Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Эргономика. Учебное пособие для вузов
.pdf
Подвижность нервной системы — скорость перехода от одной
деятельности к другой, от процесса возбуждения — к процессу
торможения.
Как видно из рис. 6, выделяются четыре основных типа
нервной системы.
1. Слабый (èëè меланхолик) — характеризуется слабостью
процессов возбуждения и торможения. Такой работник не отличается высокой работоспособностью, зато способен реагировать
на более тонкие сигналы, к тонкой, тщательной работе.
2. Сильный неуравновешенный тип (холерик). У него процессы воз-
буждения преобладают над процессами торможения. Такого человека
вряд ли следует занимать монотонной, или требующей длительной
концентрации внимания работой. Однако он способен на быстрое
переключение внимания, проявление инициативы.
3. Сильный уравновешенный подвижный тип (сангвиник).
Сильная нервная система со сбалансированными и легко переключаемыми процессами.
4. Сильный уравновешенный инертный тип (флегматик). Спо-
койный, стрессоустойчивый, маловозбудимый — этот тип незаменим для педантичной, скрупулезной, требующей усидчивости
работы.
Чаще люди относятся к тому или иному смешанному типу, с
преобладанием одного из основных.
Тип нервной системы имеет непосредственное отношение к
таким проблемам, как индивидуальный подбор профессий,
обеспечение психологической совместимости членов рабочей
группы.
3.2. Функции жизнеобеспечения
человеческого организма в процессе
трудовой деятельности
Основной биологический процесс, без которого невозможна
сама жизнь — обмен веществ между организмом и окружающей
средой. Этот процесс свойственен любому живому существу,
происходит в каждом его органе и каждой клетке. Две основные
стороны обмена веществ — процессы ассимиляции (усвоение
органических, неорганических веществ и газов из внешней среды с целью их использования для построения клеток, тканей,
получения энергии) и диссимиляции (расщепление усвоенных
51
веществ на более простые составляющие, использование их и
получаемой в результате энергии и обратное выделение во
внешнюю среду продуктов жизнедеятельности организма). Регулятором обменных процессов в организме является вегетативная
нервная система при координирующем воздействии центральной нервной системы.
Выделяют пять основных видов обменных процессов: водносолевой, углеводный, жировой, белковый и обмен энергии.
Водно-солевой обмен регулируется управляемыми нервной
системой процессами, происходящими в гипофизе мозга и надпочечниках, выделяющих необходимые гормоны. Вода составляет около 67% веса человеческого тела, в этой водной среде
растворены многие жизненно важные вещества и происходят
все обусловливающие обмен веществ химические реакции. В
состоянии покоя организм человека выделяет порядка 2,5 л воды в сутки, при физических нагрузках — потери воды могут
возрастать более чем вдвое. Потери воды сопровождаются потерей растворенных в ней солей. Возможно и другое — повышение концентрации солей в плазме крови. Это нарушает необходимое для нормального функционирования организма соотношение в нем воды и солей — водно-солевой баланс, что может
привести к расстройствам в сосудистой системе, судорогам. В
силу этого очень важно поддержание нормального питьевого
режима в процессе труда, особенно при тяжелых физических
нагрузках в горячих цехах (иногда необходимо использование
подсоленой, обогащенной минеральными веществами питьевой
воды).
Углеводы (сахар, глюкоза, фруктоза, крахмал, гликоген,
клетчатка) — это сложные органические соединения, состоящие
из углерода, водорода и кислорода. Они являются основными
энергетическими веществами. Большая мышечная работа, усиленная работа коры головного мозга при интенсивной умственной деятельности резко снижают количество глюкозы, поступающей в кровь, к мышцам, мозгу, что ведет к снижению работоспособности. Регуляция углеводного обмена заключается в
поддержании нормального содержания глюкозы в крови.
Не менее важен и жировой обмен. Жир выполняет энергетическую функцию (окисление 1 г жира высвобождает более 9 ккал
энергии), защищает организм от больших потерь тепла, оберегает
кожные покровы от внешних воздействий, защищает от механических воздействий внутренние органы. При работе в экстремальных
52
условиях (длительной и тяжелой, при недостатке питания) часть
жирового резерва организма в печени превращается в углеводы и
поступает в кровь для поддержания деятельности мозга и мышц.
