13.3. Модели и методы учета влияния рабочей среды

Из принятой ранее концепции следует необходимость учета также и влияния рабочей среды на появление происшествий в техносфе­ре. Несмотря на то что машина и человек как главные компоненты соответствующей системы, безусловно, имеют превалирующее зна­чение в формировании условий аварийности и травматизма (пер­вая аккумулируют в себе энергию и вредные вещества, а второй

390

доминирует в инициировании соответствующих предпосылок), "элее совершенный учет факторов рабочей среды представляется цесь не менее важным и, действительно, системным.

Влияние этих факторов обусловлено тем, что поведение ос-ювных компонентов исследуемой системы определяется в том шсле и реакцией на внешние воздействия, причем в ряде случаев эывает трудно указать, что же в большей степени способствовало возникновению ошибок персонала или отказов техники: их внут­ренние или внешние факторы. Строго говоря, в природе все взаи­мосвязано, а степень существенности влияния тех или иных об­стоятельств используется в качестве критерия оценки проис­хождения конкретного фактора.

Кроме того, необходимость учета влияния рабочей среды на Цсвойства человекомашинных систем подтверждается как гуман-шми, так и экономическими соображениями, поскольку ее ка-|чество определяет не только уровень профессиональной заболева­емости и напряженности труда, но и его производительность. Помимо косвенного влияния на появление аварийности и трав­матизма (посредством роста ошибок и отказов), факторы рабочей среды могут непосредственно приводить к появлению происше­ствий, например, к отравлению человека парами токсичных ве­ществ или его удушья от недостатка кислорода в воздухе рабочей ;зоны. Все это свидетельствует об актуальности моделей и мето­дов, пригодных для описания и учета подобных факторов.

При этом нельзя забывать и о сложности выделения из множе­ства внешних по отношению к человеку и технике факторов тех Из них, влияние которых на процесс возникновения аварийности и травматизма наиболее значительно. Самым оправданным спосо­бом их идентификации могут служить результаты соответствую­щих исследований и статистические данные, отражающие объек­тивные законы природы, а также рекомендации руководящих до­кументов. В последующем, при выделении значимых для проис­шествий и профзаболеваний факторов рабочей среды, будем ру-говодствоваться опытом таких исследований, требованиями стан­дартов безопасности труда, эргономики и надежности в технике. Напомним, что в соответствии с перечисленными источника-все факторы, влияющие на безопасность, принято делить на четыре группы: физические, химические, биологические и психо­физиологические. Содержание каждой группы определяется при­родой и способом влияния соответствующих факторов как на пер­сонал, так и на используемое им оборудование. Остановимся под­робнее на анализе факторов рабочей среды, относящихся к каж­дой из перечисленных выше групп.

Значимость физических факторов (воздушной среды, электро­магнитных и тепломеханических) зависит от их параметров и Мощности соответствующих источников, а степень влияния на

391

функционирование и состояние компонентов человекомашиннои системы — от размеров полученной ими дозы воздействия этих факторов. Например, неблагоприятный температурно-влажност-ный режим может привести к нарушению теплового баланса меж­ду телом человека и окружающей средой, что эквивалентно не­соблюдению условия

#о.в + 4ф.а - 1нз ~ Чк- Qin ~ 1ис - 9дх = 4т.б, (13.29)

где q_OB — компоненты теплового потока, помеченные такими индексами: о.в — выделяемый организмом при обмене веществ (переваривании пищи, окислении или сжигании запасов сахара и жира); ф.а — производимый в результате физической активности (выполнения работы, непроизвольного дрожания мышц) челове­ка; из — излучаемый его телом в окружающее пространство; к — теряемый им вследствие конвекции; тп — рассеиваемый телом вследствие теплопроводности одежды и теплоемкости контакта-руемого оборудования; ис — затрачиваемый на испарение жидко-фазных выделений или принудительно смачиваемых поверхнос­тей тела; дх — теряемый вследствие дыхания человека; т.б — не­обходимый для сохранения теплового баланса организма.

