Введение
Целью данной курсовой работы являлось рассмотрение динамики работоспособности человека. А также выделение основных факторов (внешних и внутренних), влияющих на работоспособность и ее динамику.
В словаре физиологических терминов /1987/ понятие «работоспособность» определяется как способность человека на протяжении заданного времени и с определенной эффективностью выполнять максимально возможное количество работы. Уровень работоспособности определяется комплексом факторов, в который включены факторы внутренние и внешние. Из внутренних факторов следует отметить как главные: уровень функциональной активности в момент работы, состояние физической и профессиональной подготовленности, мотивации, особенности личности. К внешним факторам, определяющим работоспособность, относятся: условия окружающей среды (температура, влажность, движения воздуха, уровень общей и локальной освещенности, характер и интенсивность разного рода излучений в рабочей зоне, барометрическое давление, шум, вибрация, содержание в воздухе химических веществ и др.), особенности режимов труда и вид спортивной нагрузки (циклическая и ациклическая), эргономичность организации рабочего места, рабочая поза и др.
1. Внутренние факторы, влияющие на работоспособность человека
Как отмечено, одним из важнейших внутренних факторов, влияющих на работоспособность, является уровень функциональной активности в рабочий период. Он зависит от типологических свойств нервной системы, уровня мотивации, психофизиологических характеристик индивида, его адаптационных возможностей и др. Экспериментально доказано, что для систем организма характерны циклические колебания физиологической активности, обозначаемые как биологические ритмы. Кроме того, в последнее время обнаружено, что ритмическим колебаниям подвержены и высшие функции мозга человека — эмоции, память, восприятие, общий уровень интеллектуальной активности. Возникли понятия «эмоциональные» и «интеллектуальные» ритмы, исследованы их соотношения с ритмами физиологическими.
1.1 Циклические колебания в системах организма
Биологические ритмы как самоподдерживающиеся ритмические колебания функциональной активности систем организма сохраняются на протяжении многих лет жизни человека даже в искусственно создаваемых постоянных условиях. Рассматривая организм во взаимодействии со средой, можно выделить две категории ритмов. Это адаптивные ритмы (биоритмы), совпадающие с геофизическими циклами, и рабочие ритмы, отражающие деятельность систем организма. Примером адаптивных ритмов служат такие, которые имеют периодичность, близкую к 24 часам, т.е. околосуточные. Рабочие ритмы (сердечные, дыхательные, нейронная активность) отражают временную организацию физиологических функций, направленную на поддержание целостности организма.
Влияние биоритмов на организм человека
... организм человека. Цель работы - изучить влияние биологических ритмов на жизнедеятельность людей. Задачи: .Рассмотреть сущность понятия «биоритмы»; .Изучить различные классификации биоритмов; .Исследовать влияние биоритмов на работоспособность ... раковин у морских моллюсков, связанные с уровнем морских приливов), годичным (изменение численности и активности животных, роста и развития растений и ...
Таблица 1 — Классификация биоритмов по длительности периода /по Б. Ткаченко, 1994/
|
Наименование ритмов |
Период |
|
|
Высокочастотные: |
менее 0.5 часа |
|
|
Ультрадианные |
0.5—20 час. |
|
|
Циркадианные |
20 — 28 час. |
|
|
Инфрационные |
26 час. — 6 сут. |
|
|
Низкочастотные: |
||
|
Циркасептанные |
7+3 сут. |
|
|
Циркадисептанные |
14+3 сут. |
|
|
Циркавигинтанные |
21+3 сут. |
|
|
Циркатригитанные |
30+5 сут. |
|
|
Макроритмы |
от месяца до года |
|
|
Циркануальный |
около года |
|
|
Мегаритмы |
свыше 10 лет |
|
В зависимости от длительности цикла принято выделять биоритмы, приведенные в таблице 1:
Высокочастотные ритмы — в их основе лежат ритмические осцилляторы клеточных мембран возбудимых тканей. Этим ритмам подвержены электрические явления в головном мозге, сердце, мышцах, дыхание и др.
Ультрадианные ритмы — связаны со временем суток и отражают в частности колебания концентрации некоторых компонентов крови и мочи, перистальтику кишечника, повторение стадии быстрых движений глаз каждые 90 минут сна (от момента засыпания человека).
Циркадианные ритмы — синхронизованы с вращением Земли вокруг своей оси, со сменой времени суток. Это в первую очередь циклы: сон — бодрствование, изменение температуры тела, артериального давления.
Инфрадианные ритмы — имеют период больший, чем сутки (до 6 суток).
Они наименее изучены.
Низкочастотные ритмы — целая группа биологических ритмов, имеющих период от 7 суток до десятков лет. В эту группу входят, например, ритмы, соответствующие лунному месяцу, окологодичные ритмы и другие, мало влияющие на текущую работоспособность человека.
Большинство функций организма подвержено одновременно влиянию нескольких ритмов, которые взаимодействуют между собой, формируя текущее состояние функциональных систем. При этом формируется, так называемый, хронобиологический портрет индивидуума. Наиболее известны портретные типы людей трех видов:
1. С нормальным (синхронным) ходом суточных биоритмов (их большинство).
2. С опережением на 3-4 часа их хода (жаворонки).
3. С задержкой на 3-4 часа (совы).
