2.1. Характеристики основных форм деятельности человека

Деятельность человека носит самый разнообразный характер. Не­смотря на это, ее можно разграничить на три основные группы по характеру выполняемых человеком функций (рис. 2.1).

Физический труд. Физическим трудом (работой) называют выпол­нение человеком энергетических функций в системе «человек — ору­дие труда».

Физическая работа требует значительной мышечной активности. Она подразделяется на два вида: динамическую и статическую. Дина­мическая работа связана с перемещением тела человека, его рук, ног, пальцев в пространстве; статическая — с воздействием нагрузки на верхние конечности, мышцы корпуса и ног при удерживании груза, при выполнении работы стоя или сидя. Динамическая физическая работа, при котором в процессе трудовой деятельности задействовано более 2/3 мышц человека, — называется общей, при участии в работе от 2/3 до 1/3 мышц человека (мышцы только корпуса, ног, рук) — региональной, при локальной динамической физической работе задей­ствовано менее 1/3 мышц (например, набор текста на компьютере).

Физическая тяжесть работы определяется энергетическими затра­тами в процессе трудовой деятельности и подразделяется на следующие категории: легкие, средней тяжести и тяжелые физические работы.

Деятельность человека

Физический труд

Рис. 2.1. Основные формы деятельности человека

Легкие физические работы(категорияI) подразделяются на две категории: 1а, при которой энергозатраты составляют до 139 Вт, и 16, при которой энергозатраты составляют 140—174 Вт. К категории 1а относятся работы, проводимые сидя и сопровождающиеся незначи­тельным физическим усилием. К категории 16 относятся работы, проводимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим усилием.

Физические работы средней тяжести(категорияII) подразделяются на две категории: На, при которой энергозатраты составляют 175—232 Вт, иIIб, при которой энергозатраты составляют 233—290 Вт. К категории Па относятся работы, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенных физических усилий. К категорииIIб отно­сятся работы, связанные с ходьбой, перемещением и перенесением тяжестей массой до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим усилием.

Тяжелые физические работыхарактеризуются расходом энергии более 290 Вт. К этой категории относятся работы, связанные с посто­янными передвижениями, перемещением и перенесением значитель­ных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий.

Энергетические затраты на мышечную работу.Затраты энергии на мышечную работу в труде (сверх уровня покоя и независимо от влияния эмоций, связанных с работой, влияния температуры воздуха и пр.) могут быть рассчитаны для среднего рабочего как сумма затрат на поддержание рабочей позы (табл. 2.1) и на выполняемую мышцами механическую работу (табл. 2.2).

Механизированные формы физического труда в системе «человек — машина».Человек выполняет умственные и физические функции. Деятельность человека (далее человека-оператора) происходит по од­ному из процессов:

детерминированному — по заранее известным правилам, инструк­циям, алгорит-мам действий, жесткому технологическому графику и т. п.;

Таблица 2.1. Энергетические затраты на поддержание рабочей позы

Таблица 2.2. Энергетические затраты при выполнении мышцами механической работы

недетерминированному — когда возможны неожиданные события в выполняемом технологическом процессе, неожиданное появление сигналов, но в то же время известны управляющие действия при появлении неожиданных событий (расписаны правила, инструкции и т.п.) в выполняемом процессе.

Различают несколько типов операторской деятельности в техниче­ских системах, классифицируемых в зависимости от основной функ­ции, выполняемой человеком, и доли мыслительной и физической загрузки, включенных в операторскую работу.

Оператор-технолог непосредственно включен в технологический процесс, работает в основном режиме немедленного обслуживания, совершает преимущественно исполнительные действия, руководству­ясь четко регламентирующими действия инструкциями, содержащими, как правило, полный набор ситуаций и решений. Это — операторы технологических процессов, автоматических линий и пр.

Оператор-манипулятор (машинист). Основную роль в его деятель­ности играют механизмы сенсомоторной регуляции (исполнения дей­ствий) и в меньшей степени — понятийного и образного мышления. К числу выполняемых им функций относится управление отдельными машинами и механизмами.

Оператор-наблюдатель, контролер (например, диспетчер техноло­гической линии или транспортной системы). В его деятельности преобладает удельный вес информационных и концептуальных моделей. Оператор работает как в режиме немедленного, так и отсроченного обслуживания в масштабах реального (настоящего) времени. В его деятельности в значительной мере используется аппарат понятийного мышления и опыт, заложенный в образно-концептуальных моделях. Физическая работа здесь играет несущественную роль.

Функционирование организма требует протекания в нем химиче­ских и биохимических процессов в достаточно строгих температурных пределах. Для температуры тела это интервал находится в пределах 36,5—37,0° С.

