- 只有离散、完全由人承担载荷的双手抬举段使用 RNLE；共享承重、推拉与设备引导动作不得套用 RNLE。
- 导入后必须用三轴测力计记录启动、持续和停止力；只有完全手动、全身施力的水平推拉段进入 RAPP。
- 残余完全人工抬举的 LI/CLI 必须不大于 1.0，完全助力声明还要求正常循环人工承重为零。
- 作业放行覆盖最小与最大身高、最高合同节拍、最不利工件和异常恢复动作，任一硬门槛失败即不放行。
00执行摘要
助力机械臂导入前后的动作性质不同，不能用同一指标机械比较。导入前，操作者双手承担工件全部重量并完成提起或放下，属于完全人工双手抬举；评价指标是 NIOSH Revised Lifting Equation（RNLE）的推荐重量限值 RWL、单任务抬举指数 LI 和多任务复合抬举指数 CLI。导入后，机械臂承担工件重力，操作者主要施加启动、制动、推、拉、转向和定位力，属于推拉与引导；此时 RNLE 不适用。水平轴完全由操作者以双手和全身力量驱动时，采用经校准测力计、HSE RAPP 与 ISO 11228-2；水平轴由电机、气缸或其他动力源驱动时，RAPP 不适用，转入三轴手力测量和专项人体工效学评价。姿势角度按内部补充门判定；ISO 11226 与 GB/T 42730 的符合性评价按各自完整适用条件执行。
本研究形成一套可直接执行的项目放行门：导入前每个仍存在的完全人工抬举子任务，其 FILI 与 STLI 必须不大于 1.00，全部子任务形成的 CLI 必须不大于 1.00；导入后正常循环中的人工承重抬举次数必须为 0，混合用工工位每个有效循环经合力测量不确定度修正后的启动/停止力必须不大于 150 N，持续力必须不大于 70 N。满足 RAPP 适用条件时，九个官方因子必须全部处于绿色且总分为 0；不满足 RAPP 适用条件时，必须完成专项评价。姿势、数据完整性和残余 FMEA 风险必须同时通过。任一条件不满足，结论均为“不放行”，不得用平均值、主观感受或前后百分比改善替代。
计算结果如下：导入前两个几何和载荷均不同的完全人工双手抬举子任务，总频率 2 次/min，在 45 min 作业后安排 45 min 恢复；无中间舍入的 CLI 计算值为 1.87690861858986，超过 1.000000，结论为不通过。导入后机械臂完全承重且水平轴无动力驱动，固定的 50 循环输入矩阵中最大修正启动/停止力为 142 N、最大修正持续力为 61 N，RAPP 九因子均为绿色/0，人工抬举为 0 次，结论为通过。改善写成“人工承重抬举暴露消除 100%，推拉项目门通过”，不得把导入后的 RNLE 写成 LI＝0。
核心结论
- RNLE 只评价双手人工抬举，不能评价机械臂导入后的推、拉、引导或定位。
- 导入前缺少平均质量、最大质量、H、V、D、A、频率、持续时间、恢复时间或抓握等级中的任何一项，RNLE 计算无效，工位不得放行。
- 导入后以每个循环的最大合力加 U_res 判定；只报告均值不构成验收证据。
- 本报告对混合用工采用 HSE 较低一组参考值作为项目硬门槛：启动/停止不大于 150 N，持续不大于 70 N。
- RAPP 仅用于水平轴完全手动、双手、站立或行走、全身平稳施力的动作；动力水平轴与仅上肢控制动作判为 RAPP 不适用。RAPP 总分本身不是 HSE 规定的通用行动阈值；本研究另行规定“九因子全部绿色、总分 0”作为适用动作的项目放行门。
- 改善成立必须同时满足“人工承重抬举归零”和“导入后推拉、姿势、风险、记录全部通过”，两类指标不能相互抵消。
01研究问题、动作边界与判定逻辑
1.1 两种暴露必须分开建模
| 工况 | 操作者的主要输出 | 适用方法 | 禁止做法 |
|---|---|---|---|
| 导入前完全人工双手抬举 | 双手承担工件全部重量，完成提起或放下 | RNLE：RWL、FILI、STLI、CLI；ISO 11228-1；GB/T 31002.1 | 用推拉力限值代替抬举计算 |
| 导入前水平携行 | 双手持物并水平步行 | ISO 11228-1/GB/T 31002.1 的携行评价及路线评价 | 只计算起点 RNLE 并忽略携行距离 |
| 导入后水平轴完全手动 | 机械臂承重；操作者双手、站立或行走，以全身力量启动、推拉、转向和停止 | 三轴测力、HSE 推拉参考值、RAPP Section A、ISO 11228-2 | 把机械臂额定载荷当作手推力 |
| 导入后水平轴有动力 | 水平运动由电机、气缸或其他动力源产生；操作者给出控制或精定位输入 | 三轴手力、动作时序、设备动力状态与专项人体工效学评价 | 给出 RAPP 分数或声称 RAPP 通过 |
| 人与设备共享垂直载荷 | 人手在助力装置持续介入时承担部分垂直力 | 三轴手力时序＋专项生物力学评价；离散的完全人工段另用 RNLE | 把残余手力换算为质量后套 RNLE，或把共享承重记为抬举归零 |