Для физиологии труда особый интерес представляют сведения, касающиеся динамики показателей систем организма в околосуточном (циркадианном) и окологодичном (циркануальном) циклах.
Так, описана суточная периодичность процессов обмена веществ — дыхательный коэффициент днем близок к единице, а к ночи достоверно ниже. Максимальное содержание продуктов расщепления жиров, холестерина, экскреция мочевины выше в дневные часы и снижается ночью. Концентрация глюкозы в крови наибольшая в 9 часов утра и минимальная в 18 часов. Выделительная функция почек наиболее выражена вечером и наименее в ночные и предутренние часы. Процессы ассимиляции сахара печенью активируются в первую половину дня. В вечерние и ночные часы усиливается мобилизация липидов.
Высока зависимость эндокринной системы от времени суток. В ночное время гипофиз выделяет гораздо больше тропных гормонов, чем днем. Уровень адреналина и норадреналина наоборот, повышен днем и снижен ночью. Концентрация половых гормонов, как у мужчин, так и у женщин связана с циркадианным ритмом. В свете изложенного понятна динамика тонуса вегетативной нервной системы, связанного с циклом сон — бодрствование. Недаром бытует определение ночного периода суточного цикла как «царство вагуса».
Давно установлено /Деви, 1845/, что температура тела подвержена колебаниям в течение суток. При этом максимальные значения имеют место около 18 часов, а минимальные — ночью, между 1 часом ночи и 5 часами утра. Амплитуда колебаний достигает 1,5 °С, составляя в среднем 1 °С. Описаны и более сложные, двухфазные колебания температуры тела. Следует иметь в виду, что описываемая динамика основана на измерении кожной температуры, колебания же температуры «ядра» тела имеют более сложную динамику, связанную с циркадианным ритмом.
Активность сердечно-сосудистой системы также претерпевает спады и подъемы в течение суточного цикла. В ночные часы снижена частота сердечных сокращений и систолический выброс, снижается артериальное давление. Обнаружено, что работоспособность сердечной мышцы снижена дважды в сутки—около 13 часов и 21 часа. Изменения, связанные с суточным ритмом наблюдаются в системе крови. Максимум гемоглобина в крови отмечается в 11 — 13 часов, в утренние часы наиболее активен костный мозг, а селезенка и лимфоузлы — в вечерние.
Весьма ярко выражена суточная периодика в показателях нервной деятельности. В дневные часы ускоряется осуществление сенсомоторных реакций, увеличивается скорость переработки информации, объем и распределенность внимания. Г.Л. Фельдман /1982/ приводит сведения о динамике реобазы и хронаксии поверхностного сгибателя пальцев кисти. Оказывается, что наибольшие величины указанных показателей имеют место в ранние утренние часы, наименьшие — во второй половине дня. В течение суток изменяются также показатели функционирования мышечной системы. В частности, мышечная сила, мышечная выносливость, тонус мышц и другие показатели повышаются в течение дневного времени и снижаются в ночное /Фельдман Г.Л., 1982/.
Подводя итоги рассмотрения суточных колебаний физиологических функций, следует еще раз отметить общую закономерность удержания высокого уровня работоспособности отдельных систем в дневное время суток и заметное снижение в ночное.
Ход кривой показывает, что при 24 часовом цикле выделяются две фазы повышения работоспособности с максимумом около 9 часов и около 18 часов и две фазы ее снижения — около 14-15 часов и резкого снижения (до 45-50 %) в 3 часа ночи.
Годичный цикл вращения Земли вокруг Солнца, смена климатических факторов, сезонные колебания приводят к возникновению биоритмов, названных циркануальными, окологодичными. Известны сезонные колебания большого числа физиологических процессов. В целом в весенне-летний период выше частота дыхания, интенсивность пищеварительных и выделительных процессов. Показатели физической работоспособности, бактерицидная активность кожи, активность желез внутренней секреции выше в летний период и ниже в зимний. Как отмечает Г.Л.Фельдман, у большинства жителей Европы максимумы и минимумы ряда физиологических функций приходятся на февраль и август месяцы соответственно. Периоды подъема жизнедеятельности совпадают по времени с наиболее благоприятными климатическими условиями (весной и осенью).
Рисунок 1 — Зависимость физиологической работоспособности от времени года
Согласно статистически достоверным исследованиям в зависимости от времени года изменяется эмоциональный и психический настрой человека, что также отражается на работоспособности. На рисунке 2 показаны изменения физиологической психологической работоспособности в течение года.
Из других известных биоритмов отметим особое значение в физиологии труда околомесячных ритмов (связанных с длительностью лунных суток).
Речь идет о женском организме, где этот ритм связан с менструальным циклом и обуславливает существенные сдвиги в показателях физиологических систем, психологического и эмоционального статуса.
1.2 Профессиональные навыки
Работоспособность человека, как уже указывалось, в значительной степени зависит от уровня профессиональной подготовленности. Известно, что одно и то же задание выполняется разными по профессионализму работниками с различной скоростью, качеством и, самое главное — при меньших физических и психологических затратах, т.е. более экономично. Так, М.И. Виноградов /1966/ приводит следующие сведения, касающиеся этого вопроса. Оказалось, что уровень энергозатрат при опиловке металла у ученика слесаря в два раза превышал таковой у мастера, при этом имело место существенное увеличение пульса, числа дыханий, быстро развивалось утомление (в течение двух минут от начала работы).
