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超市收银机人机工程学特征的研究
Aviva Shinnar，Joseph Indelicato，Michael Altimari，Shlomo Shinnar
Touro College School of Health Sciences, NewYork, NY, USA
Montefiore Medical Center, Albert Einstein College of Medicine, Bronx, New York, NY, USA
标准版2004年1月5日；修订标准于2004年5月25日；公开时间2004年5月26日，网上公开2004年8月11日。
摘要
本论文旨在研究纽约目前使用的收银机生物力学特征设计，并基于目前国家安全与健康管理局(OSHA)发布的超市收银机的标准进行有关设计的比较和结论。此次研究共选取了整条街的15座超市为代表。斯特尔测量了各种工作表面与常用部件的高度与距离。结果显示，商店都忽视生物力学方面的重要性而没有采用了正确的生物力学设计。具体地说，表面高度和距离可能会大大地提高收银员在现代工作中受伤的风险。
工业相关性
本研究突出了超市行业在收银机人体工程学设计方面存在的问题。研究结果表明尽管在收银机设计方面已经取得了进展，但较新的模型没有得到广泛实施，收银员仍然使用老式的收银机并且面临着各种肌肉骨骼疾病的风险。
关键词：超市；现金登记簿；人机工程学；OSHA
1.介绍
过去几年来，累积创伤障碍(CTDS)、重复性应激损伤(RSIS)和肌肉骨骼紊乱(MSDS)在日常工作中的影响引起了越来越多的关注。虽然腕管综合征(CTS)是最受关注的疾病，但其他部位也同样受到不安全工作条件的影响。工作场所伤害每年使美国经济损失超过1100亿美元，其中450亿-500亿美元是与人体工程学有关的伤害(OSHA，2002；UFCW，2002)。工作场所伤害是当今工作场所面临的最大的安全和健康问题之一(UFCW，2002)。据估计，在1998年间，美国许多行业共雇佣了320万名收银员。近三分之一的收银员受雇于大卖场和其他食品店。(美国劳工部，2000)。
一般的超市收银员每小时可以处理500到1000件商品，相当于手腕弯曲和伸展拿起超过80个袋子(Sluchak，1991)达到600次/小时(AIHA，2003)。每个收银员平均在8小时轮班期间将搬运超过2722公斤的杂货(AIHA，2003)。比较快的收银员每1-2秒就能处理一件新物品，对于用习惯的手，平均重复频率为每小时1442次(Harber et al.，1992)，这一频率属于CTDs的中等风险类别(Orgel et al.，1992)。收银员45-50%的时间都在与收银机和客户的互动上，扫描、处理产品与杂货检查这些被归类为轻度重复的手工处理。(Harber et al.,1993; Lehman et al., 2001)。在工作中重复的弯曲/扭曲的手/手腕是诱发CTS的危险因素。(Tanaka et al.，1995)。
过去和现在的研究表明，工作场所的改造和雇员培训可以减少或消除职业伤害的风险。尽管如此，因为工作位置的生物力学设计不正确和员工基本生物力学原理的教育水平不高，所以超市收银员仍然处于高风险的职业伤害之中。过去10年里大卖场的职业相关伤害总数从1992的12.5/100减少到2001的8.1/100(美国劳工部：劳工统计局，2002)，但是受伤人数仍然很高而且没有得到大众接受。这些数字都反映了工伤事故，包括CTDs。本报告描述了现有现金收银机系统与建议的生物力学安全设计之间存在的诸多差异，以及这些差异的影响。
2.方法
在2002年1月至2002年间，我们基于职业安全和健康管理局(OSHA)的标准对纽约州超市的收银机进行各个方面的测量。为了确保被测量的商店之间的相关性，在开始研究之前先建立收银程序标准。
无论国内国外，只有拥有众多的分支机构和公司所有权的“大型”连锁超市才能有足够的资金来更新或修改工作站的设计。大卖场必须有超过10，000英尺2的产品展示并有四个或更多的寄存器，不包括快速寄存器，以提供相对关联的消费者数量和货物数量。制定这些标准是为了使研究结果具有更大的普遍性。只有在获得经理批准后才能测量这些满足标准的商店。所有的测量都是用尺子、测量带和量角器进行的。研究结果以英寸和度为单位记录在统一的数据输入单上。在这次试验中，我们将数据与当时的OSHA标准(OSHA，2001)和现在的OSHA标准(OSHA，2004 a，b)分别进行了比较。
