何思琪

(1.重慶大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院，重慶 400045; 2. 山地城鎮(zhèn)建設(shè)與新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400030)

工廠環(huán)境下的工作-休息排程與動(dòng)態(tài)光策略研究初探

何思琪1，2

(1.重慶大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院，重慶 400045; 2. 山地城鎮(zhèn)建設(shè)與新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400030)

中國工人職業(yè)健康與安全生產(chǎn)問題受到國內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)密切關(guān)注，是工人階層民生狀況的重要議題。本文旨在基于動(dòng)態(tài)變化的工業(yè)生產(chǎn)背景，探索工人工作時(shí)間、疲勞周期、光生理心理效應(yīng)之間的關(guān)系，從工人群體共性問題探討到個(gè)體差異，提出應(yīng)對工人作息的動(dòng)態(tài)光策略研究方向。通過實(shí)地調(diào)研分析結(jié)合文獻(xiàn)研究的方式，探索未來研究方向與方法的可能性:當(dāng)下和未來的工作時(shí)間系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)光策略應(yīng)對工人的節(jié)律差異，心理偏好，疲勞周期具有良好適應(yīng)性，包含時(shí)間系統(tǒng)設(shè)置，光劑量設(shè)置，亮度與色溫配對設(shè)置，以達(dá)到工作節(jié)奏與生理節(jié)律匹配，適當(dāng)提高警覺度、緩解工作疲勞的目的，從而改善工人健康狀況并提升生產(chǎn)效率。

工作-休息時(shí)間排程；生理節(jié)律；疲勞周期；動(dòng)態(tài)光環(huán)境

引言

疲勞生產(chǎn)加劇工傷事件的發(fā)生[1]，長期疲勞積累亦對工人生理、心理產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致疾病。多年來，中國工人工作狀況已得改善，大部分規(guī)范經(jīng)營的工廠嚴(yán)格控制工時(shí)。但工廠工作環(huán)境與一般辦公室環(huán)境仍存在巨大差異，主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：①行動(dòng)自由程度低；②夜間工作普遍。工作排程研究應(yīng)探索如何預(yù)防或緩解工廠工作造成工人生理、心理健康隱患的工作模式。

工作-休息時(shí)間排程是工業(yè)生產(chǎn)、工人健康、工業(yè)能耗三者的博弈(如圖1所示)，它包括工作時(shí)間設(shè)定與休息時(shí)間設(shè)置，工作環(huán)境因素亦關(guān)鍵。在工作排程的博弈中，如何平衡三者、達(dá)到整體最優(yōu)，是研究的重點(diǎn)，因此，本文對視、腦疲勞、睡眠節(jié)律與工作照明的關(guān)系展開討論，探索健康照明策略。傳統(tǒng)工廠車間中，高效高強(qiáng)度人工光源廣泛應(yīng)用于工廠工作照明，造成高能耗與工人健康隱患，而近年來，具有節(jié)能環(huán)保、體積小等優(yōu)勢的LED技術(shù)借助產(chǎn)業(yè)資本與政府補(bǔ)貼的雙重推動(dòng)作用下，逐步進(jìn)入室內(nèi)照明，但LED光品質(zhì)具有與人體生物不一致、不和諧效應(yīng)[2]。前期研究多聚焦于視功效，視舒適度，工作者偏好照明等方面，多用主觀評價(jià)的方法，而背后的復(fù)雜生理心理機(jī)制還未深挖掘。晝夜倒班的流水線工人接受長時(shí)間、大劑量的高強(qiáng)度人工光的照射是流水線生產(chǎn)的普遍現(xiàn)象，導(dǎo)致工人節(jié)律被擾亂、工作疲勞高頻發(fā)生且程度嚴(yán)重。

圖1 工作休息排程優(yōu)化的博弈Fig.1 Gambling of work-rest schedule

1 初步研究

該廠總裝車間尺寸為 94 m×51 m×9 m，為無天窗、機(jī)械通風(fēng)車間如圖2所示，目前，該電子工廠室內(nèi)照明以局部工作臺照明為主(圖3)。在冬季進(jìn)行的測量中，由于無天窗，車間中部區(qū)域色溫明顯低于室外，在3 000 K～5 000 K之間(圖4)。單層彩鋼板屋頂?shù)墓I(yè)廠房室內(nèi)空氣溫度、室內(nèi)相對濕度主要受當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境溫度影響；空氣流速受建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)影響，且室內(nèi)空氣流速遠(yuǎn)小于室外的,夏季工人工作需電扇輔助通風(fēng)。電機(jī)機(jī)械廠室內(nèi)噪聲A聲級為70～75 dB(A),遠(yuǎn)大于室外噪聲57 dB(A)，且全天室內(nèi)聲環(huán)境差異較小。工業(yè)廠房的光環(huán)境主要受當(dāng)?shù)貧夂蚺c車間開窗形式影響；天窗對室內(nèi)光環(huán)境的改善起到極其顯著的作用。電子機(jī)械工業(yè)車間的噪聲級在 70～110 dB(A)，頻譜主要集中于500～2 000 Hz范圍內(nèi)。[3]

