第四章：人力操作工作設計 人力操作工作設計係由季布利斯夫婦經由動作研究 及動作經濟原則所創，經巴納德進一步推廣，通常分三 部份：人體的運用、工作場所的安排、工具與設備的設 計；其原理事基於人體解剖學、生理學及生物力學，而 形成人因工程及工作設計的科學基礎。本章討論人體及 工作設計指南、第五章討論工作站、工具及設備設計原.

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1 第四章：人力操作工作設計 人力操作工作設計係由季布利斯夫婦經由動作研究 及動作經濟原則所創，經巴納德進一步推廣，通常分三 部份：人體的運用、工作場所的安排、工具與設備的設 計；其原理事基於人體解剖學、生理學及生物力學，而 形成人因工程及工作設計的科學基礎。本章討論人體及 工作設計指南、第五章討論工作站、工具及設備設計原 理、第六章討論工作環境設計規範。

2 肌肉骨骼系統 人體運動係由於肌肉與骨骼系統，如圖 4-1 。 前彎時： 前彎時：（反向則相對） 運動肌： 運動肌：運動主要作用者（如二頭肌）。 反動肌： 反動肌：對抗運動肌及剎止作用（如三頭肌）。人體三種肌肉： 骨骼肌（橫紋肌）：附著於骨骼上，與運動有關 （約佔身體 50% ）。 不隨意肌（如心臟）。 平滑肌：形成內臟器官及血管壁。

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4 肌肉結構（圖 4-2 ）： 由大量纖維束構成，與神經組織密切連接，且協助 肌肉及肌肉纖維附著於骨骼，纖維束中具細小血管（攜 帶氧氣及養分至肌肉纖維）及由小的神經元由脊髓及腦 部帶來電流脈衝信號。 每條肌束再分解為較小的肌纖維，再分成肌纖維蛋 白肌絲，提供收縮機制；肌絲分為粗絲與細絲，交錯組 合而成，肌絲滑動理論，解釋了肌肉完全收縮可達放鬆 長度 50% ，完全伸張可達放鬆長度 180% ，當收縮長度為 100% 時，等長肌力最大（圖 4-3 ）。

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6 工作設計原則：動作經濟原則 1. 在活動範圍中點可獲得最大肌力強度 如圖 4-3 ；圖 4-4 （無重力狀態下的典型放鬆姿態）。 2. 以慢動作獲最大肌力強度 圖 4-5 （骨骼肌肉的力量與速度關係）；對重度工作特 別重要。 3. 儘可能使用動量協助工作者 儘量減少肌肉的反制（在二、三原則中取捨）；向下較 向上動作有效（因重力）。

7 4. 設計使肌力強度最佳化工作 肌力強度主要工作因素有三：力量的類型、使用的肌 群或活動關節、姿勢；其定義主要由出力方式加以區分。 等張性收縮：以動態肌力造成身體動作之使力方式；動 態力量量測通常使用固定速度（等速運動）量測其強度。 在身體受約束情況下可得到等長肌力（靜態肌力）強度 ；如圖 4-5 ，等長肌力必大於動態肌力（在低速滑動肌肉纖維 中有更強而有效的鍵結）。

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9 表 4-1 ： 表 4-1 ：典型的不同姿勢下之等長肌力量測值 圖 4-6 ： 圖 4-6 ：工人在不同姿勢下的搬運肌力量測值 腿部抬舉肌力＞軀幹肌力＞手臂肌力 心物性肌力： 心物性肌力：通常最大可接受負荷（取決於調整搬運 的重量或施力，直到覺得在某段時期內該重量或施力 可被接受）比單獨一次最大出力小 40%-50% 。 各種頻率及姿勢心物性肌力如表 4-2 至 4-4 。

10 5. 使用最大肌群進行需體力工作 肌力與肌群大小（截面積）成正比，如腿肌力大於 臂肌力。 6. 保持在最大自發力量的 15% 以下 設計工作時，肌肉疲勞是很重要的因素（無氧新陳 代謝只能提供短暫能量；且肌肉收縮愈強，動脈及血 管受壓愈大，更限制血流量及氧氣供應，使肌肉愈疲 勞）。 圖 4-7 ：耐力曲線相當非線性，範圍由非常短暫耐久時 間（最大收縮約 6 秒，此時肌力快速下降）到無限耐久 時間（肌力約為 15% 最大肌力）。耐久時間公式如 p140

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12 7. 使用短期、多次、間歇的工作與休息的週期 工作與恢復時間需以短而多次的循環方式加以配置； 若出力是一連串的重覆收縮（血液易流通），而非持 續的靜態收縮，可維持較高百分比的最大肌力。 8. 設計工作使多數工作都能執行 圖 4-9 顯示，對某些肌群而言，健康長成年人，最強 肌力值為最弱的 5 至 8 倍；肌力會隨年齡而變化， 如圖 4-9 。

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14 9. 用低階力量作精密移動或細微運動肌肉控制需要較大肌力時 ，中央神經系統會選擇添補運動單元使肌力增大（圖 4-10 ） 。肌電圖是局部肌肉活動的有用測量方法。 10. 不在重工作後立即從事精確的動作及精細的控制（因疲勞）。 11. 為達到速度，使用彈道運動簡短（少於 200 毫秒）、整體而 自發性動作中，主動肌常是主動，可使能量耗費與肌肉間不 必要的抵觸最小化。 12. 雙手應同時開始並同時完成動作：兩手同時工作，作反向而 對稱的動作（如開車）。 13. 兩手動作從身體中心出發，對稱且同時再回到身體中心：如 圖 4-12 ；同時畫方圓很困難。

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16 14. 使用身體自然節奏：建議優良工作速度 p147 。 15. 使用連續性曲線運動：不需減速，使動作快。 16. 使用最低等級的動作：動作經濟原則將人的動作分五級 （ p148 ），動作時間會隨工作困難度而改變，如公式與圖 4-14 。 17. 手腳同時工作 : 如開車。 18. 眼睛凝視最小化：主要視覺範圍（錐形 15 度）。 19. 動作經濟原則就多數工作分析，使用動作經濟檢核表即足 夠（圖 4-16 ：係以問卷方式整理多數的動作經濟原則）。

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18 動作研究 指詳細分析身體在執行工作時的動作，目的在消除或 減少無效的動作，加速有效的動作；透過動作研究，配合 動作經濟原則，工作可重新設計的更有效率。通常動作研 究用在記錄雙手程序圖 ○基本動作：由十七種基本動素組成，如表 4-5 ○雙手程序圖：圖 4-17 、使用動作分析檢核表可協助分析 （圖 4-18 ）、雙手程序圖之目的（ p159 ） 人力操作及設計規範 搬運重物傷害佔全部職業傷害三分之一，而下背傷 害（常造成永久性失能、極度不適及工作能力受限）則 佔四分之一，且其佔傷害賠償四分之一。

19 1. 能量消耗及工作負荷規範 圖 4-19 ：能量供應來源有氧代謝公式 p161 ：工作消耗 的能量，可由工人所耗的氧氣量與吸入的空氣量算出。 （通常算出呼氣的含氧百分比即可）工作所消耗的能量 視工作類型、工作姿勢及負荷種類而定。（圖 4-20 ：各 類型人力活動的能量消耗）休息指南：如公式 p162 2. 心跳率之規範 工作站量測耗氧量及計算能量消耗花錢費時，量測心 跳便宜、易配戴，適合大肌群動態量測。圖 4-21 ：心跳 率隨工作負荷所需能量消耗呈現性增加；圖 4-22 ；兩種 不同工作負荷的心跳率。 3. 認知施力的主觀評比（ RPE ） 以簡單口頭評比代替生理量度所需昂貴且複雜設備， 缺點主觀（易受經驗及動機水準影響），如表 4-6 。

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24 4. 下背部壓力 圖 4-23 ：人體脊椎解剖圖；通常脊椎長度可改變 1.3 至 2.5 公 分（太空人可增高 2 吋）。圖 4-26 ：水平距離時 L5/S1 之壓力。 5.NIOSH （美國職業安全衛生學會）抬舉規範此規範考慮生物 力學、生理學、心理物理學、流行病學，研究因工作需要超過 工人的能力，而導致過度出力所造成的傷害。 RWL （建議重量極限）： 意指幾乎所有人都能搬運的重量（說明 p171 ），一旦超過 RWL ，就會造成肌肉骨骼受傷，且嚴重性增加。 RWL 公式是 基於最佳姿勢所能搬運的最大負荷而來，當偏離最佳姿勢時， 就以乘數調整各種工作因素，如 p172 。

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27 7. 通用規範：人工抬舉 雖找不到最佳的抬舉技術，但某些規範是通用的 （圖 4-30 ），原則如 p177 ；一般姿勢及工作評估檢核表 （圖 4-31 ） 8. 背帶 背帶可解除下背部 15-30% 的壓力（針對舉重選手， 完全對稱矢狀面抬舉重負荷），其他狀況效果不顯著。 P181 6. 多重工作抬舉規範 就各種抬舉工作而言，整個身體 / 代謝的負荷，比單一 抬舉工作更高；此反映在 RWL 減小及 LI （抬舉指數）的增 加。可利用 CLI （複合抬舉指數）的觀念處理。