汽車生產物流作業(yè)肌肉骨骼損傷風險評價及改善研究

張智逵，李文琴，孫林輝，張巍，章藝蒙，尚康

(西安科技大學 管理學院,西安 710054)

1 引言

在我國工業(yè)迅速發(fā)展的同時，人們越來越重視對職業(yè)健康的評價以及對職業(yè)病的預防，職業(yè)性肌肉骨骼損傷(Occupational Musculoskeletal Disorders，OMSD)是眾多已有職業(yè)病的一種，是指包括肌肉、肌腱、神經和支撐作用的骨骼系統(tǒng)等所形成的疼痛、不適、疲勞、麻木刺痛或局部腫脹等[1]。OMSD的形成是由于各種生理因素、心理因素以及不良工效學因素所引起，對工人的職業(yè)健康有嚴重的影響。目前，關于OMSD國內外已有許多相關的報道。據統(tǒng)計，美國因OMSD造成工傷的工人數已經接近于其他工傷數的總合[2]；有四分之一的西班牙人和接近半數的丹麥人患有OMSD[3]；在英國，每年有高達200億英鎊的經濟損失是由于工人患有OMSD導致的缺勤所帶來的[4]。目前我國關于OMSD方面的研究還處在起步階段，孫翊等調查了機械加工行業(yè)的工人，統(tǒng)計結果表明64.0%的工人患有OMSD[5]；孫靜等對隨機選取的40個加油站工人進行了OMSD的調查，結果統(tǒng)計其患病率高達51.2%[6]。基于以上研究，可以看出OMSD已廣泛存在于我國各個行業(yè)，由此引發(fā)的危害應當引起我們足夠的重視。

目前，我國汽車制造中的生產性物流主要以手工搬運作業(yè)為主，包括沉重貨物的提舉、移動、分揀、運載和裝卸等操作。該工作主要為勞動密集型，工作環(huán)境較為艱苦且勞動強度高，存在著諸多導致OMSD的危害因素。孫林輝等基于NOISH提舉方程對物流倉庫搬運工人的作業(yè)姿勢進行分析發(fā)現(xiàn)，大多數工人都存在不同程度的OMSD損傷[7]；國外對OMSD的評價已有多種方法，但這些方法應用于不同的領域，且分別在不同行業(yè)中使用，效果也不盡相同。在眾多OMSD的觀察法中以快速上肢評估法RULA應用最為廣泛，(Rapid Upper Limb Assessment RULA)是通過研究人身體各部位的用力情況、肌肉的使用情況和姿勢，來對因工作造成OMSD風險的高低進行評估，且主要針對頸部、腕部、手部、臂部進行研究，這與汽車生產物流工人易患病部位一致。

本文的前期研究結合我國汽車生產物流行業(yè)的具體情況和現(xiàn)場環(huán)境，對RULA量表進行了修訂和補充，建立了一種適合我國生產物流作業(yè)工人應用的RULA-AL(Automobile Production Logistics)評價量表。新增的4個條目除溫度與噪聲采用儀器測量外，移動距離和振動工具的使用均具有較好的評估者內信度和重測信度。由重復評估以及不同評估者的結果穩(wěn)定性來看，建立的RULA-AL具有較高的信度。因此，本文應用RULA-AL量表，對汽車生產物流手工搬運作業(yè)工人的職業(yè)性肌肉骨骼損傷問題進行評價，來描述汽車生產物流工人的OMSD分布情況及其對職業(yè)安全事故和工作能力的影響，判斷工人產生職業(yè)性肌肉骨骼損傷的高危作業(yè)和分布特征，從而對作業(yè)方法和作業(yè)工具進行改善，并采用管理手段進行預防。