圖2 工人工作環(huán)境與工種調(diào)研(圖片由李訓(xùn)智[2]提供)Fig.2 Investigation on workplace environment and type of work

圖3 總裝車間各時(shí)段照度實(shí)測數(shù)據(jù)Fig.3 Illuminance test data of assembly workshop

圖4 總裝車間各時(shí)段色溫實(shí)測數(shù)據(jù)Fig.4 CCT test data of assembly workshop

圖5 工作-休息-排程與輪班模式調(diào)研Fig.5 Investigation of work-rest schedule and shift work schedule

實(shí)地調(diào)研對車間工作環(huán)境與工人行為展開研究。實(shí)驗(yàn)變量控制須排除骨骼肌疲勞的顯著影響，因此選擇具有持續(xù)視覺工作和注意力的代表性的工種，此調(diào)研擇了總裝和注塑為典型工種。接受調(diào)查的工人年齡基本分布在19～28歲之間，普遍采用的工時(shí)為8小時(shí)，白班從早上8：00—12:00，午休時(shí)間為12:00—13:30，下午從13:30—17:30，夜班輪班為順時(shí)針方向的三班倒班。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，男女工人各自緩解疲勞的方式不同，疲勞程度變化與機(jī)體忍耐程度亦不相同。重慶大學(xué)張璐[4]根據(jù)調(diào)研情況展開替代實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在白班系統(tǒng)中，全人工光500 lx，5500 K恒定光環(huán)境下，疲勞積累發(fā)生在上、下午各一次，每日16:00—16:30是疲勞積累最大時(shí)段。輪班系統(tǒng)一般按順時(shí)針進(jìn)行，早班開始時(shí)段與夜班結(jié)束時(shí)段的疲勞程度較高，如圖5。目前研究還停留在初始階段，工作疲勞背后復(fù)雜的機(jī)制與優(yōu)化措施將在未來研究中得到進(jìn)一步討論。

2 人體疲勞-恢復(fù)機(jī)制

2.1 疲勞的閾限

人體疲勞有多種定義方式，例如，按照程度等級分為一般輕度疲勞，中度疲勞，重度疲勞；根據(jù)機(jī)體產(chǎn)生機(jī)制，則分為骨骼肌疲勞，視疲勞，腦疲勞，心理疲勞等。在生物心理學(xué)研究中，疲勞需要一個(gè)閾限進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，而反應(yīng)時(shí)間、行動(dòng)效率等方法能量化疲勞程度，反映其時(shí)序變化。如Pnar Güzel[5]等采用Wechsler Memory Scale-Revised (WMS-R)量表測定記憶量，Auditory Verbal Learning Test (AVLT)測定瞬時(shí)記憶與學(xué)習(xí)量，反映腦力工作、疲勞程度?，F(xiàn)代疲勞研究借助眾多生物、醫(yī)學(xué)測試作為疲勞設(shè)定閾限(表1)，不同的操作定義的設(shè)定也可表明不同機(jī)制產(chǎn)生的疲勞及其程度變化，其中存在不同神經(jīng)系統(tǒng)間系統(tǒng)交互作用。對同一個(gè)刺激下不同類型疲勞的變化展開研究，可研究發(fā)掘其交互作用與綜合作用。

表1 疲勞的度量方式

2.2 疲勞相關(guān)的排程研究

無論人類、其他生物還是其他物質(zhì)，如材料，自身都存在 “疲勞周期”,體現(xiàn)了人體功效與時(shí)間維度的復(fù)雜關(guān)系。生物體疲勞機(jī)制更為復(fù)雜，因體內(nèi)有多套疲勞系統(tǒng)交互作用。 睡眠情況、工作時(shí)間、工種特點(diǎn)、休息行為等均能對疲勞與恢復(fù)速度產(chǎn)生影響。