Существенно значение белкового обмена. Белки входят в состав мышц, обеспечивают их способность к работе. Окисление
1 г белка дает около 4 ккал энергии. Специалисты считают, что
для нормального обмена веществ общая энергетическая характеристика основного обмена должна обеспечиваться примерно
на 11% за счет белков, на 17% — за счет углеводов и на 72% —
1
за счет жиров
. Это осуществляется за счет деятельности пищеварительной системы, при этом калорийность пищи в суточном
рационе примерно на 20% должна перекрывать энергозатраты
организма. Недостаток пищи как энергоносителя приводит к
истощению организма, быстрой утомляемости, снижению устойчивости к воздействиям внешней среды.
Обмен энергии организма и окружающей среды — важнейший элемент жизнедеятельности. Он совершается непрерывно,
энергия идет на поддержание температуры тела и внутренних
органов, работу сердца, легких, желудочно-кишечного тракта,
деятельность мышц и т. п. В комфортных условиях при отсутствии физической нагрузки для нормального осуществления жизненно важных функций организм расходует 1700 — 1800 ккал в
сутки (так называемые основные энергозатраты).
Увеличение мышечных и нервных нагрузок, неблагоприятные условия труда влекут за собой увеличение энергозатрат. Работа, при которой энергозатраты составляют не более 2500 ккал
в сутки, оценивается как легкая. Работа с энергозатратами около 5000 ккал в сутки является очень тяжелой.
Одной из важнейших функций организма в процессе жизнедеятельности является терморегуляция — способность поддерживать на определенном уровне (около 37 °С) температуру внут-
ренней среды. Отклонение температуры организма ниже 25 и
выше 43 °С несовместимы с жизнью. В первом случае снижается до необратимого уровня интенсивность обменных процессов,
особенно в нервных клетках; во втором — начинается денатурация белка. В зависимости от конкретных условий организм либо отдает часть тепловой энергии во внешнюю среду и (или)
получает тепловую энергию извне — это взаимодействие организма с окружающей средой называют тепловым обменом. Åãî
1
Эргономика. Под ред. Крылова А.А. и Суходольского Г.В./Учебник. Л.: ЛГУ,
1988, ñ. 96.
53
регуляция обеспечивается изменениями дыхательной функции,
частоты сердечных сокращений, давления кровеносных сосудов
(особенно капилляров кожи — покраснение, побеление), интенсивностью удаления жидкости через кожные покровы (потоотделение). Необходимость поддержания нормальной температуры
внутренней среды организма является одной из главнейших
причин важности создания комфортного микроклимата в производственных помещениях, профилактики перегрева и переохлаждения работников.
В функции жизнеобеспечения входит и доставка энергетических веществ и кислорода к клеткам работающих органов, осуществляемая вегетативными органами — прежде всего дыхательной и сердечно-сосудистой системами.
Дыхательная функция состоит в осуществлении газообмена
между организмом и внешней средой (внешнее, легочное дыхание), доставке кислорода кровью к тканям-потребителям и углекислого газа к легким, потребления кислорода и выделения
углекислоты в окислительных реакциях в тканях организма
(внутреннее дыхание).
Когда воздух соприкасается с легочными сосудами, происходит переход кислорода из воздуха легких в кровь и углекислого
газа из крови в воздух легких. Происходит это вследствие разницы давления газов по обе стороны легочных сосудов. Регулируется функция дыхания центральной нервной системой, с помощью безусловных и условных рефлексов. Деятельность дыхательной системы оценивается такими показателями, как частота
дыхания (число дыхательных движений в минуту), величина одного дыхательного движения (объем воздуха за один вдох или
выдох), минутный объем дыхания — величина легочной вентиляции (произведение двух перечисленных показателей). При
увеличении трудовых нагрузок функции дыхания усиливаются
так, если в покое минутный объем дыхания составляет 6—
10 литров воздуха, то при мышечной работе он может возрастать до 100 литров. Частота дыхания возрастает с 16 до 100 дыхательных движений в минуту.