2 汽車生產物流作業(yè)肌肉骨骼損傷風險的評價

本文研究對象盡量涵蓋汽車生產物流的各個工種，從4個不同的作業(yè)崗位，卸貨作業(yè)、拆包作業(yè)、存庫作業(yè)、SPS分揀作業(yè)中各選取16名熟練工人，并對這64名工人進行肌肉骨骼損傷的評估。被選取的3位評估者均研究過肌肉骨骼損傷，在參與評估前均接受RULA評估的培訓，并對改進后RULA各條目和部分圖例都有深入理解。利用多瞬間點觀察法對工人的作業(yè)過程進行視頻拍攝，在相同時間錄制視頻，每個作業(yè)的錄制時間為上午9:00～9:10、10:00～10:10、11:00～11：10和下午13:00～13:10、14:00～14:10、15:00～15:10，依次間隔1min截圖一次，每個研究對象均得到60張樣片。根據現(xiàn)場觀察并結合錄像，應用RULA-AL對工人的每張樣片進行肌肉骨骼損傷的評價。

2.1 A得分(手臂、腕部)評價結果

分別對卸貨、存庫、拆包、SPS分揀這四種作業(yè)的全部評價結果進行A得分評價，并將評價結果的百分比進行統(tǒng)計，整理數據得加權平均分并對姿勢進行校準。

由評價結果可知，上臂姿勢中SPS分揀作業(yè)的勞動強度最大，大部分的被測工人上臂前傾15°～90°，并多數伴有上臂外展情況；SPS分揀作業(yè)在下臂姿勢勞動強度依然很大，達到最高分2分，其中大多數的被測工人手臂越過了身體中線，腕部的勞動強度相差很小；卸貨、拆包分揀、SPS分揀都有明顯的腕部旋轉現(xiàn)象。根據RULA-AL查表可得卸貨、存庫、拆包分揀、SPS分揀四個作業(yè)的總得分，即A得分分別為4、3、4、4。

2.2 B得分(頸部、軀體、腿部)評價結果

分別對卸貨、存庫、拆包、SPS分揀這4種作業(yè)的全部評價結果進行B得分評價，將姿勢百分比進行統(tǒng)計，整理得加權平均分并對姿勢進行校準。

可見SPS分揀作業(yè)中，由于SPS小車的特殊結構，工人不得不低著頭伸長手臂才能找準零件位置，造成頸部姿勢的勞動負荷加大，再加上SPS小車停靠點的不合理設置工人出現(xiàn)了頸部旋轉現(xiàn)象；卸貨和存庫作業(yè)都需要不斷的彎腰，將整箱貨物移到托盤上，對軀體造成傷害較大，并且卸貨作業(yè)還伴有軀體側彎或旋轉現(xiàn)象。根據RULA-AL查表可得卸貨、存庫、拆包分揀、SPS分揀四個作業(yè)的總得分，即B得分分別為5、4、2、3。

2.3 E得分(溫度、移動、噪聲、振動統(tǒng)計)評價結果

分別對卸貨、存庫、拆包、SPS分揀這四種作業(yè)的全部評價結果進行E得分評價，并將其換算為百分比進行統(tǒng)計，并在此基礎上計算加權平均分。

從統(tǒng)計結果可以得出，卸貨作業(yè)人員受溫度影響最大，其次是存庫作業(yè)和拆包作業(yè)。由于卸貨區(qū)域處在室外，其受天氣和溫度影響最大。存庫作業(yè)和拆包作業(yè)雖然處在3PL倉庫內，但沒有供暖裝置。相比之下SPS分揀作業(yè)受溫度影響最小，分揀區(qū)位于總裝廠線邊位置，為保證工藝質量，車間內設有通風和供暖設備；SPS分揀作業(yè)受步行距離影響最大、其次是存庫作業(yè)。由于SPS分揀區(qū)域為平行于線邊的一字型，工人在分揀操作時需要在各自工位內緊隨SPS小車移動，經常處于移動狀態(tài)，步行距離多。存庫作業(yè)隨時根據庫存量進行補貨，往返于暫存區(qū)與庫位之間，步行距離也較多；SPS分揀作業(yè)受噪聲影響最大，由于其工作環(huán)境在總裝車間內，汽車裝配時的機器運作、碰撞，信號指示聲音不可避免，加之還有器具周轉的噪聲；拆包作業(yè)使用振動工具的頻率最高，在拆包分揀前要將空器具拉至工位，完成后將滿器具推至待發(fā)區(qū)。由于轉運器具自身重量較大和輪子材質硬使得其摩擦地面產生較大幅度的振動。查RULA-AL量表可得卸貨、存庫、拆包分揀、SPS分揀四個作業(yè)的其他影響因素得分E分別為2、2、2、3。