动作判别以受力事实为准，不以设备名称为准。满足以下三项时，正常循环中的该段动作归为推拉/引导：工件重力由机械臂或夹具闭环承受；操作者不以手臂托住工件防止下落；失去手部接触后工件仍能保持受控状态。任一项不满足，该段动作属于共享承重或完全人工抬举。只有装置与工件脱离、工件全部重量由操作者双手承担的离散动作才能建立 RNLE 任务；装置持续提供部分支撑时，RNLE 状态记为“不适用”，并转入三轴手力与专项生物力学评价。
RAPP 适用性另按水平轴判定。水平驱动输出为 0、操作者双手施力、身体保持站立或行走、力量平稳作用于身体前方时，采用 RAPP Section A；水平驱动输出不为 0、操作者坐姿、单手操作、仅上肢控制或动作依赖外部身体支撑时，RAPP 状态记为“不适用”，不得用 0 分代替专项评价。
1.2 放行是串联系统
放行结果按逻辑“与”计算：
Release =
人工承重抬举门通过
AND 启动/停止力门通过
AND 持续力门通过
AND RAPP适用性/专项评价门通过
AND 内部姿势门通过
AND FMEA门通过
AND 数据完整性门通过任何一个子门为假，Release＝不通过。改善百分比、操作者满意度、节拍提升和单次循环表现均不能覆盖失败项。
02标准链、版本状态与采用规则
| 文件 | 截至 2026-08-15 的官方状态 | 本研究用途 |
|---|---|---|
| CDC/NIOSH RNLE 页面及 DHHS 94-110 | CDC 官方页面在线；94-110 为 2021 年 9 月修订版 | 导入前 RWL、LI、CLI 的计算与输入规则 |
| ISO 11228-1:2021 | Published，第二版 | 人工提举、降低与移送边界；明确不覆盖推拉 |
| ISO 11228-2:2007＋Amd 1:2022 | 2007 版及 2022 修正案已发布；主标准处于 ISO 90.92 阶段，截至本文日期尚无已发布替代版 | 导入后符合其动作范围的全身推拉评价框架 |
| ISO 11226:2000 | Published；2018 年复审确认；当前处于 ISO 90.92 阶段 | 无外力或仅有最小外力时的静态姿势框架；本文施力阶段角度只作内部补充门 |
| ISO/TR 12295:2014 | Published | 选择 ISO 11228 系列与 ISO 11226 的应用路径 |
| GB/T 31002.1-2014 | 国家标准全文公开系统标示现行 | 国内人工提举与移送依据；其修订项目尚未形成替代发布版 |
| GB/T 42730-2023 | 现行，2024-03-01 实施 | 国内静态工作姿势评价依据 |
| GB/T 36954-2018 | 现行 | 将人类工效学纳入机械风险评估和风险减小 |
GB/T 31054-2014 的正式名称是《机械产品计算机辅助工程 有限元数值计算 术语》，不是人类工效学或手工搬运标准。本研究核实后明确排除该文件，改用 GB/T 31002.1-2014。引用编号相近不能构成标准选用依据。
采用规则固定如下：国际或国家标准提供方法边界和评价框架；CDC/NIOSH 给出 RNLE 计算；HSE 给出推拉参考力和 RAPP 分级；本报告把这些框架转化为更严格、可审计的项目放行门。文中 150 N、70 N、全绿/0 分、50 循环、100 Hz 采样率、合力不确定度、姿势角、FMEA 阈值、变更复评与年度周期均属于本研究规定的验收条件。NIOSH、HSE、ISO 和 GB/T 文件在本文中均不被解释为中国法定职业暴露限值；HSE 明确说明 150 N、70 N 等数值是指南值，不是重量限值或获批的安全界限。
03导入前人工抬举基线：RNLE
3.1 必填输入
每个抬举子任务必须在起点和终点分别记录几何，至少包括：
| 符号/字段 | 定义与单位 | 硬性输入规则 |
|---|---|---|
| L_avg、L_max | 子任务平均载荷质量、最大载荷质量，kg | 使用校准秤逐件实测；FILI 使用 L_max，STLI 使用 L_avg |
| H | 双手中点至踝间中点的水平距离，cm | 记录循环内实测最大值；H 小于 25 cm 时按 25 cm 计 |
| V | 双手中点离地高度，cm | 起点和终点分别记录 |
| D | 垂直移动距离，cm | 小于 25 cm 按 25 cm 计 |
| A | 躯干前方中线与手部位置的非对称角，° | 取循环最大值 |
| F | 抬举频率，次/min | 连续观察不少于 15 min；按各子任务分别计数 |
| Duration | 连续作业持续时间、恢复时间及其后的抬举时段 | 短时要求连续工作≤1 h；若本班次其后再次抬举，紧接前一工作段的恢复时间/前一工作段时间必须≥1.0；若其后不再抬举，记录“本班次无再次抬举” |
| Coupling | 良好、一般或差 | 按把手、容器和手部接触条件判级 |
缺少任何字段、量具无有效校准、起终点未分开或只记录一个单一姿势，该任务的 RNLE 记录判为无效，不能出具通过结论。