Сердечно-сосудистая система создает движение крови и обеспечивает транспортировку кислорода, энергетических, питательных и промежуточных веществ к соответствующим тканям и
органам. Кровь в сосудах движется под влиянием разницы в
давлении, существующем в начале (аорта) и в конце сосудов
(крупные вены). Давление крови создается, с одной стороны,
54
деятельностью сердца, нагнетающего кровь в аорту, с другой —
сопротивлением кровотоку в мелких сосудах, а также некоторыми другими факторами. Деятельность сердечно-сосудистой
системы оценивается показателями частоты сердечных сокращений (количество сердечных сокращений в минуту — например, количество ударов пульса), ударным объемом сердца (количество крови, выбрасываемой в аорту за одно сокращение),
минутным объемом сердца — величиной кровотока (произведение двух предыдущих величин). 'Трудовые нагрузки ведут к повышению сердечно-сосудистой активности: возрастает частота
сердечных сокращений, может повышаться кровяное давление,
меняется окраска лица. Интересно, что исследования великого
русского физиолога И. М. Сеченова показали, что сердце в
среднем совершает 60 биений в минуту, т. е. на одно биение
приходится одна секунда. В течение этой секунды мышца желудочка сердца одну треть времени сокращается и две трети находится в покое. Этот средний темп И. М. Сеченов пересчитал на
сутки и показал, что в течение суток мышца желудочка сердца
8 ч работает, а 16 ч отдыхает. Это соотношение явилось основой
соотношения времени работы и отдыха человека в течение суток (время отдыха должно составлять не менее удвоенной продолжительности времени предшествующей работы).
3.3. Биомеханические основы трудовых
действий и приемов
Эффективность трудовых действий, экономия мускульной
силы, быстрота и точность движений во многом обусловлены
тем, насколько их структура, направленность, последовательность отвечают биомеханическим особенностям человека, специфике его двигательного аппарата.
Биомеханикой называется раздел физиологии человека, изучающий условия движения частей тела, перемещения всего тела, равновесия и поддержания рабочей позы. Она использует
методы математики и механики, данные физиологии и анатомии двигательного аппарата, законы рефлекторной регуляции
двигательной деятельности.
Двигательный аппарат человека состоит из костно-опорного
звена, скелетных мышц, двигательных рервных центров головного и спинного мозга и нервов, связывающих их с мышцами.
55
Это — исполнительный механизм, с помощью которого человек
осуществляет трудовые действия, использует орудия труда. Надо
отметить, что двигательная деятельность — необходимое условие нормального существования и развития человека, недостаточная двигательная активность (гиподинамия) отрицательно
сказывается на его здоровье. Оптимальные физические нагрузки
укрепляют мышцы, повышают координированность движений,
увеличивают сопротивляемость организма заболеванием. Движение является мощным источником нервных импульсаций,
тонизирующих мозговую деятельность: вот почему физические
нагрузки необходимы и для работников умственного труда. По
данным физиологов, количество энергии, ежесуточно расходуемой на мышечную работу должно быть не менее 1200 ккал.
Мышцы совершают полезную работу, сокращаясь. Те из
них, которые длительное время находятся в состоянии сокращения — статические обеспечивают поддержание позы, подогнанность суставов и т. п. Динамические мышцы сокращаются
периодически, обеспечивая сильные и быстрые движения,
удержание орудий труда. Существуют смешанные мышцы, выполняющие обе функции.