2.2.1 輪班系統(tǒng)優(yōu)化

工廠環(huán)境工人疲勞研究最早聚焦于夜班輪班對工人的影響上。早期研究中，針對工人夜班滿意度和接受度進(jìn)行調(diào)查的問卷表明[6]，夜班影響到工人的精神狀態(tài)，生活習(xí)慣和社交生活。雖然如此，夜班的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制亦能激發(fā)工人的興奮情緒，使之在12小時(shí)一換班的排班系統(tǒng)中基本不產(chǎn)生消極行為[7]。Czeisler CA等在研究中討論了睡眠區(qū)間與生理相位的關(guān)系，至此，研究者們意識到夜班對人體最大的影響在于睡眠障礙：當(dāng)剝奪睡眠持續(xù)到56小時(shí)，外周血淋巴細(xì)胞增殖反應(yīng)將發(fā)生變化[8]。直到David Berson[9]發(fā)現(xiàn)人體的光生物通路，將光與人體生物鐘聯(lián)系在一起，發(fā)掘了光劑量對睡眠相位、困倦程度與警覺度的影響，為解決夜班引起的睡眠障礙問題指引新的方向。

前期研究大量實(shí)驗(yàn)對輪班系統(tǒng)展開，發(fā)現(xiàn)夜班疲勞適應(yīng)程度與工種特點(diǎn)有關(guān)。要求持續(xù)注意力的工種，夜班中認(rèn)知反應(yīng)力會降低；無持續(xù)注意力，高認(rèn)知負(fù)荷的夜班工作其生產(chǎn)效率不變。夜晚的視覺搜索能力與手工技術(shù)水平極低，但語言推理與計(jì)算能力相對有良好適應(yīng)性，而反應(yīng)效率和心算能力均能提高。在疲勞緩解的光策略研究中，是否能針對工種的特點(diǎn)給以適當(dāng)刺激以提高警覺度，亦是值得討論的議題。

夜班出錯(cuò)率相比早班較高，通過工時(shí)控制能有效緩解：體動(dòng)測試顯示，夜班之后，工人睡眠時(shí)間減少，而Cruz C, Boquet[10]等學(xué)者提出縮短工作時(shí)間到每周60小時(shí)，能明顯降低夜班出錯(cuò)率。

不僅在時(shí)間段上需要對工作時(shí)間進(jìn)行控制，研究發(fā)現(xiàn)人體生物鐘也存在個(gè)體間差異，對于某些工人，早班(早晨4:00—5:00開始)可能造成整日困倦的狀態(tài)[11]。Juslen所研究的三班倒輪班系統(tǒng)中，早班開始時(shí)和晚班結(jié)束前工人困倦程度最高，下午班時(shí)工人最為清醒。工人在第二次和第四次休息時(shí)比第一次和第三次休息時(shí)困倦。而午飯前，是困倦爆發(fā)時(shí)段，該研究考慮到工人睡眠類型的評估，發(fā)現(xiàn)與早起型工人相比，晚睡型工人對順時(shí)針輪班的適應(yīng)性更強(qiáng)，強(qiáng)光刺激對其警覺性提高、困倦度抑制產(chǎn)生效應(yīng)更明顯[12]。

圖6 睡眠類型與工作時(shí)間(根據(jù)Gamble K.[13]2015研究成果繪制)Fig.6 Effect of chrono-type and work duration on circadian rhythm (According to Gamble K.[13]2015)

生物鐘差異的本質(zhì)是不同的睡眠類型，一般的睡眠類型在兩種極端類型之間變化：晨鳥型(睡眠時(shí)間：12:00am—6:00am)和夜貓型(睡眠時(shí)間：3:00am—10:00am)[13],工作時(shí)段應(yīng)與睡眠時(shí)段盡量減少重疊，否則將造成工作效率低下和工人的健康隱患(圖6)。Ce′line Vetter[14]等將適應(yīng)睡眠類型的工作排班(CTA)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)線，根據(jù)慕尼黑睡眠類型問卷(MSFEsc)[15]測試結(jié)果對工人進(jìn)行分類，研究結(jié)果顯示：適應(yīng)睡眠類型的工作排班(CTA)能顯著增加夜班工人在工作日的睡眠時(shí)間、提升睡眠質(zhì)量并減緩夜班引起的晝夜節(jié)律失調(diào)。