Знакомство со структурой последнего выражения позволяет уяснить механизм теплообмена и значимость таких его элемен­тов, как температура, подвижность и относительная влажность воздуха на рабочем месте.

Влияние освещенности на работоспособность персонала прояв­ляется в изменении безошибочности его действий и обусловлен­ного этим числа предпосылок к техногенным происшествиям. Считается, что повышение освещенности до 1000 лк способству­ет сокращению таких предпосылок, однако резкие изменения ее уровня заметно ухудшают безошибочность функционирования персонала. Причина тому — необходимость адаптации зрения че­ловека, требующей до 15 — 40 мин, в зависимости от характера выполняемых им действий, соотношения начального и конечно­го уровней освещенности, градиента ее изменения.

Источником вибраций служит динамическая неуравновешен­ность и недостаточная изоляция устройств преобразования энер­гии, ухудшающие самочувствие людей и надежность работы ис­пользуемой ими техники. Вместе с тем установлено, что колебания незначительных амплитуд и частот могут способствовать увеличе­нию мускульной силы человека, а шум естественной природы бла­готворно сказываться на его самочувствии. И напротив, инфразву-ковые колебания, звуки высокой интенсивности и вибрации так называемых критических частот вредно сказываются на качестве функционирования людей и техники.

Наконец, под воздействием ионизирующих излучений и элек­тромагнитных полей высокой напряженности могут наблюдаться:

а) мутагенные изменения (в том числе канцерогенного характе-

а) и нарушения репродуктивной функции людей; б) ухудшение

Свойств конструкционных материалов и рабочих характеристик

ехники, особенно радиоэлектронной. Однако и чрезмерное ос-

1абление естественного радиационного фона металлическими

экранами также нежелательно: ухудшение аэроионного состава

эздуха рабочей зоны приводит к неблагоприятным изменениям

организме человека. В частности, замедляется его реакция на

сигналы и повышается хрупкость костной ткани из-за снижения в

гей содержания кальция и его солей.

Степень влияния химических факторов определяется токсично-ью или агрессивностью соответствующих газообразных, жидких твердых вредных веществ, а также соотношением между есте­ственными компонентами воздушной среды на рабочем месте крсонала и примесями указанных веществ. Наиболее пагубны для эдей дефицит кислорода и избыток окислов углерода. Вредность ке примесей зависит от класса (чрезвычайно опасные, опасные, вредные...), характера воздействия (общетоксическое, раздража-эщее, сенсобилизирующее...) и способа их проникновения в орга-шзм (через дыхательные пути, кожный покров и пищеваритель-

систему) человека. Рассматриваемая группа факторов чрезвычайно разнообразна по способам их вредного воздействия на другие компоненты реловекомашинной системы, что исключает их обстоятельный 1ализ в данном параграфе. Отметим лишь, что для учета степени тияния химических факторов на пожаро-, взрывоопасность воз-1ной среды используются уже знакомые (по предыдущему раз-елу учебника) «нижний и верхний концентрационные пределы» заполнения соответствующими примесями, тогда как их ток-шость характеризуется примененными там же «предельно до-устимыми» концентрациями вредных веществ в воздухе и «сред-|есмертельными» — в питьевой воде или пище.

Под биологическими факторами рабочей среды подразумеваются -перо- и макроорганизмы, находящиеся в технологических поме­щениях производственных объектов и транспортных средств. К мик-эрганизмам, оказывающим неблагоприятное воздействие на че-эвека и технику, относятся болезнетворные бактерии, вирусы и фобы, а также кровососущие или пожирающие конструкцион-.ie материалы насекомые, а к макроорганизмам — некоторые виды торы и фауны. Обратим внимание на то, что наличие разного рда микроорганизмов на рабочих местах во многом зависит от влаж-ги воздуха, что и подтверждается графиками рис. 13.7. Рассматриваемые здесь факторы могут заметно влиять на на-^жность функционирования как машины, так и человека. Если Врвый компонент соответствующей системы нередко страдает, ^пример, от повреждения грызунами изоляции токоведущих ча-

