【正文】 具的設計特性等外部因素都會影響工作姿勢、決定人體承擔的負荷以及決定 肌肉收縮速度。刺激由一系列力學、生理、心理因素決定，這些因素能夠以某種方式對受影響的工人的內部狀態(tài)發(fā)生干擾。力學干擾因素可能包括由于身體的運動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消耗或者組織損傷之類的因素。心理障礙因素指諸如由于工作支持或者社會支持不足而產生的焦慮等外部因素。該模型把下人狀態(tài)指標的改變稱為反應，反應是由影響所帶來的刺激的結果。例如：手部用力會造成肌腱的彈性變形，造成組織成分和／或形狀的變化，這些將會反過來形成乎部的刺激。刺激 — 反應時間的關系表明刺激的后果可能是即時 的，反應也可能會遲滯很 K 一段時間。 該模型認為系統(tǒng)的變化 (反應 )可能會提高對刺激的忍受能力 (適應 )，也可能會降低對刺激的忍受能力，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的系統(tǒng)擾動的 (生理或心理 )能力。盡管承受能力能夠因為前期的刺激或反應而增強或削弱，一般認為，大多數個體能夠適應一定類型和程度的物理活動。例如，肌肉能夠提河南理工大學畢業(yè)論文（設計） 3 高無氧代謝和有氧代謝的能力。在該模型中，肌肉反應以一系列層次的力學、生理事件為特征，局部的變化 (系統(tǒng)反應 )，例如肌肉內相互連接組織的變形和柔性變化，通過感知神經傳人中央神經系統(tǒng) 并產生相應的費勁和不適的感覺，通常稱為感知疲勞。 刺激 — 反應模型的主要目的是解釋導致 WRMDS 的因素和過程，以便為每一個給定的個體確定可承受的工作設計參數的限度。這一模型對與工作相關的肌肉骨骼疾病的病因學、異常軀體形態(tài)研究的方案設計以及對預防工作的設汁和評價都有幫助作用。該模型對流行病學研究也是一項補充。流行病學研究主要致力于研究層次結構的上下層關系，研究物理工作負荷、心理需求、工作的環(huán)境危險等因素同癥狀、疾病，殘疾的發(fā)生之間的相關性。最近，人因工程學大師們應用流行病學的成果，更新了重復手工勞動危險因素的三 維啟發(fā)式刺激 — 反應模型。他們加入了影響時間這一因素，從而改進了腕骨隧道綜合病各危險因素的相互關系模型。這一改進是基于對 1988 年發(fā)表在NHRS 和 OHS 上的腕骨隧道綜合病發(fā)病數據的研究基礎上的。作者發(fā)現與不受影響的人群相比，在那些每小時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間的長短無關。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 是強度； k 是常數；啊， a， b， c是系數； F是 力量； R只 是重復頻率； A 是關節(jié)角度； T 是持續(xù)時間。 這一模型顯示，不應該長時間地進行高強度工作（涉及大的力量、高的重復性、大的關節(jié)偏離），但是可以較長時間地進行低強度的工作。腕骨隧道綜合病的個危險因素之間關系的三維表 示見圖 12 和圖 13。 我國在這方面研究比較少，主要研究的是：人的職業(yè)和素質研究、工作環(huán)境研究、人誤與安全、人機系統(tǒng)研究、組織和管理中人因問題研究、先進技術中的人因工程研究及人體研究等。 國外在生物力學、運動力學、生理學等方面研究中的測量手段及方法先進 ,我國測量手段和方法相對落后。 國外比較注重調查、實 驗和觀測法 ,在實驗、調查研究方面做了大量的工作 ,而且研究對象分類非常細致 ,研究方法規(guī)范 ,對問題的解決也比較有針對性。受研究條件限制 ,我國調查、觀測方法應用較好 ,實驗方法應用不足。國內外比較普遍應用模糊數學、層次分析、系統(tǒng)分析、決策、預測 ,模擬仿真等方法解決人因問題 ,我國應用時間較短 ,還需進一步查找差距 ,彌補不足。 河南理工大學畢業(yè)論文（設計） 4 圖 12 腕骨隧道綜合病概念模型 圖 13 帶時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 外觀站員工長時間工作會手疼和肩部疼的現狀進行全面調查研究，以累 積損傷疾病及工作研究理論為前提，通過對現有工作方法及所使用工具進行調查，找出造成員工患累積損傷疾病的原因：現有條形碼掃描儀外形設計不夠重視人的因素，工作場所的環(huán)境不夠合理。運用手握式工具設計原則，結合實際生產現狀，對條形碼掃描儀外形進行設計，同時對工作場所照明進行改善，降低工作時間和工作負荷，使員工輕松工作。最終提高工作效率和產品質量。 