Читать книгу "Эргономика"

С учетом вида нагрузки и нагружаемых мышц физическая работа делится на статическую и динамическую.

Статическая работа связана с фиксацией орудий и предметов труда в неподвижном состоянии, с поддержанием тела и его частей в фиксированной рабочей позе. Внешняя мышечная работа отсутствует, но остается длительное напряженное состояние мышц. Это приводит к сильному утомлению мышц (например, часовой на посту, электросварщик).

Динамическая работа – процесс сокращения мышц, приводящий к перемещению груза, тела человека или его частей. При этом энергия расходуется как на поддержание определенного напряжения в мышцах, так и на физическую работу. Динамическая работа подразделяется на следующие виды:

– общую мышечную работу (задействовано более 2/3 мышц скелетной мускулатуры, в том числе мышцы ног и туловища);

– региональную мышечную (выполняется мускулатурой плечевого пояса и верхних конечностей);

– локальную мышечную (в ней участвует менее чем 1/3 скелетных мышц).

Физический труд характеризуется нагрузкой на опорно-двигательный аппарат и все функциональные системы организма человека, обеспечивающие его деятельность.

Физические работы условно принято делить в зависимости от потребления кислорода и энергозатрат.

На основании данных определяются необходимое количество воздуха для работающих и соответственно размеры (объем) производственных помещений и параметры систем вентиляции.

Эти показатели пересчитывают в энергозатраты. Выполняемые физические работы на основе энергозатрат организма делят на следующие категории:

• I – легкая физическая работа (потребление кислорода не превышает 0,5 л/мин):

– Iа – энергозатраты до 139 Вт (120 ккал/ч) – работы, выполняемые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборостроения и машиностроения, изготовление микросхем, на часовом, швейном производствах, в сфере управления, дизайна и т. п.);

– Iб – энергозатраты 140–174 Вт (121–150 ккал/ч) – работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролеры, мастера в различных видах производства и т. д.);

• II – работа средней тяжести (потребление кислорода – от 0,5 до 1,0 л/мин):

– IIа – энергозатраты 175–232 Вт (151–200 ккал/ч) – работы, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении «стоя» или «сидя», требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве и т. п.);

– IIб – 233–290 Вт (201–250 ккал/ч) – работы, связанные с ходьбой и переносом небольших (до 10 кг) тяжестей и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных прокатных, литейных, кузнечных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т. п.);

• III – тяжелая физическая работа (потребление кислорода выше 1,0 л/мин) – величина энергозатрат более 290 Вт (250 ккал/ч) – работы, связанные с постоянными передвижениями, перемещениями и переносом значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, в литейных цехах с ручной набивкой и заливкой опок машиностроительных и металлургических предприятий и т. п.). Помещения, где производятся данные работы, могут меньше обогреваться, так как при тяжелой физической работе организм выделяет больше тепла.

Использование показателей энергозатрат при выполнении тех или других работ позволяет говорить лишь об относительной оценке той или иной работы, поскольку на величину расхода энергии при выполнении работы влияют и другие важные моменты (формы организации труда, режим труда и отдыха; состояние воздушной среды – в частности, содержание вредных веществ в воздухе; тренированность организма).

При умственном труде основная нагрузка приходится на высший отдел нервной системы – кору больших полушарий головного мозга. Мышечные нагрузки, как правило, незначительны, энергозатраты находятся на уровне легкой физической работы. Данный вид труда характеризуется значительным снижением двигательной активности (гипокинезией), что приводит к сердечно-сосудистой патологии.

В физиологическом отношении главной особенностью умственного труда является то, что при нем мозг выполняет функцию не только координирующего, но и основного работающего органа. При этом значительно активизируются аналитические и синтетические функции центральной нервной системы.

Лобным долям мозга принадлежит важная роль в осуществлении психической деятельности. Их обширные связи с неспецифическими структурами разных уровней мозга обеспечивают неспецифические формы активации, необходимые для протекания умственного труда. В лобных долях интегрируется разнообразная информация, поступающая как из окружающей и внутренней сред организма, так и от нижележащих структур мозга, а также информация об эмоциональном состоянии человека.

Для большинства современных профессий характерны резкое увеличение объема и разнородности информации, скорости принятия решений, возрастание социальной значимости этих решений и личной ответственности работника. Поэтому возрастает нервно-психическая напряженность труда.

В зависимости от того, на какие системы или процессы падает нагрузка, различают следующие виды умственного труда:

• зрительно напряженные работы (с напряжением внимания);

• интеллектуально-творческие;

• работы, связанные с эмоциональным напряжением.