2.2.2 工作-休息系統(tǒng)優(yōu)化

現(xiàn)階段工作-休息排程研究通過生物指標(biāo)檢測進(jìn)行疲勞檢驗(yàn)。為得出工人最大可接受工作時(shí)間[16]，可利用本身最大攝氧量作為評估依據(jù)，判定工作者的生理作業(yè)能力[17]，或利用工作效率、正確率、身體各部分的RPE評分依據(jù)Borg量表評分[18]。根據(jù)工人的疲勞程度不同為其安排不同的休息時(shí)間[19]的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究已觸及到個(gè)體差異, 趙小松[20]等以Wu和Wang提出根據(jù)工人個(gè)體的最大可接受工作時(shí)間設(shè)定休息區(qū)間，建立了單人工作-休息排程的數(shù)學(xué)模型。

總體來看，基于人體生理因素的排程優(yōu)化研究主要呈現(xiàn)為兩階段：

1)疲勞參數(shù)檢驗(yàn)：將工作效率衰退-時(shí)間模型假設(shè)為線性函數(shù)和指數(shù)函數(shù)，提出工作疲勞具有前端負(fù)載特性，因此短期休息應(yīng)設(shè)置在工作時(shí)間軸的前端[21]，能有效提升工人生產(chǎn)效率。

2)工作休息最優(yōu)組合：短暫休息能促進(jìn)生理、情緒上的疲勞恢復(fù)，工作期間的休息按照時(shí)間長短被劃分為放假，正式休息(三餐)，非正式休息(如廁，飲水等)，微型休息(工作臺上暫時(shí)停止工作)[22]，以此為基礎(chǔ)比較工作休息時(shí)間設(shè)置下工人工作效率。根據(jù)工人個(gè)體疲勞狀態(tài)調(diào)節(jié)工作系統(tǒng)，設(shè)置休息時(shí)段后，工人疲勞恢復(fù)不必達(dá)到100%，就能有效平衡工作效率與疲勞舒緩[23]。

在我國情景下，《中國工人工間休息，輪班起始時(shí)間，睡眠影響的工傷發(fā)病調(diào)查》[24]指出，工間休息能延遲工傷發(fā)生，同時(shí)緩解疲勞。中國工業(yè)的安全生產(chǎn)與工人健康權(quán)益的意識正在覺醒。

前期研究中，工廠視疲勞研究主要對精細(xì)加工作業(yè)、視覺作業(yè)密集等問題展開討論，由于研究視覺界面不同，視覺作業(yè)類型不同，眾多研究結(jié)果不盡相同。工業(yè)環(huán)境的視覺需求主要集中在工人視功效，以提高工作效率，但視疲勞周期研究尚不足。Haider的研究表明，工作4小時(shí)休息16分鐘能使視覺恢復(fù)到工作前水平，視覺疲勞得到舒緩。Misawa，F(xiàn)loro和Parimal分別對VDT視覺作業(yè)展開研究，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入作業(yè)效率在45～60分鐘后達(dá)到最低，至少應(yīng)每工作60分鐘休息10分鐘。然而，上世紀(jì)八十到九十年代的研究所基于的圖像顯示技術(shù)背景早已不適用于當(dāng)下，近年來成像技術(shù)更新?lián)Q代的速度超過視疲勞研究跟進(jìn)速度，工作人群的視覺作業(yè)強(qiáng)度愈大，探索普適的視疲勞研究方法，以此探尋適應(yīng)不同視覺界面下的視疲勞緩解方法是未來研究一大挑戰(zhàn)。

3 工廠環(huán)境光暴露

工人工作排程優(yōu)化應(yīng)平衡生產(chǎn)效率與安全、健康生產(chǎn)兩者關(guān)系，工廠作業(yè)照明通過光策略增加視覺舒適度，緩解疲勞，以達(dá)到提高工人生產(chǎn)效率的目的。工廠光環(huán)境改變從而影響工人行為與工作效率的10種機(jī)制有：視功效，視舒適度，視覺環(huán)境, 人際關(guān)系，生物鐘，刺激效應(yīng)，工作滿意度，困難排解能力，暈輪效應(yīng)，作用過程。此模型(見圖7)基本概括了工廠環(huán)境人工照明與工人績效、工廠總體收益的關(guān)系。[25]

圖7 照明措施對工廠收益影響模型(根據(jù)HT. Juslen[24]2005研究成果繪制)Fig.7 Model of lighting effects on industrial productivity (According to HT. Juslen[24]2005)

3.1 生理節(jié)律調(diào)節(jié)