河南理工大學畢業(yè)論文（設計） 5 論文采用的工具設計方案 1）找到造成累積損傷疾病的原因，然后針對存在的問題確定改善的方向。 2）運用手握式工具設計原則，結合實際情況，設計條形碼掃描儀；對負荷大的作業(yè) ，通過改善照明條件來減輕；并運用基礎工業(yè)工程理論簡化作業(yè)程序，平衡左右手工作量。 3）對改善后的方案進行分析、評價。 各章節(jié)介紹 論文第一章介紹選題背景及研究意義、國內外研究現狀以及研究方法并在研究背景中提出發(fā)現的問題并進行簡單分析。 第二章介紹了索要用到的人因工程學和基礎工業(yè)工程的理論知識，主要是累積損傷疾病的理論知識、色彩環(huán)境的理論知識和動作經濟原則的理論知識。 第三章主要介紹了公司狀況，通過分析，發(fā)現造成手部固有神疼痛的原因，然后對條形碼掃描儀的外型做出了設計。 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)工程中動素分析表分析了改善效果，最后對改善方案進行了自我評價。 河南理工大學畢業(yè)論文（設計） 6 2 理論概述 累積損傷疾病理論 術語名詞定義： （ 1）累積損傷疾病 ：指由于不斷重復使用身體某部位而導致的肌肉骨骼的疾病。其癥狀可表現為手指、手腕、前臂、大臂、和肩部的軟組織損傷，也可表現為關節(jié)發(fā)炎或肌肉酸疼。調查結果表明，大多數職業(yè)，無論是建筑行業(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計操作工具的原則。 （ 2）肌骨損傷 ：是指肌 骨系統(tǒng)的功能不正常，而疾病是指身體結構和功能上可觀察到的損傷。肌骨損傷也可以通過組合每個單詞的意思來定義。累積性指出損傷是經過一定時間的重復性應力形成的。累積性假定每次重復的活動會對身體組織和關節(jié)造成損傷。外傷是指機械應力引起的傷害。而損傷是指身體的疾病。 （ 3）腱鞘炎 由初次使用或過久使用設計不良的工具引起的。如果工具設計不恰當，引起尺偏和腕外轉動作，會增加其出現的機會，重復性動作和沖擊震動使之加劇。當手腕處于尺偏、掌屈和腕外轉狀態(tài)時，腕肌腱彎曲，如時間長，則肌腱及鞘處發(fā)炎。 （ 4）腕道綜合征 是一種 由于腕道內中位神經損傷所引起的不適。手腕的過度屈曲或伸展造成腕道內腱鞘發(fā)炎、腫大，從而壓迫中位神經，使中位神經受損。它表征為手指局部神經功能損傷或喪失，引起麻木、刺痛、無抓握感覺，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，工具必須設計適當，避免非順直的手腕狀態(tài)。 （ 5）網球肘 是一種肘部組織炎癥，由手腕的過度撓偏引起。尤其是當撓偏與掌內轉和背屈狀態(tài)同時出現時，肘部橈骨頭與肱骨小頭之間的壓力增加，導致網球肘。 （ 6）狹窄性腱鞘炎 俗稱扳機指，是由手指反復彎曲動作引起的。在類似扳機動作的操作 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還沒有彎曲。腱在鞘中滑動進入彎曲狀態(tài)的位置時，施加的過量力在腱上壓出一溝槽。當欲伸直手指時，伸肌不能起作用，而必須向外將它扳直，此時一般會發(fā)出響聲。為了避免扳機指，應使用拇指或采用指壓板控制。 （ 7）條形碼掃描儀 又稱為條碼閱讀器、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備，利用光學原理，把條形碼的內容解碼后通過數據線或者無線的方式傳輸到電腦或者別的設備。廣泛應用于超市、物流快遞、圖書館等掃描商品、單據的條碼 。 河南理工大學畢業(yè)論文（設計） 7 (1)受力 。人體某部位的受力是造成累積損傷的必要因素，外力的不斷擠壓會使軟組織、肌肉或關節(jié)的運動無法保持在舒適的狀態(tài)。一般地，重負荷的工作使肌肉很快產生疲勞而且需要較長的時間宋恢復。骨骼肌需要重新恢復彈力，缺乏足夠的恢復休息時間會造成軟組織的損傷。 (2)重復 。人體某部位的重復受力是造成累積損傷的關鍵因素，任務重復得越多，則肌肉收縮得越快、越頻繁。這是因為高速收縮的肌肉比低速收縮的肌肉產生的力量要小，因此重復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時間。在這 種情況下，缺乏足夠的休息時間就會引起組織的緊張。人體的累積損傷都是由于重復施力造成的。 (3)姿勢 。不正確的作業(yè)姿勢也是造成累積損傷的重要因素，作業(yè)姿勢決定了關節(jié)的位置是否舒適。使關節(jié)保持非正常位置的姿勢會延長對相關組織的機械壓力。作業(yè)姿勢應滿足人的用力原則：動作有節(jié)律，關節(jié)保持協調，可減輕疲勞：各關節(jié)的協同肌群與拮抗肌群的活動保持平衡，能使動作獲得最大的準確性；瞬時用力要充分利用人體的質量作盡可能快的運動：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：任何動作必須符合解剖學、生理學和力學的原理。 (4)休息 。沒有足夠的休息時間意味著肌肉缺乏充足的恢復時間，結果會引起乳酸的積聚和產生能量的過度消耗，從而使肌肉疲勞，力量變小，反應變慢。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自然狀態(tài)。 合理的工具設計有助于預防人體的累積損傷，事實上，不合理的工具往往使操作姿勢不符合人因工程的原理。以下探討手握式工具設計時應遵循的原則。 1．避免靜肌負荷 當使用工具時，臂部上舉或長時間抓握，會使肩、臂及手部肌肉承受靜負荷，導致疲勞，降低作業(yè)效率。所以設計手柄時應把手 柄做成彎把式，操作時手臂就可以處于較自然的水平狀態(tài)，減少抬臂產生的靜肌負荷。 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，手心的力量也要大一些。所以在設計工具時，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。 河南理工大學畢業(yè)論文（設計） 8 3．使組織壓迫最小 手在操作工具時，有時需要用力較大。所以，在工作時要盡量分散力量，如增大手和工具的接觸面積，以減小對血管和神經 (如手掌 )的壓力。 4．減小手指的重復活動 由于在生理上， 拇指的活動是由局部的肌肉控制的，所以重復拇指的動作，其危害性比重復食指的動作要小，過多重復食指的動作能引起手指的腱鞘炎。所以，在設計工具時要盡量減少食指的重復作業(yè)。對拇指要盡量避免過度伸展。 此外，工具的設計還要考慮其他一些因素，如安全性。工具的設計必須避免尖利的邊角，對于動力設備要安裝制動裝置；設計中還要防止對工具的錯誤使用，如強化功能的標識、減少按鈕的誤操作等；另外，工具的設計必須滿足不同人群的需要，操作者可能是男性也可能是女性，可能習慣于使用右手也可能習慣于使用左手等等。女性的手較男性的手握力要小一些 ，所以，工具的設計要考慮女性的生理特點。目前，左撇子已接近世界總人口的 8％一 10％，工具的設計也要考慮到這一因素。 人手是由骨骼、動脈、神經、韌帶和肌腱組成的復雜的結構，因此人類的雙手能作復雜而靈巧的捏、握、抓、夾、提等動作。人手共包括 27 塊骨骼，骨骼數量超過人體骨骼總數的 1/4。 指末節(jié)皮膚的乳頭層內，有十分豐富的感覺神經末梢及感受器，兩點區(qū)別試驗可達 3～ 5mm 距離，有極其靈敏、精細、良好的實體感覺，僅 的皮膚變形即可 產生觸覺，通過手靈敏的觸覺就可以識別物體的形狀，軟硬、粗糙程度等。正因為手是人類主要的勞動器官，所以也非常容易受外傷以及重復性積累損傷疾病的傷害，特別是使用設計不當的手握式工具會導致多種手部、上肢甚至全身性傷害，例如手指屈指肌及起滑車作用的腱鞘損傷后，屈指時肌腱會離開指骨，形成“弓弦狀”而不能充分屈指；而肌腱間的長期固定、炎癥、水腫等都容易造成粘連從而使相對滑動喪失，影響手指屈伸功能；若腕管內因滑膜水腫、增生等而壓力增高，正中神經易受韌帶壓迫而產生癥狀，患者時常出現手部麻木、灼痛、腕關節(jié)腫脹、手動作不靈活、 無力等癥狀，稱為腕管綜合征。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。設計不當的手握式工具，給使用者造成了很多身體不適、損傷和疾患，降低了生產率、甚至使人致殘。實際上，傳統(tǒng)的手握式工具中有很多已經不能滿足現代生產的需要與現代生活的要求。因此，人因工程學是進行手握式工具設計的最為重要的科學依據之一，也只有真正實現了“以人為本”河南理工大學畢業(yè)論文（設計） 9 的好用的產品才能在激烈的市場競爭中獲得更大的利潤。 把手是手握式工具與人手直接觸的部位，把手的造型和對操作者的影響很大，形狀、直 徑、長度、形狀、彎曲角度等設計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該滿足操縱要求外，還應該符合手的結構、尺度及其觸覺特征。設計合理的把手首先應該與手的生理特點相適應。對于著力抓握，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計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，并且放置時可避免滾動，增加穩(wěn)定性。其次，應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，因為把手的方向