Причинами зрительного напряжения являются фиксация зрения на близко расположенных и движущихся предметах, длительное рассматривание мелких деталей, частые переводы взгляда с одного объекта на другой, частые и резкие переходы от света к тени и обратно и др.

В условиях зрительного напряжения изменяются рефракция и аккомодационная способность глаз, ухудшается контрастная чувствительность, снижается устойчивость хроматического и ахроматического видения, сокращается поле зрения (туннельное зрение), снижаются острота зрения (расплывание очертаний предметов, затуманенность), скорость восприятия и переработки информации, ухудшается бинокулярное зрение.

При интенсивной интеллектуально-творческой работе потребности мозга в энергии составляют 15–20 % основного обмена, хотя на массу мозга приходится около 2 % массы тела. Кора головного мозга при умственной нагрузке потребляет кислорода в 5–6 раз больше, чем скелетная мышца такой же массы при физической работе. Активация различных структур головного мозга в процессе умственной деятельности вызывает повышение уровня обменных процессов в этих структурах, а значит, усиление в них кровотока. Однако общая величина кровоснабжения головного мозга при этом меняется незначительно. Увеличение кровоснабжения работающих зон (в 2 и более раз) происходит за счет внутреннего перераспределения поступающего в мозг потока крови, и менее активные области начинают получать крови меньше.

Умственная работа связана с эмоциональным напряжением; она интенсифицирует деятельность гормональной системы. При интенсивной умственной деятельности (в отличие от физической работы) газообмен или совсем не изменяется, или изменяется незначительно, повышается артериальное давление, учащается дыхание, увеличивается кровенаполнение сосудов мозга, но уменьшается кровенаполнение сосудов конечностей и брюшной полости, повышается возбудимость ЦНС, увеличивается частота сердечных сокращений.

Умственный труд подразделяется на операторский, управленческий и творческий. Они отличаются по организации трудового процесса, равномерности нагрузки, степени эмоционального напряжения.

Операторский труд подразумевает осуществление функций управления и контроля за работой технологических линий, процессами товародвижения и обслуживания клиентов, набором информации. Рабочее место содержит пульт управления.

Оператор может:

– быть непосредственно включенным в технологический процесс управления;

– осуществлять функции обслуживания по запросу (отсроченное обслуживание);

– наблюдать за ходом процесса, выступая в роли контролера (функции несколько проще, чем при непосредственном управлении);

– исследовать какую-то проблему.

Операторский труд характеризуется переработкой большого объема информации, повышенной нервно-эмоциональной напряженностью.

Управленческий труд осуществляют руководители учреждений, диспетчеры, преподаватели. Рабочее место – стол, кресло.

В данном виде труда доминируют факторы, связанные с необходимостью восприятия большого (иногда очень большого) объема информации, возрастанием дефицита времени для ее переработки, повышением социальной значимости и личной ответственности за принимаемые решения. Для работы руководителей характерны необходимость принятия нестандартных решений, нерегулярность нагрузки, периодическое возникновение конфликтных ситуаций.

Творческий труд требует многолетней подготовки, высокой квалификации, особых условий для реализации. Труд этой категории работников (научные работники, писатели, художники, артисты, композиторы, архитекторы, конструкторы) характеризуется нестереотипностью деятельности, нерегламентированным графиком работы, требует значительного объема памяти, напряжения внимания, мыслительной деятельности.

Напряженность труда – характеристика трудового процесса, отражающая нагрузку преимущественно на центральную нервную систему, органы чувств, эмоциональную сферу работника. Характеризуется объемом воспринимаемой информации, плотностью поступающих сигналов, состоянием анализаторных систем, уровнем эмоционального напряжения и определяется степенью напряжения внимания. По этому показателю умственный труд делят на следующие группы:

1) труд ненапряженный, требующий концентрации внимания до 25 % времени работы;

2) малонапряженный, преполагающий концентрацию внимания до 50 % времени работы;

3) напряженный, испытывающий необходимость в концентрации внимания до 75 % времени работы;

4) очень напряженный, требующий концентрации внимания больше 75 % времени работы.

Чрезмерное возбуждение может выражаться вегетативными нарушениями в виде бледности, учащенного сердцебиения и пульса, поверхностного дыхания, дрожания рук, потливости. Например, пилот, находясь в состоянии стресса, может «потерять» приборы на приборной доске, не заметить сигнализацию о выпуске шасси, неправильно интерпретировать происходящее, отвлечься и пропустить необходимое действие. Иногда у оператора из-за очень высокого нервно-психического напряжения, связанного с необходимостью выполнить одновременно и за короткий срок несколько одинаково ответственных дел, на короткое время ухудшается общее самочувствие, путаются мысли.

