第 1 级 · 高噪声维修作业
07:30 要凿除并更换料斗衬里：三个工时，104 dBA，必须在本班完成，而作业面一次只容得下两个人。料斗内无法架设隔声罩板，而且今天早上还没有发放任何听力防护用具。生产线必须继续运转。任何人下班时都不得超过 OSHA 剂量的 100 %，耳朵处也必须保持在 NIOSH 限值之内。
- 班末最高 OSHA PEL 剂量 ≤ 100 %
- 耳内最高 NIOSH 剂量 ≤ 100 %
- 维修作业在本班完成
- 产量 ≥ 班次计划的 95 %
职业安全：噪声暴露 实时模型
你是一个六人班组在八小时班次中的安全负责人。有一处区域很吵——一项维修作业或一台机器——工厂其余部分的噪声较低。每隔十分钟，模型会按 OSHA 容许暴露规则和 NIOSH 建议限值累加每位工人的噪声剂量，计入听力防护用具实际提供的防护，并统计班组的产出。仅为教学模拟——不构成法律、合规或医疗建议。
你将学到什么
- 噪声剂量如何累积：声级每升高 5 dB（OSHA）或 3 dB（NIOSH），人能停留的时间就减半。
- 为什么护听器标签会夸大它的防护效果，以及为什么在强噪声中几分钟不佩戴就会抵消大部分防护。
- 控制措施层级的实际应用：先降低声源噪声，再通过轮换限制时间，最后才保护耳朵。
模拟器
- 工人，剂量低于 50 %
- 工人，剂量 50–100 %
- 工人，剂量超过 100 %
- 佩戴护听器
- 95 dBA 或更高的区域
- 隔声罩（已安装/安装中）
控制
由谁来顶高噪声岗位。固定 = 整个班次都是同样的人；每小时 = 高噪声岗位每小时在班组里轮一遍；按剂量 = 每小时由剂量最低的工人接手。
维修作业在作业面最多两个人的情况下才有进展；机器按操作员计产。在那里的每个人都会受到噪声暴露。
每位工人每小时在安静室待 10 分钟，错开安排。暴露减少，但人手也变少。
现场折减后的衰减量 (NRR − 7)/2：泡棉耳塞 NRR 29 → 11 dB，耳罩 NRR 25 → 9 dB，两者同时佩戴 → 16 dB。
把护听器实际佩戴的时间比例从约 80 % 提高到约 97 %。
立即停止声源。高噪声班组转到生产线；作业或机器的产出则被搁置。
声源周围的隔声板在 60 分钟安装后可使噪声降低 10 dB；罩内作业约慢 10 %。
30 分钟后到岗，剂量从零开始。班组最多八人。
指标
最高 OSHA PEL 剂量
0%
正常
耳内最高 NIOSH 剂量
0%
正常
高噪声作业完成度
100%
正常
产量对比班次计划
0%
严重
| 最高 8 小时 TWA（OSHA，80 dB 阈值） | 40.0 dBA |
|---|---|
| 耳内最高 8 小时 TWA（NIOSH） | 40.0 dBA |
| 预计班末 PEL 剂量（按当前节奏） | 0 % |
| PEL 剂量超过 100 % 的工人 | 0 |
| 高噪声作业处声级 | 85.0 dBA |
| 生产线处声级 | 82.0 dBA |
| 产出速率 | 0 units/h |
| 当班人员 | 6 |
| 佩戴护听器的工人 | 0 |
| 隔声罩剩余安装时间 | -1 min |
趋势
危机场景
第 2 级 · 护听器短缺
耳塞的货没到，现场只有两副耳罩。成型压力机整个班次都在 96 dBA 下运行，有两名操作员，而隔声罩的面板被用在另一项作业上。要排好班，使没有人超过 OSHA 剂量或 NIOSH 耳内限值，同时产量仍然达到计划。
- 班末最高 OSHA PEL 剂量 ≤ 100 %
- 耳内最高 NIOSH 剂量 ≤ 100 %
- 产量 ≥ 班次计划的 95 %
第 3 级 · 赶产量，新增高噪声机器
为满足上调的计划，一台新的切断机在 07:30 开机。它在操作员位置测得 103 dBA，需要两名操作员。现场备有泡棉耳塞。要在达成计划的同时，不让任何人超过 OSHA 剂量或 NIOSH 的耳处限值。
- 班末最高 OSHA PEL 剂量 ≤ 100 %
- 耳内最高 NIOSH 剂量 ≤ 100 %
- 产量 ≥ 上调后计划的 95 %
依据：数字背后的模型
模拟器使用的每一个关系式及其来源。标注为假设的常数是示意性校准值。
- 声级按能量叠加：两个相等的声源比一个响 3 dB。每个区域听到的是自身本底噪声加上高噪声声源，再经距离和墙体衰减。
L_area = 10·log10(10^(L_bg/10) + 10^((L_src − spill − IL)/10)) + N(0, 1 dB)[6]假设：各区域本底噪声、噪声外溢、隔声罩插入损失与到位时间、佩戴依从性、生产速率和声级波动均为一座通用工厂的示意值；剂量规则本身则是公开发布的规则。- OSHA 剂量：声级 L 下的每个时段 C 消耗一天的 C/T，其中 T 在 90 dBA 以上每升高 5 dB 减半。总计 100 % 就是容许暴露限值。
T = 8 / 2^((L − 90)/5) h; D = 100·Σ Cᵢ/Tᵢ (levels ≥ 90 dBA for the PEL, ≥ 80 dBA for the action level)[1][2][3]- 剂量与 8 小时时间加权平均值是同一信息：50 % = 85 dBA（听力保护计划的行动值），100 % = 90 dBA。
TWA_OSHA = 16.61·log10(D/100) + 90; D = 50 % ⇔ 85 dBA (action level), D = 100 % ⇔ 90 dBA (PEL)[2]- NIOSH 推荐限值：85 dBA 持续 8 小时，每升高 3 dB 时间减半，即等能量规则。在 100 dBA 时是 15 分钟。
T = 8 / 2^((L − 85)/3) h (80–140 dBA integrated); TWA_NIOSH = 10·log10(D/100) + 85[4]- 护听器标签上的数值是实验室值。OSHA 对 A 计权读数先减去 7 dB，再把剩下的减半；同时佩戴耳塞和耳罩，只比其中较好的一件多约 5 dB。
