3.2 预防作业疲劳的设计原则

疲劳是一种相当复杂的生理和心理现象。一般来说，作业疲劳是指人在劳动生产过程中逐渐出现不适感，作业能力下降的一种状态。作业疲劳在本质上是机体的一种正常生理保护机制。疲劳时，人的大脑就会产生一种警觉信号，提醒人需要适当休息，从而使人处于一种自我保护的功能状态。

疲劳可大致分为肌肉疲劳（体力疲劳）和精神疲劳（全身性疲劳或脑力疲劳）。

作业疲劳是人机工程设计中的一个重要问题，它涉及不适当的工作负荷所致的应激，以及由此导致的不良影响。预防作业疲劳是保证人机系统正常运行和安全生产的重要措施。

3.2.1 工作负荷

1.概述

（1）概念。人在从事各项活动时，所承受的工作数量和质量（包括工作的强度和难度）的状况称为工作负荷。或者说，它是在给定时间内布置给作业人员的职业要求（职业要求可以是身体的、认知的、感知的、语言的、符号的或其某种组合）的总和（工作量）。

（2）工作负荷的两种类型。①体力工作负荷，是指单位时间内人体所承受体力工作量的大小，它与人体耗氧量、肺通气量、能量消耗、心率等明显相关。GB 3869《体力劳动强度分级》中，给出了衡量人体体力劳动中所负荷的工作量的计算方法，以及由此形成的对人体的生理负荷大小。体力劳动强度分为4级，用体力劳动强度指数衡量，以能量代谢率和劳动时间率作为权衡体力劳动强度的主要因素，考虑性别系数（男性=1，女性=1.3）和体力劳动方式系数（搬=1，扛=0.40，推/拉=0.05）。②心理负荷，是指单位时间内人体所承受的心理活动工作量的大小。

（3）工作超负荷。人的工作能力有一定的限度，工作要求（或职业要求）超过人体工作能力的现象称为工作超负荷。工作超负荷可使作业人员处于高度应激状态，同时会引起一系列生理和心理变化，从而产生一些不良影响，如疲劳、作业绩效下降、心身疾病等。

2.现代人机系统中工作负荷的特点

在现代人机系统中，人主要参与监控和做出决策的活动，工作负荷逐渐从体力负荷向心理负荷转移，人所承受的体力负荷越来越少，而面临的心理负荷越来越大。现代人机系统中的工作负荷有下列几个特点。

（1）作业人员面临大量的信息，必须及时、准确地识别和判断。

（2）作业人员必须快速而准确地处理呈现的信息，并做出决策和行为。

（3）由于作业人员的任一操作活动均与整体系统相关联，操作失误可能会带来严重后果。

（4）现代人机系统中的单调作业使作业人员处于一种“心理低负荷”状态，在不同程度上增加了作业人员的应激。

现代人机系统的错综复杂的特点，会给作业人员造成较大的心理压力，使作业人员承受各种不适当的心理负荷；同时，由于心理负荷要求的增加，可能导致其应付突发事件的心理能力不足，进一步又会增强作业人员的心理紧张程度。这些均提示，现代人机系统中可能存在不适当的心理负荷问题，这是工作系统设计中面临的一个值得重视的问题。

3.2.2 心理负荷

心理负荷的大小与人机系统中各种输入信息负荷、环境因素、社会组织因素及个人生理、心理状况有关。这些因素综合作用的结果，可使心理负荷处于不同的水平。心理负荷过高称为“心理超负荷”，心理负荷过低称为“心理低负荷”。心理负荷只有处于中等程度时，才能使人机系统处于优化水平。例如，呈现的信息量过大时，作业人员难以同时完成对全部信息的感知和加工，此时，作业人员处于“心理超负荷”状态；当信息呈现较少，久久得不到信息的强化时，作业人员会处于“心理低负荷”状态。因此，既不要让作业人员的心理负荷过大，也不要一味地降低心理负荷，应使它维持在较佳水平。心理负荷有关因素概括如下。

（1）信息。例如，下列情况可使心理负荷增加：①信息丢失或过多，会导致在不充分的信息基础上做出决策或从过多的信息中过滤出有用的信息；②信息含糊不清时，则需要作业人员对信息进行猜测；③信息相对于背景或不相关信息的可区别性很低时，则需要作业人员付出极大努力去发现信号；④过多的冗余信息易分散作业人员的注意力；⑤信息显示、控制方向或系统的反应等与作业人员的期望和习惯不一致，则会产生信息之间的冲突或迫使作业人员做出额外的努力；⑥信息处理的精确性超过人的能力时。

（2）任务。例如，下列情况可使心理负荷增加：①任务目标模糊会使作业人员不了解不同目标的重要性及应满足什么目标，这会增加决策的困难程度；②任务的复杂性太高时，作业人员在单位时间内不得不做出过多的决策；③作业人员在某一时间内同时完成两项或两项以上的任务，则会迅速达到人的信息处理能力的极限；④在决策会带来意料不到的不同结果时，会增加作业人员的压力感；⑤执行任务取决于他人的工作，对他人的依赖性会增加工作的压力感。

（3）工作时间。例如，下列情况可使心理负荷增加：①轮班作业需要作业人员付出额外的努力来协调自己的生理节律、社交活动；②当工作时间很紧，完成不了任务带来的后果也较严重时，时间压力会使作业人员承受压力。

（4）不良工作环境。例如，下列情况可使心理负荷增加：①高温、照明不良、噪声、振动、有毒有害气体污染；②工作空间狭窄；③人际信息沟通发生障碍时，易产生人际冲突或不满意感；④组织管理中的上下级关系不协调、不公平分配、强化手段不适当等所引起的负面情绪。