输入域同样属于硬门。H 必须不大于 63 cm，V 必须位于 0～175 cm，D 必须不大于 175 cm，A 必须位于 0～135°；频率必须落入所选 V 与持续时间类别的官方 FM 表。超出任一范围时不得外推乘数，RNLE 状态记为“不适用”，该动作不能通过 RNLE 放行。每件质量均保留原始记录，由记录直接计算 L_avg 与 L_max；几何取有效循环中的最大暴露值，设计名义尺寸不得替代实测。目的地出现重新抓握、短暂停留、精确放置或手部引导中的任一项时，起点与终点分别保留完整计算链并采用 min(RWL_origin, RWL_destination)；四项均为否时，记录“不需要目的地计算”及判定证据。
3.2 RWL 与 LI
采用厘米和千克单位时：
RWL = LC × HM × VM × DM × AM × FM × CM
LC = 23 kg
HM = min(1, 25 / H)
VM = 1 - 0.003 × |V - 75|
DM = 0.82 + 4.5 / D
AM = 1 - 0.0032 × A
LI = L / RWLFM 必须从 NIOSH 官方频率表按 V、频率、持续时间与恢复条件查取，CM 必须按官方抓握表查取，不得线性内插或凭经验指定。需要目的地计算时，对起点和终点分别计算 RWL，使用较小的 RWL 形成较大的 LI。判定一律使用未舍入计算值；两位小数只用于报告显示。任何项目门指标未舍入值大于 1.000000 即失败，等于 1.000000 允许。
RNLE 有明确应用边界：双手完全承担载荷、载荷可控制、站立条件和规定工业环境。单手、坐姿或跪姿、多人共同搬运、静态抱持、人与设备共享承重、边走边持物、推拉、铲取、垂直运动速度超过 76 cm/s、鞋底与地面静摩擦系数低于 0.4 或不稳定载荷均不得直接套用公式。水平携行另按 ISO 11228-1/GB/T 31002.1 评价距离、频率和累计质量；超出边界时不输出“近似 LI”，RNLE 状态记为“不适用”并转入专项评价。
04多任务 CLI 与输入完整性
同一岗位只要存在两种以上载荷、频率、几何、抓握或目的高度，就必须拆分子任务并计算 CLI。每个子任务分别记录 L_avg 和 L_max；先把 FM 置为 1，得到与频率无关的推荐重量 FIRWL，再用 L_max 得到 FILI；按每个子任务频率得到 STRWL，再用 L_avg 得到 STLI。子任务按未舍入 STLI 从高到低排序；STLI 相同时，频率数值更大者排在前。
FIRWL_i = LC × HM_i × VM_i × DM_i × AM_i × CM_i
FILI_i = L_max,i / FIRWL_i
STRWL_i = FIRWL_i × FM_i
STLI_i = L_avg,i / STRWL_i
CLI = STLI_1
+ Σ(i=2...n) FILI_i ×
[1 / FM_(1...i) - 1 / FM_(1...i-1)]FM_(1...i) 是前 i 个子任务累计频率对应的频率乘数，并按被加入子任务的 V 类别、作业时长和恢复条件从官方表取值。不得采用“各任务 LI 的平均值”或“最大 LI”代替 CLI。通过条件同时包含：每一子任务未舍入 FILI≤1.000000、STLI≤1.000000，且整组未舍入 CLI≤1.000000。若班次超过 RNLE 表格所覆盖的时长、频率超出表格范围或累计频率没有对应 FM，结论直接为“不通过 RNLE 放行”，不能把空白 FM 当作 1。
数据完整性审查采用四眼复核：记录人完成原始测量、计算人完成公式和查表、独立审核人核对任务拆分及单位。三者姓名、日期和版本号全部存在才算有效。电子表必须锁定公式单元格并保存输入、查表来源和计算结果，不能只保留截图。
05导入后动作分解与测力方法
5.1 动作分段
导入后一个循环固定拆成六段：接近把手、启动、匀速引导、转向/高度调整、停止/精定位、脱离。启动和停止评价峰值；匀速引导、转向与高度调整评价持续力；接近与脱离评价姿势和无意外承重。夹具夹紧至释放之间，人工托住工件的累计时间必须为 0 s，人工承重抬举次数必须为 0。
5.2 仪器和计算
使用三轴测力计，单轴量程至少为 ±500 N，分辨率不大于 1 N，采样频率不低于 100 Hz，有效校准周期不超过 12 个月。坐标固定为：Fx 沿运动方向，Fy 为水平横向，Fz 为竖直方向。传感器安装在实际把手与手部受力路径之间，不得改变把手高度、握距或运动阻力。每组试验前后清零；任一轴零点差绝对值大于 2 N 时，该组数据作废并整组重测。
合力扩展不确定度定义为 U_res，不直接把校准证书中的单轴扩展不确定度相加。将各轴 k＝2 扩展不确定度除以 2 得到标准不确定度 u_x、u_y、u_z，并加入零点、安装角和重复性的标准不确定度：
Fres(t) = √[Fx(t)² + Fy(t)² + Fz(t)²]
u_res² = (Fx/Fres)²u_x² + (Fy/Fres)²u_y² + (Fz/Fres)²u_z²
+ u_zero² + u_align² + u_repeat²
U_res = 2u_res
Fstart,c = max(启动窗口、停止窗口内的 Fres) + U_res,start
Fsus,c = max(匀速及转向窗口内任意连续 1.0 s 的 Fres 平均值)