Мышечные усилия позволяют выполнять два основных вида
физической работы: статическую и динамическую. Динамическая работа — это усилия, осуществляемые для перемещения в
пространстве тела или конечностей человека, а также груза. Она
выполняется динамическими мышцами, которые укорачиваются
при мышечном сокращении. Эта работа является менее утомительной, чем статическая, так как работа мышц носит прерывный характер: сокращение чередуется с расслаблением, отдыхом, при этом ритмическое движение мышц способствует кровообращению. Измерить динамическую работу можно в единицах механической энергии — килограммометрах (величине грузопереработки за смену). В санитарных нормах в качестве допустимой указывается общая динамическая нагрузка (ñ участием
мышц рук, корпуса и ног) — до 83 000 кгм за смену, региональ-
1
ная (при работе мышц плеча, пояса) — до 42 000 кгм
. Так, если за смену рабочий перемещает груз весом 20 кг на расстояние
200 м десять раз, то совершает динамическую работу 40 000 кгм
(20 кг ½ 200 м ½ 20). Сокращение динамической нагрузки дости-
1
Межотраслевая методика расчета социально-экономической эффективности от
внедрения достижений эргономики в народное хозяйство. М.: Экономика, 1988,
с. 61.
56
гается рациональной планировкой рабочего места, разработкой
оптимальных маршрутов движения работников, применением
средств механизации и автоматизации, малой механизации и т. п.
Статическая работа производится с целью фиксации орудий
и предметов труда (удержание груза), для поддержания определенной рабочей позы. В основном она выполняется статическими мышцами, которые, сокращаясь, не изменяют длину.
Мышцы в этом случае находятся в состоянии длительного сокращения, их отдыха в процессе деятельности не происходит,
что часто вызывает затруднение оттока венозной крови. Поэтому очень важно разработать рациональную рабочую позу, предусмотреть возможность ее перемены в процессе труда (либо физкультминутки — разминки), сконструировать удобные рукояти
органов управления, орудий труда, оснастки, обеспечить удобную рабочую мебель. Измерить величину статической работы
можно по расходу энергии — в калориях, или в килограммосекундах. Нормальными в соответствии с санитарными нормами,
являются в расчете на смену статическая нагрузка на одну руку
— до 36 000 кг-с, на две руки — до 86 000 кг-с, на все тело — до
123 000 кг-с. Следует отметить, что для женщин и лиц старше
50 лет допустимые нормы нагрузки берутся в пределах 70% приведенных величин.
Мышечная сила человека в значительной мере зависит от
регулирующей роли центральной нервной системы. В физиологии известен закон концентрации мышечной силы, в соответствии
с которым по мере упражнения и совершенствования рабочего
динамического стереотипа выполняемое движение точнее локализуется во времени и пространстве, становится ритмичным,
что ускоряет его выполнение и повышает эффективность. В то
же время в труде большое значение имеет мышечная выносли-
вость, способность работника не только развивать в определенный момент усилие известной величины, но и поддерживать его
в течение необходимого времени.
С помощью сухожилий мышцы прикреплены к опорноскелетному аппарату, с помощью которого сила их сокращений
передается механическому звену (пальцам, ногам и т. п.). Сочленения опорно-скелетного аппарата (например, кисть-палец)
можно рассматривать как кинематическую пару, сочлененную
подобием шарнира — суставом.
В соответствии с законами механики в любой кинематической паре заложены сила рычага и сила сцепления. Двигатель-
57
ный аппарат представляет собой, по-существу, совокупность
взаимосвязанных рычагов, которые и позволяют совершать механическую работу.
Сила сцепления обеспечивает упорядоченность перемещения тела и его частей в пространстве. Каждый сустав обладает
определенной степенью свободы — взаимной подвижностью
сочленений в различных направлениях. Две степени свободы
(перемещение в одной плоскости, «согнуть-разогнуть») имеют
одноосные суставы, например, межфаланговые сочленения
пальцев; четыре степени (перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях) — двухосные, например лучезапястный; шесть степеней (в дополнение к сказанному еще и вращение в двух направлениях) — трехосные, как тазобедренный.
Сумма всех степеней свободы конечностей и головы человека по отношению к туловищу составляет свыше 100, т. е. он в
пределах своего роста и длины рук располагает практически абсолютной свободой действий.
В любом трудовом процессе человек выполняет комплекс
связанных определенной целью трудовых движений, называемый двигательным ансамблем. Последний является физическим
воплощением рабочего динамического стереотипа. Данные законов биомеханики предъявляют определенные требования к
формированию двигательного ансамбля, заключающиеся в следующем.