В процессе взаимодействия человека с окружающей средой темпе­ратура тела может значительно изменяться, что связано с температурой, влажностью и подвижностью воздуха в окружающей среде, а также тепловой радиацией от различных видов оборудования, используемых в производственной среде. Приспособление организма человека к изменениям параметров состояния окружающей среды выражается в способности протекания в нем процессов терморегуляции.

Терморегуляция — совокупность физиологических и химических процессов в организме человека, направленных на поддержание по­стоянства температуры тела (36—37 °С). Это обеспечивает нормаль­ное функционирование организма, способствует протеканию биохи­мических процессов в организме человека. Терморегуляция (Q) иск­лючает переохлаждение или перегрев организма человека. Поддержа­ние постоянства температуры тела определяется теплопродукцией организма (М), т.е. процессами обмена веществ в клетках и мышечной дрожью, теплоотдачей или теплоприходом (R) за счет инфракрасного излучения, которое излучает или получает поверхность тела; теплоот­дачей или теплоприходом за счет конвекции (С), т.е. через нагрев или охлаждение тела воздухом, омываемым поверхность тела; теплоотдачей (Е), обусловленной испарением влаги с поверхности кожи, слизистых оболочек верхних дыхательных путей, легких. Терморегуляция, таким образом, обеспечивает равновесие между количеством тепла, непре­рывно образующимся в организме и излишком тепла, непрерывно отдаваемым в окружающую среду, т.е. сохраняет тепловой баланс организма.

Терморегуляцию можно представить следующим выражением:

Q = M ± R ± C — E.

В нормальных условиях при слабом движении воздуха человек в состоянии покоя теряет в результате тепловой радиации около 45 % всей вырабатываемой организмом тепловой энергии, конвекцией до 30 % и испарением до 25 %. При этом свыше 80 % тепла отдается через кожу, примерно 13 % через органы дыхания, около 7 % тепла расходу­ется на согревание принимаемой пищи, воды и вдыхаемого воздуха. При покое организма и температуре воздуха 15 °С потоотделение незначительно и составляет примерно 30 мл за 1 ч. При высокой температуре (30 °С и выше), особенно при выполнении тяжелой фи­зической работы, потоотделение может усиливаться в десятки раз. Так, в горячих цехах при усиленной мышечной работе количество выделяемого пота 1—1,5 л/ч, на испарение которого затрачивается около 2500...3800 кДж.

Различают острые и хронические формы нарушения терморегуля­ции. Острые формы нарушения терморегуляции:

• тепловая гипертермия — теплоотдача при относительной влаж­ности воздуха 75...80 % — легкое повышение температуры тела, обиль­ное потоотделение, жажда, небольшое учащение дыхания и пульса. При более значительном перегреве возникает также одышка, головная боль и головокружение, затрудняется речь и др.

• судорожная болезнь — преобладание нарушения водно-солево­го обмена — различные судороги, особенно икроножных мышц, и сопровождаемые большой потерей пота, сильным сгущением крови. Вязкость крови увеличивается, скорость ее движения уменьшается и поэтому клетки не получают необходимого количества кислорода.

• тепловой удар—дальнейшее протекание судорожной болезни — потеря сознания, повышение температуры до 40—41 °С, слабый учащенный пульс. Признаком тяжелого поражения при тепловом ударе является полное прекращение потоотделения.

Тепловой удар и судорожная болезнь могут заканчиваться и смер­тельным исходом.

Хронические формы нарушения терморегуляции приводят к изме­нениям в состоянии нервной, сердечно-сосудистой и пищеварительной системе человека, формируя производственно-обусловленные заболе­вания.

Длительное охлаждение часто приводит к расстройству деятельно­сти капилля-ров и мелких артерий (ознобление пальцев рук, ног и кончиков ушей). При этом проис-ходит и переохлаждение всего орга­низма. Широко распространены вызываемые охлаж-дением заболева­ния периферийной нервной системы, особенно пояснично-крестцовый радикулит, невралгия лицевого, тройничного, седалищного и других нервов, обостре-ния суставного и мышечного ревматизма, плев­рит, бронхит, асептическое и инфекци-онное воспаление слизистых оболочек дыхательных путей и др.

Влажный воздух лучше проводит тепло, а подвижность его увели­чивает теплоотдачу конвекцией — это приводит к большому обморо­жению (даже смерти) при условии низкой температуры, высокой влажности и подвижности воздуха.

Выделяют три стадии охлажденияорганизма челове­ка, которые характеризу-ются следующими показателями:

I—IIстадии температура тела от 37 до 35,5° С. При этом происходит:

• спазм сосудов кожи;

• урежение пульса;

• снижение температуры тела;

• повышение артериального давления;

• увеличение легочной вентиляции;

• увеличение теплопродукции.

Таким образом, в пределах до 35 °С организм пытается бороться собственными силами против охлаждающего микроклимата.