Умственная творческая деятельность человека в высшей степени зависит от его эмоционального состояния.

Умственная работа тесно связана с работой органов чувств, в первую очередь зрения и слуха. Известно, что умственная работа более плодотворно протекает в условиях тишины.

Мышечная работа при умственной деятельности человека играет большую роль. Легкая мышечная работа стимулирует умственную деятельность, а тяжелая, изнурительная работа, наоборот, снижает ее.

При напряженной умственной деятельности происходит значительное увеличение расхода энергии, что связано с непроизвольным сокращением скелетной мускулатуры, не имеющей непосредственного отношения к выполняемой работ. При этом нередко возникают двигательные реакции (жестикуляции, хождение по комнате, перекладывание предметов на письменном столе), а при их произвольном подавлении усиливается непроизвольное напряжение мускулатуры. Работа мозга инерционна – после прекращения работы мыслительный процесс продолжается, что приводит к еще большему утомлению.

Производственное утомление – это состояние организма, возникающее вследствие выполнения физической или умственной работы и проявляющееся во временном снижении работоспособности, в ухудшении двигательных и вегетативных функций и появлении чувства усталости.

Различают следующие признаки утомления: технико-экономические, физиологические, психологические, медицинские.

Технико-экономические признаки утомления проявляются во временном снижении работоспособности, в ухудшении качества продукции, росте брака, уменьшении производительности труда и т. д.

К физиологическим признакам этого явления относятся лишние движения, уменьшение выносливости, наличие тремора (дрожания) в пальцах, увеличение времени сенсорно-моторной реакции, учащенное сердцебиение, одышка, боли в различных частях тела, повышение потовыделения, температуры кожи головы и рук, артериального давления.

Выделяют физическое и умственное утомление, острое и хроническое. К специфическим видам утомления относятся мышечное, сенсорное, интеллектуальное.

С физиологической стороны развитие утомления свидетельствует о значительном сокращении внутренних резервов организма и переходе на менее выгодные реакции, т. е. на поддержание минутного объема кровотока за счет увеличения частоты сердечных сокращений; реализацию двигательных реакций увеличением числа мышечных единиц, т. е. для выполнения одной и той же работы потребуются бо́льшие энергетические затраты.

Психологические признаки утомления – это субъективное чувство усталости, замедление психических процессов, выражающееся в ухудшении психологических характеристик – памяти, внимания, мышления, восприятия.

Наиболее ярко выраженным признаком утомления является нарушение внимания, а значит, нарушение процесса сознательного контроля за выполнением деятельности. Ухудшаются показатели долговременной памяти (трудно вспомнить); преобладают стереотипные способы решения задач в ситуациях, требующих принятия новых решений; формируются отрицательные эмоциональные реакции (отвращение к работе, раздражительность, неприязнь).

Медицинскими показателями утомления служат производственно обусловленные заболевания, профессиональные заболевания, совершение ошибочных действий, выражающееся в росте травматизма.

Первую попытку объяснить проблемы утомления предпринял Галилео Галилей (1564–1642), анализируя работу мышц при подъеме по лестнице и при ходьбе. По его мнению, в разбираемом случае мышцы утомляются в связи с тем, что им приходиться перемещать не только их собственный вес, но и вес остального тела. В противоположность этому сердце имеет дело только с собственным весом, поэтому оно неутомимо.

Физиологические исследования процессов утомления развернулись в основном с середины XIX в. Сразу же обрисовались две основные теории: гуморально-локалистическая (периферическая) и центрально-нервная.

Исходной позицией гуморально-локалистической теории является представление об утомлении как о мышечной слабости и усталости, т. е. о процессах, происходящих под влиянием работы прежде всего в самой мышце. При этом в исследованиях А.А. Ухтомского впервые была показана огромная роль центральной нервной системы в появлении утомления. Развитие центрально-нервной теории утомления связано с работами отечественных физиологов И.М. Сеченова и И.П. Павлова.

Современная наука объясняет возникновение и развитие утомления комплексом причин.

Можно условно выделить следующие комплексы причин:

1. Причины, связанные с неспособностью нервной системы длительное время поддерживать чрезвычайно высокую частоту импульсов и принимать огромный поток информации от работающих мышц, а также неспособностью нервных волокон длительное время передавать импульсы высокой частоты от одной клетки к другой.

2. Причины, вызванные изменением внутренней среды организма – закислением клеток и крови на фоне нехватки кислорода. В процессе выполнения избыточных физических нагрузок угнетается деятельность желез внутренней секреции. Это ведет к уменьшению выработки гормонов и снижению активности ряда ферментов, т. е. уменьшается активность ферментов аэробного окисления.

Эффективность деятельности нервных и мышечных клеток в условиях закисления резко падает либо полностью прекращается. В основе прекращения деятельности клеток лежит изменение свойств клеточных белков, которые могут функционировать только в строго определенных условиях.

3. Причины, связанные с рассогласованностью функций различных систем организма вследствие нарушения их регуляции со стороны нервной системы. К нарушениям регуляции функции относятся уменьшение содержания сахара в крови из-за его расхода на обеспечение мышечного сокращения; снижение активности желез внутренней секреции по обеспечению мышечной работы, угрожающее их отказом обеспечивать мышечную работу; исчерпание запасов воды и солей из-за их высокой потери вместе с потом, расход запасов источников энергии (углеводов, жиров) в клетках; перегревание организма.

Переутомление – это патологическое состояние, развивающееся у человека вследствие хронического физического или психологического перенапряжения.

Переутомление имеет три стадии развития:

I стадия. Нарушение сна, выражающееся в плохом засыпании и частых пробуждениях, отсутствие чувства отдыха после сна; периодическое снижение аппетита, концентрации внимания; нарушение точной двигательной координации.

II стадия. Функциональные нарушения во многих органах и системах организма: апатия, вялость, сонливость, повышенная раздражительность, постоянное снижение аппетита, потеря остроты мышечного чувства. Прогрессирует расстройство сна, удлиняется время засыпания, сон становится поверхностным, беспокойным с частыми сновидениями нередко кошмарного характера.

Характерный внешний вид: бледный цвет лица, впавшие глаза, синеватый цвет губ и синева под глазами; нередко наблюдается нарушение регуляции венозного кровообращения в виде усиленного рисунка венозной сети на бледной коже (мраморная кожа).

На этих стадиях можно восстановить нормальное состояние при помощи отдыха, физиопроцедур.

III стадия. Резкое ухудшение общего состояния. Повышенная нервная возбудимость, общая слабость и бессонница, сонливость днем. На данной стадии необходимо медикаментозное лечение.

Физиологические и биохимические изменения в организме, нарастающее утомление со временем заставляют человека прекратить работу, но, если мотивация к работе чрезвычайно велика (угроза жизни и др.), человек способен продолжить ее, преодолевая нарастающее утомление волевыми усилиями. Однако истощение резервов организма рано или поздно вызовет непроизвольный отказ от работы против воли человека.

Физиолог Н.Е. Введенский (1852–1922), разрабатывавший вопросы гигиены труда, рекомендовал для обеспечения высокой работоспособности выполнение следующих условий:

• постепенное втягивание в труд;

• строгая ритмичность работы, исключающая как переутомление, так и бездеятельность;

• последовательность и систематичность умственного труда;

• правильное чередование труда и отдыха.

Знание физиологических основ трудовых процессов, условий, влияющих на работоспособность, и причин утомляемости позволяет обоснованно подойти к рационализации труда, разработке мероприятий по повышению работоспособности, по профилактике утомления и предупреждению несчастных случаев и профессиональных заболеваний, вызываемых напряженным трудом.

Главная роль среди этих мероприятий принадлежит механизации и автоматизации производственных процессов, направленных на освобождение рабочих от выполнения трудоемких и напряженных ручных операций, а также всего процесса. Механизировать следует не только тяжелые работы, но и работы средней тяжести и даже легкие, если они связаны с частыми и точными движениями, вызывающими быстрое утомление. При разработке мероприятий по механизации нужно добиваться, чтобы обслуживание машин и особенно сложных агрегатов не вызывало чрезмерного нервно-психического и умственного напряжения, а также частых однообразных движений.

При рациональной организации трудовых процессов следует предусматривать по возможности равномерное чередование разнообразных операций как по характеру деятельности, так и по их тяжести или напряженности, сохраняя при этом определенный ритм работы. На поточных и конвейерных линиях, где каждый рабочий выполняет одни и те же мелкие операции, целесообразно чередовать основные операции со вспомогательными или периодически менять операции между рабочими, а имеющиеся в работе микропаузы необходимо равномерно распределять на протяжении всей смены. Работоспособность человека зависит от тренированности организма в целом и от упражнений в данном виде работ, от эмоционального состояния и от состояния производственной среды.