Большое значение имеет использование силы инерции, что
происходит за счет плавности движений, округлости, овальности их траекторий. Овальные движения соответствуют строению
суставов, они в 1,5 раза быстрее прямых. Плавные движения
могут гармонично переходить одно в другое; таким образом сила инерции используется максимально, так как не требуется затрачивать дополнительную энергию на «торможение» одного
движения и«разгон» для следующего. С этим связана еще одна
рекомендация — непрерывность движений.
Планировка рабочего места, размещение и параметры основного и вспомогательного оборудования, органов управления,
инструмента, оснастки, рабочей мебели должны обеспечивать
наиболее рациональную протяженность движений, их диапазон
(пределы досягаемости) с учетом параметров тела человека.
Необходим учет направленности движений, сочетания работы
ðóê è íîã, что обеспечит выигрыш в силе и расходовании энергии, устойчивость рабочей позы. Так, по ГОСТ 21752—76 «Ма-
58
ховики управления и штурвалы», вытянутой прямой рукой оператор может тянуть на себя рукоять с силой до 22 кг, толкать от
себя — до 20 кг, выжимать вверх — до 5,5 кг, тянуть вниз — до
7 кг. Скорость движения рук «от себя» меньше, чем «к себе», в
вертикальном направлении меньше, чем в горизонтальном. Сочетание сгибания правой руки с разгибанием левой повышает
силу, развиваемую правой, на величину до 40%.
Экономию физических усилий, снижение расходования
энергии обеспечивает ритмичность движений, физиологически
оптимальный темп работы. Применительно к отдельным звеньям двигательного аппарата оптимальный темп не должен превышать 1/5 максимальных возможностей человека, которые составляют: для пальцев — 6 движений в с, для ладони —
3 движения в с, для руки — 80 движений в мин, для ноги —
45 движений в мин, для корпуса — 30 движений в мин. Оптимальный темп находится в обратной зависимости от величины
прилагаемых усилий.
Важно также ограничение статических нагрузок, удобство и
устойчивость рабочей позы. Обычно, если работа не требует
больших физических усилий, рекомендуется поза «сидя» или
произвольная, по усмотрению работника; при развитии усилий
10—20 кг — поза «стоя». Однако и рациональная рабочая поза
при длительной неизменной фиксации вызывает утомление.
Для оптимизации рабочих движений, формирования рационального двигательного ансамбля разрабатываются нормали ра-
бочих движений (оптимальные их варианты), при проектировании трудовых процессов используются таблицы усредненных
антропометрических показателей, характеризующих параметры
человеческого тела, а также данные по силе различных мышечных групп. На основе этого формируются и некоторые требования к эргономическому обоснованию конструкции и размещения оборудования, органов управления и других параметров
системы «человек-техника-среда».
Вопросы для самоконтроля
1. Какова роль центральной нервной системы в жизнедея-
тельности человека? Какие основные процессы в нервной
системе обеспечивают выполнение ее функций?
59
2. Сущность понятия«рефлекс». Особенности безусловных и
условных рефлексов. Приведите примеры.
3. Какова роль второй сигнальной системы в обучении и
трудовой деятельности человека?
4. Охарактеризуйте понятие «рабочий динамический стерео-
тип» и условия его формирования. Приведите пример
формирования рабочего динамического стереотипа в своей трудовой деятельности. Приведите примеры интерференции и переноса навыков.
5. Охарактеризуйте основные типы нервной системы и их
особенности с точки зрении трудовой деятельности.
6. Раскройте сущность и основные стогны процесса обмена
веществ. Какие основные виды обменных процессов Вы
знаете?
7. В чем заключаются и как изменяются в процессе труда
функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем?
8. Что представляет собой двигательный аппарат человека?
Охарактеризуйте его основные элементы.
9. В чем особенности статических и динамических физиче-
ских нагрузок? Каковы методы их измерения и снижения
в процессе труда?
10. Перечислите основные требования к формированию ра-
ционального двигательного ансамбля.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]