В то же время, у мастера такая же рабочая нагрузка не вызывала сколько-нибудь заметного снижения работоспособности.
В основе формирования профессионализма в сфере физического (и не только) труда, среди прочих, лежат механизмы формирования рабочего динамического стереотипа. Среди важнейших принципов формирования условных рефлексов следует отметить принципы доминанты Ухтомского и динамического стереотипа Павлова. Именно благодаря возникновению доминантного состояния двигательных центров и, в последующем, закрепления активированных центров в цепь сложных двигательных условных рефлексов, формируются двигательные навыки, наличие которых и отличает мастера от ученика. Таким образом, обучение профессиональным рабочим движениям проходит через их многократное повторение, т.е. через упражнение. В соответствии с принципами формирования условных рефлексов, формирование сложных двигательных навыков происходит на основе ранее выработанных координации. М.И. Виноградов выделяет три этапа в развитии упражнений: начальный, когда производительность, эффективность труда невысока, переходный этап, характеризующийся быстрым нарастанием производительности, и этап устойчивой работоспособности. На первом этапе формирования двигательного навыка осуществляется объединение отдельных элементов движения в целостный двигательный акт. При этом возбуждение в центрах тренируемого акта носит генерализованный характер, в работу вовлечено большое количество «лишних» мышц, отсюда неоправдано высокая «цена» движений. На втором этапе происходит закрепление динамической цепи двигательных актов, из работы выключаются «лишние» мышцы, оптимизируется энергопотребление. На этом этапе в центральной нервной системе имеет место концентрация возбуждения вовлеченных в процесс управления движением нейронных констелляций. Происходит «кристаллизация» управляющих механизмов, включаются механизмы вытормаживания «лишнего». На третьей стадии навыки закрепляются, стабилизируются, корковый контроль движений ослабевает, т.е. наступает автоматизация двигательных навыков. Как видим, в общих чертах динамика формирования двигательных навыков совпадает с таковой для центральных механизмов формирования динамического стереотипа Павлова.
1.3 Мотивы деятельности и работоспособность
Общий уровень работоспособности тесно связан с мотивацией и фоном, предшествующим и сопровождающим деятельность. В специальных экспериментах Корнадта и Баймлера изучалась устойчивость работоспособности оператора в различных ситуациях при подкреплении в случае успешной работы (премия) и/или наказании при неуспешной (штрафы).
Результаты этих исследований подтвердили известный тезис о том, что работоспособность снижается, если мотивация при выполнении частной задачи недостаточна. Показано так же, что при наличии соревновательного мотива показатель мышечной выносливости значительно увеличивается, причем, если соревнования командные, то выносливость увеличивается в большей степени, чем при соревновании в индивидуальном выступлении.
В психологии труда достаточно подробно изучен вопрос мотивации профессиональной деятельности. Под мотивами деятельности понимаются психологические причины, определяющие целенаправленные действия человека. В отличии от свойств личности, весьма устойчивых характеристик, мотивы характеризуют более частное и изменчивое отношение человека к явлениям внешнего мира. Мотивы деятельности могут меняться, взаимодействовать между собой, причем согласующиеся мотивы взаимно дополняют друг друга, а противоречивые — создают конфликтную ситуацию, отрицательно сказываясь на уровне работоспособности. Широко известны данные о влиянии эмоций (позитивные или негативные) на работоспособность. В частности, при положительном эмоциональном фоне повышается чувствительность зрительного и слухового анализаторов.
Эмоциональное напряжение разной степени может по-разному влиять на работоспособность. Известным психологом Милеряном показано, что у некоторой категории людей экстремальные ситуации сопровождаются повышением работоспособности. Для других групп — она резко снижается, происходит дезорганизация деятельности (либо по возбудительному, либо по тормозному типу), работоспособность падает. Слабый или средний уровень эмоционального напряжения, как правило, сопровождается высоким уровнем работоспособности, замедлением развития утомления.
2. Внешние факторы, влияющие на работоспособность
Влияние на работоспособность некоторых внешних факторов (температура, давление барометрическое, влажность, лучистая энергия) может проявляться двояко. Во-первых, эти факторы могут выступать как стрессирующие (при значительной их интенсивности), и тогда эффект снижения работоспособности в этих условиях обуславливается общим, неспецифичным снижением функциональных возможностей отдельных систем и организма в целом. Во-вторых, каждый из указанных внешних факторов приводит к вполне определенным, конкретным изменениям в системах, органах и тканях, что также влияет на работоспособность человека.
В условиях современного производства, с более или менее организованной рабочей средой, важное значение имеет именно второй аспект. Хотя, конечно, резкие изменения внешних (климатических) факторов, возникающие в чрезвычайных или искусственно создаваемых ситуациях, не так уж редки. Но они требуют специального внимания исследователей и касаются сравнительно редких профессий (космонавты, летчики сверхскоростных самолетов, водолазы, полярники, рабочие вахтовых бригад и т.п.).