+ U_res,susU_res 在各判定窗口内取计算最大值，且不得大于 5 N。若 Fres＝0，方向导数项置 0，只保留零点、安装角与重复性项。若引导窗口短于 1.0 s，Fsus,c 取该窗口全部采样点的平均值加 U_res,sus。启动窗口从 Fres 首次超过 10 N 起至速度连续 0.5 s 保持在设定速度 ±5% 内；停止窗口为到达目标前 1.0 s 至速度连续 0.5 s 为 0。视频、运动信号与测力信号必须同步至 0.1 s 以内。报告值始终是“示值＋U_res”，不得在阈值判断后再补加不确定度。
HSE 指南要求把启动负载所需的最小推拉力与指南值比较；本研究改用正常操作中实际出现的三轴最大合力并加 U_res，属于更严格的内部暴露门，不等同于 HSE 原始测量法。150 N 与 70 N 仅作为本研究采用的数值门，不是法定限值。
5.3 试验覆盖
每个设计边界条件使用 5 名实际岗位合格操作者，每人连续完成 10 个完整循环，共 50 个有效循环。样本必须包含在岗人员名册中身高数值最小者和最大者，并在记录中写明 5 人身高的整数厘米值；岗位包含女性时，5 人中至少 2 人为女性。边界条件至少覆盖额定最大工件质量、最大工作半径、最低和最高允许把手高度、正反两个运动方向、允许的最低气源压力或最低电源状态。每个边界条件均独立完成 50 循环，不能把不同条件合并。
硬性通过条件是每一个有效循环均满足：
Fstart,c ≤ 150 N
Fsus,c ≤ 70 N150 N 与 70 N 取自 HSE 女性指南值，并作为混合用工项目门槛。任一有效循环超限即判定失败，不得以均值、P95 或删除超限人员的方式改判。50/50 零失败对应的单侧 95% 二项分布失效率上限为 1−0.05^(1/50)＝5.82%。
06RAPP、路线与静态姿势评价
RAPP 先做适用性判定。水平轴无动力输出、操作者双手、站立或行走、以全身力量平稳移动架空轨道或轮式设备时，使用 RAPP Section A；水平轴存在动力输出、动作仅由上肢完成、单手操作、坐姿操作或人员依赖外部身体支撑时，记录“RAPP 不适用”，并转入三轴手力与专项人体工效学评价。专项评价未完成即不放行，不能用 RAPP 0 分替代。
对适用动作，HSE RAPP 用颜色表示风险：绿色为低风险，琥珀色为中风险，红色为高或很高风险，紫色为不可接受。HSE 同时说明，总分用于比较和排定优先次序，不是通用行动阈值。本研究为避免总分抵消，规定 A-1 至 A-9 九个因子都必须是绿色并记 0 分，总分必须为 0；任何琥珀、红色或紫色因子均判定不通过。
| 评价对象 | 本研究放行值 | 现场证据 |
|---|---|---|
| 躯干 | 力作用阶段前屈≤20°、轴向旋转≤10° | 侧面与俯视同步视频或角度传感器 |
| 手部高度 | 启动、引导、停止阶段均位于髋部至肩部之间 | 标尺背景的视频帧 |
| 抓握 | 双手完整环握；腕屈伸绝对值≤15°、桡尺偏绝对值≤10°；RAPP 抓握因子绿色/0 | 把手尺寸、正侧面视频与角度记录 |
| 下肢 | 跪姿、蹲姿、以背部顶推的持续时间均为 0 s | 全循环视频 |
| 作业模式 | 无突然冲击、无单手甩动、无身体借重力启动 | 视频与力曲线 |
| 设备状态 | 制动、轴承、轨道、软管/电缆均完好，无卡滞 | 班前点检记录 |
| 地面与路线 | 干燥、水平、无台阶、无绊倒物，净通道满足工位图 | 带日期照片和路线检查表 |
前屈20°、旋转10°、腕屈伸15°和桡尺偏10°均为本研究内部补充门。施力阶段角度按内部补充门判定；ISO 11226 与 GB/T 42730 的符合性评价按各自完整适用条件执行。角度按全循环最大绝对值判定，不用循环平均角度。设备额定能力另设独立硬门：最大工件质量必须不超过设备、末端夹具、吊点和连接件额定能力中的最小值；RAPP 适用时，超过设备额定能力按紫色/不可接受处理并立即停止。
07测试设计、数据质量与可追溯记录
放行包必须包含以下原始材料，缺一项即判数据门失败：
- 工件逐件实测质量、L_avg、L_max、质心范围、夹持点、工位节拍和班次时长；
- 导入前每个子任务的 H、V、D、A、F、持续时间、恢复时间、目的地控制判定和抓握等级原始表；
- 机械臂、夹具、吊点和连接件额定能力以及允许压力/电压范围；
- 测力计序列号、校准证书、u_x/u_y/u_z、u_zero、u_align、u_repeat、U_res、采样率、安装照片和清零记录；
- 操作者匿名编号、身高范围、岗位资格和试验条件；
- 每个循环的原始三轴时序、分段标记、未舍入Fstart,c、未舍入Fsus,c，不得只保存汇总值；
- 全循环同步视频、RAPP适用性判定、适用时A-1至A-9因子表、专项评价记录、姿势角度记录和路线照片；
- RNLE 计算表、FMEA、偏差记录、复核签名、软件/表格版本和最终判定。
无效循环只允许因仪器掉线、同步失败或明确的非工艺外部中断剔除，原因必须在试验当场记录；因力值过大、动作不顺或操作者姿势差不能剔除。剔除后必须补做，直到每个边界条件取得 50 个有效循环。保留所有无效原始文件和原因，防止选择性报告。