早在1995年，Dawson[26]等研究者開始意識到強(qiáng)光對急速分泌和生物鐘控制有顯著作用，褪黑素分泌機(jī)制對460nm的光波段最敏感[27]，每種單色光刺激與褪黑素抑制程度呈非線性劑量反應(yīng)關(guān)系[28]，為生理節(jié)律光療的光劑量研究打下基礎(chǔ)。藍(lán)光輻射大于20J·cm-2后將導(dǎo)致眼底變化，因此曝光劑量控制至關(guān)重要[2]。Sasseville A指出，可用短波光與藍(lán)光鏡能為人體創(chuàng)造“生理黑暗”，從而重設(shè)人體生物鐘[29]。除要求持續(xù)注意力的工種外，強(qiáng)光能切實(shí)改善夜班中年工人的工作記憶和精力集中程度[30]。長期非時(shí)限的日間曝光藍(lán)白光，經(jīng)過視黑素研究優(yōu)化，能建立穩(wěn)定的生理節(jié)律相位，提高認(rèn)知能力與情緒水平[31]。

充分認(rèn)識到光環(huán)境與人體關(guān)系后，工作環(huán)境的生物鐘照明模型應(yīng)運(yùn)而生，其在辦公室[32]和醫(yī)療環(huán)境[33]中有所發(fā)展?；诠馍镄?yīng)的人體生物鐘重設(shè)配合上文提到的基于睡眠類型的工作排班(CTA)，兩種方法相互配合，未來研究將探索是否能將工人的生理節(jié)律紊亂調(diào)節(jié)至最小化。雖然國外相關(guān)研究已有一定程度開展，但國內(nèi)外國情差異明顯，不同地域文化、社會制度下，工人年齡、生理、心理等情況亦不同，針對我國工人的相關(guān)研究應(yīng)及時(shí)展開。

3.2 工作疲勞的心理生理調(diào)節(jié)

視覺刺激效應(yīng)與心理變化問題由于涉及到變量外心理因素的干擾，因而具有一定復(fù)雜性。 如Hawthorne[34]效應(yīng)是心理學(xué)領(lǐng)域的重要發(fā)現(xiàn)，Hawthorne實(shí)驗(yàn)的原本目是為探究照度等級與工作效率的關(guān)系，卻意外發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)評估本身對被試者產(chǎn)生關(guān)注感，因而對工作者工作效率產(chǎn)生顯著影響。而工廠工人行為自由度不高，相比一般工作者習(xí)慣于受監(jiān)督與控制，因此效應(yīng)對實(shí)地工廠實(shí)驗(yàn)的影響相對較小。

工人的偏好照度水平隨著日、周、月，甚至年周期變化，實(shí)驗(yàn)初始照度值越高，調(diào)光偏好照度越高[35]，因此調(diào)光作業(yè)并不確定最佳照度的合適方法[36]。在探討照度升高與效率提升的調(diào)光實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，工作照度從500lx提高到2 500lx,生理參數(shù)中僅警覺度發(fā)生變化[37]。HT. Juslen與嚴(yán)永紅等學(xué)者的實(shí)驗(yàn)均證明，由于生理反應(yīng)相對滯后，主觀評價(jià)與生理測試結(jié)果不一致。因此，工廠環(huán)境下高效高強(qiáng)度的工作面照明的可行性還需考量。相關(guān)照度偏好研究已深入到行為心理層面，工人偏好，心理適應(yīng)性，動(dòng)態(tài)調(diào)光系統(tǒng)的關(guān)系，以及照度與色溫的最優(yōu)配對仍值得探討。

前期限于照度等級的探索將延伸到光色、光劑量層面研究，在工廠工作臺藍(lán)白光照明實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)，藍(lán)白光能緩解視疲勞，提升視功效[38]，但此研究其未考慮長時(shí)暴露于藍(lán)光對人視覺機(jī)能產(chǎn)生的光化學(xué)損傷。在7 000 K的色溫下，腦波活性達(dá)到最大，但極易積累疲勞；在3 000 K色溫下，腦波活力最低，LU S.指出5 000 K為工作照明的最佳色溫[39]，而嚴(yán)永紅的實(shí)驗(yàn)證明4 000 K的識別率相對較高，最佳色溫配對比為4 000 K配2 700 K[40]。并且長期、高負(fù)荷的工作者行為與累時(shí)效應(yīng)將在視疲勞-恢復(fù)機(jī)制中得到討論[41]?？傊?，高強(qiáng)度，高照度照明易引起腦疲勞，而相對低照度低色溫光策略是未來工作照明的研究方向。工作面的局部照明策略同樣值得探討，其能有效控制照明能耗，并有效應(yīng)對工人個(gè)體差異化的需求。

4 未來挑戰(zhàn)