2.1普遍特征
在22个选取实验的超市中，有16个符合数据录入标准。在符合标准的16家超市中，有15家(94%)同意录入数据并对其进行分析分析。在6家商店不符合标准中，4家没有足够的面积，2家没有四个非快递收银机。另一家超市因为公司的政策而拒绝参与。
这15家商店分为三类，包括市郊、城市和农村超市，每组5家。城市大卖场来自曼哈顿、皇后区和布朗克斯，郊区则来自西切斯特和长岛的不同社区，而所有农村地区都来自普特南和荷兰克斯县。本研究共有11个连锁超市。为了本研究的目的，食品商场、Aamp;P和Waldbaum被认为是不同的连锁超市(见表1)。
表1.对15家大卖场现金收银机人体工程学特征的调查
2.2收银机工作站说明
在研究过程中，对许多不同的收银机工作站进行了检查，但基本设计都不变。每个收银机的右边都有一个进入区(直接通向扫描仪)。进入去的宽度从收银台到对面的拐角处的宽度在1到26.500之间(最近和最远的距离因商店而异，见表2关于最近和远的到达皮带的距离)。然后，物品被滑动或提升到靠近数据线的平面激光扫描仪上，并存放或推到金属区装进口袋。只有两家商店有电子传送带，其余的商店要求收银员把物品推到包装区的尽头，以便腾出空间扫描更多的物品。在15家商店中，有两家商店的秤与扫描仪分开，要求收银员将物品从扫描的地方搬到高度垂直90°的秤上，然后回到打包区。剩下的13家商店集成了扫描仪/天平。15家商店的包装面积各不相同，大部分位于扫描仪/收银机左边90°处，但有几家是直接在扫描仪后装上的，收银员可以通过扫描后将商品装进口袋带走来减少货物数量。
3.结论
3.1到达距离
在本研究中，选择了五个距离，收银员与扫描仪的最近距离，距离传送带的最远距离，距离传送带的最近距离，到装袋区的最小距离，从扫描仪到达装袋区域并与键盘保持的距离，并对比它们是否在OSHA规范范围内(见表2)。在这五项指引中，只有距离传送带最近和离扫描器最近的收银员，符合规范的16-17。第二个是与键盘的距离数据中有73%的商店在规范范围内，而从扫描仪到袋装区域的距离标准只有38%的商店符合，到皮带最远距离的标准没有任何商店符合。
虽然OSHA中给出了标准数字(16-17)，但在查阅的文献中为16-20(Sluchak, 1991; Wallersteiner, 1981)。五个距离中的三个距离：与传送带最近的距离、与装袋区的距离和与键盘的距离小于20。距离传送带带最远的距离造成伤害的风险最大，73%的商店等于或超过20的标准范围，与腰带的最远距离中有33%的商店超过了20。
3.2表面高度
定期测量收银员与扫描仪、比例尺等工作表面和使用时的装袋面积。结果显示站立高度与腰痛症状以及投诉密切相关(Harber et al., 1993)。在测量的15台扫描仪中，只有4台在OSHA参数之内(29-35)。其余11例中，2例高于常模0.5，9例高于常模1.0~1.5。如果使用新的OSHA标准，在更高的范围内可以存在，那么这些有更高比例的收银机是符合要求的 (见表 2)。
表2超市收银机的人机工程学特征
由于在装袋区有不同性质的任务，OSHA针对20以外的地区提供了一个单独的指导方针。每个装袋区域的高度都被认为是最不符合OSHA指导原则（离地20）的，最高高度为51.6，平均为42.7。因此，当收银员被迫将食品杂货搬到地面45-53以上的地方时，袋装区造成伤害的风险就会最高，它会在肩膀和肘部施加额外的压力(Grant et al., 1993)。新的OSHA标准中没有提到单独包装的具体表面高度。
4.结论
欧洲和美国的研究中提到，假设多个工作姿势和任务要求与现代收银员工作的发展之间存在关联，CTDs和身体的许多部位都会不舒服(AIHA,2003; Baron et al., 1991; Harber et al., 1993;Lehman et al., 2001; Lundberg et al., 1999;Margolis and Kraus, 1987; OSHA archive, 2002;Ryan, 1989; Slappendel, 1992; Wells, 1993;)。虽然文献提出了许多修改工作站的建议来减少伤害收银员的主要原因，但这些修改都缺乏可行性(Baron and Habes, 1992; Grant et al.,1993; Lehman et al., 2001; Orgel et al., 1991, 1992)。虽然在收银机设计方面有较新的方案，但由于两个原因，这些设计并没有完全解决这些问题。首先，它们没有得到广泛的实施，即使在被调查的大型连锁超市中，它们也没有出现，而且第二点，即使是可能会面临CTDs的风险刚刚发展的公司也会让工人继续工作(AIHA, 2003; Lehman et al., 2001; OSHA,2004a,b).。
