美国政府问责办公室发布《可穿戴技术在制造业和仓储业的应用研究》报告
2024 年 12 月，美国政府问责办公室向美国参议院提交技术评估报告《可穿戴技术在制造业和仓储业的应用研究》。主要内容如下：
一、研究背景
肌肉骨骼损伤问题：2021 年，肌肉骨骼损伤使雇主至少花费 177 亿美元，制造业和仓储业工人的此类损伤发生率高于所有私营行业。美国劳工统计局（BLS）数据显示，2011 - 2020 年制造业和仓储业的肌肉骨骼损伤导致工作日损失的比率高于其他行业，2021 - 2022 年仓库工人的损伤率几乎是全私营行业的五倍。
可穿戴设备的应用：一些公司开始探索可穿戴设备（如外骨骼和人体工程学传感器）预防肌肉骨骼损伤，职业健康与安全专业人员将可穿戴设备视为行政控制或个人防护设备，但在 NIOSH 的控制层级中，这些属于较不有效的降低危害工具。
联邦机构角色：卫生与公众服务部的国家职业安全与健康研究所（NIOSH）进行相关研究并提供建议，劳工部的职业安全与健康管理局（OSHA）通过一般责任条款处理人体工程学危害，但目前两者对可穿戴设备都没有特定标准。
二、可穿戴设备对工人安全的影响及数据局限
1、外骨骼
工作原理与类型：外骨骼旨在减少肌肉疲劳和损伤，通过为特定肌肉群（如肩部、下背部等）提供支撑来降低肌肉应变，进而减少肌肉疲劳和受伤可能性。其分为主动式和被动式，主动式使用电池供电的电机辅助肌肉，被动式则依靠弹簧和阻尼器支撑。在工业场所中，被动式手臂和背部支撑外骨骼应用更为普遍，市场上这两种类型的模型数量较多。
功效与局限：实验室研究显示外骨骼可减少肌肉应变，幅度在 7% - 87% 之间，但在实际现场应用中，尚未转化为明显的安全效益（如降低损伤）。原因包括：一是长期研究不足，肌肉骨骼损伤发展缓慢，而多数现场试验时间短（仅一个月或更短），且存在工人停止使用、更换工作任务或离职等情况，难以长期跟踪和确定其对安全的影响；二是现场和实验室条件差异，实验室研究通常使用无相关工作经验的参与者、高度受控环境和模拟任务，与实际工作场景不同，且在现场测量效果时，难以直接测量肌肉应变，需依赖工人问卷，同时缺乏使用频率等数据，也增加了评估难度。
2、人体工程学传感器
工作原理：通过测量身体的方向和姿态，并利用算法分析工人是否处于可能导致受伤的姿势。通常佩戴在背部、臀部或手臂等位置，常见的测量方式如测量髋部前屈角度。当检测到超过一定阈值（如 60 度）的弯曲时，会向工人发出警报。
功效与局限：虽然制造商有关于改善安全结果的案例研究，但这些研究是专有的且缺乏基础数据支持。在实际应用中，部署公司的试点未发现其能降低损伤率。原因主要有：一是影响肌肉骨骼损伤风险的因素众多，除姿势外还包括运动的力量和速度等，仅靠传感器检测姿势风险不足以全面反映总损伤风险；二是传感器在准确性和一致性方面存在问题，其准确性受传感器数量、软件算法以及工业环境干扰等因素影响，不过通过改进算法等方式可在一定程度上提高准确性。尽管存在这些挑战，在提供诊断信息和拓展应用（如监测滑倒、绊倒和跌倒风险、防止与重型机械碰撞）方面仍具有一定价值。
三、可穿戴设备部署面临的挑战
1、工人方面的挑战
舒适性问题：工人若感觉可穿戴设备不舒适则不会佩戴。例如，外骨骼在夏季或高湿度环境下可能会让使用者感到闷热不适，且很多设备在适配不同体型尤其是女性胸部和臀部尺寸方面存在不足，导致部分工人因合身性差而停止自愿使用。
便利性问题：可穿戴设备的易用性和与现有工作流程的融合度是关键挑战。工人倾向于选择易于获取、穿戴便捷、不妨碍日常工作动作流畅性、无挂碍风险且不会损坏公司产品的设备。如国防部在造船厂的初步部署中，因工人仅在特定短期任务中需要外骨骼，却要在长距离搬运和非适用任务中携带或佩戴，便利性不足，最终停止使用。
2、部署公司代表方面的挑战