392

393

Рис. 13.7. Влияние влажности на выживаемость микроорганизмов: 1 — стрептококки; 2 — стафилококки; 3 — саркозеры; 4 — аденовирусы

стей и синтетических уплотнителей, то второй — в условиях дли­тельного пребывания в изолированных техносферных объектах (пилотируемых космических аппаратах, подводных лодках, на подземных командных пунктах).

Наконец, к психофизиологическим факторам рабочей среды от­носят физическую нагрузку, рабочую позу и темп движений (для ручного труда) или напряженность и длительность сосредоточен­ного внимания, число и скорость поступления информационных и аварийных сигналов, степень неопределенности и эмоциональную насыщенность труда — при операторской деятельности. Целесооб­разно также причислить к ним то, что связано с биологической ритмичностью изменения психофизиологических характеристиках человека, таких, как компонента соответствующей системы.

Дело в том, что многочисленными исследованиями доказано наличие таких изменений не только в течение суток, как это пока­зано на рис. 13.8, но и в более продолжительные периоды. Несмотря на отсутствие единства в толковании природы биоритмов (от вве­дения «внутренних часов» до ссылок на движение планет и астроло­гию), известны попытки учета данного явления в целях предупреж­дения дорожно-транспортных и авиационных происшествий. Все они связаны с введением ограничений на ответственные операции в неблагоприятные часы и «критические» для конкретных людей дни.

Что касается совокупного воздействия рассмотренных выше физических, химических, биологических и психофизиологичес­ких факторов, то степень их интегрального влияния на показате­ли надежности (безошибочности и быстродействия) функциони­рования основных компонентов человекомашинной системы мо­жет быть оценена путем введения соответствующих поправочных коэффициентов.

Для расчета же значений подобных коэффициентов целесооб­разно использовать известную классификацию условий труда в

394

:. 13.8. Изменение свойств человека и частоты происшествий в течение

суток

ехносфере по показателям вредности и опасности факторов про-зводственной среды, тяжести и напряженности трудового про-scca [12], фрагмент деления которых на шесть (без учета опти­мального) классов приведен в табл. 13.4.

Учет официально принятых категорий вредности и опасности акторов рабочей среды позволяет решить по меньшей мере две

шые задачи:

а) предупреждать и прогнозировать профессиональные заболева- : персонала, которые становятся реальными для 3 — 6 категорий;

б) корректировать прогноз вероятности возникновения техно- гнных происшествий путем уточнения вероятностей его ошибоч­ ных действий.

Проиллюстрируем возможность использования данных табл. 13.4 тя решения последней задачи введением интегрального показа-еля дискомфортности условий рабочей среды [37]:

л -1)],

(13.30)

G = 5Z_max + (6 - 5X_m

i,e / = 1, ..., п — учитываемые факторы рабочей среды, кроме Цамого сильнодействующего в данных условиях выполнения ра-|от; X_max, Xj — балльные оценки уровней максимально действую-дего и остальных факторов; 5,5,- — относительные длительности |ействия соответственно превалирующего в конкретных условиях каждого из остальных факторов рабочей среды. Методика учета неблагоприятного влияния рабочей среды на эзможность возникновения аварийности и травматизма в этих условиях включает такие основные этапы:

1) определение исходных данных (продолжительности 5 , d/Дей-зия рассматриваемых факторов среды и оценок Z_max, X_t их уров-

395

[Приемлемые

«Относительно дис-|комфортные

| Вредные

Опасные (экстре­мальные)

