Физиология труда - это наука, изучающая изменения функционального состояния организма человека под влиянием его трудовой деятельности и обосновывающая методы и средства организации трудового процесса, направленные на поддержание высокой работоспособности и сохранение здоровья работающих.
Основные задачи физиологии труда:
Исследование физиологических параметров организма человека при различных видах работ;
Изучение физиологических закономерностей организма в процессе трудовой деятельности;
Исходя из этих задач физиология труда обосновывает режимы труда и отдыха в зависимости от интенсивности, экстенсивности, сложности и значимости трудовой деятельности; выясняет оптимальные и предельные возможности человека по приему, переработке и выдаче информации (например, наилучшие способы подачи зрительной, слуховой и другой информации на табло и щитах управления); определяет наиболее экономичные и наименее утомляющие виды рабочих движений. Физиология труда определяет, оценивает и прогнозирует функциональное состояние организма человека до, во время и после трудовой деятельности; разрабатывает способы и режимы тренировки и обучения; обосновывает мероприятия по рационализации труда, ведущие к повышению работоспособности человека и сохранению его здоровья.
Любой вид трудовой деятельности представляет собой сложный комплекс физиологических процессов, в который вовлекаются все органы и системы человеческого организма. Огромную роль в этой работе играет центральная нервная система, обеспечивающая координацию функциональных изменений, развивающихся в организме при выполнении работы.
Нервная система человека имеет сложное строение. Различают центральную и периферическую нервную системы. Центральная нервная система (ЦНС) - головной и спинной мозг - формирует и регулирует поведение и мыслительную деятельность человека. Периферическая нервная система - это нервы, по которым распространяются нервные импульсы с периферии в нервные центры, и наоборот, из нервных центров к периферическим органам. Кроме того, существует вегетативная нервная система, которая регулирует жизнь организма, деятельность его внутренних органов, выполняющих функции жизнеобеспечения.
В зависимости от функции, которую выполняют нервы, их делят на две группы:
Центростремительные, которые несут различную информацию (раздражение) от разных органов человеческого тела к головному и спинному мозгу;
Центробежные, несущие возбуждение от ЦНС к мышцам, железам и другим органам.
Центростремительные нервы имеют особые воспринимающие аппараты - рецепторы - во всех органах и системах организма.
Нервная ткань обладает двумя очень важными свойствами - возбудимостью и проводимостью.
По инициативе Н.Е. Введенского в физиологию было введено понятие функциональной подвижности, или лабильности, характеризующейся максимальным числом импульсов, которые ткань способна воспроизвести за данный отрезок времени в ответ на раздражения. Был сделан вывод, что лабильность нервной ткани при неблагоприятных для нее условиях снижается, т.е. нерв уже не может провести максимальное число импульсов. Это состояние, получившее название парабиоза, имеет три фазы:
1) уравнительная или трансформирующая: и сильные, и слабые раздражения вызывают одинаковые возбуждения в угнетенном нерве;
2) парадоксальная: сильные раздражения вызывают слабую волну возбуждения, а слабые, наоборот, - сильную волну возбуждения и, соответственно, более сильное, чем обычно, сокращение мышцы;
3) тормозящая: ни слабые, ни сильные раздражения не вызывают волны возбуждения.
Вся деятельность клеток, тканей, органов и систем человеческого тела регулируется, управляется ЦНС, благодаря которой организм представляет собой единое целое. ЦНС осуществляет связь организма с окружающей средой.
Ответная реакция организма на раздражение рецепторов, осуществляемая при участии и под контролем ЦНС, называется рефлексом.
Наиболее типичный путь, который проходит волна возбуждения при осуществлении рефлекса: раздражение извне попадает на соответствующие рецепторы, затем возбуждение идет по центростремительному нерву и передается в ЦНС, где подвергается переработке и передается на другой нейрон (нервную клетку), из которого исходят двигательные волны возбуждения по центробежным (или двигательным) нервным волокнам. Эти возбуждения поступают к мышцам (или другим рабочим органам) и вызывают их сокращение или расслабление.
Согласно учению И.П. Павлова, все рефлексы делятся на безусловные и условные. Рефлексы низших отделов центральной нервной системы, которые передаются организму наследственно, получили название безусловных, корковые рефлексы, возникающие под воздействием материальных условий среды, называются условными. Образование условных рефлексов есть функция коры головного мозга.