设备预热和测试条件固定：按制造商规定完成开机检查；气压、电压、润滑、制动和负载状态记录到表；工件使用设计包络最大质量；操作者不得在正式试验前调高助力参数。参数值、软件版本、平衡设定和速度设定写入配置基线，试验后再次导出比对，任何差异均使该组试验失效。
08导入前人工抬举计算
本章计算输入固定如下：设定两个在载荷、H、V、D、A 和抓握等级上均不同的完全人工双手抬举子任务，每个子任务频率 1 次/min，总频率 2 次/min。连续抬举 45 min 后安排 45 min 坐姿监控工作，恢复时间/工作时间＝1.0，之后不再开始新的抬举时段，因此使用短时 FM。两个子任务在目的地的重新抓握、悬停、精确放置和手部引导四项均为否，只用起点计算。
| 输入 | 子任务 A | 子任务 B |
|---|---|---|
| L_avg | 18.0 kg | 12.0 kg |
| L_max | 18.0 kg | 14.0 kg |
| H | 40 cm | 35 cm |
| V | 50 cm | 80 cm |
| D | 50 cm | 40 cm |
| A | 30° | 15° |
| 抓握 | 一般 | 良好 |
| 频率 | 1 次/min | 1 次/min |
| 持续时间/恢复 | 45 min/45 min | 45 min/45 min |
8.1 乘数与单任务结果
子任务 A：
HM_A = 25 / 40 = 0.6250000
VM_A = 1 - 0.003 × |50 - 75| = 0.9250000
DM_A = 0.82 + 4.5 / 50 = 0.9100000
AM_A = 1 - 0.0032 × 30 = 0.9040000
CM_A = 0.9500000
FIRWL_A = 23 × 0.625 × 0.925 × 0.910 × 0.904 × 0.95
= 10.3916141875 kg
FILI_A = L_max,A / FIRWL_A
= 18 / 10.3916141875 = 1.73216592487162
FM_A(1 次/min，短时，V＜75 cm) = 0.94
STRWL_A = 10.3916141875 × 0.94 = 9.76811733625 kg
STLI_A = L_avg,A / STRWL_A
= 18 / 9.76811733625 = 1.84272970731024
子任务 B：
HM_B = 25 / 35 = 5 / 7（显示为0.714285714285714）
VM_B = 1 - 0.003 × |80 - 75| = 0.9850000
DM_B = 0.82 + 4.5 / 40 = 0.9325000
AM_B = 1 - 0.0032 × 15 = 0.9520000
CM_B = 1.0000000
FIRWL_B = 23 × (5 / 7) × 0.985 × 0.9325 × 0.952 × 1
= 14.3655355 kg
FILI_B = L_max,B / FIRWL_B
= 14 / 14.3655355 = 0.974554690286345
FM_B(1 次/min，短时，V≥75 cm) = 0.94
STRWL_B = 14.3655355 × 0.94 = 13.5036034 kg
STLI_B = L_avg,B / STRWL_B
= 12 / 13.50360337 = 0.888651693270224上述乘数按输入精确计算，计算链不使用显示位数反算；FIRWL、FILI、STRWL、STLI 和 CLI 的门槛判定使用电子计算表中的完整数值。按未舍入 STLI 排序，子任务 A 排第一，子任务 B 排第二。A 的 FILI 和 STLI 均超过 1.000000，单任务项目门已经失败；B 的 FILI 和 STLI 均通过。
8.2 复合任务 CLI
加入子任务 B 后累计频率为 2 次/min。CLI 增量项必须按被加入的子任务 B 的 V 类别查表：短时、V≥75 cm 时，前序累计频率 ΣF_A＝1 次/min 对应 FM_B(ΣF_A)＝0.94，加入 B 后 Σ(F_A+F_B)＝2 次/min 对应 FM_B[Σ(F_A+F_B)]＝0.91：
CLI = STLI_A + FILI_B × {1 / FM_B[Σ(F_A+F_B)] - 1 / FM_B(ΣF_A)}
= 1.84272970731024
+ 0.974554690286345 × (1 / 0.91 - 1 / 0.94)
= 1.87690861858986| 指标 | 计算值 | 放行值 | 判定 |
|---|---|---|---|
| 子任务 A FILI | 1.73216592487162 | ≤1.000000 | 不通过 |
| 子任务 A STLI | 1.84272970731024 | ≤1.000000 | 不通过 |