當(dāng)今世界工業(yè)站在第四次革命的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，未來工業(yè)生產(chǎn)將是怎樣的？工廠是否將走向去人工化？Wolfgang博士認(rèn)為，工廠將不會走向去人工化，相反，工人工作模式與社會階層將發(fā)生轉(zhuǎn)變。工業(yè)智慧生產(chǎn)時(shí)代即將來到，從現(xiàn)有的局部自動(dòng)化、通訊自動(dòng)化，到未來人類遠(yuǎn)程控制整個(gè)生產(chǎn)過程、供應(yīng)系統(tǒng)，達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)自組織管理。至此，工人群體將面臨以下變化：

1)工作模式改變工人心理：工人在生產(chǎn)系統(tǒng)中不再作為生產(chǎn)者發(fā)揮作用，而是以更主動(dòng)的角色作用于生產(chǎn)鏈，即管理者、設(shè)計(jì)者和消費(fèi)者。機(jī)械勞動(dòng)能力將被決策、排難能力取代，腦力勞動(dòng)的比重將大幅上升。由于工作方式、角色不同，該群體的社會階層也將發(fā)生變化，從前的“藍(lán)領(lǐng)”群體，將轉(zhuǎn)變?yōu)榻橛谒{(lán)、白領(lǐng)之間的“灰領(lǐng)”[42]群體，個(gè)人的人際關(guān)系，心理壓力發(fā)生機(jī)制將發(fā)生一定程度的變化。

2)工作界面革新加劇視、腦疲勞：傳統(tǒng)制造業(yè)的工作面實(shí)物操作將轉(zhuǎn)變?yōu)槟M數(shù)據(jù)、圖像，平面化地展示在屏幕上，甚至將來，隨著成像技術(shù)飛速發(fā)展及其在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，更加仿真化的視覺界面，如VR、AR，未來將在工業(yè)生產(chǎn)中掀起視覺工作界面的革命，視、腦疲勞研究將面臨不斷變化的需求。

3)工作時(shí)間自由化與夜晚工作普遍化：傳統(tǒng)工廠主要在生產(chǎn)線進(jìn)行晝夜工作，而隨著24小時(shí)經(jīng)濟(jì)的推進(jìn)，工作時(shí)間越來越自由，社交時(shí)間比重加大，越來越多的工作者將選擇在夜晚開展工作，并且時(shí)間安排更自由。抑制節(jié)律紊亂的夜班照明與工作-休息時(shí)間排程研究體現(xiàn)其重要性。

5 結(jié)束語

人工照明研究在智能控制系統(tǒng)上已獲得相當(dāng)突破，技術(shù)上的進(jìn)展將應(yīng)用于促進(jìn)人類群體身心健康的目標(biāo)。動(dòng)態(tài)照明與智慧控制能實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的感應(yīng)刺激、定時(shí)、動(dòng)態(tài)同步等，技術(shù)應(yīng)用的依據(jù)來源于睡眠類型評估、疲勞周期、心理偏好，以此回應(yīng)工作者包含個(gè)體差異的視覺光感知、非視覺光感知，以及心理感受(圖8)。所以包含著時(shí)間設(shè)置、光劑量設(shè)置、亮度與色溫最優(yōu)配對的光策略背后是復(fù)雜的人體生理心理機(jī)制和技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合效益，其最終的目的是讓提升工人工作效率與促進(jìn)工人身心健康并行。照明研究者應(yīng)綜合考慮、求證，選擇能讓工作者生理節(jié)律與工作時(shí)間同步，心理壓力、視疲勞、腦疲勞得到適當(dāng)緩解的最優(yōu)解。

圖8 回應(yīng)人工人生理心理需求的動(dòng)態(tài)光策略Fig.8 Dynamic lighting strategy responding to workers’ physiological and psychological demand.

解決工人階層工作健康問題亦是社會安定的良藥。即將面臨的工業(yè)變革引起工人工作模式、社會關(guān)系變化、視覺工作界面革新的作用不容小視，研究者須抓住技術(shù)變化趨勢，在變化來臨前預(yù)測未來工人面臨的健康隱患，以此對“征”下藥。

[1] International Labour organization in China manual，2013.

[2] 趙介軍, 喬波, 過峰. LED 藍(lán)光危害研究[J]. 照明工程學(xué)報(bào), 2015,26(1):84-87.

[3] 李訓(xùn)智. 基于瞬變應(yīng)激理論的工廠休憩場所設(shè)計(jì)策略研究 [D]. 重慶：重慶大學(xué), 2015.