Наиболее общие особенности условно-рефлекторной деятельности человеческого организма в процессе труда:
1) осознанность цели трудовой деятельности - стремление к достижению цели выступает как раздражитель, способствующий формированию и закреплению условных рефлексов;
2) воздействие в процессе трудовой деятельности на высшие отделы ЦНС не только физических и химических раздражителей, но и раздражителей социального порядка, которые обусловлены общественным характером труда.
Огромное разнообразие проявлений жизнедеятельности организма как единого целого с окружающей средой осуществляется благодаря объединяющей, регулирующей и координирующей роли ЦНС и ее высших отделов. Поэтому различные движения, приемы, операции, совершаемые человеком во время трудовой деятельности, есть внешнее проявление сложнейших процессов, происходящих в отделах нервной системы.
Таким образом, нервная система, выполняет две основные функции:
1) обеспечивает нормальное взаимодействие организма с окружающей средой;
2) объединяет и регулирует все функции жизнедеятельности всего организма, его органов, клеток.
Важнейшей предпосылкой правильной ориентации человека в окружающей среде является зрение.
В процессе жизни и деятельности человек до 80% всей информации получает через зрительный анализатор. Восприятие визуальной информации ограничено пределами так называемого поля зрения - пространства, обозреваемого человеком при неподвижном состоянии глаз и головы, той сферы, электромагнитные волны в которой возбуждают визуальные ощущения.
В пределах угла зрения 30-40° условия для видения оптимальны. Основные носители информации целесообразно помещать в этом диапазоне, так как в нем воспринимаются и движения, и резкие контрасты.
Глаз, обеспечивая безопасность человека, и сам снабжен естественной защитой: рефлекторно закрывающиеся веки защищают сетчатку глаза от сильного света, а роговицу - от механических воздействий; слезная жидкость смывает с поверхности роговицы и век пылинки, и благодаря наличию в ней лизоцима (обеззараживающего вещества) убивает микробы; защитную функцию выполняют и ресницы. Однако естественная защита для глаз оказывается недостаточной. Поэтому при опасных для глаз условиях следует применять искусственные средства защиты.
Звуки доставляют человеку информацию. Одни звуки приятны, другие отрицательно влияют на здоровье человека, некоторые выполняют роль сигналов, предупреждая об опасности. Оценить мир звуков человек может с помощью органа слуха.
Звуковые волны направляются в слуховую систему через наружное ухо к барабанной перепонке, колебания которой механическим путем через среднее ухо передаются к внутреннему уху, где преобразуются в колебания со значительно меньшей амплитудой, но с более высоким давлением. Возбуждение нервных окончаний слухового нерва доходит до коры головного мозга и вызывает восприятия звука.
Слуховой анализатор обладает высокой чувствительностью, позволяя человеку воспринимать широкий диапазон звуков и анализировать их по силе, высоте тона, окраске, отмечать изменения по интенсивности и частотному составу, определять направление прихода звука.
Двигательный аппарат - позволяет осуществлять трудовую деятельность.
Двигательным называют специализированный аппарат, который состоит из: а) костно-опорного аппарата (кости, суставы, сухожилия); б) скелетных и речевых мышц; в) двигательных нервных центров, заложенных в спинном и головном мозге, и нервов, связывающих эти центры с мышцами.
Двигательный аппарат выполняет следующие функции:
1) является исполнительным механизмом, посредством которого человек, используя орудия труда, воздействует на предмет труда;
2) входит в состав рабочего механизма речи и мышления;
3) является источником мощных нервных импульсов.
Простейшими элементами двигательного аппарата человека являются так называемые кинематические пары - совокупность двух звеньев, взаимно ограничивающих движение и соединенных друг с другом суставом (пример кинематических пар: плечо - предплечье, бедро - голень, которые сочленены соответственно лучевым и коленным суставом).
Необходимо подчеркнуть две особенности устройства человеческого организма: небольшое количество кинематических пар и возможность выполнения с их помощью бесконечного многообразия двигательных задач.
Из всего арсенала движений организм избирает те, которые для решения конкретной задачи являются наиболее целесообразными, экономичными и точными. Но если использовать одновременно все эти возможности, то получится хаос движений. Благодаря ЦНС устанавливаются порядок и последовательность использования двигательного аппарата при выполнении задач, возникающих в процессе трудовой деятельности.
