Эргономика Березкина 2013

реакции снижается, что приводит к скрытому, а затем к явно­

му снижению эффективности труда.

6. Состояние декомпенсации. Фаза характеризуется не­ уклонным ухудшением функционирования систем: появлени­ ем большого количества ошибок, нарушением координации движений, вегетативным нарушением (тахикардия, учащение дыхания), ослаблением интеллектуальных функций. Работу необходимо прекратить, в противном случае фаза декомпенса­ ции может перейти в фазу срыва.

7. Состояние срыва. Полное расстройство регулирующих механизмов организма, резкое падение работоспособности (неадекватная реакция на сигналы, обмороки и т.д.). Состоя­ ние требует длительного отдыха и даже лечения.

Основная цель эргономического обеспечения проектирова­ ния - установление наибольшей продолжительности четвертой фазы, т.е. состояния компенсации. Максимальная длительность этой фазы зависит не только от подготовки специалистов, их обучения и тренировки, но и в большей степени от организации системы «человек-машина-среда», а также от организации де­ ятельности человека.

5.2. Методы оценки и способы контроля функционального состояния человека

Существуют субъективные и объективные методы оценки функционального состояния человека.

Субъективными признаками изменения функционального состояния человека являются чувство усталости, ощущение боли в конечностях, в пояснице, мышцах шеи, желание пре­ кратить работу, головные боли, чувство шума в висках, ощу­ щение нехватки воздуха, ряд зрительных нарушений.

Состояния, которым сопутствуют комплексы субъективных переживаний, различны: при утомлении возникает усталость, вялость, бессилие; при монотонии ощущаются скука, апатия, сонливость; при повышенной эмоциональной напряженно­ сти - тревога, нервозность, переживание опасности и страха.

В качестве субъективных способов контроля функциональ­ ного состояния человека используют различные тесты, опрос­ ники, журналы контроля самочувствия и т.д.

Одним из таких способов является заполнение тестовой кар­ ты САН (самочувствие - активность - настроение) и выявление

141

изменений полученных характеристик в процессе работы. Кар­ та САН заполняется самостоятельно 2 раза - в начале и в конце работы (смены). Человек рассматривает свое состояние в соот­ ветствии с предложенными на шкале характеристиками.

*Время оценки состояния

Испытуемому следует соотнести свое состояние с признаками представленных в карте противоположностей (отметить на карте) и получить оценку в баллах (по каждому из 15 признаков).

Затем необходимо получить числовое значение по каждому критерию по формулам (в скобках - сумма баллов оценочной шкалы признаков в соответствии с порядковым номером):

142

самочувствие С = 0,2 (1, 4, 7, 10, 13); активность А = 0,2 (2, 5, 8, 11, 14); настроение Н = 0,2 (3, 6, 9, 12, 15).

В состоянии покоя для контингента в возрасте 18-25 лет эти значения составляют:

С = 5,4; А = 5,0; Н = 5,1.

По мере изменения функционального состояния и развития утомления наблюдается разноплановая динамика показателей «самочувствие», «активность», «настроение». Дивергенцию показателей можно рассматривать как свидетельство измене­ ния функционального состояния.

Объективные методы оценки функционального состоя­ ния - аппаратурные обследования организма человека, при ко­ торых обнаруживаются изменения функционирования сердеч­ но-сосудистой системы, двигательной и центральной нервной системы, пищеварительной и выделительной функций. В за­ висимости от поставленных целей контроль функциональных состояний может быть исследовательским, констатирующим и профилактическим (прогнозирующим).

Рассмотрим основные показатели функционального состо­ яния человека:

1. Показатели сердечно-сосудистой системы. Самый рас­ пространенный метод оценки сердечно-сосудистой системы состояния человека - электрокардиография (ЭКГ). Она иллю­ стрирует основные функции сердечной мышцы - автоматизм, возбудимость и проводимость. Анализ ЭКГ делают для опре­ деления динамики частоты сердечных сокращений (ЧСС), ам­ плитуды Р , К , Т - зубцов.

2.Показатели системы дыхания. Данные показатели отражают эмоциональное состояние человека. Способы регистрации дыха­ тельного движения —пьезопневмография, электропневмограммы

ит.д. Основные его характеристики - частота дыхания, амплитуда дыхания, соотношение глубины вдоха и выдоха.

3.Кожно-гальваническая реакция (КГР). Это показатель эмоционального напряжения. Кожно-гальваническая реакция исследуется путем изменения сопротивления кожи постоянно­ му току. Величина электрокожного сопротивления в зави­ симости от нервно-эмоционального состояния колеблется от 2 до 200 кОм. Кожно-гальваническую реакцию могут вызвать различные раздражители (свет, звук, запах, электроудар, актив­

143

ность, связь, напряженное мышление, сильное воображение и т.д.). При активном состоянии сопротивление кожи понижа­ ется, а в состоянии покоя повышается.

4.Биопотенциал мышц. Для изучения биопотенциала мышц проводят исследования биоэлектрической активности мышц методом элекгромиографии.

5.Биопотенциал мозга. Биопотенциал мозга определяют

спомощью электроэнцефалографии (ЭЭГ). Электроды распо­ лагаются на поверхности головы; для проведения процедуры используют следующие частоты: альфа-ритм (частота 8-13 Гц), бета-ритм (15-30 Гц), дельта-ритм (0,5-03,5 Гц) и тета-ритм (4-8 Гц). Снижение функционального состояния характе­ ризуется замедлением частоты и увеличением волн (амплиту­

ды) ЭЭГ.

6 . Биохимические показатели. Важную роль в регуляции

функционального состояния играет гормональная система. В качестве показателей ее активности используется выброс глюкокортикостероидов корой надпочечников.

Содержательная характеристика любого состояния челове­ ка невозможна без анализа следующих изменений на поведен­ ческом уровне:

-производительности;

-темпа работы;

-числа ошибок;

-показателей речевого и двигательного поведения.

Для разных состояний характерны определенные сдвиги в основных психических процессах - восприятии, внимании, памяти, мышлении, изменениях в эмоционально-волевой сфе­ ре. Данные изменения также можно измерять.

5.3. Основы физиологии труда

53.1. Основные виды трудовой деятельности человека

Под работой понимаются все виды превращения энергии и в том числе те, которые связаны с деятельностью человека. В этом смысле можно говорить о работе рук, ног и других ор­ ганов или организма в целом. Работа в физиологическом смысле имеет место и в игре, и в танцах, и в спортивных упражнениях - в любых движениях в процессе отдыха и быта.

144

В зависимости от доли физического и умственного компо­ нентов в реализации стадий самого действия различают следу­ ющие формы труда: труд, требующий значительной мышечной активности, механизированный, полуавтоматизированный, ав­ томатизированный, групповой (конвейерный), связанный с ис­ пользованием дистанционного управления, умственный (ин­ теллектуальный).

Труд, требующий значительной мышечной активности -

это труд, который характеризуется значительной тяжестью вы­ полнения (труд землекопов, лесорубов, строителей, грузчиков, кузнецов).

Данной форме труда присущи:

а) повышенные энергетические затраты; б) стереотипность, повторяемость движений, что ведет к

гипертрофии в основном проксимальных мышечных групп ко­ нечностей и вспомогательной мускулатуры;

в) социальная неэффективность, выражающаяся в том, что для достижения оправдывающей себя производительно­ сти требуется высокое, неоптимальное напряжение физиче­ ских сил.

Физический труд отличается нагрузкой как на опорно-дви­ гательный аппарат, так и на все функциональные системы орга­ низма человека, обеспечивающие его деятельность. Из положи­ тельных сторон физического труда можно отметить развитие мышечной системы, стимулирование обменных процессов.

Для физического труда необходимы значительное про­ странство, приток воздуха (часто труд происходит на откры­ том воздухе), а также место для продолжительного отдыха.

Механизированные формы труда требуют средних или лег­ ких мышечных усилий - это труд токарей, фрезеровщиков, станочников и др.

Механизированный труд характеризуется:

а) средними энергетическими затратами (по сравнению с трудом, требующим значительной мышечной активности);

б) определенной направленностью мышечных усилий; в) усложнением программы действий.

Механизация обеспечивает значительное разнообразие двигательных актов, роль крупных мышц уменьшается, а зна­ чение более мелких мышечных групп увеличивается. Появля­ ется тонкая градация мышечных движений для управления механизмами (станками).

145

С развитием техники роль операций по планированию и организации труда, контролю и управлению производствен­ ными процессами со стороны человека увеличивается.

Полуавтоматизированный труд - это труд, который вы­ ключает человека из процесса непосредственной обработки предмета труда. Работу выполняет механизм. Человек лишь обслуживает станок: запускает механизм, подает заготовку, снимает готовую деталь. Однообразие простых и большей ча­ стью локальных действий (например, при штамповке одних и тех же деталей) приводят к монотонности труда. Работа не требует специальной квалификации, осуществляется за счет двигательного аппарата (его точности и скорости).

Характерные черты этого вида труда - повышенный темп работы, напряженность, неудовлетворенность содержанием труда, так как человек выполняет простые операции и стано­ вится, по сути, придатком машины.

Автоматизированный труд - труд, меняющий роль чело­ века. Человек уже не просто дополняет механизм, а управляет этим механизмом, обеспечивает его бесперебойную работу. Данная форма труда по содержанию многообразна.

Основная черта такого труда - постоянная готовность чело­ века к деятельности. Автоматизированный труд заставляет оператора находится в длительном нервном напряжении. Про­ странство для работы, как правило, не предусматривается, так как нахождение человека у механизма непостоянно.

Групповой (конвейерный) труд - труд, который характеризу­ ется синхронизацией деятельности его участников. Синхрони­ зация труда связана с тактом (интервалом времени) работы конвейера и требует упрощения рабочих операций. Поскольку для человека характерна естественная вариабельность реак­ ций, четкий ритм конвейера в сочетании с упрощенными рабо­ чими операциями представляет собой неблагоприятный фак­ тор для его самочувствия. Основой высокой производительно­ сти на конвейере являются дифференциация труда и автомати­ зация двигательных навыков человека, что создает условия для развития гипокинезии.

Труд, связанный с использованием дистанционного управ­ ления - труд, который реализуется с помощью пультов управ­ ления. При данной форме труда человек все более удаляется от управляемых объектов. По сути, его рабочее место пред­ ставляет собой пульт управления.

146

Осуществляя дистанционное управление, человек при по­ мощи средств отображения информации получает необходи­ мую информацию в закодированном виде, что обусловливает его напряженную мыслительную деятельность. Пульт, требу­ ющий редкого вмешательства оператора, обусловливает его нахождение в состоянии постоянной готовности к действию; труд без переключения внимания и активизации двигательной сферы вызывает быстрое развитие утомления.

Умственный (интеллектуальный) труд - это труд, связан­ ный с приемом и переработкой информации, требующей повы­ шенной активности сенсорных систем, концентрации внима­ ния, активизации памяти, мыслительного процесса, эмоцио­ нальной сферы. Для большинства современных профессий, связанных с умственным трудом, характерны резкое увеличе­ ние объема и разнородности информации, скорость принятия решений, возрастание социальной значимости этих решений и личной ответственности работника. Нервно-психическая на­ пряженность такого труда возрастает постоянно.

Энергия, необходимая человеку для совершения различных видов работы, высвобождается в его организме в процессах окислительно-восстановительного распада углеводов, белков, жиров и других органических соединений, содержащихся в продуктах питания. Окислительно-восстановительные реак­ ции в живых организмах могут протекать как с участием кис­ лорода (аэробное окисление), так и без его участия (анаэроб­ ное окисление). Анаэробное окисление характеризуется мень­ шим количеством высвобождаемой энергии и имеет ограни­ ченное значение у высших организмов.

Высвобожденная энергия частично расходуется на совер­ шение полезной работы, а частично (до 60%) рассеивается в виде тепла в живых тканях, нагревая тело человека.

Совокупность химических реакций в организме, необходи­ мых для жизнедеятельности, называется обменом веществ. Для обозначения минимального уровня энергетического обме­ на используют понятие «основной обмен».

Основной обмен характеризуется величиной энергетиче­ ских затрат в состоянии полного мышечного покоя в стандарт­ ных условиях (при комфортной температуре окружающей сре­ ды в течение 2-6 ч после приема пищи в положении «лежа»). Расход энергии в этих условиях составляет 87,5 Вт для челове­ ка массой 75 кг, а потребление кислорода - 0,2-0,25 л/мин.

147

Расход энергии и потребность организма в кислороде тем больше, чем тяжелее работа, и зависит от позы человека. Усло­ вием поддержания позы оператора является сохранение рав­ новесия частей тела. Общий центр тяжести тела человека рас­ положен несимметрично и постоянно смещается вследствие деятельности внутренних органов (дыхание, кровообращение, пищеварение), а также совершаемых движений. Поддержание равновесия производится опорно-двигательным аппаратом че­ ловека и достигается путем изменения напряжения различных мышц и вариантов положения отдельных частей тела.

В положении «сидя» за счет работы мышц туловища затра­ ты энергии на 5-10% превышают уровень основного обмена, в положении «стоя» - на 10-15%, при вынужденной неудобной позе - на 40-50%. К вынужденным неудобным позам относят­ ся позы: лежа, на коленях, на корточках, с изгибом туловища назад и т.п.

При интенсивной интеллектуальной работе потребности мозга в энергии составляют 15-20% основного обмена, хотя масса мозга составляет около 2% массы тела, поэтому назна­ чение сна часто сводится к экономии необходимых энергети­ ческих ресурсов. Молодой организм требует большего време­ ни для сна, чем организм человека среднего возраста, посколь­ ку у него выше расход энергии во время бодрствования; кроме того, сон молодого организма более глубокий. Старики спят меньше, потому что для обмена веществ им нужно меньше энергии, а значит, и меньше времени для ее сохранения, а сон менее глубокий.

5 3 2 . Основные физиологические изменения в организме человека, происходящие в процессе трудовой деятельности

Любой вид трудовой деятельности представляет собой сложный комплекс физиологических процессов, в которые во­ влекаются все органы и системы человеческого тела.

Центральная нервная система

Центральная нервная система обеспечивает координацию функциональных изменений, развивающихся в организме при выполнении работы.

Все рабочие движения и их характер зависят, с одной сто­ роны, от импульсов, идущих из коры головного мозга, с дру­

148

гой - от импульсов, поступающих в центр из периферии (из мышц).

В процессе выполнения работы в ЦНС усиливаются про­ цессы возбуждения. Одновременно углубляются и процессы торможения, благодаря чему между этими основными процес­ сами сохраняется равновесие. При относительно легкой рабо­ те подобное состояние может сохраняться в течение всего ра­ бочего дня; при тяжелой работе с определенного момента в коре большого мозга начинают преобладать процессы охрани­ тельного торможения.

Фазность изменения функционального состояния цен­ тральной нервной системы определяется характером и дли­ тельностью выполняемой работы.

Вфазе возбуждения наблюдают повышение величины ус­ ловных рефлексов, увеличение скорости сенсомоторных ре­ акций.

Вфазе торможения наблюдаются обратные процессы: сни­ жение величины условных рефлексов, уменьшение скорости сенсомоторных реакций. Характер изменений определяется тяжестью, длительностью работы, а также тренированностью человека.

Нервная ткань состоит из нервных клеток (нейроны, нейроциты) и нейроглий - клеток, заполняющих пространство между нейронами. Нейроны воспринимают раздражение, при­ ходят в состояние возбуждения и передают нервный импульс. Нервные волокна —это отростки нервных клеток, а нервные окончания - концевые аппараты отростков нейронов. Рецеп­ торные нервные окончания (рецепторы) воспринимают раз­ дражение извне (зрительные, слуховые, вкусовые, обонятель­ ные, тактильные, температурные и болевые рецепторы), а так­ же сигналы о состоянии самого организма (рецепторы вну­ тренних органов, рецепторы двигательного аппарата).

Скелетно-мышечная система

К скелетным тканям относятся хрящевые и костные ткани, выполняющие в основном опорные функции.

Костная ткань представлена в организме тремя видами: грубоволокнистая (первичная), пластинчатая (вторичная) и дентин (зубы). Костные ткани состоят из клеток и межклеточного веще­

149

ства. Благодаря высокой минерализации межклеточного веще­ ства (70%) они отличаются особой прочностью и твердостью.

Хрящевая ткань находится в хрящевой части ребер (в об­ ласти соединения с грудиной), в воздухоносных путях (гор­ тань, трахея, бронхи), на суставных поверхностях костей. В органах, подверженных изгибам (например, ушная ракови­ на), находится эластичная хрящевая ткань. Волокнистая хря­ щевая ткань имеется в межпозвоночных дисках, в местах при­ крепления сухожилий к суставам и т.д.

Все двигательные процессы в организме обеспечиваются мышечными тканями. Почти все клетки организма обладают способностью сокращаться, но именно в мышечных тканях эта функция достигает наивысшего развития, так как они об­ ладают специальными сократительными структурами - миофибриллами. Мышечные ткани делятся на две большие груп­ пы - гладкие и поперечно-полосатые.

Гладкие мышцы, состоящие из одноядерных веретено­ образных клеток, не имеют поперечной исчерченности. Они входят в состав кишечника, кровеносных сосудов, дыхатель­ ных путей, выделительных и половых органов, многих желез.

Поперечно-полосатые мышцы составляют скелетную и сердечную мускулатуру. Они состоят из многоядерных мы­ шечных волокон и имеют поперечную исчерченность, обу­ словленную чередованием в их миофибриллах участков с раз­ ными свойствами. Поперечно-полосатая мышечная ткань об­ ладает большей силой и скоростью сокращения, чем гладкая.

Источником химической энергии, превращающейся в меха­ ническую работу мышц, является аденозинтрифосфорная кис­ лота (АТФ). Под влиянием нервных импульсов эта кислота взаимодействует с сократительной белковой структурой мыш­ цы. Это ведет к сокращению мышечного волокна. Во время расслабления мышцы АТФ восстанавливается вновь.

С повышением интенсивности выполняемой нагрузки уве­ личивается количество потребляемого мышцами кислорода в единицу времени.

Для энергообеспечения мышечной работы используются питательные вещества - углеводы (гликоген, глюкоза), жиры (жирные кислоты) и белки (аминокислоты).

Во время выполнения легкой работы большая часть энер­ гии для сокращения мышц образуется за счет окисления жи­ ров. Во время более тяжелой работы значительную часть энер­ гопотребления обеспечивают углеводы. При очень тяжелых

150