| 子任务 B FILI | 0.974554690286345 | ≤1.000000 | 通过 |
| 子任务 B STLI | 0.888651693270224 | ≤1.000000 | 通过 |
| 两任务 CLI | 1.87690861858986 | ≤1.000000 | 不通过 |
| 人工承重抬举频率 | 2 次/min | 导入前基线记录项 | 已量化 |
导入前确定结论：无中间舍入的 CLI 计算值为 1.87690861858986，且子任务 A 的 FILI、STLI 均超限，该计算工况不通过人工抬举放行。不能用“18 kg 低于 23 kg”判定安全，因为 23 kg 只是载荷常数；子任务 A 的几何、非对称、频率和抓握已经把 STRWL 降至 9.76811733625 kg。
09导入后推拉与引导计算
工件质量继续取 18 kg。机械臂和夹具在整个正常循环中独立承受工件重力，人工托举时间 0 s、人工承重抬举频率 0 次/min。竖直轴由设备承重，水平轴驱动输出固定为 0；操作者站立或行走并始终双手握持把手，以全身力量完成启动、2 m 水平引导、转向、停止和定位。因此该动作满足本报告 RAPP Section A 适用条件，不计算 RNLE。
本章采用每名人员 10 次循环的最大值作为计算输入；每个结果的 U_res 均为 3 N，修正值等于输入最大值加 3 N。
| 人员组 | 人员条件 | 输入启动/停止最大值 N | 修正启动/停止力 N | 输入持续力最大值 N | 修正持续力 N | 10 循环判定 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| O1 | 152 cm/男 | 115 | 118 | 39 | 42 | 10/10 通过 |
| O2 | 160 cm/女 | 123 | 126 | 44 | 47 | 10/10 通过 |
| O3 | 168 cm/男 | 128 | 131 | 48 | 51 | 10/10 通过 |
| O4 | 172 cm/女 | 134 | 137 | 52 | 55 | 10/10 通过 |
| O5 | 185 cm/男 | 139 | 142 | 58 | 61 | 10/10 通过 |
50 个循环中的修正最大值为 142 N 和 61 N：
启动/停止力余量 = (150 - 142) / 150 × 100% = 5.33333333333333%
持续力余量 = (70 - 61) / 70 × 100% = 12.8571428571429%
人工承重抬举消除率 = (2 次/min - 0 次/min) / 2 次/min × 100% = 100%RAPP 计算采用 Section A 的九个官方因子。大型架空轨道移动部分和末端夹具共 22 kg，加 18 kg 工件后评估移动质量为 40 kg；设备允许移动质量为 60 kg。
| RAPP Section A 因子 | 评价输入 | 分值/判定 |
|---|---|---|
| A-1 设备类型/载荷质量 | 大型架空轨道设备；移动质量40 kg＜600 kg且≤60 kg允许值 | 绿色/0 |
| A-2 姿势 | 躯干前屈最大16°、旋转最大7°；双手始终在髋肩之间 | 绿色/0 |
| A-3 手部抓握 | 双手完整动力握；腕屈伸最大12°、桡尺偏最大8° | 绿色/0 |
| A-4 作业模式 | 2次转移/min＜5次/min；操作者自主启动每次转移 | 绿色/0 |
| A-5 移动距离 | 每次2 m≤10 m | 绿色/0 |
| A-6 设备状况 | 月度预防维护计划有效；试验前制动、轨道、轴承和软管功能检查全部通过 | 绿色/0 |
| A-7 地面 | 环氧地面，坡度0°，干燥、清洁、坚实且无破损 | 绿色/0 |
| A-8 路线障碍 | 拖曳电缆、凸起边缘、坡道、台阶、关闭或狭窄门、屏风或受限空间、路线弯角和固定障碍各0处；方向改变在2 m开放区域内完成 | 绿色/0 |
| A-9 其他因素 | 设备和载荷不稳定、视线遮挡、锐利/高温接触面、照明不足、阵风或强气流、PPE或服装妨碍操作各0项；照度500 lx、温度22°C、相对湿度45%、室内风速0 m/s | 绿色/0 |
| 合计 | A-1至A-9全部绿色 | 0 |
| 放行项 | 结果 | 门槛 | 判定 |
|---|---|---|---|
| 人工承重抬举 | 0 次/min | 必须为 0 次/min | 通过 |
| RNLE | 不适用 | 禁止用于推拉 | 方法正确 |
| RAPP适用性 | 水平轴无动力、双手、站立/行走、全身施力 | 四项必须同时满足 | 通过 |
| 修正启动/停止力 | 142 N | ≤150 N | 通过 |
| 修正持续力 | 61 N | ≤70 N | 通过 |
| RAPP | A-1至A-9全绿、0分 | 九因子全绿、0分 | 通过 |
| 内部姿势门 | 前屈16°、旋转7°、腕屈伸12°、桡尺偏8° | ≤20°、≤10°、≤15°、≤10° | 通过 |
导入后确定结论：在本章固定计算输入和 50 循环汇总数据下，全部项目门通过，该工况放行。50/50 零失败对应确定性的项目抽样接收结论；总体失效率按第 5.3 节的统计上界解释。正确的改善表述是“人工承重抬举频率由 2 次/min 降至 0 次/min，消除率 100%；导入后推拉力与 RAPP 项目门通过”。错误表述包括“CLI 从 1.87690861858986 降到 0”和“LI 改善 100%”，因为导入后 RNLE 的状态是不适用，不是零。
10改善量化、放行标准与结论模板
10.1 量化指标
改善报告必须并列呈现，不把不同量纲合并成一个分数：
人工抬举消除率 = (导入前人工抬举次数 - 导入后人工抬举次数)
/ 导入前人工抬举次数 × 100%
启动力余量 = (150 - 最大修正启动/停止力) / 150 × 100%
持续力余量 = (70 - 最大修正持续力) / 70 × 100%当导入后仍存在离散的完全人工双手抬举时，必须对该任务重新计算 FILI、STLI、CLI，并报告残留抬举频率；此时人工抬举消除率低于 100%，不能写“完全消除”。人与设备共享承重时不计算 RNLE，改用三轴手力和专项生物力学评价。力余量小于 0 即失败，正余量只说明通过门槛，不等同于产品额定能力或安全系数。
10.2 一票否决放行表
| 编号 | 放行项目 | 通过条件 | 不通过条件 |
|---|---|---|---|
| G1 | 方法边界 | 完全人工双手抬举用RNLE；共享承重用三轴手力和专项评价；推拉按水平动力状态分流 | RNLE用于共享承重/推拉，或动力水平轴给出RAPP分数 |
| G2 | 残留人工抬举 | 每个未舍入FILI、STLI≤1.000000且CLI≤1.000000；若声明完全助力，正常循环抬举频率＝0次/min | 任一FILI/STLI/CLI超限，或仍有人工托举 |
| G3 | 启动/停止力 | 所有有效循环 Fstart,c≤150 N | 任一循环＞150 N |
| G4 | 持续力 | 所有有效循环 Fsus,c≤70 N | 任一循环＞70 N |
| G5 | RAPP/专项评价 | RAPP适用时A-1至A-9全部绿色/0；不适用时专项评价完成并通过 | 适用性判错、任一RAPP因子非绿，或专项评价缺失/失败 |
| G6 | 内部姿势门 | 前屈≤20°、旋转≤10°、腕屈伸≤15°、桡尺偏≤10°，手在髋肩之间，跪/蹲/背推＝0 s | 任一项超限 |
| G7 | 额定能力 | 工件质量不超过全链条最小额定能力 | 超载或额定资料缺失 |
| G8 | 数据 | 每一边界条件5人×10循环；原始三轴力、U_res、视频、校准和配置完整；判定使用未舍入值 | 样本、边界、原始时序、不确定度或记录缺失 |
| G9 | 风险 | 所有残余 RPN＜20；S＝5 项有两道独立控制 | RPN≥20，或 S＝5 仅一道控制 |
标准结论只能使用以下两种句式：
- 通过：“所列设计边界内，G1～G9 全部满足，工况放行；超出边界必须重新评价。”
- 不通过：“G〔编号〕不满足，工况不放行；完成纠正并按完整方案重测后方可重新申请放行。”
正式判定只有“通过”和“不通过”两种状态，不得输出第三种状态。
11风险分析与 FMEA
本研究采用 1～5 级严重度 S、发生度 O、探测度 D，RPN＝S×O×D。项目门规定残余 RPN 必须小于 20；严重度 S＝5 的失效即使 RPN 小于 20，也必须具有两道相互独立的控制，一道预防、一道探测或隔离。评分定义固定如下：
| 分值 | 严重度 S | 发生度 O | 探测度 D |
|---|---|---|---|
| 1 | 无人员伤害，停机≤15 min | 失效路径已被结构消除，或必须有两道独立控制同时失效 | 安全功能在人员暴露前自动阻止动作，规定故障注入全部通过 |
| 2 | 仅需现场急救，无损失工作日 | 一道受监控控制失效且另一道独立控制被绕过后才发生 | 当前循环内自动检测并安全隔离 |
| 3 | 需医疗处置或损失工作日1～3 d | 单一硬件、软件或操作错误即可触发 | 班前或固定周期检查能够检出，运行中不自动检出 |
| 4 | 住院、永久部分功能损失或损失工作日＞3 d | 在规定维护周期内存在可测退化路径 | 只能通过操作者观察到的声音、阻力或姿势变化检出 |
| 5 | 死亡、永久完全功能损失或悬吊载荷失控 | 该状态在每个正常循环存在 | 无检测方法或检测发生在伤害之后 |
O 或 D 只有在控制架构、试验记录和复核签名同时存在时才允许降低；缺少其中任一证据，沿用初始分值。下表按固定输入计算 FMEA 的初始风险、控制措施与残余风险。
| 失效模式 | 后果 | 初始 S/O/D/RPN | 固定控制 | O/D 降低条件 | 残余 S/O/D/RPN | 结论 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 把 RNLE 用于共享承重或推拉 | 风险评价方法错误 | 4/3/4/48 | 方法决策表＋独立审核 | E1：50/50份记录须完成方法判别和双人签名 | 4/1/3/12 | 通过 |
| 未覆盖最大半径或最低压力 | 实际力超过试验值 | 5/3/4/60 | 边界矩阵预防＋参数锁定/日志探测 | E2：全部边界须各完成50循环；10/10次越界参数须被自动锁止 | 5/1/2/10 | 通过 |
| 只看平均力，漏掉启动峰值 | 短时过载未识别 | 4/3/4/48 | 100 Hz原始时序＋逐循环最大值加U_res | E3：10组峰值注入须被算法保留并在验收复核中判为超限 | 4/1/3/12 | 通过 |
| 把手位置造成躯干或腕部越线 | 肩背或腕部暴露增加 | 4/3/3/36 | 髋肩高度机械限位＋角度视频复核 | E4：50/50循环限位须有效；角度记录须逐循环复核 | 4/1/3/12 | 通过 |
| 轨道、制动或软管增阻 | 启动力超限或负载失控 | 5/2/4/40 | 机械限力/保持预防＋班前功能检查探测 | E5：10/10次增阻注入须被限力；30/30次设定故障须被班前检查检出 | 5/1/2/10 | 通过 |
| 参数或工件变更未复评 | 原放行边界失效 | 4/3/4/48 | 受控配方＋变更审批互锁 | E6：10/10次未授权变更须被锁止并留有日志 | 4/1/2/8 | 通过 |
| 操作者样本未覆盖名册身高边界 | 身高边界人员超限 | 3/3/4/36 | 纳入名册最小/最大身高者＋逐人硬门 | E7：152、160、168、172、185 cm五种人员条件须各完成10循环且记录完整 | 3/1/3/9 | 通过 |
E1～E7 是 O/D 降低条件。对应记录齐全并经复核后采用表中残余分值；否则沿用初始分值。FMEA 与测力、RNLE 共同构成放行证据。任何失效模式控制发生变化时，重新计算残余风险并完整执行 G1～G9；不得只修改 RPN 数字。
12变更控制、周期复核与作业文件
以下任一触发条件发生，原放行立即失效并完整重做 G1～G9：
- 工件质量超过已放行最大值，或质心超出已放行三维包络；
- 工作半径、把手高度、移动距离、速度或加速度超出试验冻结的最小—最大范围；
- 循环频率、连续作业时长、恢复时间或班次结构超出 RNLE/RAPP 放行输入；
- 机械臂、夹具、吊点、把手、制动、轨道、软管、电缆、气压、电压、速度或控制配方发生变更；
- 路线新增坡度、台阶、转角、湿滑源或障碍；
- 出现一次失控下落、碰撞、夹持失效、启动力超限、持续力超限或工效学伤害事件；
- 测力计校准失效、原始数据丢失或发现计算公式/任务拆分错误。
不存在免复评百分比或尺寸容差。任何值即使只超出冻结边界 1 个最小记录单位，也立即取消放行；5%、50 mm、100 mm 或 10% 不得用作放行边界之外的豁免。
即使没有变更，班前必须完成设备、夹具、制动、轨道和路线点检；年度必须复测冻结矩阵中产生最大 Fstart,c 或 Fsus,c 的边界条件 50 循环，并更新 RAPP、姿势记录和 FMEA。年度周期从正式放行签字日计算，超过 12 个月未完成复测时，工位状态自动转为“不放行”。
现场标准作业书必须写明最大工件质量、允许工作半径、把手高度范围、允许压力/电压、速度配方、正常动作顺序、禁止人工托举、异常停机步骤和班前点检项。培训记录只证明人员接受过培训，不替代能力确认；操作者必须在受控条件下完成 10 个连续循环且全部符合力和姿势门，才取得岗位资格。
13研究结论
助力机械臂的人体工效学价值不能由“载荷被机械臂吊起”单独证明。有效的量化路径是：先用 RNLE 对导入前完全人工双手抬举建立 RWL、FILI、STLI、CLI 基线；再确认导入后人工承重是否归零。共享承重转入三轴手力与专项生物力学评价；完全助力后的推拉逐循环测量启动/停止峰值和持续力，并按水平动力状态决定使用 RAPP 或专项评价，最后与内部姿势门、额定能力、数据完整性和 FMEA 串联放行。
本报告把方法边界和判定写成硬门：RNLE 的未舍入 FILI、STLI、CLI 均不大于 1.000000；导入后人工承重抬举为 0 次/min；所有循环启动/停止合力加 U_res 后不大于 150 N，持续合力加 U_res 后不大于 70 N；RAPP 适用时九因子全绿且 0 分，不适用时专项评价通过；内部姿势门要求前屈不大于 20°、旋转不大于 10°、腕屈伸不大于 15°、桡尺偏不大于 10°；残余 RPN 小于 20；证据包完整。任何一项失败即不放行。
确定结果如下：导入前子任务 A 的 FILI＝1.73216592487162、STLI＝1.84272970731024，两任务 CLI＝1.87690861858986，不通过；导入后人工抬举消除率 100%，最大修正启动/停止力 142 N、最大修正持续力 61 N、RAPP 九因子全绿且总分 0，全部门槛通过。上述结果对应本报告所列工况与计算输入，总体失效率按第 5.3 节给出的单侧 95% 上界解释；正式结论只输出“通过”或“不通过”。
参考文献
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