Различают два вида мышц: гладкие (из которых состоит мускулатура стенок кровеносных сосудов и всех внутренних органов, кроме сердца) и поперечно-полосатые (из которых состоит вся сердечная и скелетная мускулатура). Поперечно-полосатые мышцы называются также скелетными.
В мышцах различают три вида мышечных элементов: белые и красные мышечные волокна и мышечные веретена.
Специфическая функция мышечного волокна и мышцы в целом заключается в акте сокращения. Эта функция связана с преобразованием химической энергии в механическую и тепловую, которое происходит внутри мышечного волокна.
Различают два вида мышечной деятельности: динамическая работа и статическая работа.
Динамическая работа характеризуется изменением длины мышц при их напряжении и преимущественно в пространстве какого-либо звена двигательного аппарата человека. Динамическая работа внешне воспринимается как перемещение предметов труда, инструмента и т.д. Следует иметь в виду, что двигательные функции осуществляются не только двигательным аппаратом, но и всем организмом.
Под воздействием условных раздражителей от нервных окончаний, заложенных в зрительных, двигательных и других окончаниях периферических анализаторов, импульсы идут по нервным волокнам к коре больших полушарий, в которой находится двигательная зона, осуществляющая двигательные функции организма.
Статическая работа (напряжение, усилие) характеризуется тем, что напряжение мышц при ней развивается без изменения длины и без активного перемещения движущихся звеньев и всего тела. Статическая работа в процессе труда связана с фиксацией орудий и предметов труда в неподвижном состоянии, а также с созданием рабочей позы.
Статическую работу нельзя измерить обычными показателями механической работы, поскольку при ней не наблюдаются энергетические движения, однако она сопровождается расходом энергии и быстро вызывает утомление.
Динамическая и статическая работа связаны между собой общей программой действия.
Динамическая работа создается и регулируется с помощью двигательных условных рефлексов, статическая - с помощью условных рефлексов положения конечностей и условных рефлексов позы (стоя, сидя).
Выбор правильной и удобной позы необходим для:
1) здоровья человека, так как длительное пребывание в неудобной позе приводит к патологическим изменениям;
2) обеспечения эффективной работоспособности человека.
Удобство позы зависит главным образом от:
1) положения центра тяжести и площади опоры;
2) величины напряжения тонических мышечных групп, препятствующего нарушению соответствующего расположения частей тела.
В процессе труда наиболее распространены позы «стоя» и «сидя».
Поза «стоя» требует больших энергетических затрат и менее устойчива, поэтому целесообразно заменять ее позой «сидя». Труд - основное условие существования человека. Различают следующие основные формы труда:
1) требующие значительной мышечной энергии. Эти трудовые действия применяются при отсутствии механизированных средств и требуют повышения энергетических затрат в сутки - от 17 до 25 МДж (4000-6000 Ккал) и выше.
Напряженный физический труд, стимулирующий развитие мышечной системы и обменные процессы, имеет вместе с тем ряд недостатков. Главный из них - неэффективность, связанная с низкой производительностью труда и необходимостью перерывов на восстановление физических сил, доходящих до 50% рабочего времени;
2) механизированные.
При этом энергетические затраты колеб- лются в пределах 12,5-17 МДж (3000-4000 Ккал) в сутки.
Механизация труда снижает мышечные нагрузки и усложняет программы действий. Однако однообразие простых действий и малый объем воспринимаемой в труде информации приводят к монотонности труда;
3) частично автоматизированные. Данная форма труда исклюю- чает человека из процесса непосредственной обработки предмета труда, который целиком выполняют механизмы. Характерные черты этого вида работ - монотонность, повышенный темп рабо- ты, нервная напряженность.
От работника требуются постоянная готовность к действию и быстрота реакции, необходимая для своевременного устранения неполадок;
4) групповые - конвейерные: разделение общего процесса на конкретные операции, строгая последовательность их выполне- ния, автоматическая подача деталей к каждому рабочему месту с помощью ленты конвейера.
Конвейерная форма труда требует соответствующего темпа и ритма работы. Чем проще содержание операции, тем меньше времени на нее тратит работник и тем монотоннее работа.
