6. Закономерности динамики работоспособности и проблема утомления

6.1. Сущность, факторы, показатели и динамика работоспособности

Способность человека к целесообразной деятельности может оцениваться тремя основными характеристиками: дееспособно­стью, трудоспособностью, работоспособностью. Дееспособность — это общая способность формировать целесообразную деятельность, понимать значение своих действий, управлять ими, совершенствовать их. Иначе говоря — это способность само­стоятельно осуществлять различные формы целесообразной деятельности. Трудоспособность — это состояние здоровья, позволяющее человеку выполнять работу определенного объема и качества. Трудоспособность может снижаться с возрастом в результате старения организма, утрачиваться временно в случае забо­левания, утрачиваться постоянно (полностью или частично) в результате бытовой или производственной травмы, хронического заболевания или отравления. По-существу, дееспособность и трудоспособность характеризуют потенциальные возможности человека к достижению цели деятельности. При реализации этой цели, в процессе труда, человек выполняет конкретные действия, в конкретных условиях, испытывая конкретные физические и нервные нагрузки в течение определенного времени — и здесь основной характеристикой выступает его работоспособность.

Испытывая различные нагрузки в процессе труда, расходуя физическую и нервную энергию, организм человека приспосаб­ливается к ним: меняется функционирование нервной и мы­шечной систем, дыхание, кровообращение, обмен веществ — происходит изменение и усложнение психофизиологических процессов. По утверждению академика И. П. Павлова, для вы­полнения трудовых функций должно начаться много «новых процессов» и новое дыхание, и новое сердцебиение, новая сек­реция и т. д.»

Иначе говоря, необходимо физиологическое и психологическое обеспечение трудовой деятельности, когда согласованно действу­ют все системы организма — рецепторы, нервные клетки, мыш­цы, сосуды, железы, качество и длительность действия которых определяют работоспособность человека.

Работоспособностью называют способность человеческого орга­низма изменять течение физиологических и психических функций и в соответствии с этим выполнять определенную деятельность с требуемым качеством в течение некоторого периода времени.

На разных уровнях исследования жизнедеятельности орга­низма работоспособность проявляется по-разному. На внешнем, деятельном уровне — как процесс и результат целесообразной деятельности: преобразование предмета труда, выполнение дей­ствий по обслуживанию, обработка информации и т. п. На ней­рофизиологическом уровне — как процесс возбуждения, обеспе­чивающий связь рецепторов, нервных центров, нервных про­водников и мышц исполнительных органов. На молекулярном, внутриклеточном уровне — как процесс преобразования энергии химических веществ, которая обеспечивает процесс возбужде­ния. Таким образом, с физиологической точки зрения работоспособность можно определить как способность той или иной функционирующей единицы организма (клетки, железы, мыш­цы) к преобразованию одного вида энергии в другой.

Исходный уровень работоспособности человека зависит по преимуществу от субъективных факторов: тип нервной системы (прежде всего силы процессов возбуждения и торможения); мышечной силы и выносливости, определяющих способность развивать и поддерживать мышечное усилие; состояния здоро­вья; уровня профессионального мастерства и тренированности, обусловливающих способность концентрации нервной энергии и мышечных усилий, нахождение более рационального, «энергетически экономного» способа выполнения работы; нали­чия положительной трудовой мотивации, интереса к содержа­нию работы и заинтересованности в достижении ее целей; воз­раста, эмоционального состояния работника и т. п.

По мере увеличения уровня и продолжительности нагрузок в процессе труда на протяжении смены, недели, года работоспо­собность изменяется, причем в довольно широком диапазоне. В" соответствии с рекомендациями Международной организации труда, исследованиями НИИ труда к факторам, определяющим изменение работоспособности в процессе трудовой деятельности, относят следующие:

• физические усилия (перемещение грузов, поддержание тя­жестей, нажатие на предмет труда и органы управления);

• нервное напряжение (сложность расчетов, особые требования к качеству работ, сложность управления оборудованием, опасность для жизни и здоровья, особая точность работ);

• темп работы (количество трудовых движений в единицу времени);

• рабочее положение (положение тела человека и его органов — удобное, ограниченное, неудобное, неудобно-стесненное, очень неудобное);

« монотонность работы (многократное повторение однообразных кратковременных операций, действий, циклов);

• температура, влажность, тепловое излучение в рабочей зоне;

• загрязненность воздуха (наличие и качество примесей в 1 м3 воздуха рабочей зоны);

• производственный шум (наличие, частота, сила звука);

• вибрация, вращение, толчки; Ж

• освещенность в рабочей зоне. Я

Можно отметить, что среди перечисленных факторов выделяются те, которые связаны с содержанием деятельности и те которые определяются внешними условиями ее осуществления. Первые определяют расходование энергии на осуществлений рабочих действий, вторые — расход энергии на поддержанием жизнедеятельности организма и сопротивление негативным воздействиям со стороны внешней среды.