圖1 SPS分揀作業(yè)工作姿勢

圖2 SPS分揀作業(yè)工作姿勢

2.4 RULA-AL的總分評價結果

將此次改善后的RULA-AL對汽車生產物流工人的OMSD評價的總分進行統(tǒng)計，結果見表1和圖3。卸貨作業(yè)和SPS分揀作業(yè)工人總得分均值置信區(qū)間(P=0.05)為5.95～6.41、5.25～5.78，根據RULA-AL總分評價表，該作業(yè)行動等級為AL3，表示“該工作尚待研究、盡快改善”；存庫作業(yè)和拆包作業(yè)工人的總得分均值置信區(qū)間分別為4.50～5.70、3.95～4.48，行動等級為AL2，“尚待進一步研究”；以4個主要工種為代表的汽車生產物流作業(yè)總分均值置信區(qū)間為5.32～6.15，行動等級為AL3，說明該行業(yè)工作需要盡快改善，存在肌肉骨骼損傷的風險。

表1 RULA-AL總分評價結果

注：P值=0.05

圖 3 RULA-AL總分的箱線圖

3 汽車生產物流作業(yè)方法的改善及效果分析

通過應用RULA-AL量表對汽車物流作業(yè)四個不同工種的工人進行肌肉骨骼損傷風險的評價后，由評價結果發(fā)現(xiàn)汽車生產物流作業(yè)存在職業(yè)性肌肉骨骼損傷的風險，需要盡快改善，且其危險因素在不同工種間的分布有所差異。本研究將從作業(yè)方法、輔助作業(yè)器具的設計和行政管理方法的改變三個方面著手，減少和消除OMSD的危險因素，預防OMSD的發(fā)生。

3.1 作業(yè)方法的改進

使用RULA-AL進行現(xiàn)場評價的結果顯示，卸貨作業(yè)和SPS分揀作業(yè)為AL3“尚待研究、盡快改善”，存庫作業(yè)和拆包作業(yè)為AL2“尚待進一步研究”。因此，有必要針對RULA-AL各條目的得分狀況，對整個工作系統(tǒng)進行分析，盡量減少和消除危險因素。首先對流程程序進行分析，找出整個作業(yè)過程中不合理和危險的動作對作業(yè)方法進行改善。以SPS分揀作業(yè)工人手臂前傾幅度大、頸部前傾頻率高、移動距離多為例，以現(xiàn)場訪問、觀察、行為記錄等形式對汽車總裝廠SPS一工段分揀區(qū)員工、流程、場所、工具等進行統(tǒng)計分析，找出一工段所存在的問題和需要改善的地方。

經過工時統(tǒng)計分析得出第二工位正常工作時間(揀配、準備時間)占比90%，其余4個工位僅為74%～86%，工作飽和度高，長時間處于工作狀態(tài)。觀察發(fā)現(xiàn)工人進行SPS分揀作業(yè)時拿取零件頻繁，常往返于SPS小車與貨架之間。本研究對SPS一工段第二工位工人的操作過程進行了流程程序分析，以期減少工人的作業(yè)步驟與移動距離。

通過分析發(fā)現(xiàn)，工人需多次單手拿取零件，左右手相互傳遞，屬不必要動作且此動作多次循環(huán)，提高了腕部的肌骨損傷風險；工人需要分別兩次拿取連桿和雨刮電機，導致不必要的動作，存在軀體側彎和手臂前傾幅度較大的問題；工人在拿取后門尼槽時多次發(fā)生零件落地現(xiàn)象，彎腰撿起不僅浪費時間，也會提高腰背部肌骨損傷風險。

