；對(duì)負(fù)荷大的作業(yè) ，通過(guò)改善照明條件來(lái)減輕；并運(yùn)用基礎(chǔ)工業(yè)工程理論簡(jiǎn)化作業(yè)程序，平衡左右手工作量。 3）對(duì)改善后的方案進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)。 各章節(jié)介紹 論文第一章介紹選題背景及研究意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及研究方法并在研究背景中提出發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題并進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。 第二章介紹了索要用到的人因工程學(xué)和基礎(chǔ)工業(yè)工程的理論知識(shí)，主要是累積損傷疾病的理論知識(shí)、色彩環(huán)境的理論知識(shí)和動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則的理論知識(shí)。 第三章主要介紹了公司狀況，通過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)造成手部固有神疼痛的原因，然后對(duì)條形碼掃描儀的外型做出了設(shè)計(jì)。 第四章介紹了工作中造成 腕骨隧道綜 合征 的原因及其危險(xiǎn)性的度量，最后提出了改善方案。 第五 章主要用工業(yè)工程中動(dòng)素分析表分析了改善效果，最后對(duì)改善方案進(jìn)行了自我評(píng)價(jià)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 2 理論概述 累積損傷疾病理論 術(shù)語(yǔ)名詞定義： （ 1）累積損傷疾病 ：指由于不斷重復(fù)使用身體某部位而導(dǎo)致的肌肉骨骼的疾病。其癥狀可表現(xiàn)為手指、手腕、前臂、大臂、和肩部的軟組織損傷，也可表現(xiàn)為關(guān)節(jié)發(fā)炎或肌肉酸疼。調(diào)查結(jié)果表明，大多數(shù)職業(yè)，無(wú)論是建筑行業(yè)還是 IT 行業(yè)，都有職業(yè)損傷，因此，有必要探討造成累積損傷疾病的原因以及合理設(shè)計(jì)操作工具的原則。 （ 2）肌骨損傷 ：是指肌 骨系統(tǒng)的功能不正常，而疾病是指身體結(jié)構(gòu)和功能上可觀察到的損傷。肌骨損傷也可以通過(guò)組合每個(gè)單詞的意思來(lái)定義。累積性指出損傷是經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的重復(fù)性應(yīng)力形成的。累積性假定每次重復(fù)的活動(dòng)會(huì)對(duì)身體組織和關(guān)節(jié)造成損傷。外傷是指機(jī)械應(yīng)力引起的傷害。而損傷是指身體的疾病。 （ 3）腱鞘炎 由初次使用或過(guò)久使用設(shè)計(jì)不良的工具引起的。如果工具設(shè)計(jì)不恰當(dāng)，引起尺偏和腕外轉(zhuǎn)動(dòng)作，會(huì)增加其出現(xiàn)的機(jī)會(huì)，重復(fù)性動(dòng)作和沖擊震動(dòng)使之加劇。當(dāng)手腕處于尺偏、掌屈和腕外轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，腕肌腱彎曲，如時(shí)間長(zhǎng)，則肌腱及鞘處發(fā)炎。 （ 4）腕道綜合征 是一種 由于腕道內(nèi)中位神經(jīng)損傷所引起的不適。手腕的過(guò)度屈曲或伸展造成腕道內(nèi)腱鞘發(fā)炎、腫大，從而壓迫中位神經(jīng)，使中位神經(jīng)受損。它表征為手指局部神經(jīng)功能損傷或喪失，引起麻木、刺痛、無(wú)抓握感覺(jué)，肌肉萎縮失去靈活性。其發(fā)病率女性是男性的 3— 10 倍。因此，工具必須設(shè)計(jì)適當(dāng)，避免非順直的手腕狀態(tài)。 （ 5）網(wǎng)球肘 是一種肘部組織炎癥，由手腕的過(guò)度撓偏引起。尤其是當(dāng)撓偏與掌內(nèi)轉(zhuǎn)和背屈狀態(tài)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，肘部橈骨頭與肱骨小頭之間的壓力增加，導(dǎo)致網(wǎng)球肘。 （ 6）狹窄性腱鞘炎 俗稱(chēng)扳機(jī)指，是由手指反復(fù)彎曲動(dòng)作引起的。在類(lèi)似扳機(jī)動(dòng)作的操作 中，食指或其他手指的頂部指骨須克服阻力彎曲，而中部或根部指骨這時(shí)還沒(méi)有彎曲。腱在鞘中滑動(dòng)進(jìn)入彎曲狀態(tài)的位置時(shí)，施加的過(guò)量力在腱上壓出一溝槽。當(dāng)欲伸直手指時(shí)，伸肌不能起作用，而必須向外將它扳直，此時(shí)一般會(huì)發(fā)出響聲。為了避免扳機(jī)指，應(yīng)使用拇指或采用指壓板控制。 （ 7）條形碼掃描儀 又稱(chēng)為條碼閱讀器、條碼掃描槍、條形碼掃描槍及條形碼閱讀器。它是用于讀取條碼所包含信息的閱讀設(shè)備，利用光學(xué)原理，把條形碼的內(nèi)容解碼后通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)的方式傳輸?shù)诫娔X或者別的設(shè)備。廣泛應(yīng)用于超市、物流快遞、圖書(shū)館等掃描商品、單據(jù)的條碼 。 河南理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 (1)受力 。人體某部位的受力是造成累積損傷的必要因素，外力的不斷擠壓會(huì)使軟組織、肌肉或關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)無(wú)法保持在舒適的狀態(tài)。一般地，重負(fù)荷的工作使肌肉很快產(chǎn)生疲勞而且需要較長(zhǎng)的時(shí)間宋恢復(fù)。骨骼肌需要重新恢復(fù)彈力，缺乏足夠的恢復(fù)休息時(shí)間會(huì)造成軟組織的損傷。 (2)重復(fù) 。人體某部位的重復(fù)受力是造成累積損傷的關(guān)鍵因素，任務(wù)重復(fù)得越多，則肌肉收縮得越快、越頻繁。這是因?yàn)楦咚偈湛s的肌肉比低速收縮的肌肉產(chǎn)生的力量要小，因此重復(fù)率高的工作要求更多的肌肉施力，也就需要更多的休息恢復(fù)時(shí)間。在這 種情況下，缺乏足夠的休息時(shí)間就會(huì)引起組織的緊張。人體的累積損傷都是由于重復(fù)施力造成的。 (3)姿勢(shì) 。不正確的作業(yè)姿勢(shì)也是造成累積損傷的重要因素，作業(yè)姿勢(shì)決定了關(guān)節(jié)的位置是否舒適。使關(guān)節(jié)保持非正常位置的姿勢(shì)會(huì)延長(zhǎng)對(duì)相關(guān)組織的機(jī)械壓力。作業(yè)姿勢(shì)應(yīng)滿(mǎn)足人的用力原則：動(dòng)作有節(jié)律，關(guān)節(jié)保持協(xié)調(diào)，可減輕疲勞：各關(guān)節(jié)的協(xié)同肌群與拮抗肌群的活動(dòng)保持平衡，能使動(dòng)作獲得最大的準(zhǔn)確性；瞬時(shí)用力要充分利用人體的質(zhì)量作盡可能快的運(yùn)動(dòng)：大而穩(wěn)定的力量取決于肌體的穩(wěn)定性，而不是肌肉的收縮：任何動(dòng)作必須符合解剖學(xué)、生理學(xué)和力學(xué)的原理。 (4)休息 。沒(méi)有足夠的休息時(shí)間意味著肌肉缺乏充足的恢復(fù)時(shí)間，結(jié)果會(huì)引起乳酸的積聚和產(chǎn)生能量的過(guò)度消耗，從而使肌肉疲勞，力量變小，反應(yīng)變慢。疲勞肌肉的持續(xù)工作增加了軟組織損傷的可能性。充分的休息可以使肌肉恢復(fù)自然狀態(tài)。 合理的工具設(shè)計(jì)有助于預(yù)防人體的累積損傷，事實(shí)上，不合理的工具往往使操作姿勢(shì)不符合人因工程的原理。以下探討手握式工具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循的原則。 1．避免靜肌負(fù)荷 當(dāng)使用工具時(shí)，臂部上舉或長(zhǎng)時(shí)間抓握，會(huì)使肩、臂及手部肌肉承受靜負(fù)荷，導(dǎo)致疲勞，降低作業(yè)效率。所以設(shè)計(jì)手柄時(shí)應(yīng)把手 柄做成彎把式，操作時(shí)手臂就可以處于較自然的水平狀態(tài)，減少抬臂產(chǎn)生的靜肌負(fù)荷。 2．保持手腕伸直 一般情況下，手腕的中立位置是最佳的，而且保持手腕的伸直狀態(tài)時(shí)，手心的力量也要大一些。所以在設(shè)計(jì)工具時(shí)，如果要用到手腕的力量，盡量使工具彎曲而不要使手腕彎曲，避免手腕的側(cè)偏。使用第一種鉗子的工人比第二組工人其腱鞘炎的比例要大得多。 河南理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 3．使組織壓迫最小 手在操作工具時(shí)，有時(shí)需要用力較大。所以，在工作時(shí)要盡量分散力量，如增大手和工具的接觸面積，以減小對(duì)血管和神經(jīng) (如手掌 )的壓力。 4．減小手指的重復(fù)活動(dòng) 由于在生理上， 拇指的活動(dòng)是由局部的肌肉控制的，所以重復(fù)拇指的動(dòng)作，其危害性比重復(fù)食指的動(dòng)作要小，過(guò)多重復(fù)食指的動(dòng)作能引起手指的腱鞘炎。