“共生工人”与机械外骨骼控制项目

艾伯特·W·摩尔 迪韦亚·斯里尼瓦桑｜文 郁振山｜译

2016年3月，美国国家职业安全卫生研究所（NIOSH）的研究员在《职业与环境卫生杂志》上发表文章，描述了协同作业机器人对工作场所的影响。作者认为，机器人“创造出了3种类型的工人：人类工人、机器工人和共生工人。”其中，共生工人指的是“配备自动装置或机械外骨骼来增强作业表现”的员工。外骨骼能降低肌肉骨骼损伤风险，从安全健康层面考虑，确实有一定吸引力；《生物力学杂志》的文章也认为，被动式外骨骼能降低腰部受力，通过增加扭转力来辅助背部肌肉。但如今的问题是，如何将共生工人融入现代化作业场所。

就在《职业与环境卫生杂志》的文章发布几个月后，另一期刊The Synergist预测“工业卫生专家很快就能在工作场所看到这些外骨骼设备”，并介绍了市场上几种不同的机械外骨骼。The Synergist刊文表示，它能降低身体受力，预防受伤，机械外骨骼最终会从新奇的技术奇迹转变为日常的工效辅助设备。但哪些工作会与外骨骼设备形成共生关系呢？

答案并不是直接的。根据工效学教材《工程生理学》，“管理人员和工程师设定作业任务和作业方式时，须根据作业人员的生理条件调整作业。”从此角度看，传统工程控制和管理控制不能有效降低肌肉骨骼损伤风险的作业，就可作为使用机械外骨骼的开端。

评估机械外骨骼

目前还不存在针对机械外骨骼的任何强制标准或自愿标准。但相关工作正在进行中，美国多个联邦机构在2017年召开了开放性会议，进行了技术交流，自愿标准的制订工作也逐渐推进。其目的是确保不同的外骨骼商品可进行比较、评估，为外骨骼生产商的公平竞争和效率提升创造条件。

福特汽车生产线员工使用机械外骨骼辅助作业

配备机械外骨骼的仓库搬运员

《工程生理学》的文章提供了一套最佳评估流程，可评估人的能力与作业任务要求的匹配程度。评估分别在使用机械外骨骼的前后进行，其关键是确定人的能力与作业要求之间是否有一致性。如果有一致性，两者则可匹配。若不一致，该项作业任务就应转换给共生工人进行。转换之后，须再次将两者进行比较。

美国工业卫生协会（AIHA）工效学委员会的“工效学评估工具箱”有20种工具，可量化这种一致性。比如“上肢快速评估工具”“拉力指数表”“NIOSH提拉力等式”，都能为作业任务的调整提供参考。直接听取工人的建议也是了解一致性的好方法。

最大程度发挥机械外骨骼潜力的关键，是保证匹配度。理想情况下，外骨骼能根据使用者的体型、身材和关节位置进行调整。这些人体测量学数据是保证设备与人体匹配的必要信息，不应使用想象中的“正常成年人”作为设计原型，还要考虑不同身形、性别、年龄和劳动能力所带来的数据差别。

机械外骨骼控制项目

雇主无论使用人类工人、机器人还是共生工人，每种都涉及一定的风险。对潜在的不匹配问题进行预估和应对，就能降低这些风险。

要知道，机械外骨骼与呼吸器类似。两者都属于可穿戴科技，都能创造共生关系，控制风险暴露。两者均存在穿和脱的问题，也都会因此影响装备的有效性。两者的选择过程也比较复杂，机械外骨骼有动力外骨骼和被动式外骨骼，呼吸器则有半面罩、全面罩、空气净化和自给式之分。此外，设备的选择也与身材、风险类型有关。工业卫生专家都熟悉呼吸防护项目，因此将其中一些关键元素用于外骨骼控制项目，也能在缺少正规标准的情况下有效利用外骨骼。以下为项目创建与实施的主要流程：

创建书面项目

首先要创建书面外骨骼控制项目，指定一名机械外骨骼协调员，让其负责监管外骨骼技术的生命周期、与人和环境的交互。确保书面项目的执行。咨询外骨骼使用者，听取他们对装备作用的看法及存在的问题。确保机械外骨骼的使用不会干扰整体作业表现。

评估需求

应系统评估作业场所是否需要机械外骨骼。传统的工效学方法能否将肌肉骨骼损伤风险降至可接受范围内？是否有理由相信这种共生关系能做到低成本、高效率，是否能真正降低风险？有何数据支持这种推论？有多大的不确定性？使用机械外骨骼的驱动力来自哪里？