（5）单调作业。例如，下列情况可降低心理负荷：①工作任务需要的注意力只在一个很窄的范围内的活动；②工作的困难程度很低或中等，需要重复操作；③没有他人一起工作，社交活动受到限制，会增加单调感。

（6）其他。例如，下列情况可使心理负荷增加：①与工作不相适应的年龄、性别；②人的心理特性的差异，以及身体健康状况不佳，而使控制不良刺激的能力下降；③工作期间个人发生一些重大生活事件（如丧偶、家庭关系不和谐等）。

3.2.3 应激与心理紧张

1.应激和应激源

应激是为了应付出乎意料的紧迫情况或紧急的特殊环境而引起的紧张状态。在人机系统中，每当系统偏离最佳状态而作业人员又无法或不能轻易地校正这种偏离时，作业人员呈现的状态即为应激状态。

能引起应激现象的因素称为应激源。在人机系统中，应激源多种多样。不适当的心理负荷是产生应激的主要潜在应激源。应激现象几乎存在于与作业人员有关的所有方面，因此，完全清除应激源的设想并不切合实际，适当水平的应激是必要的。可采取某些措施，以降低应激源的强度水平，将其控制在适当范围内。由于个体承受应激能力的显著差异，可通过人员选拔和培训，以求作业人员能适应某些工作岗位的要求。

2.应激效应—心理紧张

人在心理应激状态下的即时效应称为心理紧张。它取决于个体的情感和个人的习惯、经验及应付应激的方式。心理紧张可导致人体发生一系列的生理、心理反应，并在行为效应上出现一些变化。

1）心理紧张的生理、心理反应

（1）人在应激过程中，心率增快，血压升高。

（2）长期处于应激状态的人，可能会引起一些身心疾病，如神经衰弱综合征、心血管疾病、溃疡病的发病率均会增加。

2）心理紧张对心理过程的影响

心理紧张对人的感知、思维、情绪等心理过程均有不同程度的影响。

（1）人突然处于应激状态下，人的心理过程表现为：①积极的反应，如思维敏锐、反应迅速、行动敏捷等；②消极的反应，如认知混乱、思维迟钝、注意力分散、行动迟缓等，由此导致烦躁不安、焦虑、易怒、失眠、工作动机和满意感降低，容易不正确地评价系统情境，提早出现疲劳。这完全取决于应激源的强度和人的适应能力。

（2）人长期处于应激状态下，可使人的行为出现各种改变，如人际冲突增加，工作效率下降，甚至误判断、误决策等。

（3）中等强度的应激能使人思维判断力准确，增强反应能力。对应激能否做出正确反应，在很大程度上取决于人有无判断和决策能力，有无果断、坚强的意志力。

（4）心理紧张对人造成的损害和影响包括疲劳和类疲劳态。

3.2.4 精神疲劳

1.概述

精神疲劳是指人的身心机能效率的暂时性降低。这种降低取决于此前心理紧张的强度、持续时间及其临时模式。实际上，它是在人体肌肉工作强度不大时，由于神经系统紧张度过高或长时间从事单调的工作，由不适当的心理负荷所引起的疲劳。

很少变化的情境下，心理紧张引起的个体的心理状态称为类疲劳态。随着工作内容的改变或环境和情境的变化，这种状态会很快消失。类疲劳态包括以下几种。

（1）单调感。它是指在长时间不变的重复性作业中活动能力降低的一种缓慢发展的状态，它将造成人的困乏、疲倦感、效能下降或波动、适应能力和反应能力降低。

（2）警觉性降低。它是指在很少变化的监控作业（如监控雷达显示或监视仪表盘）条件下，出现警觉效能降低的一种缓慢发展的状态。

（3）心理餍足。它是指一种精神不稳定状态，如对重复性的作业有强烈的抵触情绪，或者是感觉“在消磨时间”或“什么也干不成”。心理餍足常表现为发怒、效能下降，或许还有疲倦感和擅离职守的倾向。

精神疲劳易受情绪因素的影响，消极的情绪会使作业人员更多地体验疲劳效应，因此，人的工作态度、期望、动机及情绪状态均对精神疲劳的发生和发展有着重大的影响。精神疲劳的体验与操作绩效并不一定具有对应关系，其中，工作态度和动机起着一定的作用，这也是精神疲劳的一个特征。

2.精神疲劳的原因

过高的心理负荷可导致作业人员高度的心理应激，而单调的长时间操作，会诱发人的消极情绪，也会形成应激，这些均会引起或加速作业人员的精神疲劳。

（1）心理紧张。作业人员长期处于心理紧张状态易导致精神疲劳。

（2）单调作业。一般指在现代化企业中从事简单、重复、跟着设备机械性运动、无精神活动余地的工作，突出表现为人机系统中人的“心理低负荷”现象。单调作业可使大多数作业人员产生不愉快的情绪状态（单调感），其主要特征是枯燥乏味，多发生于那些要求注意但很少有信息传递的场合。单调作业可使作业人员提前出现精神疲劳。

（3）不良的工作环境。不良的物理环境和社会因素可促使精神疲劳的产生。

（4）个体因素。个体心理素质、心理承受力和应变能力较差者易导致精神疲劳（尤其处于不良心境状态更是如此）。注意力需高度集中的作业，由于个人操作技术不熟练易诱发精神疲劳。

作业疲劳的测定方法可参见参考文献。