2.1 Температурный режим
Повышение температуры окружающей среды приводит к существенным изменениям в системах организма и значительно снижает общую работоспособность. При этих условиях в мышцах снижается экстракция кислорода из крови, растет уровень молочной кислоты, нарастает метаболический ацидоз. Возникают сдвиги в сердечно-сосудистой системе — увеличивается пульс, сердечный выброс, происходит перераспределение крови между «ядром» и кожной поверхностью тела в пользу последней за счет расширения кожных сосудов, увеличивается воздухообмен, как за счет глубины, так и частоты дыхания. Нахождение человека в условиях повышенной температуры окружающей среды приводит, как известно, к усилению потоотделения. В крайних случаях, т.е. при длительном воздействии высокой температуры, как это имеет место в горячих цехах, продукция пота может достигать 1.3 кг/час стечении 6 часов. Для человека предельным считается такая потеря жидкости, которая составляет более 7 % веса тела. Несложно подсчитать, что для человека весом 70 кг потоотделение в пределах 1.3 кг/час без возмещения потерь жидкости чревато быстрым ( в течении нескольких часов) достижением этого предела. Одновременно с потерей влаги через потоотделение наступает истощение солевого запаса организма, в частности гипохлоремия и гипонатремия.
Таким образом, тепловая перегрузка сопровождается определенным истощением функциональных резервов организма, что приводит к снижению работоспособности.
2.2 Световой режим
Влияние общей и локальной освещенности на рабочем месте изучено достаточно подробно, и следует отметить, что, как и для других внешних факторов, здесь найдены оптимальные условия сохранения высокой работоспособности человека. Решающую роль освещенность играет для тех профессий, где велика роль «зрительной работы». Снижение освещенности приводит к возрастанию ошибок в различении сигналов, необходимости напряжения зрительного анализатора и отсюда — к падению работоспособности. С другой стороны, слишком яркое освещение рабочей зоны может вызвать ослепление, отрицательно сказывающееся на работоспособности. На рисунке 2 видно, как меняется производительность труда в зависимости от уровня освещенности.
Рисунок 2 — Изменение производительности труда в зависимости от уровня освещенности
Создание светового комфорта ведет к повышению производительности труда и сохранению высокой работоспособности у лиц, как физического труда, так и умственной деятельности, требующей напряжения памяти, логического мышления и т.д. Освещение влияет не только на аппарат зрения, но и на общую активность, что, по-видимому, связано с экологическими факторами и воздействием света через гипофиз, эпифиз и кору надпочечников на общий уровень активации нервной системы. Уровень освещенности, цветовая гамма окружающей рабочей среды тоже существенно влияют на психологический статус, формируют эмоциональную тональность и, таким образом, влияют на работоспособность.
Правильное формирование цветового климата в рабочих помещениях способствует повышению работоспособности, предохраняет зрение от раннего переутомления. Психологами подробно изучено влияние отдельных монохроматических цветов на состояние человека, на формирование комфортности или дискомфорта. Например, синий цвет вызывает ощущение прохлады, желто-зеленый и пурпурный могут восприниматься как теплые, так и как холодные. Светлые тона вызывают чувство легкости, свободы, темные — подавленности и беспокойства. Оптимизация светового климата и освещенности, как показывают исследования, может приводить, при прочих равных условиях, к повышению работоспособности на 15 — 20 % и значительно отдалять развитие утомления при самых разных работах.
2.3 Влияние шума на работоспособность
Современная производственная среда характеризуется присутствием выраженного в большей или меньшей степени шума. Под шумом понимаются самые разные по частоте и интенсивности звуковые колебания, которые мешают, беспокоят и наносят вред работоспособности и здоровью человека. Степень воздействия шума на организм человека проявляется в зависимости от многих факторов — силы звука, длительности его воздействия, частотного спектра, крутизны нарастания, уровня готовности человека к восприятию шума. Диапазон эффектов влияния шума на организм весьма широк — от слабо выраженных психологических реакций (при интенсивности до 30 дб) до ярких болевых (110 — 120 дб) и катастрофических (150- 160 дб) последствий в виде шока, судорог, параличей.
Производственный шум небольшой интенсивности влияет непосредственно на слуховой анализатор, снижая его чувствительность и маскируя полезные сигналы. Кроме того, шум может отрицательно влиять на психику человека (мешает концентрировать внимание, повышает общую возбудимость, сказывается на восприятии, памяти и т.п.).
По результатам экспериментов по влиянию шума различной интенсивности на показатель концентрации внимания /Душков Б.А., 1986/, можно сделать следующие выводы:
Даже минимальный в этих условиях уровень шума (60 дб) оказывает заметное влияние на работоспособность испытуемых. При этом даже по прошествии длительного времени (до двух часов) работоспособность полностью не восстанавливается. Вегетативные изменения при действии шума появляются при сильном звуковом воздействии (свыше 65 дб) и сопровождаются повышением тонуса симпатической нервной системы, что выражается в сужении капилляров, уменьшении систолического объема, изменении объемного пульса, изменении гормонального фона.
Под воздействием шума повышается тонус скелетной мускулатуры, наблюдаются симптомы вегетососудистой дистонии. Более резкие изменения в вегетативной сфере вызывает прерывистый и периодический шум (например, звук сирены).
Влияние шума на человека в производственной среде наиболее ярко проявляется в нарушении процессов приема и переработки информации, особенно передаваемой через речевой канал. Если уровень шума приближается к силе речевого сигнала более, чем на 8 дб, обмен звуковой информацией становится весьма затрудненным, резко снижается уровень восприятия, нарастает количество ошибок в действиях.