Одно из отрицательных последствий конвейерного труда - преждевременная усталость и нервное истощение работника;
5) интеллектуальный труд. С точки зрения физиологии разли- чают две основные формы управления производственными про цессами: в одних случаях пульты управления требуют частых, в других - редких активных действий человека.
Интеллектуальный труд заключается в переработке и анализе большого объема разнообразной информации, а следовательно, требует мобилизации памяти, внимания, напряжения сенсорного аппарата, активизации процессов мышления. Мышечные нагрузки при этом незначительны, а суточные энергозатраты составляют 10-11,7 МДж (2000-2400 Ккал).
Для интеллектуального труда характерно значительное снижение двигательной активности, приводящее к ослаблению реактивности организма и повышению эмоционального напряжения. Умственный труд подразделяют на операторский, управленческий, творческий труд, труд медицинских работников, труд преподавателей, учащихся и студентов. Различаются они организацией трудового процесса, равномерностью нагрузки, степенью эмоционального напряжения.
Интенсивная работа, как физическая, так и умственная, может привести к утомлению, выражающемуся во временном снижении работоспособности, и переутомлению, называемому иногда хроническим утомлением, когда ночной отдых полностью не восстанавливает снизившуюся за день работоспособность.
Важными мерами профилактики утомления являются внедрение в производственную деятельность оптимального режима труда и отдыха, который регламентирует такое соотношение работы и отдыха, при котором высокая производительность труда сочетается с высокой и устойчивой работоспособностью человека в течение возможно длительного времени. Необходимость чередования работы и отдыха - одна из физиологических особенностей трудовой деятельности человека. Снижение работоспособности при утомлении может наступить раньше или позже в зависимости от характера и конкретных условий труда. Большое значение в профилактике утомления имеют активный отдых, в частности физические упражнения, санитарное состояние производственных помещений, их микроклиматические условия, эстетическое оформление и др.
Безопасная трудовая деятельность возможна при обязательном учете физиологических основ умственного и физического труда, проведении мер по повышению работоспособности организма и созданию комфортных условий для работы.
Согласно «аксиоме о потенциальной опасности» любая деятельность потенциально опасна. В процессе эволюции организм человека постепенно приспособился к экстремальным климатическим условиям - низким температурам севера, высоким температурам экваториальной зоны, к жизни в сухой пустыне и в окружении болот. Потенциальная опасность заключается в скрытом характере проявления опасностей.
Например, человек не ощущает до определенного момента увеличение концентрации С02 в воздухе. В норме атмосферный воздух должен содержать не более 0,05% С02, однако в помещении, где постоянно находятся люди, концентрация С02 увеличивается. Нарастание его концентрации проявится появлением усталости, вялости, снижением работоспособности; изменением частоты, глубины и ритма дыхания; увеличением частоты сердечных сокращений; изменением артериального давления. Все это может привести к травматизму.
Потенциальная опасность - это возможность воздействия на человека негативных или несовместимых с жизнью факторов.
Негативные факторы, воздействующие на людей, подразделяются на:
Естественные, т.е. природные (например, пыль в воздухе появляется в результате извержений вулканов, ветровой эрозии почвы);
Антропогенные, т.е. вызванные деятельностью человека. Например, громадное количество вредных частиц выбрасывается промышленными предприятиями;
Физические - движущиеся машины и механизмы; подвижные части оборудования, неустойчивые конструкции; острые и падающие предметы; повышение и понижение температуры воздуха и окружающих поверхностей; повышенная запыленность и загрязненность; повышенный уровень шума; акустических колебаний; вибрации; повышенный уровень электромагнитного излучения и т.д.;
Химические - вредные вещества, используемые в технологических процессах; промышленные яды; используемые в сельском хозяйстве и быту ядохимикаты; боевые отравляющие вещества;
Биологические - патогенные микроорганизмы (бактерии, вирусы, особые виды микроорганизмов) и продукты их жизнедеятельности. Биологическое загрязнение окружающей среды возникает в результате аварий на биотехнических предприятиях, очистных сооружениях, недостаточной очистки стоков;
Психифизиологические - факторы, обусловленные особенностями характера и организации труда, параметрами рабочего места и оборудования;
Травмирующее - повреждения в организме человека, вызванные действием факторов внешней среды. Потенциальную опасность можно оценить с помощью риска - вероятности реализации опасности. Состояние безопасности предполагает отсутствие риска, т.е. отсутствие возможности реализации опасности. На практике полная безопасность недостижима: пока существует источник опасности, всегда сохраняется некоторый остаточный риск.
Классификация основных форм деятельности человека.
Классификация условий трудовой деятельности.
Оценка тяжести и степени напряженности трудовой деятельности.
Работоспособность и ее динамика. Профилактика утомления.
Характер и организация трудовой деятельности оказывают существенное влияние на изменение функционального состояния организма человека. Трудовая деятельность делится на физический и умственный труд.
Физический труд характеризуется повышенной нагрузкой на опорно-двигательный аппарат и функциональные системы, обеспечивающие его деятельность. Физический труд, развивая мышечную систему и стимулируя обменные процессы, в то же время имеет ряд отрицательных последствий. Прежде всего, это социальная неэффективность физического труда, связанная с низкой его производительностью, необходимостью напряжения физических сил и потребностью в длительном отдыхе (до 50% рабочего времени)
Умственный труд объединяет работы, связанные с приёмом и переработкой информации, требующей преимущественного напряжения сенсорного аппарата, внимания, памяти, а также активизации процессов мышления, эмоциональной сферы. Для данного вида труда характерна гипокинезия, т.е. значительное снижение двигательной активности человека, приводящее к ухудшению реактивности организма и повышению эмоционального напряжения. Гипокинезия является одним из условий формирования сердечно-сосудистой патологии у лиц умственного труда. Длительная умственная нагрузка оказывает угнетающее влияние на психическую деятельность: ухудшаются функции внимания, памяти, восприятия.
Энергия, необходимая человеку для жизнедеятельности, выделяется в его организме в процессе окислительно-восстановительного распада углеводов, белков, жиров и других органических соединений, содержащихся в продуктах питания. Совокупность химических реакций в организме человека называется обменом веществ. Изменение позы, интенсивности мышечной деятельности, информационной насыщенности труда, степени эмоционального напряжения и других факторов приводят к дополнительным затратам энергии.
Так, например, при рабочей позе сидя затраты энергии превышают на 5 – 10 % уровень основного обмена; при рабочей позе стоя-на 10...25 %, при вынужденной неудобной позе – на 40...50 %. При интенсивной интеллектуальной работе потребность мозга в энергии составляет 15...20 % общего обмена в организме (масса мозга составляет 2 % массы тела). Повышение суммарных энергетических затрат при умственной работе определяется степенью нервно-эмоциональной напряженности. Так, при чтении вслух сидя расход энергии повышается на 48 %, при выступлении с публичной лекцией – на 94 %, у операторов вычислительных машин – на 60...100%.
Уровень энергозатрат может служить критерием тяжести и напряженности выполняемой работы, имеющим важное значение для оптимизации условий труда и его рациональной организации. Уровень энергозатрат определяют методом полного газового анализа (учитывается объем потребления кислорода и выделенного углекислого газа). С увеличением тяжести труда значительно возрастает потребление кислорода и количество расходуемой энергии.
В соответствии с принятой физиологической классификацией трудовой деятельности в настоящее время различают следующие формы труда.
1. Формы труда, требующие значительной мышечной активности . Этот вид трудовых операций применяется при отсутствии механизированных средств и требует повышенных энергетических затрат от 17 до 25 МДж (4000-6000 ккал) и выше в сутки.
2. Механизированные формы труда . При этих формах труда энергетические затраты рабочих колеблются в пределах 12,5-17 МДж (3000-4000 ккал) в сутки.
Особенностью механизированных форм труда являются изменения характера мышечных нагрузок и усложнение программы действий. В условиях механизированного производства наблюдается уменьшение объема мышечной деятельности, в работу вовлекаются мелкие мышцы конечностей, которые должны обеспечить большую скорость и точность движений, необходимых для управления механизмами. Однообразие простых и большей частью локальных действий, однообразие и малый объем воспринимаемой в процессе труда информации приводят к монотонности труда и быстрому наступлению утомления.
3. Формы, связанные с частично автоматизированным производством. При таком производстве человек выключается из процесса непосредственной обработки предмета труда, который целиком выполняет механизм. Задача человека ограничивается выполнением простых операций на обслуживание станка: подать материал для обработки, пустить в ход механизм, извлечь обработанную деталь. Характерные черты этого вида работ - монотонность, повышенный темп и ритм работы, утрата творческого начала.
4. Групповые формы труда – конвейер . Эта форма труда определяется дроблением процесса труда на операции, заданным ритмом, строгой последовательностью выполнения операций, автоматической подачей деталей к каждому рабочему месту с помощью конвейера. При этом чем меньше интервал времени, затрачиваемый работающим на операцию, тем монотоннее работа, тем упрощеннее ее содержание, что приводит к преждевременной усталости и быстрому нервному истощению.
5. Формы труда, связанные с дистанционным управлением. При этих формах труда человек включен в системы управления как необходимое оперативное звено, нагрузка на которое уменьшается с возрастанием степени автоматизации процесса управления. Различают формы управления производственным процессом, требующие частых активных действий человека, и формы управления, в которых действия оператора носят эпизодический характер, и основная его задача сводится к контролю показаний приборов и поддержанию постоянной готовности к вмешательству при необходимости в процесс управления объектом
6. Формы интеллектуального (умственного) труда . Подразделяются на операторский, управленческий, творческий, труд медицинских работников, труд преподавателей, учащихся, студентов. Эти виды различаются организацией трудового процесса, равномерностью нагрузки, степенью эмоционального напряжения.
Интеллектуальный труд заключается в переработке и анализе большого объема разнообразной информации, и как следствие этого – мобилизация памяти и внимания, частота стрессовых ситуаций. Однако мышечные нагрузки, как правило, незначительны, суточные энергозатраты составляют 10-11,7 МДж (2000-2400 ккал) в сутки.
Безопасность жизнедеятельности Виктор Сергеевич Алексеев
21. Физиологические основы труда
Труд необходим для оптимального протекания биологических процессов в организме, следовательно, оказывает большое влияние на здоровье.
Физический труд характеризуется тяжестью и связан с выполнением статической и динамической работы, а умственный связан с напряженностью на фоне статического напряжения. В основе физического и умственного труда лежат одни и те же центральные механизмы. Физический труд отличается большим расходом энергии, потреблением кислорода, быстрым развитием утомления и относительно низкой производительностью.
Статическая работа более утомительна, чем динамическая. При динамической работе благодаря чередованию процессов сокращения и расслабления мышц последние они отдыхают. Сокращающиеся скелетные мышцы одновременно действуют, как микронасосы, облегчая кровообращение и выполняя функцию «периферического сердца». При статической работе напряжение мышц длится непрерывно, сосуды в них постоянно сдавлены, и нормальное кровообращение затруднено. Это приводит к застою крови, накоплению в мышцах и в организме продуктов неполного окисления.
Умственная работа относится к числу весьма трудоемких и напряженных.
Прежде всего необходима ясная и четкая работа головного мозга: внимание и память, которую большинство людей считают главным залогом успеха в умственном труде. Внимание имеет волнообразные колебания в силу естественных физиологических причин – периодическое повышение возбудимости мозга сменяется понижением его активности и связано с появлением и поддержанием стойкого очага возбуждения в одном (или нескольких) вполне определенных центрах мозга. Память связана с сохранением стойких следов возбуждения (или внутреннего торможения) в разнообразных центрах коры больших полушарий головного мозга.
С повышением тяжести физического труда и напряженности умственного труда увеличивается потребление кислорода. Существует предел максимального количества кислорода, которое в силах потребить человек – так называемый кислородный потолок. Обычно он не превышает 3–4 л/мин. Во время выполнения очень тяжелого труда доставка кислорода в организм достигает своего предела, но потребность в нем становится еще большей и не удовлетворяется в процессе работы. В этот момент в организме возникает состояние кислородной недостаточности – гипоксии, которая становится повреждающим фактором. Нарушаются внутриклеточные окислительные процессы и образуются токсичные вещества – свободные радикалы кислорода, отравляющие организм. Если тяжелый физический и умственный труд продолжается очень долго или человек не привык к большим физическим или умственным нагрузкам, то его дыхательная и сердечно-сосудистая системы плохо обеспечивают работу мышц и клеток головного мозга. В организме существуют механизмы, препятствующие развитию подобного опасного состояния. Происходит снижение работоспособности, развивается утомление. Однако если работоспособность не успевает восстановиться к началу следующего рабочего дня, развивается переутомление, сопровождающееся хронической гипоксией, нарушением нервной деятельности, заболеваниями сердечно-сосудистой и других систем.