A = (NRR − 7)/2 (dBA, 50 % field derating); dual = max(A_plug, A_muff) + 5; plug NRR 29 → 11 dB, muff NRR 25 → 9 dB, dual → 16 dB[3]- 未佩戴的分钟按完整声级计算。由于能量叠加，在 100 dBA 环境下只佩戴 80 % 时间的护听器，实际防护远不及其标称值。
ear dose per tick = w·r(L − A) + (1 − w)·r(L); w ~ N(c, 0.05) clipped to [0,1], c = 0.80 (0.97 enforced)[7][4]假设：各区域本底噪声、噪声外溢、隔声罩插入损失与到位时间、佩戴依从性、生产速率和声级波动均为一座通用工厂的示意值；剂量规则本身则是公开发布的规则。- 隔声罩降低声源附近所有人的声级；轮换和休息只是分摊或缩短待在那里的时间。
enclosure: L_src − 10 dB after 60 min, task productivity × 0.9; rotation/breaks change Cᵢ, not L[5][6]假设：各区域本底噪声、噪声外溢、隔声罩插入损失与到位时间、佩戴依从性、生产速率和声级波动均为一座通用工厂的示意值；剂量规则本身则是公开发布的规则。- 产出取决于班组的岗位分配：生产线和机器岗位在生产，安静室不生产。
output = Σ workers rate(area)·(1 + 0.1·z); loud job progress = min(n_loud, 2) × 10 min假设：各区域本底噪声、噪声外溢、隔声罩插入损失与到位时间、佩戴依从性、生产速率和声级波动均为一座通用工厂的示意值；剂量规则本身则是公开发布的规则。- 模型使用的其他运行常数。
backgrounds: loud area 85, line 82, assembly 78, quiet room 62 dBA · source spill −20 dB at the line, −26 dB at assembly, −45 dB in the quiet room · line 3 posts at 1 unit per 10 min, assembly 0.5 · 10-min quiet break per hour, staggered · extra worker arrives after 30 min, crew ≤ 8假设：各区域本底噪声、噪声外溢、隔声罩插入损失与到位时间、佩戴依从性、生产速率和声级波动均为一座通用工厂的示意值；剂量规则本身则是公开发布的规则。
随机性：带种子的 mulberry32 生成器；所用分布包括均匀分布、指数分布（逆 CDF）、正态分布（Box–Muller）和泊松分布（Knuth）。种子会显示出来，并且可以分享。
来源
- 29 CFR 1910.95 — Occupational noise exposure (Table G-16, mixed exposure ΣC/T, action level 85 dBA, hearing protectors) — U.S. Occupational Safety and Health Administration, 1983
- 29 CFR 1910.95 Appendix A — Noise exposure computation (T = 8/2^((L−90)/5), TWA = 16.61·log10(D/100) + 90) — U.S. Occupational Safety and Health Administration
- OSHA Technical Manual, Section III Chapter 5 — Noise (90-dB PEL vs 80-dB HCA thresholds, NRR derating (NRR−7)/2, dual protection +5 dB) — U.S. Occupational Safety and Health Administration
- Criteria for a Recommended Standard: Occupational Noise Exposure, Revised Criteria 1998 (REL 85 dBA, 3-dB exchange rate, 80–140 dBA integrated, T = 480/2^((L−85)/3) min) — NIOSH, DHHS Publication No. 98-126, 1998
- Occupational Noise Exposure — Exposure & Controls (enclosures, barriers, limiting time at the source, quiet areas, rotation) — U.S. Occupational Safety and Health Administration
- D. A. Bies, C. H. Hansen, C. Q. Howard — Engineering Noise Control (decibel addition, enclosures and barriers, insertion loss) — CRC Press, 5th ed., 2017
- E. H. Berger et al. (eds.) — The Noise Manual, 5th ed. (hearing protector field performance; effect of wearing time on effective attenuation) — American Industrial Hygiene Association, 2003
谁在从事这份工作
- 职业健康与安全专员 — 测量噪声等工作场所危害，并决定采取何种控制和防护措施。 职业概况（O*NET，美国劳工部） 19-5011.00
教育模型，不可用于实际运营决策。真实站点会根据自己的设备和数据校准每一个常数。