Таблица 13.4

Балльная оценка факторов рабочей среды

Параметры факторов	Значение параметров для класса
рабочей среды	1	2	3	4	5	6
Температура возду-
ха,°С:
в теплый период	18-20	21-22	23-28	29-32	33-35	>35
года
в холодный период	20-22	17-19	15-16	7-14	—	—
года
Загазованность воз-
духа:
кратность концент-	<пдк	1Д-3	3,1-6	6,1-10	10,1-20	>20
рации, ПДК
Запыленность воз-
духа:
кратность концент-	<пдк	1,1-2	2,1-5	5,1-10	>10	—
рации, ПДК
Вибрация общая:	<ПДУ	6	12	18	24	>24
превышение допус-
тимого уровня, дБ
Шум: превышение	<ПДУ	10	25	40	50	>50
нормы, дБ
Инфракрасное	—	—	0,5	0,6-2	2-5	>5
излучение,
кал/мин, см2

Примечание. ПДК, ПДУ — предельно допустимые концентрация вредно­го вещества в воздухе и уровень вредного воздействия шума на человека

ня) — по результатам последней аттестации рабочих мест с учетом табл. 13.4, номер класса которой соответствует значениям Х{,

2. расчет интегрального показателя дискомфортности рабочей среды — по формуле (13.30) с учетом параметров реальных фак­ торов и данных о вредности труда, приведенных в табл. 13.5;

3. корректировка параметров безошибочности и своевремен­ ности действий среднестатистического человека-оператора с уче­ том экстремальности условий их выполнения путем введения со­ ответствующих коэффициентов и использования следующих фор­ мул:

(13.31)

К_Б=\/К_Э._У =l-0,000244G⁴; =l + 0,0007G^!4,

|где К_э у — коэффициент экстремальности условий рабочей среды, Используемый в инженерной психологии и определяемый по табл' 1.1.3;

4) уточнение вероятностей возникновения и ликвидации оши-ок персонала, а также требуемого для этого времени по формулам

(13.32)

Где P'(yi\x_k) — вероятности появления (или устранения) ошибок Цйерсонала при выполнении им заданных функций в комфортных '" = 0) условиях рабочей среды, численно равные, например, тараметрам P_n(t), P₂\(t), P₃i(0 и P₅(t), уже рассмотренным выше |(см. разд. 6.2); z'(y_t\x_k) — время, необходимое персоналу для вы­полнения соответствующих действий в аналогичной обстановке;

5) корректировка вероятностей появления техногенных про­ исшествий — путем замены в рассмотренных выше моделях «ком-

рортных» параметров на найденные по формуле (13.32), уточ­ненные значения Р(у,\х_к), z(y,\x_k), M[z,], a_xh и проведения необхо­димых вычислений;

6) уточнение прогнозируемого ущерба от этих происшествий учетом социального времени, утраченного персоналом вслед­ ствие длительного воздействия вредных производственных фак-

оров [30], — перемножением количества человеко-дней сокра-цения жизни (четвертая колонка табл. 13.5) на численность пер­сонала и продолжительность его работы.

В завершение параграфа заметим, что для учета одновременного пияния перечисленных факторов рабочей среды и неблагоприят­ного времени суток на безошибочность действий персонала долж-ы использоваться результаты дополнительных исследований. В ча-тости, совместное влияние шума и ночного времени примерно

Таблица 13.5 Интегральные показатели вредности рабочей среды

Категория

(класс) вредности

2 3,1-3,2

3,3-3,4 4

Значение показателя G

Условие рабочей среды

С окращение продол­жительности жизни, сутки за год работы

[0—3,31

[3,3-4,5[

[4,5-5,9[ [5,9-6,0]

[2,5-5[ [5 —12,5[

[12,5 —25[

[25-75]

396

397

на одну треть снижает бдительность машиниста железнодорожного локомотива и вдвое увеличивает время реакции, что в итоге прояв­ляется более чем в двукратном росте числа его ошибок. Все это свидетельствует о необходимости принятия дополнительных мер, в том числе и оснащения рабочих мест персонала средствами за­щиты от опасных и вредных производственных факторов.