針對以上問題進行改善，重新對零件的擺放順序進行調整，將后雨刮電機與連桿放置在1、2層，3、4層合并為1層放置玻璃升降器。第3層的距離增加了10cm，避免了左右手相互傳遞的動作，節(jié)省了時間：改良放置后門呢槽的器具，以避免后門呢槽放入器具內相互纏繞，使工人拿取不便，經常出現(xiàn)掉落的現(xiàn)象。可以有效降低工人彎腰撿取的次數，從而提高工作效率。

應用5W1H和ECRS進行改善，對流程進行取消、合并、重排、簡化。對存在問題的貨架和不合理的分揀流程進行改善之前，工人2的儲存步驟有34步、等待步驟有3步、搬運步驟有52步、加工步驟有30步。改善以后進行統(tǒng)計為儲存步驟為27步、等待步驟為0步、搬運步驟為40步、檢查步驟為1步、加工步驟為21步。共減少30步，時間節(jié)約62.6s，移動距離節(jié)省7.55米，拿取動作減少14次。改善后明顯減少了工人的動作姿勢，和移動距離，改善前后效果對比明顯。

3.2 輔助作業(yè)器具的設計

人機工效學的目的就是改變環(huán)境來適應人，而不是讓人適應環(huán)境。所以減少OMSD危險因素的一個出發(fā)點就是調整布局和改造工具，本研究從人體工效學的角度出發(fā)，針對存庫作業(yè)工人在搬運過程中需要反復彎腰并且付出相對較大的勞動力才可實現(xiàn)貨物的順利搬運的問題(軀體前傾20°大于56.7%)和SPS分揀工人手腕活動頻繁現(xiàn)象(腕部在中線附近旋轉占比65.0%)，設計了兩種輔助作業(yè)器具。

(1)針對存庫作業(yè)工人作業(yè)過程中存在的反復彎腰和體力負荷較大的問題設計了多功能液壓助力物流車，能夠輕松地將重物放入物流車中，在未使用人力的情況下將貨物升至一定高度，使貨物自動傾倒至所需搬運位置。避免了存庫作業(yè)工人彎腰動作，節(jié)省了工人體力，降低了肌肉骨骼損傷風險。

(2)針對SPS分揀工人手腕活動頻繁的問題設計了物料輸送車線束掛鉤，降低了SPS分揀工人的勞動強度，減少工人的腕部動作以及腕部旋轉現(xiàn)象，有效避免工人手腕頻繁彎曲引起腕管綜合征的風險。

3.3 行政管理方法的改進

改進作業(yè)方法和增加輔助作業(yè)器具是預防和控制OMSD最基本的措施，除此之外采用行政管理、培訓和醫(yī)療管理也能有效預防OMSD的發(fā)生。以人為本的行政管理是預防OMSD的主要方法之一。

(1)根據勞動強度、工作時間、工人的心理適應能力、工作任務和生理狀況等科學的制定工作內容。并且進行合理的工作輪換，為員工提供在各種不同崗位之間的流動機會，避免長時間從事相同內容工作對身體部位造成損傷。

(2)在休息時間也可合理安排工人進行工間操的訓練，現(xiàn)有成熟的工間操包含人體的各個部位，在做操的過程中可以使身體的眾多肌肉群得到放松，運用操中部分動作的大幅度運動，也可以充分伸展人體的肌肉和韌帶，加大關節(jié)的活動范圍，使柔韌性素質得到提高，對于身體姿勢的矯正有積極作用。

(3)定期舉辦一些培訓或健康教育活動也可以有效預防OMSD。通過教育培訓使工人意識到工作中的不安全的姿勢和常見職業(yè)病，引導工人采用正確的姿勢工作和盡量避免工傷。

(4)成立職業(yè)安全小組，進行定期記錄檢查，除了一些必要的體檢外，運用RULA-AL量表并結合北歐肌肉骨骼損傷標準問卷，可以知道該作業(yè)是否存在OMSD危險因素，并且了解作業(yè)者哪個部位不舒服或存在疼痛，從而針對性的改進作業(yè)方法或工具，對作業(yè)者進行干預和防護。