在一项1989项超市部门的调查中(Ryan, 1989)，结账区在身体各部位的发病率最高，尤其是颈部、上背部、肩部和手部相关疾病，如：前臂肌肉和手腕肌腱扭伤。在伦德伯格的一项1999年的研究中，50名收银员中有70%的人报告了某种形式的病情，如颈肩疼痛 (Lundberg et al., 1999; Sandsjo et al., 2000)。劳工统计局在2001年度为OSHA发布的一份报告中发现，售货员/收银员在所有食品杂货员工人数中占第二位，为3440人(OSHA, 2004a,b)。
电子收银机和雷射扫描器的引进普及，以及日益现代化的收银程序，似乎增加了收银员和收银员的总体疲劳率和损伤性(Canadian Grocer, 1994; Harber et al., 1993; Nakeeso, 1975)。
造成出纳员受伤的原因是多方面的。在各种所需任务的执行过程中，可能由于重复过多的关节运动而造成损伤(Chavalitsakulchai and Shahnavaz, 1993;Grant et al., 1993)。在执行各种要求的任务时，关节的重复过度运动也可能导致损伤。举几个例子：伸手拿到腰以上的物品时肩部和躯干的过度屈曲，手腕伸展和扫描时的弯曲，使用键盘时的手腕伸长，肩部屈肌。装袋时上躯干旋转，腕关节屈曲伸得过大
5.建议
为了大大降低出纳CTD或RSIS的风险，应对工作站进行全方位调整，使95%的收银员能够适应工作减少工伤风险。高度和人到达高度的尺寸应以最高的极限为基础，在不可行的情况下，可以提供设备，使较小的个体也能适合这个高度和尺寸。工作站应允许收银员在工作的同时，采用几种不同但安全的工作姿态以保护中端关节。为了尽量减少受伤的风险，在工作时，应始终适当的使用最大肌肉群，并应在与肢体平行的平面上进行活动(Soderberg,1997)。这种方法可能需要一些培训。
工作站应理想地兼顾坐和站的位置。由于坐和站立是对不同的肌肉施加压力，所以可交替改变工作座位的位置来调节坐姿或者站姿，从而放松交替的肌肉群。交替的姿势也能保护下背部，帮助改变姿势。(Lannerstein and Harms-Ringdahl, 1990; OSHA, 2004a,b;Soderberg, 1997; Wallersteiner, 1981)。
为了确保工人能够遵守人体工程学的原则，OSHA建议将距离躯干的安全距离定为16-17。由于躯干和肩膀的过度运动，导致与上肢其他部位的排列受到干扰，所以背部也可能处于危险状态。这是一个确定疼痛与准确性程度的因素，如手与肩的距离是一个关键因素(Grandjean, 1980; Sluchak, 1991;Soderberg, 1997)。此外，当一个人被动性的走得太远时，会导致躯干过度运动，从而降低工作准确性，增加背部和肩部疼痛的风险(Grandjean，1980)。
超市收银员与三个主要的工作表面：扫描仪，比例尺和包装面积。表面高度(34-36英寸)是否符合OSHA参数是很重要的，因为过度的套袋高度会通过增加手工材料工作次数加强对肩膀、颈部和手臂的压力 (Chaffin and Anderson, 1991)。研究表明，即使是一到两英寸工作站高度的微小改变，也会增加受伤的风险，因为它会改变肌肉和关节的功能。当表面过高时，肩部就会保持上升的姿势来补偿，从而引起肩部和颈部的疲劳和疼痛(Grandjean, 1980; Grant et al.,1993)。
虽然这篇论文中没有具体的研究因素，但确实有研究证实了这样的说法：如果收银员继续依据人机工程原理使用物体的扫描、提升和转移的固有方法，正确的生物力学工作方式会降低部分风险(Madigan and Lehman,1996)。这使得培训和教育与重新设计工作站一样成为预防风险的宝贵工具(Madigan and Lehman, 1996)。
参考文献
American Industrial Hygiene Association (AIHA), 2003.Comments bythe American IndustrialHygiene Association regarding OSHArsquo;s draft ergonomics
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