Общая классификация факторов, формирующих и уровень Л динамику работоспособности, приведена на рис. 7.

Можно утверждать, что работоспособность человека является физиологической основой производительности труда, а обеспечение высокой устойчивой работоспособности — одно из важнейших направлений повышения производительности. Следовательно, необходимо найти методы оценки уровня и динамики работоспособности, влияния ее изменения на производительность труда, чтобы иметь возможность определить последствия» совершенствования факторов, воздействующих на работоспособность, оптимизации режимов труда и отдыха, внедрения эргономических мероприятий.

Существует ряд методов измерения работоспособности по частным показателям. Наиболее применим на предприятии ста­тистический метод, основанный на изучении результатов труда либо затрат времени на одно изделие, операцию (штучное время). Здесь широко применяется хронометраж и фотохрономет­раж. Определяют выработку или величину грузопереработки за каждые час или 30 мин смены, изменение штучного времени или процента брака за аналогичные временные отрезки. Если в течение рабочей смены не было технических или организацион­ных неполадок, то все колебания указанных показателей отра­жают изменения работоспособности.

В дополнение к этому методу используется метод субъектив­ных оценок, состоящий в выявлении проявления чувства устало­сти у работников на основе анкет и опросов. Существует мето­дика специального опроса рабочих, при которой величина уста­лости (снижения работоспособности) оценивается в баллах (отсутствие усталости — 0, легкая усталость — 1, средняя — 2, сильная — 3, очень сильная -4 балла). По данным НИИ труда усталость к концу смены среди рабочих более 90 наиболее рас­пространенных профессий колеблется в диапазоне 0,5 — 2,9 балла. Прежде всего данный метод целесообразно применять для определения достоверности выборки, т. е. выделения имен­но тех групп работников, работоспособность которых подверже­на существенным колебаниям на протяжении смены. Самостоя­тельно данный метод практически не используется.

Специалисты в области физиологии и психологии труда применяют ряд специфических методов. Энергетический метод отражает изменение уровня расхода энергии на работах, тре­бующих значительных физических усилий. С помощью прибо­ров — спирографов, спирометаболографов и газоанализаторов исследуются изменения внешнего дыхания и легочного газооб­мена (поглощение кислорода и выделение продуктов распада). Психофизиологические методы основаны на оценке изменений работоспособности по изменениям показателей пульса, темпера­туры тела, кровяного давления, частоты дыхания, мышечной силы и выносливости. Так, установлено, что при тяжелой работе мышечная сила к концу смены убывает на 6—12%. Помимо этого, изучается изменение показателей функционального со­стояния нервной системы, деятельности органов чувств (остроты зрения, порога слышимости), нервно-мышечной координации зрительно-моторной реакции, исследуются с помощью специальных тестов и таблиц отклонения в концентрации и устойчи­вости внимания, функциях логического мышления и т. п.

Суть использования частных показателей заключается в по­строении «кривой работоспособности». Кривая работоспособно­сти — это график изменения технико-экономических или пси­хофизиологических показателей, по которым можно судить о количественном и качественном уровне профессиональной дея­тельности и функциональном состоянии исполнителя работы. Иначе говоря — это график, наглядно отражающий изменение работоспособности во времени. На оси абсцисс откладываются интервалы времени (I час или 30 мин), на оси ординат — значе­ния показателей.

Для того чтобы выяснить, как изменилась работоспособность после внедрения мероприятий по ее повышению, необходимо. определить показатель ее уровня. Существуют два основных ме­тода определения интегрального (обобщенного) показателя ра­ботоспособности, разработанные в НИИ труда. В обоих методах работоспособность оценивается как величина, противоположная утомлению:

где R — уровень работоспособности;

У— показатель утомления в условных (относительных) единицах.

Первый метод основан на использовании данных физиологи­ческих исследований,1 позволяющих оценивать функции зритель­ного анализатора (показатель критической частоты слияния мель­каний), возбудимости центральной нервной системы (показатель времени простой условно-двигательной реакции на световой или звуковой раздражитель), мышечной силы кисти правой руки и мышечной выносливости. Данные исследований объединяются в сводной карте, по каждому показателю рассчитывается обобщен­ный коэффициент, затем — средний по всем показателям как среднеарифметическая величина. Показатель утомления опреде­ляется в относительных единицах как

где Кинт₁ — интегральный показатель, рассчитанный на основе пред­последнего измерения (за 1,5 ч до конца работы);

Кинт₂ — то же по окончании работы.