3.4 改善后的風險評估

依照上述三類改善方法，針對卸貨作業(yè)、SPS分揀作業(yè)兩個存在OMSD高風險工種的作業(yè)方法進行改善后，利用JACK軟件分析模塊中的RULA對改善后的作業(yè)姿勢進行評分后SPS分揀作業(yè)崗位評分如圖4所示。

SPS分揀作業(yè)

卸貨作業(yè)圖 4 改善后用JACK評分圖

改善后使用RULA-AL量表進行風險的再次評估，得到的評分結果與JACK評分匯總如表2所示。

表2 兩個高風險工種改善前后的肌骨損傷風險對比

由表2的中的評估結果可知，卸貨作業(yè)和SPS分揀作業(yè)的肌肉骨骼損傷風險的評分均有明顯的降低，肌肉骨骼損傷風險的評級也由改善前的AL3“該工作尚待研究、盡快改善”降低為 AL2，“尚待進一步研究”。表明應用作業(yè)方法改善，輔助作業(yè)器具的使用和行政管理方法的調整能夠有效地降低汽車生產物流作業(yè)工人的肌肉骨骼損傷風險。

4 討論

本研究應用RULA-AL量表對汽車生產物流工人進行了現(xiàn)場評價，分析了主要的四個汽車生產物流作業(yè)工種的OMSD分布特征，通過分析結果發(fā)現(xiàn)這4個工種均存在肌肉骨骼損傷的風險。從作業(yè)姿勢、作業(yè)器具的設計及行政管理方法三個方面著手進行改進，以SPS分揀作業(yè)和卸貨作業(yè)改善后的RULA-AL評分的變化可以看出，經過改善后的不同作業(yè)工種的肌肉骨骼損傷的風險顯著降低。

在研究過程中發(fā)現(xiàn)對作業(yè)方法的改善最簡單易行，糾正工人的不良姿勢、對作業(yè)流程進行優(yōu)化不僅成本較低，并且工人的接受程度也比較高。而對作業(yè)器具的設計的難度就高了許多，無論是設計多功能液壓助力物流車，還是物料輸送車線束掛鉤，對于研究人員的設計能力和創(chuàng)新能力都帶來了不小的考驗。相較于作業(yè)方法的改善所投入的時間與物質成本也高出不少。

本次研究的過程中也遇到了一定的困難，在引導工人采用正確的姿勢工作時由于工人們從未有過這樣的經歷，產生了一定的抵觸情緒，在進行詳細的解釋和一段時間的適應之后工人才逐漸的適應了正確的工作姿勢。這也說明，在進行改善過程中，實施對象對于改善措施的接受能力也是需要考慮的重要因素。

5 結論

本研究以汽車生產物流行業(yè)為背景，以汽車生產物流行業(yè)員工為研究對象，通過RULA-AL分析方法研究汽車生產物流行業(yè)員工的肌肉骨骼損傷風險并進行改善。總結整個研究分析過程，本研究得到以下結論：

RULA-AL量表能夠與汽車生產物流作業(yè)現(xiàn)場實際情況相結合，能夠準確的對不同的作業(yè)工種的肌肉骨骼損傷風險等進行評價。通過測評可知汽車生產物流員工的肌肉骨骼損傷風險較高，而通過改善后的肌肉骨骼損傷風險評價可以看出，應用作業(yè)方法改善，輔助作業(yè)器具的使用和行政管理方法的調整能夠有效地降低肌肉骨骼損傷風險。汽車生產物流企業(yè)就可以從作業(yè)方法改善，輔助作業(yè)器具的使用和行政管理方法的調整三個方面入手，降低工人的肌肉骨骼損傷風險。

本研究的結論對如何改進汽車生產物流行業(yè)員工的工作流程提供了參考依據，對改善汽車生產物流行業(yè)員工職業(yè)健康具有一定的實踐意義。