IIIстадия —температура тела ниже 35 °С. При этом происходит:

• падение температуры тела;

• снижение деятельности центральной нервной системы;

• снижение артериального давления;

• уменьшение легочной вентиляции;

• уменьшение теплопродукции.

Заболевания, вызываемые охлаждением: обморожения, отеки лок­тей и ступней, острые респираторные заболевания и грипп.

Создание благоприятного микроклимата рабочей зоны является гарантом поддержания терморегуляции организма, повышения рабо­тоспособности человека на производстве.

Умственный труд (интеллектуальная деятельность).Этот труд объ­единяет работы, связанные с приемом и переработкой информации, требующие преимущест-венного напряжения внимания, сенсорного аппарата, памяти, а также активации про-цессов мышления, эмоцио­нальной сферы (управление, творчество, преподавание, нау-ка, учеба и т. п.).

Операторский труд— отличается большой ответственностью и вы­соким нервно-эмоциональным напряжением.Управленческий труд— определяется чрезмерным ростом объема информации, возрастанием дефицита времени для ее переработки, повышения личной ответствен­ности за принятие решений, периодическим возникновением конф­ликтных ситуаций.Творческий труд— требует значительного объема памяти, напряжения внимания, нервно-эмоционального напряжения.Труд преподавателя— постоянный контакт с людьми, повышенная ответственность, дефицит времени и информации для принятия реше­ния,— это обуславливает высокую степень нервно-эмоционального напряжения.Труд учащегося— память, внимание, восприятие, нали­чие стрессовых ситуаций.

При интенсивной интеллектуальной деятельности потребность мозга в энергии повышается, составляя 15...20 % от общего объема в организме. При этом потребление кислорода 100 г коры головного мозга оказывается в 5 раз больше, чем расходует скелетная мышца такого же веса при максимальной нагрузке. Суточный расход энергии при умственном труде составляет от 10,5 до 12,5 МДж. Так, при чтении вслух расход энергии повышается на 48 %, при выступлении с публич­ной лекцией — на 94 %, у операторов вычислительных машин — на 60—100 %.

При выполнении человеком умственной работы при нервно-эмо­циональном напряжении имеют место сдвиги в вегетативных функциях человека: повышение кровяного давления, изменение ЭКГ, увеличение легочной вентиляции и потребление кислорода, повышение темпера­туры тела. По окончании умственной работы утомление остается дольше, чем при физической работе.

При эксплуатации технических систем в любой области среды обитания чело-век-руководитель управляет не техническими компонен­тами системы или отдельной машиной, а другими людьми. Управление осуществляется как непосредственно, так и опосредованно — через технические средства и каналы связи. К этой категории персо-нала относятся организаторы, руководители различных уровней, лица, при­нимающие ответственные решения, обладающие соответствующими знаниями, опытом, навыками принятия решения, интуицией и учиты­вающие в своей деятельности не только возмож-ности и ограничения технических систем и их компонентов, но и в полной мере особен-ности подчиненных — их возможности и ограничения, состояния и настро­ения.

Тяжесть и напряженность труда. Тяжесть труда является количест­венной ха-рактеристикой физического труда. Напряженность труда — количественная характери-стика умственного труда. Она определяется величиной информационной нагрузки.

На производстве различают четыре уровня воздействия факторов условий труда на человека:

• комфортные условия труда обеспечивают оптимальную дина­мику работоспособности человека и сохранение его здоровья;

• относительно дискомфортные условия труда при воздействии в течение определенного интервала времени обеспечивают заданную работоспособность и сохранение здоровья, но вызывают субъективные ощущения и функциональные изменения, не выходящие за пределы нормы;

• экстремальные условия труда приводят к снижению работоспо­собности человека, не вызывают функциональные изменения, выво­дящие за пределы нормы, но не ведущие к патологическим изменениям;

• сверхэкстремальные условия труда приводят к возникновению в организме человека патологических изменений и к потере трудоспо­собности.

Медико-физиологическая классификация тяжести и напряженно­сти труда проводится на основании комплексной количественной оценки факторов условий труда, называемой интегральной величиной тяжести и напряженности труда (И_т).

К Iкатегории относят работы, выполняемые в оптимальных усло­виях труда при благоприятных нагрузках.IIкатегория включает работы, выполняемые в условиях, со-ответствующих предельно допустимым значениям производственных факторов. КIIIкатегории относят рабо­ты, при которых вследствие не вполне благоприятных условий труда у людей формируются реакции, характерные для пограничного состоя­ния орга-низма (ухудшение некоторых показателей психофизиологического состояния к концу работы).IVкатегория включает работы, при которых неблагоприятные условия труда приводят к реакциям, харак­терным для предпатологического состояния у большинства людей. КVкатегории относят работы, при которых в результате воздействия весьма неблагоприятных условий труда у людей в конце рабочего периода формируются реак-ции, характерные для патологического фун­кционального состояния организма.VIкате-гория включает работы, при которых подобные реакции формируются вскоре после на-чала трудового периода (смены, недели).