确定合适工作岗位：为可穿戴设备找到恰当的应用岗位并非易事，常需大量尝试。比如手臂支撑外骨骼虽适合高空作业，但工人需长时间处于该姿势才能发挥最佳效果；而人体工程学传感器若设计为直立佩戴，对于长时间处于非直立姿势（如仰卧）的工人则不适用。
确定合适控制措施：在某些情况下，可穿戴设备可能并非最有效的安全控制手段。例如在仓库中，对于需频繁弯腰的工作，使用升降台可能比背部支撑外骨骼更能有效预防损伤；而在汽车制造中，手臂支撑外骨骼用于车身底部作业有其合理性，但对于其他可通过工程控制（如重新设计工作站）消除风险的场景，可穿戴设备并非首选。
缺乏有效数据支持：由于缺乏公开的可穿戴设备降低损伤的数据，公司难以证明其部署的合理性和预测成功的可能性。例如部分部署人体工程学传感器的公司认为，因缺乏足够的有效性数据，该设备单独使用时所带来的效益不足以抵消其部署成本。
3、数据方面的挑战
数据所有权问题：利益相关者对可穿戴设备收集数据的所有权存在疑虑。例如，部署公司不确定数据归制造商还是自身所有，NIOSH 也表示工人对数据的访问和所有权尚不明晰。
数据隐私问题：可穿戴设备收集和存储的数据引发了隐私和安全担忧。工人在试点测试中表示担心被跟踪，且相关数据可能遭受黑客攻击。大型公司在应对数据安全问题上相对更有优势，但整体而言，这仍是一个亟待解决的问题。
4、潜在未来的挑战
市场快速变化：可穿戴设备市场的发展速度远超企业在仓储和制造设施中的评估和部署速度。企业在完成一代设备的部署流程前，制造商可能已推出新一代产品，导致设备过时风险增加。例如某公司 2019 年部署的外骨骼系统，不到一年就有新模型发布，不得不重新评估和审批。
工人负担加重：未来在制造业和仓储业更频繁地部署可穿戴设备可能引发新问题。如可能将安全责任不合理地转嫁给工人，存在企业利用数据对工人进行惩罚性使用的风险，尽管目前尚无此类情况发生，但工会已对此表示担忧。此外，还可能出现企业过度追求工人 productivity 而削弱安全效益的情况，例如工人因使用可穿戴设备减少疲劳后，可能被施压在单位时间内完成更多任务，从而增加肌肉骨骼损伤风险。
四、利益相关者的应对活动与政策建议
1、利益相关者的应对活动
部署公司：一是考虑控制层级，优先选择如消除、替代或工程控制等比个人防护设备（PPE）更有效的措施来降低工作危害，仅在其他更有效控制手段不可行时才考虑使用可穿戴设备，确保其与任务相适配；二是收集工人关于舒适性、易用性、任务适配性、数据所有权和自愿使用政策等方面的反馈；三是评估安全文化，重视安全而非仅关注生产力的公司在可穿戴设备部署上可能更易成功；四是明确成功部署的目标并制定实施协议，以便评估对工人安全的改善、损伤和不适的减少以及工人的接受程度等。
工人组织：在公司部署可穿戴设备过程中收集工人反馈，确保设备舒适、方便使用，并防止公司对设备的惩罚性使用；同时监测公司的部署情况，确保采用适当的危害控制措施，保障工人权利和保护。
可穿戴设备制造商：收集并提供有关设备准确性和功效的额外数据，通过实验室和现场评估帮助部署公司决策，弥补当前损伤减少数据的不足；评估市场趋势，根据公司和工人反馈改进产品，确保设备舒适、易用且具有数据安全性。
学术界：与制造商和部署公司合作进行试点测试，收集可穿戴设备功效数据；拓展可穿戴设备应用领域，如开发人体工程学传感器的数据处理方法，用于监测滑倒、绊倒和跌倒等危害。
联邦机构：NIOSH 资助关于可穿戴设备准确性和功效的研究，增加相关数据并探索其在工作场所的部署方式；OSHA 执行工作场所健康和安全法律，识别部署过程中的问题，防止公司将可穿戴设备作为确保安全工作环境的替代品。
2、政策建议：利益相关者认为在解决可穿戴设备在工业工作场所的各种挑战之前，制定新的标准和法规等政策改变可能作用不大。建议继续当前的各类活动，让市场自然发展以筛选出最佳技术，并持续收集和回应工人反馈。然而，持续当前活动也存在一定风险，如可能导致可穿戴设备在缺乏保障措施的情况下进入市场，引发数据滥用或未来的惩罚性使用等问题。