机械外骨骼的选择

制定外骨骼选择的相关规定，要求根据风险特点、严重程度、作业要求、作业环境、各类型外骨骼的特点和缺陷等进行选择。与外骨骼供应商合作，了解其特点、成本、潜在作用。比如，可安排供应商对不同品牌的外骨骼进行试用，分别评估它们对风险削减的实际作用。确定选择标准后，就要在装备采购和使用上充分利用标准。

使用者的接受程度

评估使用者的接受程度。工人如何看待这种共生关系？接受程度是发挥共生效果的重要因素。从一开始就要让员工参与其中。要知道，工人每天都会穿戴这些设备工作数小时。还要让工人尝试多种型号的装备。

马修·马里奥是美国工效学公司Briotix的带头专家。考虑到卫生和匹配性等因素，他反对多人使用同一个机械外骨骼。“工人不喜欢穿同事刚用完又没有清洗的设备。另外，一旦匹配的尺寸确定后，最好就不再调整，避免出现调整误差。”

实事求是地描述使用机械外骨骼的目的，以及它们对员工的保护作用。避免过度吹嘘。一旦有了标准，就及时参考，并注意遵守相关的安全健康法规。

健康监督

雇主要了解，机械外骨骼对工人健康的要求，因为他们必须在使用外骨骼的同时完成作业任务。而装备本身的重量、产生的热量、动作幅度的限制以及动作模式，都可能给人带来额外的负担。进行健康监督就能够评估使用外骨骼设备对身体带来的长期和短期影响。员工能否忍受共生关系所带来的生理和心理负担？使用设备前，评估员工的作业准备情况。作业任务和作业环境变更后，还要再次评估。

使用外骨骼设备期间产生的实时传感器数据，能让人深度了解作业对体能和健康的要求。因此，要注意收集传感器数据，根据数据来确定哪些工人可以使用外骨骼，以及如何使用。

匹配

外骨骼要与使用者互相匹配。要清楚设备穿脱时怎样调整才能实现最佳匹配。理想情况下，外骨骼可根据使用者的体型、关节位置进行调节。

保养与使用

遵照生产商的使用说明。制定检查流程，每次使用后都要检查外骨骼的功能、各部件的状况，包括弹性部件的柔韧性和老化情况。作业前要给予员工足够的时间来取装备、检查装备、穿戴，以及作业后的装备脱卸、再检查和保存。定期给员工休息时间，来穿脱外骨骼。保证设备的清洁、卫生、摆放顺序，将其保存在安全的地方，避免损坏或变形。

培训

每年都要为员工提供清楚、全面的培训，让其了解使用机械外骨骼的必要性，为何匹配不佳、使用和保管不当会对其效果造成影响。培训要覆盖所有类型的外骨骼，培训工人检查、穿戴、脱卸、保养和储存，让其注意影响装备有效性的身体迹象和症状，比如皮肤磨损。

项目评估

针对项目削减风险的有效性进行评估。评估的基本标准是项目能否为预防肌肉骨骼损伤提供保护，能否消除或削减风险，如何用文件来证明它的效果。

《职业与环境卫生杂志》的文章称，“人最大的判断失误来自于，熟悉机器人循环往复的动作后，太相信对它的判断，而将自己置于危险的境地。”虽然这句话指的是人与机器人在同一环境中作业时的状况，但也适用于共生关系的员工。因此，要持续评估员工、机械外骨骼和作业环境之间的相互作用。

另外一个问题是增大作业量。外骨骼能增强力量输出，但也可能导致“零和游戏”。比如，工人的作业能力增强后，作业任务也随之增大。这时就要通过风险评估，确定员工的“安全边界”，即员工作业能力和作业任务要求之差。如果不增加安全边界，我们很难说机械外骨骼是保护了员工的安全健康。

保护21世纪的工人

美国工业卫生道德准则委员会要求工业卫生专家“按照恰当的安全健康流程，履行职业责任，保护客户、雇主、员工和公众免受可合理预见的伤害。”本文提供的框架，可用于保护21世纪的共生员工。随着技术不断商业化，标准化也成为必然。但只有标准还不足以保护员工，还需要利用行业的最佳惯例来完善标准。

《临床生物力学》发表的研究文章就提出了一些能合理预见到的问题，比如机械外骨骼对脊椎稳定性和疲劳有何影响？人体肌肉是否会因穿戴这些装备而退化？是否会导致提拉动作出现压迫感？

时代向前发展，工业卫生专家也要根据共生工人独特的作业环境，修改本文提出的项目实施纲要。根据目前的情况判断，机械外骨骼会存在很长时间，所以是时候准备使用它们了。安