IиIIкатегории тяжести и напряженности труда соответствуют комфортным производственным условиям,III— относительно дис­комфортным,IVиV— экстре-мальным иVI— сверхэкстремальным.

Категорию тяжести и напряженности труда определяют расчетным путем. Для этого каждый фактор производственных условий оценивают по шестибалльной

системе с помощью специальных таблиц. Интег­ральная оценка тяжести и напряженности труда рассчитывается по формуле:

, (2.1)

где х_ОП— определяющий (самый большой по баллу) элемент условий труда наi-ом рабочем месте;j— сумма баллов всехi - ых биологически значимых элементов без определяющего элемента наj-ом рабочем месте;n— число всех элементов, имеющихся на рабочем месте; х_ij— балльная оценкаi-го фактора на j-ом рабочем месте. Каждый элемент условий труда на рабочем месте получает оценку от 1 до 6 в зависимости от своей величины и продолжительности действия (экспозиции). При экспозиции меньше 90 % времени восьмичасовой рабочей смены фактическая оценка элемента в баллах составит:

где х_max— максимальная оценка элемента при экспозиции от 90 % и более; T_фi— фактическая продолжительность действия элемента в течение рабочей смены, мин; 480 — фон рабочего времени восьмича­совой рабочей смены, мин.

В этом случае вместо х_ijв формуле (2.1) расчета И_тиспользуют x_фi.

При наличии на рабочем месте факторов, имеющих с учетом экспозиции оценку 2 балла и более, в расчет оценки принимают только эти биологически значимые факторы. Факторы с оценкой 1 и 2 балла в расчет не принимают

Категорию тяжести и напряженности труда определяют по интег­ральной оценке И_т:

Пример.Определить категорию тяжести труда на рабочем месте, исходя из данных, приведенных в табл. 2.3.

Таблица 2.3. Характеристика факторов условий труда

И_т= [3,75 + (1,5 + 2,5)(6 - 3,75)/(3—1)6] 10 = 45.

Следовательно, на рабочем месте используется труд IIIкатегории тяжести и напряженности труда.

При оценки тяжести физического труда пользуются показателями динамической и статической нагрузки. Показатели динамической на­грузки:

• масса поднимаемого и перемещаемого груза вручную;

• расстояние перемещения груза;

• мощность выполняемой работы: при работе с участием мышц нижних конечностей и туловища, с преимущественным участием мышц плечевого пояса;

• мелкие, стереотипные движения кистей и пальцев рук, количе­ство за смену;

• перемещение в пространстве (переходы, обусловленные техно­логическим процессом), км.

Показатели статической нагрузки:

• масса удерживаемого груза, кг;

• продолжительность удерживания груза, с;

• статическая нагрузка за рабочую смену, Н, при удержании груза: одной рукой, двумя руками, с участием мышц корпуса и ног;

• рабочая поза, нахождение в наклонном положении, процент сменного времени;

• вынужденные наклоны корпуса более 30°, количество за смену;

• линейный пространственный компоновочный параметр эле­ментов производственного оборудования и рабочего места, мм;

• угловой пространственно-компоновочный параметр элементов производственного оборудования и рабочего места, угол обзора;

• значение сопротивления приводных элементов органов управле­ния (усилие, необходимое для перемещения органов управления), Н.

Динамическую физическую нагрузку определяют, как правило, одним из следующих показателей: 1) работой (кг«м); 2) мощностью усилия (Вт); статическую физическую нагрузку определяют в кг/с.

Для определения динамической работы, выполняемой человеком в каждом отдельном отрезке рабочей смены, рекомендуется пользо­ваться следующей формулой:

W= (РН + (PL/9) + РН₁/2))К,

где W— работа, кг м;Р— масса груза, кг;Н— высота, на которую помещают груз из исходного положения, м;L—расстояние, на кото­рое перемещают груз по горизонтали, м;Н₁—расстояние, на которое опускают груз, м;К— коэффициент, равный 6.

Для расчета среднесменной мощности следует суммировать работу, произведенную человеком за всю смену, и разделить ее на длительность смены:

N= WK₁/t,

где N— мощность, Вт,t— длительность смены, с;K₁— коэффициент перевода работы (W) из кгм в Джоуль (Дж), равный 9,8.

Статическая нагрузка — это усилия на мышцы человека без пере­мещения тела или его отдельных частей. Величина статической нагруз­ки определяется произведением величины усилия на время поддержания (в случае различных величин усилий время поддержания каждого из них определяют отдельно, находят произведения величины усилия на время поддержания и затем эти произведения суммируют).

При оценке напряженности умственного труда используют пока­затели внимания, напряженности зрительной работы и слуха, моно­тонности труда.