Большую роль в поддержании высокой работоспособности играет функциональная музыка, создающая у работника определенный эмоциональный настрой. Перед началом работы с целью улучшения процессов врабатывания используют встречную музыку – энергичные ритмичные, мажорные произведения типа маршей. В период спада работоспособности во время макропауз или обеденного перерыва включаются мелодичные, ненавязчивые популярные мелодии и песни с мягким и ясным музыкально-ритмичным рисунком в спокойном темпе. Такая музыка снимает утомление, способствует восстановлению работоспособности.

Работоспособность человека в значительной мере определяется процессами восстановления, протекающими в организме на разных этапах жизнедеятельности. В процессе восстановления устраняются продукты интенсивного обмена веществ. После работы средней тяжести величина потребления кислорода возвращается к исходному уровню раньше, чем снижается до нормы концентрация молочной кислоты в крови, а восстановление уровня резервной щелочной крови затягивается на более долгий срок.

Различают предрабочее, текущее и послерабочее восстановление.

Предрабочее восстановление. Перед началом работы в организме наблюдаются процессы, направленные на организацию регуляторных механизмов и предрабочую мобилизацию функций, а также накопление энергетических резервов.

Текущее восстановление. Текущее восстановление происходит во все периоды функциональной активности. Оно осуществляется при взаимодействии нейрогуморальных механизмов регуляции и саморегуляции клеточных обменных процессов и синтеза белка. Так, например, гипоталамус обеспечивает развитие процессов восстановления в работающих органах и тканях за счет нейроэндокринных механизмов, мобилизующих функции гипофиза, надпочечников и других эндокринных желез. Особенно важно влияние вегетативной нервной системы, направленное на активацию работы скелетных мышц, внутренних органов, центральной нервной системы. Большую роль в восстановительных процессах играет перераспределение кровотока; он увеличивает доставку к активно работающим органам и тканям кислорода, питательных веществ и ускоряет удаление конечных продуктов обмена.

Послерабочее восстановление. Послерабочее восстановление обеспечивает возвращение физического статуса организма или его органов к исходному состоянию. Важное значение в развитии послерабочего восстановления имеет состояние центральной нервной системы. Показано, что в ЦНС после прекращения работы отмечается наличие «остаточного» или «послерабочего» возбуждения, проявляющегося в ускорении времени и увеличении силы условных и безусловных рефлексов. У тренированных лиц это явление кратковременно или отсутствует полностью, у нетренированных оно выражено ярко и зависит от тяжести выполняемой работы.

Сверхвосстановление – возникновение повышенной работоспособности (при определенной подготовленности организма) через некоторое время после воздействия нагрузки. Аналогичное явление наблюдается и в деятельности отдельных функциональных систем и органов. Восстановление содержания в мышце глюкогена, креатинфосфата, белков происходит вместе с периодом избыточного восстановления. Наличие данного периода служит определенным фактором надежности, обеспечивающим готовность организма к последующей деятельности.

Помимо физиологических изменений в виде утомления различные виды физического напряжения могут вызвать и патологические явления в организме, т. е. заболевания. Например, длительная работа в неудобном положении, особенно при подъеме или удержании тяжестей, приводит к искривлению позвоночника. Трудовые процессы, связанные с длительным стоянием или хождением и сопровождающиеся дополнительным напряжением, вызывают плоскостопие или варикозное расширение вен нижних конечностей. Часто повторяющиеся, однообразные движения, особенно при тяжелой и интенсивной работе, нередко являются причинами нервномышечных заболеваний (воспаление сухожилий, нейромиалгия, неврозы). Длительные перенапряжения одних и тех же групп мышц живота могут привести к их расслаблению и образованию грыж. Усталость органов зрения при выполнении точных зрительных работ способствует развитию профессиональной миопии – близорукости.

Тренировки и упражнения играют важную роль в повышении работоспособности и профилактике утомления. Физкультура и спорт хорошо и равномерно тренируют все мышечные группы, подготавливают все органы и системы к разнообразным нагрузкам, развивают выносливость организма. Занятие спортом в свободное время снимает усталость, так как деятельность центральной нервной системы переключается на решение совершенно иных задач и перераспределяет мышечные нагрузки.

Когда человек приступает к новой работе, необходимо поупражняться в ее выполнении, найти и освоить рациональные приемы, выработать наиболее экономичные движения. Руководителю нельзя сразу требовать от новичка выполнения установленного плана, ибо в стремлении его сделать рабочий может привыкнуть к нерациональным или даже неправильным приемам, излишним движениям, что будет снижать его работоспособность и быстро приводить к утомлению. Переучиться всегда труднее, чем с самого начала постепенно освоить правильные приемы.