Естественно, этот метод требует специальных психофизио­логических исследований и может применяться только с при­влечением соответствующих специалистов.

Второй метод интегральной оценки уровня работоспособно­сти основан на изучении факторов, влияющих на него и их от­клонений от нормативных значений. В основе этого метода ле­жит определение интегрального показателя тяжести труда, при­меняемого также для установления льгот и компенсаций за неблагоприятные условия труда (см. гл. 5).

Зависимость между интегральным показателем тяжести трудЯ и утомлением выражается уравнением:

где Ит — интегральный показатель тяжести труда в баллах;

15,6 и 0,64 — коэффициенты регрессии.

Определив показатель уровня работоспособности в относительных единицах по указанным методикам, можно установить изменения производительности труда за счет изменения уровня работоспособности.

Пусть до внедрения некоего комплекса мероприятий Ит=47,7; после внедрения - 35,3 балла. Тогда

Соответственно, уровень работоспособности в базовом и отчетном периодах составит:

Прирост производительности труда может быть определен по формуле

Поправочный.коэффициент 0,2 отражает усредненную зависимость между ростом работоспособности и повышением производительности труда (с учетом организационных и технических ограничений и помех в части повышения производительности).

Итак, мы выяснили, что работоспособность есть величина, изменяющаяся под воздействием ряда факторов. Существуют-некоторые общие закономерности колебания работоспособности в течение смены, суток, недели, года.

Динамика работоспособности на протяжении рабочей смены R характеризуется наличием ряда выраженных фаз (рис. 8)

I. Дорабочее состояние или «оперативный покой». Эта фаза характеризуется большей или меньшей степенью готовности организма к труду. Возможен ряд форм проявления этой фазы:

• активная готовность к работе (в этом случае данная фаза иногда называется «фаза мобилизации»). Прибытие на рабочее место, подготовка его к работе действуют на организм как условные раздражители — еще до начала рабочих действий формируется повышенный тонус клеток коры полушарий головного мозга, повышается подвижность нервных процессов, возрастает тонус мышц, происходят умеренные изменения в состоянии вегетативных функций (увеличивается потребление кислорода, усиливается обмен веществ и кровоток);

• лихорадочное состояние (сильное, чрезмерное возбуждение нервной системы);

• предрабочая апатия, вызванная отсутствием трудовой мотивации, негативным отношением к работе, проблемами со здоровьем, эмоциональным состоянием.

II. Фаза врабатывания. В это время идет постепенное вхождение в конкретную производительную работу. Динамическим стереотип постепенно приобретает утраченные за время перерыва в работе свойства, идет настройка нервных центров и функциональных систем организма на необходимый для работы уровень активности и скорости нервных процессов. В самом начале данной фазы иногда выделяют «фазу первичной реакции», которая характеризуется кратковременным снижением почти всея показателей функционального состояния организма. Дело в том, что в момент начала деятельности резко изменяется характер поступающих в нервную систему раздражителей, что вызывает, кратковременный процесс торможения.

Во время фазы врабатывания организм еще не вполне адек­ватно реагирует на структуру и величину рабочих нагрузок: реакция как бы гипертрофирована, сила ее больше, чем это необходимо. В связи с этим фазу врабатывания называют иногда фазой гиперкомпенсации. Происходит поиск оптимального режима работы и постепенно организм вырабатывает наилучшие реакции на внешние раздражители.

III. Фаза устойчивой работоспособности на высоком уровне (или фаза компенсации). Физиологические функции достигают устойчивого и постоянного уровня. Основная функциональная система, т.е. рефлекторные акты, составляющие трудовую деятельность, приобретает свойства рабочей доминанты. Рабочий! динамический стереотип восстановлен и закреплен на высоком уровне. Для этой фазы характерны ритмичность, координированность движений, высокая выработка и качество работы.

IV. Фаза снижения работоспособности в результате развивающегося утомления (или фаза субкомпенсации). Рефлексы замедляются, снижается внимание, растет количество лишних движений и число ошибок, ухудшаются технико-экономические показатели. Рабочий динамический стереотип нарушается.