[4] 張璐.全人工恒定光環(huán)境下流水線工人的疲勞周期研究 [D]. 重慶：重慶大學(xué), 2016.

[5] CRUZ C, BOQUET A, DETWILER C, et al. Clockwise and counter-clockwise rotating shifts: effects on vigilance and performance[J]. Aviat Space Environ Med, 2003,74: 606.

[6] AGERVOLD. M. Shiftwork-a critical review, Scand. [J]. Psychol. 1976,17:191-188.

[7] CZEISLER CA, WEITZMAN ED, MOORE-Ede MC, et al. Human sleep: its duration and organization depend on its circadian phase[J].Science,1980,210:1264.

[8] XIAO Y, ZHAO. ZX. Sleep deprivation effects on the immune system and the endocrine[J]. People’s Military Medical, 2006,11(49).

[9] ECKER J L, DUMITRESCU O N, WONG K Y, et al. Melanopsin-expressing retinal ganglion-cell photoreceptors: cellular diversity and role in pattern vision[J]. Neuron, 2010, 67(1):49-60.

[10] CRUZ C, BOQUET A, DETWILER C, et al. Clockwise and counter-clockwise rotating shifts: effects on vigilance and performance[J]. Aviation Space & Environmental Medicine, 2003, 74(6 Pt 1):606.

[11] KECKLUND G, ?KERSTEDT T. Effects of timing of shifts on sleepiness and sleep duration [J]. Journal of Sleep Research, 1995, 4(Supplement s2):47-50.

[13] GAMBLE K, YOUNG M. Circadian Biology: The Early Bird Catches the Morning Shift [J]. Current Biology Cb, 2015, 25(7):269.

[14] VETTER C, FISCHER D, MATERA J, et al. Aligning Work and Circadian Time in Shift Workers Improves Sleep and Reduces Circadian Disruption [J]. Current Biology Cb, 2015, 25(7):907-11.

[15] JUDA M, VETTER C, ROENNEBERG T. The Munich Chrono Type Questionnaire for Shift-Workers (MCTQShift). [J]. Journal of Biological Rhythms, 2013, 28(2):130-140.

[16] WU H C,WANG M J J. Determing the maximum acceptable work duration for high-intensity work[J].European Journal of Applied Physiology,2001,85(3-4);339-344.

[17] ASTRAND P O,RODAHL H A, et al. Textbook of work physilogy: physiological bases of exercise[M]. Canada:Human Kinetics,2003:273-298.

[18] 徐凱宏,王述洋,宋春明. 合理構(gòu)建視頻顯示終端(VDT)作業(yè)疲勞工間休息制度[J]. 中國安全科學(xué)學(xué)報(bào),2009(4):26-31.

[19] HSIE M，HSIAO W，CHENG T et al. A model used in creating a work-rest schedule for laborers [J].Automation in Construction,2009,18(6):762-769.

[20] 趙小松，常陳英，張陽,等.考慮工人疲勞的工作排程研究.工業(yè)工程與管理[J]. 2012,7(1):112-116.

[21] BECHTOLD S E, SUMNERS D W L. Optimal work-rest scheduling with exponential work-rate decay [J]. Management Science, 1988, 34(4):547-552.

[22] KONZ S. Work/rest: Part II-The scientific basis (knowledge base) for the guide 1[J]. International Journal of Industrial Ergonomics, 1998, 22(s 1-2):73-99.

[24] LOMBARDI D A, JIN K, COURTNEY T K, et al. The effects of rest breaks, work shift start time, and sleep on the onset of severe injury among workers in the People’s Republic of China. [J]. Scandinavian Journal of Work Environment & Health, 2014, 40(2):146-55.

[25] JUSLéN H, TENNER A. Mechanisms involved in enhancing human performance by changing the lighting in the industrial workplace [J]. International Journal of Industrial Ergonomics, 2005, 35(9):843-855.

[26] DAWSON D, ENCEL N, LUSHINGTON K. Improving adaptation to simulated night shift: timed exposure to bright light versus daytime melatonin administration. [J]. Sleep, 1995, 18(1):11-21.

[27] BRAINARD GC, HANIFIN JP, GREESON JM, et al. Action spectrum for melatonin regulation in humans: evidence for a novel circadian photoreceptor. [J]. Journal of Neuroscience the Official Journal of the Society for Neuroscience, 2001, 21(16):6405-6412.

[28] DAUCHY R T, BLASK D E, BRAINARD G C, et al. Low-intensity light at night (LAN) exposure and alterations in hepatoma and human breast tumor lipid metabolism in rats: A dose-response study [J]. Cancer Research, 2005, 65.