Шум оказывает как негативное, так и позитивное влияние на работоспособность человека. В экспериментах, описанных Германом и Тодтом, было найдено, что шум около 55 дб обеспечивает оптимальный уровень функционирования слухового анализатора. Увеличение его интенсивности сопровождается снижением работоспособности. С другой стороны, абсолютная тишина, т.е. отсутствие шумового фона, также влияет на работоспособность, снижая ее. Физиологической основой этого является снижение потоков сигналов в ретикулярную формацию, и, как следствие — угнетение ее активирующего влияния на корковые структуры мозга. Развивается тормозное состояние, работоспособность падает.
Обнаружено, что эффект воздействия шума на организм человека индивидуален и зависит от свойств нервной системы, состояния человека в данный момент, характера деятельности, адаптационных возможностей.
2.4 Организация рабочего места
Проблема оптимизации рабочей среды решается представителями различных дисциплин в двух направлениях — поддержание высокой работоспособности человека, сохранение его здоровья и повышение производительности труда, качества и объема продукции. Просматриваемое здесь противоречие — уменьшить рабочую нагрузку на человека, но увеличить конечный продукт труда — результаты требований развития производства и прогресса технологий. До недавнего времени первой проблемой занимались представители медико-биологических наук, а второй — инженерно-технические работники. В последние десятилетия сформировались новые отрасли науки, изучающие взаимодействие человека и технических устройств с целью оптимизации условий труда и учета «человеческого фактора» при проектировании и эксплуатации человеко-машинных систем (СЧМ).
Это в первую очередь инженерная психология и эргономика. Первая имеет основной задачей оптимизацию информационного взаимодействия между человеком и сложной техникой, где человек выполняет функции оператора, работающего у пульта управления. Вторая — эргономика, имеет более широкий спектр решаемых задач — это проектирование функционально оптимизированного простейшего рабочего инструмента (например, рукоятка дрели) и сложнейших технологических систем, конструирование и эксплуатация технических устройств с учетом анатомо-физиологических, психологических и социальных аспектов «человеческого фактора».
В связи с развитием техники возможности человека расширяются, но техника становится столь сложной, что начинают возникать трудности с управлением ею. Это обусловлено предельными возможностями человека в переработке информации, скоростью реагирования, объемом кратковременной памяти и т.п. Эти вопросы решаются только при взаимодействии специалистов психологов, медиков, физиологов, социологов, инженеров, специалистов по дизайну. Задача физиологов в решении оптимизации систем человек-техника — изучить воздействие труда в СЧМ на отдельные системы и организм человека в целом и дать рекомендации. направленные на сохранение высокой работоспособности и здоровья человека.
В этом плане весьма важным является организация рабочего места. В это понятие включаются и санитарно-гигиенические условия в рабочей зоне, и особенности рабочей позы работающего, наличие отвечающего требованиям эргономики инструмента, и форма кресла и рабочей поверхности, организация сенсорной и моторной зоны пульта управления.
Наиболее распространенные рабочие позы — это «сидя» и «стоя». С точки зрения энергетических затрат и биомеханики рабочая поза «сидя» предпочтительней, чем поза «стоя». В позе «сидя» значительно снижается нагрузка на мышечную и сердечно-сосудистую системы, возрастает точность движений, центр тяжести тела смещается книзу, увеличивается площадь опоры тела. Обнаружено, что только переход из позы «сидя» в позу «стоя» приводит к увеличению энерготрат до 10 -12 %, пульс увеличивается на 8 — 10 %. Однако длительное пребывание в позе «сидя» может приводить к негативным последствиям, связанным с гиподинамией и развитием состояния моторного голода и монотонней. Отсюда понятны широко распространенные «физкультпаузы» для лиц сидячих профессий. Рабочая поза «сидя» может быть неэффективной и нежелательной в случае, когда работнику приходится часто вставать и передвигаться для выполнения некоторых рабочих операций. В этом случае работоспособность снижается из-за дополнительных неоправданных энерготрат и ослабления рабочего двигательного стереотипа.
Рабочая поза «стоя» целесообразна в тех случаях, когда работающему необходимо постоянное передвижение в рабочей зоне, приходится применять значительные физические усилия, менять рабочую зону. Зачастую это бывает связано с технологическими особенностями рабочего цикла. Сточки зрения энерготрат рабочая поза «стоя» с передвижениями в рабочей зоне весьма неэффективна и утомительна. Подсчитано, что ткачихи, обеспечивающие ткацкие станки проходят за рабочую смену до 15 км, что, конечно же, влияет на их работоспособность, приводит к развитию утомления. Чрезвычайно важным, как для одной, так и для другой рабочей позы, является расположение органов управления и деталей рабочего места в рабочей зоне. С.И. Горшков /1984/ приводит пример влияния неудобной рабочей позы каменщика на производительность труда. Если принять за 100 % производительность труда каменщика, ведущего кладку на высоте 60 см от поверхности пола (оптимальная рабочая поза), то ведение кладки на высоте 13 см, т.е. в неудобной рабочей позе согнувшись, или на высоте 150 см, что также неудобно, производительность труда падает до 54 и 17 % соответственно.
В инженерной психологии детально изучены вопросы компоновки рабочего места — пульта оператора. Кратко остановимся на организации моторного поля (зоны досягаемости органов управления на пульте в рабочей позе «сидя»).
В данном случае исходят из того, что ручное манипулирование должно осуществляется без перемещения туловища, т.е. размеры моторного поля ограничиваются длиной руки. Моторное поле делится на зоны оптимальной и минимальной досягаемости. В первой управляющие движения осуществляются с максимальной скоростью и точностью, во второй — с существенно более низкой, работоспособность при этом снижается. Если при проектировании эксплуатации пульта управления не удается разместить все органы управления в оптимальной зоне, то за ее пределы выносят органы управления, не требующие особо тонких движений и редко применяемые.
3. Динамика работоспособности
Многочисленные исследования работоспособности человека в течение рабочей смены выявили в ее динамике несколько закономерно проявляющихся подъемов и спадов. В частности, В.И. Медведев /1981/ описывает 8 фаз колебания работоспособности человека в течении рабочей смены:
1 фаза — мобилизация — подготовка к деятельности, повышение тонуса центральной нервной системы и усиление функциональной активности ряда органов и систем;
2 фаза — первичная реакция — начало деятельности, процесс кратковременного уравновешенного или снижения почти всех показателей функционального состояния; 3 фаза — гиперкомпенсация — весь начальный период работы, включение в деятельность, подготовка организма к общему ритму работы;
4 фаза — компенсация — стабилизация показателей уровня работы различных систем, оптимальная эффективность труда;
5 фаза — субкомпенсация — при длительной интенсивной работе оптимальный уровень функционирования нарушается, работоспособность падает;
6 фаза — декомпенсация — неуклонное ухудшение функционального состояния, вегетативные нарушения;
7 фаза — срыв — расстройство регуляторных механизмов, резкое падение работоспособности;
8 фаза — конечный порыв — срочное кратковременное повышение работоспособности за счет волевой мобилизации резервных возможностей организма.
В практической физиологии труда чаще пользуются иной, более обобщенной классификацией фаз работоспособности, детально описанной рядом авторов /Виноградов М.И., Косилов А.С., Егоров А.С., Загрядский П.В. и др./. Все восемь описанных выше фаз сгруппированы в три периода:
1 период — врабатывание;
2 период — устойчивая работоспособность;
3 период — убывающая работоспособность, развивающееся утомление.
Рисунок 3 — Фазы работоспособности человека в течение рабочего дня
Вся трудовая деятельность протекает по фазам (рисунок 3):
I. Предрабочее состояние (фаза мобилизации) — субъективно выражается в обдумывании предстоящей работы (идеомоторный акт), вызывает определенные предрабочие сдвиги в нервно-мышечной системе, соответствующие характеру предстоящей нагрузки.
II. Врабатываемость или стадия нарастающей работоспособности (фаза гиперкомпенсации) — период, в течение которого совершается переход от состояния покоя к рабочему, т.е. преодоление инертности покоя системы и наложение координации между участвующими в деятельности системами организма. Длительность периода врабатываемости может быть значительной. Например, утром после сна все характеристики сенсомоторных реакций значительно ниже, чем в дневные. Производительность труда в эти часы ниже. Период может занять от нескольких минут до двух-трех часов. На длительность сказываются: интенсивность работы, возраст, опыт, тренированность, отношение к работе.
III. Период устойчивой работоспособности (фаза компенсации) — устанавливается оптимальный режим работы систем организма, вырабатывается стабилизация показателей, а его длительность составляет ко всему времени работы примерно 2/3. Эффективность труда в этот период максимальная. Период устойчивой работоспособности служит важнейшим показателем выносливости человека при данном виде работы и заданном уровне интенсивности.
Иногда к этим трем добавляют период конечного порыва, однако он не всегда бывает выражен, да и для практической физиологии труда представляет незначительный интерес. Классическая кривая работоспособности выглядит следующим образом.
Период врабатывания характеризует начальный этап вхождения в рабочий режим. На этом этапе восстанавливается в полном объеме рабочий двигательный стереотип, который был сформирован предшествующей работой, происходит перестройка систем вегетативного обеспечения рабочей нагрузки, осуществляются адаптационные реакции, стабилизируется рабочая доминанта, неизбежно сниженная за период отдыха после очередной рабочей смены. Период врабатывания может продолжаться от 15-20 минут до 1.5-2 часов. Его длительность зависит от уровня профессиональной подготовки, исходного функционального состояния работника, целого ряда производственных причин. Этот период в динамике работоспособности неизбежен вследствие инертности биологических процессов перехода от одного функционального состояния в другое.
Период устойчивой работоспособности характеризуется высоким уровнем сбалансированности адаптационных возможностей организма и внешнего, производственного уровня требований к нему. Системы организма переходят на необходимый уровень функционирования, оптимизируются энерготраты, в полной мере воссоздается рабочий динамический стереотип и рабочая доминанта. Работа в этот период наиболее продуктивна. Период устойчивой работоспособности длится несколько часов. Дальнейшее продолжение работы приводит к развитию утомления — к периоду снижения работоспособности.
Период сниженной работоспособности и развития утомления — неизбежный итог напряжения функциональных резервов организма в процессе работы. Падение работоспособности связано со многими причинами, основная из которых — нарастание дискоординации центральных нервных механизмов, затухание рабочей доминанты и даже формирование так называемой «доминанты утомления» /Леднова М.И., 1994/. Подробней о причинах развития утомления будет идти речь отдельно, при рассмотрении теорий и механизмов утомления.
Следует иметь в виду, что приведенная классическая кривая не отражает всех реальных колебаний работоспособности при ее анализе в каждом конкретном случае. Например, очень часто можно видеть кратковременное падение работоспособности перед обеденным перерывом и восстановление после перерыва. Кроме того, даже в период устойчивой работоспособности имеют место апериодические колебания, отражающие индивидуальные особенности работника. И, тем не менее, следует подчеркнуть, что в каждом конкретном исследовании динамики работоспособности обязательно присутствуют указанные периоды, более или менее выраженные как по силе, так и по временному течению.
Выносливость обуславливается следующими факторами:
1. Интенсивностью работы. Чем больше интенсивность, тем короче период устойчивой работоспособности.
2. Спецификой работы. Например, динамическая работа может продолжаться без признаков утомления в десятки раз больше, чем статическая. Имеет значение то, какой орган включен в действие. Для мышц ног выносливость в 1,5-2 раза больше, чем для мышц рук. Среди мышц рук выносливее сгибатели, а среди мышц ног — разгибатели.
Влияние специфики выполняемой работы характеризует рисунок 3, где а — легкая физическая нагрузка и рациональная скорость выполнения операций; б — обслуживание сложного пульта управления; в — средняя физическая нагрузка; г — значительная физическая нагрузка при большой концнтрации внимания и выполнения быстрых и точных движений; д — простые зрительные работы; е — сложные зрительные работы.
3. Возрастом. В юношеском и молодом возрасте выносливость увеличивается, в пожилом — снижается.
4. Полом. При нагрузке, равной половине максимальных возможностей, выносливость при статической и двигательной деятельности у мужчин и женщин одинакова. При больших нагрузках мужчины выносливее.
работоспособность организм шум истощение
Рисунок 3 — Изменение работоспособности человека в течение рабочего дня в зависимости от вида выполняемой работы
5. Концентрацией внимания и волевым напряжением при интенсивной работе снижают показатели выносливости.
6. Эмоциональным состоянием. Положительное — уверенность, спокойствие, хорошее настроение — активизируют деятельность, удлиняя период устойчивой работоспособности.
7. Наличием умений, навыков, тренированностью — снижают волевое и эмоциональное напряжение, повышая работоспособность.
8. Типом высшей нервной деятельности (индивидуальные природные возможности нервной системы).
Сила нервной системы характеризует работоспособность и надежность работы оператора особенно в экстремальных условиях.
IV. Период утомления (фаза декомпенсации).
Характеризуется снижением продуктивности, замедляется скорость реакции, проявляются ошибочные и несвоевременные действия, физиологическая усталость. Утомление может быть мышечным (физическим), умственным (психическим).
Утомление — временное снижение работоспособности из-за истощения энергических ресурсов организма.
V. Период возрастания продуктивности за счет эмоционально-волевого напряжения.
VI. Период прогрессивного снижения работоспособности и эмоционально-волевого напряжения.
VII. Период восстановления. Необходим организму для восстановления работоспособности. Продолжительность этого периода определяется тяжестью проделанной работы, величиной кислородного долга, величиной сдвигов в нервно-мышечной системе. После легкой однократной работы период может длиться 5 мин. После тяжелой однократной работы — 6-90 мин, а после длительной физической нагрузки восстановление может наступить через несколько дней.
На каждом из рассмотренных периодов работоспособности используются определенные возможности организма. Периоды I-II используют максимальные энергетические возможности организма. В дальнейшем поддержание работоспособности происходит за счет эмоционально-волевого напряжения с последующим прогрессивным снижением продуктивности труда и ослаблением контроля за безопасностью своей деятельности.
На основании кривых работоспособности устанавливается норма времени на отдых в зависимости от характера и продолжительности работы (таблица 2).
Таблица 2 — Нормы времени на отдых (% отработанного времени) в зависимости от характера работы
|
Фактор |
Характеристика факторов |
Время на компенсирующий отдых |
|
|
Физические усилия |
Незначительные (10…150 Н) |
1…2 |
|
|
Средние (150…300 Н) |
2…4 |
||
|
Тяжелые (300…500 Н) |
4…6 |
||
|
Очень тяжелые (500…800 Н) |
6…9 |
||
|
Нервное напряжение |
Незначительное |
1…2 |
|
|
Среднее |
4…4 |
||
|
Повышенное |
4…6 |
||
|
Темп работы |
Умеренный |
1 |
|
|
Средней интенсивности |
2 |
||
|
Высокий |
3…4 |
||
|
Рабочее положение |
Ограниченное |
1 |
|
|
Неудобное |
2 |
||
|
Стесненное |
3 |
||
|
Очень неудобное |
4 |
||
|
Монотонность работы |
Незначительная |
1 |
|
|
Средняя |
2 |
||
|
Повышенная |
3 |
||
|
Температура, влажность окружающей среды |
Незначительно пониженная или пониженная: 20…25°С при влажности до 70 % (или -5…-15°С) |
1 |
|
|
Средняя: 26…25°С при влажности до 75 % (или -16…20°С) |
2 |
||
|
Повышенная или пониженная: 31…35°С при влажности 70…75 % (или -21…25°С) |
3 |
||
|
Высокая или низкая: 35…40°С при влажности 75 % (или -25…35°С) |
4 |
||
|
Очень высокая или очень низкая: 41…45°С (или менее -30°С) при влажности 75 % |
5 |
||
|
Загрязненность воздуха |
Незначительная |
1 |
|
|
Средняя |
2 |
||
|
Повышенная |
3 |
||
|
Сильная |
4 |
||
|
Очень сильная |
5 |
||
|
Производственный шум |
Умеренный |
1 |
|
|
Повышенный |
2 |
||
|
Сильный |
3…4 |
||
|
Вибрация |
Повышенная |
1 |
|
|
Сильная |
2 |
||
|
Очень сильная |
3…4 |
||
|
Освещение |
Недостаточное |
1 |
|
|
Плохое или ослепляющее |
2 |
||
В течение суток работоспособность также изменяется определенным образом. На кривой работоспособности, записанной в течение суток, выделяются три интервала, отличающие колебания работоспособности (рисунок 4).
Рисунок 4 — Колебания работоспособности в течение суток
С 16 до 15 часов — первый интервал, во время которого работоспособность постепенно повышается. Она достигает своего максимума к 10-12 часам, кА затем постепенно начинает понижаться. Во втором интервале (15…22 ч) работоспособность повышается, достигая максимума к 18 ч, а затем начинает уменьшаться до 22 ч. Третий интервал (22…6 ч) характеризуется тем, что работоспособность существенно снижается и достигает минимума около трех часов утра, затем начинает возрастать, оставаясь при этом, однако, ниже среднего уровня.
По дням недели работоспособность также меняется (рисунок 5).
Рисунок 5 — Колебания работоспособности в течение недели
Врабатывание приходится на понедельник, высокая работоспособность — на вторник, среду и четверг, а развивающееся утомление на пятницу и особенно на субботу.
Заключение
В данной курсовой работе представлены основные факторы, влияющие на работоспособность и ее динамику.
Высокая работоспособность и жизнедеятельность организма поддерживается рациональным чередованием периодов работы, отдыха и сна человека. В течение суток организм по-разному реагирует на физическую и нервно-психическую нагрузку. В соответствии с суточным циклом организма наивысшая работоспособность отмечается в утренние (с 8 до 12 ч) и дневные (с 14 до 17 ч) часы. В дневное время наименьшая работоспособность, как правило, отмечается в период между 12 и 14 ч, а в ночное время — с 3 до 4 ч, достигая своего минимума. С учетом этих закономерностей определяют сменность работы предприятий, начало и окончание работы в сменах, перерывы на отдых и сон.
Чередование периодов труда и отдыха в течение недели должно регулироваться с учетом динамики работоспособности. Наивысшая работоспособность приходится на 2, 3 и 4-й день работы, в последующие дни недели она понижается, падая до минимума в последний день работы. В понедельник работоспособность относительно понижена в связи с врабатываемостью.
Элементами рационального режима труда и отдыха являются производственная гимнастика и комплекс мер по психофизиологической разгрузке, в том числе функциональная музыка.
В основе производственной гимнастики лежит феномен активного отдыха (И.М. Сеченов) — утомленные мышцы быстрее восстанавливают свою работоспособность не при полном покое, а при работе других мышечных групп. В результате производственной гимнастики увеличивается жизненная емкость легких, улучшается деятельность сердечно-сосудистой системы, повышается функциональная возможность анализаторных систем, увеличивается мышечная сила и выносливость.
В основе благоприятного действия музыки лежит вызываемый ею положительный эмоциональный настрой, необходимый для любого вида работ. Производственная музыка способствует снижению утомляемости, улучшению настроения и здоровья работающих, повышает работоспособность и производительность труда.
Эффект психоэмоциональной разгрузки достигается путем эстетического оформления интерьера, использования удобной мебели, позволяющей находиться в удобной расслабленной позе, трансляции специально подобранных музыкальных произведений, насыщения воздуха благотворно действующими отрицательными ионами, приема тонизирующих напитков, имитации в помещении естественно-природного окружения и воспроизведения звуков леса, морского прибоя и др. Одним из элементов психологической разгрузки является аутогенная тренировка, основанная на комплексе взаимосвязанных приемов психической саморегуляции и несложных физических упражнений со словесным самовнушением. Этот метод позволяет нормализовать психическую деятельность, эмоциональную сферу и вегетативные функции. Как показывает опыт, пребывание рабочих в комнатах психологической разгрузки способствует снижению утомляемости, появлению бодрости, хорошего настроения и улучшения самочувствия.
Список использованных источников информации
1. Арустамов Э.А. Безопасность жизнедеятельности. М.: Дашков и К, — 2001г., 680с.
2. Антропова М.В. Работоспособность учащихся и ее динамика в процессе учебной и трудовой деятельности. — М.: Просвещение, 1967. — 251с.
3. Безопасность жизнедеятельности. Производственная безопасность и охрана труда / Под ред. П.П. Кукина, В.Л. Лапина, Н.Л. Пономарева и др. — М.: Высшая школа, 2001. — 356 с.
4. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности. М., Высшая школа, 2000г., 343с.
5. Доскин В.А., Лаврентьева Н.А. Ритмы жизни. — М.: Медицина, 1991. — 176с.
6. Моисеева Н.И., Сысуев В.М. Временная среда и биологические ритмы. — Л.: Наука, 1984. — 128с.
7. Харабуга С.Г. Суточный ритм и работоспособность. — М.: Знание, 1976. — 144с.
8. Юдин Е.Я. Охрана труда в машиностроении. М.: Машиностроение, 1983., 432с.
Размещено на