所以，在設(shè)計(jì)工具時(shí)要盡量減少食指的重復(fù)作業(yè)。對(duì)拇指要盡量避免過(guò)度伸展。 此外，工具的設(shè)計(jì)還要考慮其他一些因素，如安全性。工具的設(shè)計(jì)必須避免尖利的邊角，對(duì)于動(dòng)力設(shè)備要安裝制動(dòng)裝置；設(shè)計(jì)中還要防止對(duì)工具的錯(cuò)誤使用，如強(qiáng)化功能的標(biāo)識(shí)、減少按鈕的誤操作等；另外，工具的設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足不同人群的需要，操作者可能是男性也可能是女性，可能習(xí)慣于使用右手也可能習(xí)慣于使用左手等等。女性的手較男性的手握力要小一些 ，所以，工具的設(shè)計(jì)要考慮女性的生理特點(diǎn)。目前，左撇子已接近世界總?cè)丝诘?8％一 10％，工具的設(shè)計(jì)也要考慮到這一因素。 人手是由骨骼、動(dòng)脈、神經(jīng)、韌帶和肌腱組成的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，因此人類(lèi)的雙手能作復(fù)雜而靈巧的捏、握、抓、夾、提等動(dòng)作。人手共包括 27 塊骨骼，骨骼數(shù)量超過(guò)人體骨骼總數(shù)的 1/4。 指末節(jié)皮膚的乳頭層內(nèi)，有十分豐富的感覺(jué)神經(jīng)末梢及感受器，兩點(diǎn)區(qū)別試驗(yàn)可達(dá) 3～ 5mm 距離，有極其靈敏、精細(xì)、良好的實(shí)體感覺(jué)，僅 的皮膚變形即可 產(chǎn)生觸覺(jué)，通過(guò)手靈敏的觸覺(jué)就可以識(shí)別物體的形狀，軟硬、粗糙程度等。正因?yàn)槭质侨祟?lèi)主要的勞動(dòng)器官，所以也非常容易受外傷以及重復(fù)性積累損傷疾病的傷害，特別是使用設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)氖治帐焦ぞ邥?huì)導(dǎo)致多種手部、上肢甚至全身性傷害，例如手指屈指肌及起滑車(chē)作用的腱鞘損傷后，屈指時(shí)肌腱會(huì)離開(kāi)指骨，形成“弓弦狀”而不能充分屈指；而肌腱間的長(zhǎng)期固定、炎癥、水腫等都容易造成粘連從而使相對(duì)滑動(dòng)喪失，影響手指屈伸功能；若腕管內(nèi)因滑膜水腫、增生等而壓力增高，正中神經(jīng)易受韌帶壓迫而產(chǎn)生癥狀，患者時(shí)常出現(xiàn)手部麻木、灼痛、腕關(guān)節(jié)腫脹、手動(dòng)作不靈活、 無(wú)力等癥狀，稱(chēng)為腕管綜合征。其他手部?；计趽p傷性疾病包括滑囊炎、滑膜炎、狹窄性腱鞘炎、痛性腱鞘炎、腱炎等。設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)氖治帐焦ぞ?，給使用者造成了很多身體不適、損傷和疾患，降低了生產(chǎn)率、甚至使人致殘。實(shí)際上，傳統(tǒng)的手握式工具中有很多已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)代生產(chǎn)的需要與現(xiàn)代生活的要求。因此，人因工程學(xué)是進(jìn)行手握式工具設(shè)計(jì)的最為重要的科學(xué)依據(jù)之一，也只有真正實(shí)現(xiàn)了“以人為本”河南理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 的好用的產(chǎn)品才能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得更大的利潤(rùn)。 把手是手握式工具與人手直接觸的部位，把手的造型和對(duì)操作者的影響很大，形狀、直 徑、長(zhǎng)度、形狀、彎曲角度等設(shè)計(jì)因素直接影響使用者身體健康。 （ 1）形狀 。手握式工具的把手形狀除了應(yīng)該滿(mǎn)足操縱要求外，還應(yīng)該符合手的結(jié)構(gòu)、尺度及其觸覺(jué)特征。設(shè)計(jì)合理的把手首先應(yīng)該與手的生理特點(diǎn)相適應(yīng)。對(duì)于著力抓握，需要較大的握持力，為降低手部單位面積上的壓力，應(yīng)盡可能加大手與把手的接觸面積，因此，采用圓形把手較好。三角形或矩形截面設(shè)計(jì)把手雖然握持舒適性稍差，但可有效避免手與工具之間的滑動(dòng)，并且放置時(shí)可避免滾動(dòng)，增加穩(wěn)定性。其次，應(yīng)避免將把手絲毫不差地貼合在手的握持空間中，更不能緊貼手掌心，因?yàn)榘咽值姆较?