Во второй половине смены для динамики работоспособности характерны те же фазы с небольшими изменениями. Поскольку перерыв в работе меньше, чем между сменами, фаза врабатывания начинается с более высокого уровня и короче по продолжительности. В связи с накопившимся утомлением фаза устойчи-1 вой работоспособности менее продолжительная и уровень ее ниже. Утомление развивается быстрее, падение работоспособности выражено более ярко. Иногда в конце смены может возникать специфическое состояние — «фаза конечного порыва» V.

Это — срочная мобилизация дополнительных резервных сил организма через мотивационную, волевую сферу, обусловленная либо необходимостью во что бы то ни стало закончить работу, либо связанными с окончанием рабочего дня положительными, эмоциями. «Конечный порыв» проявляется в резком повышении уровня выработки.

Следует отметить, что если в фазе падения работоспособно­сти (субкомпенсации) работа не прерывается, то организм вы­нужден задействовать и истощать вспомогательные резервы. В этом случае развивается «фаза декомпенсации» — неуклонное ухудшение функционирования всех систем организма. Появля­ются выраженные вегетативные нарушения (сердцебиение, уча­щение дыхания), изменение памяти, внимания, ослабление ин­теллектуальной деятельности. При дальнейшем продолжении деятельности фаза декомпенсации может перейти в «фазу сры­ва». Для нее характерны ярко выраженные неадекватные реак­ции организма на сигналы внешней среды, падение работоспо­собности вплоть до невозможности продолжать работу. Возмож­но нарушение деятельности внутренних органов, обмороки, вплоть до состояния коллапса. В итоге может потребоваться не просто длительный отдых, но и лечение.

Работоспособность колеблется и по дням недели, в целом повторяя сменную кривую. В первый день она относительно низкая (врабатывание), в течение второго-четвертого дней нахо­дится на высоком устойчивом уровне, для пятого и шестого дня характерно снижение работоспособности.

Работоспособность подвержена существенным суточным коле­баниям. Это связано прежде всего с выработанными тысячеле­тиями закономерностями суточных колебаний биологической жизнедеятельности человеческого организма, своего рода динами­ческим стереотипом жизнедеятельности. Так, при работе ночью двигательные функции организма мобилизуются в необходимой мере, а более инертные вегетативные — остаются на уровне ноч­ного снижения активности. При таком рассогласовании общее состояние организма ухудшается, работоспособность снижается.

Повышенная работоспособность характерна для периодов с 6 ч утра до 15 ч дня, с максимумом с 10 до 12 ч дня и после­дующим снижением. Начиная с 15 ч, работоспособность снова повышается и с 22 ч начинает понижаться, доходя до минимума к З ч ночи. Повседневная практика обнаруживает индивидуаль­ные различия в суточной динамике работоспособности: образно говорят о людях — «жаворонках», работоспособных с раннего утра и «совах», которые могут интенсивно и плодотворно тру­диться по преимуществу вечером. Исследования специалистов, показывают, что эти различия имеют под собой объективную физиологическую основу.

Специалисты отмечают и сезонные колебания работоспособности: более высокий ее уровень в период конца весны — начала осени и существенное снижение в зимние месяцы. Это объясняется как внешними факторами (изменения в погоде, структуре питания, световом дне, солнечной активности), так и внутренними, такими как сезонные изменения в деятельности эндокринной системы.

В задачу проектирования системы «человек-техника-среда» и совершенствования организации труда входит создание условий для «выравнивания кривой работоспособности», т. е. повышения ее максимального уровня и увеличения доли фазы устойчивой работоспособности в сменном времени. Это достигается путем совершенствования всех факторов, влияющих на исходный уро­вень и динамику работоспособности: укрепление здоровья ра­ботников и профилактика заболеваний; повышение квалифика­ции; создание позитивной трудовой мотивации и благоприят­ного социально-психологического климата в коллективе; эрго­номическое обоснование приемов и методов труда, организации рабочего места и его оснащения; улучшение условий труда и по­вышение его содержательности; внедрение рациональных режи­мов труда и отдыха и т. п.

Нами рассмотрена оценка влияния изменения уровня рабо­тоспособности на производительность труда. Несколько иначе оценивается влияние на производительность изменения доли фазы устойчивой работоспособности в сменном фонде времени:

где Пт — прирост производительности труда, %;

УРбаз и УРотч - доля фазы устойчивой работоспособности в сменном фонде времени до и после внедрения некоторого мероприятия, соответственно;

0,2 — эмпирический коэффициент, характеризующий связь между повышением работоспособности и рос­том производительности труда.

Так, если в результате внедрения нового режима труда и от­дыха доля фазы устойчивой работоспособности возросла с 0,4 до 0,65 сменного времени, прирост производительности труда со­ставит: