勞動強度與疲勞測定實驗的分析與改進

摘 要 通過應用增量和比率方法，較好地協調勞動強度與疲勞測定實驗數據和疲勞理論的矛盾，對實驗改進提出合理化建議。

關鍵詞 人機工程；勞動強度；疲勞測定；反應時

中圖分類號 TB47 文獻標識碼 B 文章編號 1671-489X（2008）014-0068-02

1 引言

“勞動強度與疲勞測定實驗”是人機工程學課程的重要實驗內容之一，其目的是了解勞動過程中，勞動強度、能量消耗、生理反應以及心理反應的關系，熟悉測定勞動強度與疲勞的方法。對于疲勞現象的解釋在學術界未能達成共識，疲勞測定問題，也一直是人機工程學研究的對象。迄今為止，人們無法清楚地解釋疲勞的本質，還沒有一種方法能夠直接測定疲勞，只能通過對勞動者的生理、心理等指標間接測定來判斷疲勞的程度。“勞動強度與疲勞測定實驗”也正是應用被測試者的生理、心理等指標間接測定來判斷疲勞的程度。一般情況下，隨著人體的作業強度增加，疲勞程度也會增加，人的工作有效率、速度和準確度都要降低，如反應時間要增加，作業的錯誤次數也要增加。人體的神經機能隨著人體的作業強度、疲勞程度的增加也要相應地下降，如兩點辨別閾值增大、閃光融合值升高。 然而“勞動強度與疲勞測定實驗”教學過程中獲得的數據結果卻正好相反。為了解決理論與實踐的矛盾，通過對歷次實驗數據進行分析和總結，排除實驗過程中的干擾因素并應用增量數據處理等方法，使實驗獲得一個滿意的結果。

2 實驗模式

“勞動強度與疲勞測定實驗”教學實驗4人為一個小組，各實驗小組自行選擇測試對象，并制定測試方案。本次實例選擇心率、反應時、劃銷實驗作為指標組合，實驗主要設備有電動跑步機、JGW—B型心理實驗臺，測試實驗過程分別以1 km/h、3 km/h、5 km/h、7 km/h、9 km/h的負載，延續跑步5分鐘，記錄反應時、劃銷實驗結果。每次測定之后，休息一段時間（約5分鐘），直到心率恢復常態，再做下一次實驗。

3 實驗數據分析

實驗過程中的測試對象主要為大學4年級學生，具有較好的身體素質和體能。先后通過對歷屆學生的實驗結果對比分析發現，季節、性別對實驗的矛盾結果沒有直接影響。本實例在冬季，室溫約18攝氏度，相對濕度約30％。

3.1 心理指標測試數據分析心理指標測試為每個實驗均測量2次，即未運動前測量一次，在每次運動以后再測量一次。限于篇幅，下面僅列出每次運動后的測試數據。

1）簡單反應時實驗測試分析。心理指標測試實驗所得數據如圖1所示。

2）劃銷實驗測試分析。劃銷實驗測試所得數據如圖2所示。

根據相關作業強度和疲勞的結論，隨著人體的作業強度增加，疲勞程度也會增加，人的工作有效率、速度和準確度都要降低，反應時間要增加。然而，圖1、圖2的結果顯示，在運動量增加，人的疲勞度增加的情況下，人的操作有效度、速度和準確度不是減低，而是都有所提高。實驗的結果和理論上有著很大矛盾，即人體在運動疲勞之后，人的作業效能沒有減低反而升高了。進一步分析實驗過程發現，在反應時、劃銷實驗過程中，隨著實驗次數的增加，產生明顯的學習效應。學習效應的存在，極大地抵消了疲勞程度增加時人的工作有效度、速度和準確度都要降低，反應時間要增加的負效應。

3.2 實驗數據的增量分析

1）簡單反應時實驗數據分析。實驗次數與學習增量：學習增量=（最大反應時間-最小反應時間）/實驗次數。根據以上數據作出“實驗次數—學習增量”圖表（圖3）。

從上面學習增量數據和圖可以知道，從直接測量的數據來看，似乎不符合疲勞對人的工作影響規律，但是從上面的數據可知，疲勞對工作的影響已經從人的學習特性方面表現出來：隨著疲勞強度的增加，人的學習能力呈下降趨勢。因此，隨著作業強度的增加，疲勞也會隨之增加，并且最終對作業效能帶來負面影響。

2）劃銷實驗數據分析。劃銷實驗實驗次數和學習比率：學習比值=正確數/時間。通過以上數據作出“疲勞—實驗次數—學習率”圖（圖4）。

由于在實驗過程中，所使用的劃銷實驗模板是一樣的，實驗設備只提供了一塊印制電路板，所以在實驗過程中產生的學習效應十分明顯。從上面每次實驗所產生的學習比率可以看到，學習比率一直呈上升趨勢。從整個學習比率上升情況看，極差值并不是很大，極差值：△S=0.81-0.46=0.35。因此，隨著作業強度的增加，疲勞程度也會相應增加，最終使人的整體工作效能降低。

4 實驗的改進

從以上實驗中可以看出，由于作業過程中存在學習效應，當疲勞強度并不大，疲勞積累量不夠大時，因為疲勞所引起的工作整體效能降低的效應小于學習效果所帶來的工作整體效能的提高；另一方面，由于初期的運動量較小，達不到疲勞的效果，反而使人體得以舒展和興奮，也帶來工作整體效能的提高，兩種效果的疊加從而導致理論與實踐的矛盾。要克服心理參數測試的不利影響，需要合理的設計實驗方案，并利用現代科技手段改進這些項目的測試方式。筆者認為可以從實驗組織和心理學參數測試設備兩個方面進行改進。

1）實驗組織方面，在測試對象體能范圍內增加疲勞程度，延長每單元的測試時間，在5個測試單元的基礎上適當增加2～3個測試單元。

2）心理學參數測試設備方面，首先應用計算機軟件隨機模擬，避免學習效應，如劃銷實驗，可以計算機隨機布點的形式，回避學習效應。

3）實驗前進行必要的心理學參數測試練習，待練習水平穩定后開始實驗，回避設備帶來的學習效應的負面影響。