[29] SASSEVILLE A, HéBERT M. Using blue-green light at night and blue-blockers during the day to improves adaptation to night work: a pilot study. [J]. Progress in neuro-psychopharmacology & biological psychiatry, 2010, 34(7):1236.

[30] KRETSCHMER V, SCHMIDT K H, GRIEFAHN B. Bright light effects on working memory, sustained attention and concentration of elderly night shift workers [J]. Lighting Research & Technology, 2012, 44(3):316-333.

[31] NAJJAR R P, WOLF L, TAILLARD J, et al. Chronic artificial blue-enriched white light is an effective countermeasure to delayed circadian phase and neurobehavioral decrements.[J]. Plos One, 2014, 9(7):e102827.

[32] 周太明.光的生物功能與動(dòng)感照明 [J].中國照明電器,2005(10):7-8.

[33] 片山就司,野口公喜,伊藤武夫.生物鐘照明的應(yīng)用——關(guān)于應(yīng)用人體生物鐘的新型照明[C]//中國照明學(xué)會(2005)學(xué)術(shù)年會論文集.北京：中國照明學(xué)會，2005:445-447.

[34] PARSONS H M. What Happened at Hawthorne? [J]. Science, 1974, 183(4128):922-932.

[35] JUSLé H. Lighting, Productivity and Preferred Illuminances-Field Studies in the Industrial Environment [D]. Teknillinen Korkeakoulu Valaistuslaboratorio, 2007.

[36] FOTIOS S A, CHEAL C. Stimulus range bias explains the outcome of preferred-illuminance adjustments [J]. Lighting Research & Technology, 2010, 42(1):433-447.

[37] WILHELM B, WECKERLE P, DURST W, et al. Increased illuminance at the workplace: Does it have advantages for daytime shifts? [J]. Lighting Research & Technology, 2011, 43(2):185-199.

[38] LIN C J, FENG W Y, CHAO C J, et al. Effects of VDT Workstation Lighting Conditions on Operator Visual Workload [J]. Industrial Health, 2008, 46(2):105.

[39] SHI L, KATSUURA T, SHIMOMURA Y, et al. Effects of Different Light Source Color Temperatures during Physical Exercise on Human EEG and Subjective Evaluation [J]. Journal of the Human-Environment System, 2009, 12(1):27-34.

[40] 嚴(yán)永紅, 關(guān)楊, 王寧,等.不同色溫T5熒光燈光色配比識別率對比實(shí)驗(yàn)研究[J]. 照明工程學(xué)報(bào), 2010, 21(5):59-62.

[41] 嚴(yán)永紅, 晏寧, 關(guān)楊，等.光源色溫對腦波節(jié)律及學(xué)習(xí)效率的影響[J]. 土木建筑與環(huán)境工程, 2012, 34(1):76-79.

[42] 蔡少波. 工業(yè)4.0來了,人去哪了[J]. 經(jīng)濟(jì)研究導(dǎo)刊, 2015(1):286-287.

Preliminary Study of Work-rest Schedule Optimization and Lighting Strategy in Industry

HE Siqi1,2

(1.Faculty of Architecture and Urban Planning，Chongqing University，Chongqing 400045，China;2.KeyLabofMinistryofEducationforNewTechnologyofMountainousTowns，Chongqing400030，China)

Workers’ health condition and industrial safe production have become issues of livelihood state of this social class. Based on a dynamic industrial development, this paper discusses the relationships between workers’ working time, fatigue period，physiological and psychological effects of light, some aspects extending from group commonality to individual difference, in this way, dynamic lighting strategy that’s responding to workers’ time schedule is coming up. Combing field study and literature research, possible issues and method in future study have been probed: work-rest schedule, lighting strategy in present and future should have appropriate adaption to workers’ circadian rhythm, preference, fatigue period; the whole system includes time placement, light irradiance dose setting, illuminance and CCT optimum match, and eventually achieve the goal of promoting alertness and fatigue recovery, working pace synchronizing with circadian rhythm. This can improve workers occupational health condition as well as promote industrial productivity.

work-rest schedule; circadian rhythm; fatigue period; dynamic lighting

國家自然科學(xué)基金(51378518)，亞熱帶建筑科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放研究基 (2009KB15)，重慶高校創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)計(jì)劃資助項(xiàng)目(CXTDX201601005) 通訊作者：嚴(yán)永紅，E-mail：65120701@126.com

TM923

A

10.3969/j.issn.1004-440X.2016.06.011