Из книги Массаж и лечебная физкультура автора Ирина Николаевна Макарова Из книги Массаж и лечебная физкультура автора Ирина Николаевна Макарова автора Из книги Нормальная физиология автора Николай Александрович Агаджанян Из книги Аутогенная тренировка автора Яков Рувельевич Докторский Из книги Суставы без боли автора Игорь Анатольевич Борщенко Из книги Как избавиться от боли в суставах рук автора Игорь Анатольевич Борщенко Из книги Евангелие мира от ессеев. Книги 1-4 автора Эдмонд Бордо Шекели Из книги Методические рекомендации по РДТ автора А. Н. Кокосов Из книги Лечебное голодание при внутренних болезнях. Методическое пособие автора Алексей Николаевич Кокосов Из книги Массаж при гипертонии и гипотонии автора Светлана Устелимова автора Ольга Шумахер Из книги Карма-йога автора Вильям Волкер Аткинсон Из книги Йога-терапия. Новый взгляд на традиционную йога-терапию автора Свами Шивананда Из книги Массаж при артрите автора Ольга Шумахер Из книги Лечебная физкультура автора Николай БалашовВ физиологии труда изучается ряд проблем: обучения, рациональных режимов труда и отдыха, утомления, рационализации трудовых движений и др.
Начало изучения вопросов физиологии труда положено в нашей стране работами И.М. Сеченова (1901) по анализу роли чувств в труде. В 1914-1918 годах физиология труда определилась как самостоятельная дисциплина и появились институты, занимающиеся физиологией труда (Москва, Берлин).
В настоящее время в нашей стране физиологией труда занимаются многие институты по охране и гигиене труда.
Все виды работ осуществляются человеком при участии определенных групп мышц. Для выполнения работы мышцы затрачивают определенное количество энергии, пополнение которой происходит за счет потребления питательных веществ, поступающих постоянно с кровотоком. Этим же кровотоком от работающих мышц уносятся отработанные вещества - продукты окисления. Этот сложный биохимический процесс происходит посредством ряда промежуточных реакций, при участии других веществ и под влиянием так называемых ферментов, играющих роль ускорителей реакций. Конечным продуктом биохимических процессов в работающей мышце является молочная кислота, которая окисляется и удаляется кровотоком.
В состоянии покоя для работы мышц и внутренних органов человек в среднем потребляет 200-250 мл/мин кислорода. Это называется основным обменом. При выполнении какой-либо физической работы окислительные процессы в организме усиливаются за счет включения в работу дополнительных групп мышц, и, следовательно, увеличивается потребление кислорода. По потреблению кислорода в единицу времени можно судить о тяжести выполняемой физической работы. Физические работы условно принято делить на три группы по степени их тяжести. В основе такого деления лежит потребление кислорода как один из доступных для измерения и объективных показателей энергетических затрат. К числу легких относятся такие работы, при которых потребление кислорода не превышает 0,5 л/мин, т.е. не более чем в 2-2,5 раза выше основного обмена (в полном покое). При работах средней тяжести потребление кислорода - от 0,5 до 1,0 л/мин. Тяжелые работы требуют потребления кислорода выше 1,0 л/мин. Нередко эти показатели потребления кислорода пересчитывают в энерготраты, что соответственно равно: для легкой работы - до 150 ккал/ч, для средней - 150-250 ккал/ч, для тяжелой - более 250 ккал/ч.
Для увеличения доставки кислорода и других питательных веществ, а также для удаления быстро накапливающейся молочной кислоты в работающих мышцах сердечно-сосудистая система увеличивает кровоток. Этот процесс идет в двух направлениях: учащения числа сердечных сокращений за единицу времени (пульса) и увеличения объема каждого сердечного сокращения.
В нормальных условиях сердце взрослого здорового человека проталкивает около 70 см 3 крови за каждое сокращение (ударный объем) и делает за 1 мин 60-70 таких сокращений. При тяжелой работе количество крови, проталкиваемое сердцем за одно его сокращение, может увеличиться до 130-150 см 3 , а частота сокращений - до 150-170 ударов в мин, а иногда и более.
Увеличение количества крови, проталкиваемой сердцем через всю сосудистую систему за единицу времени, вызывает повышение кровяного давления в этих сосудах. При тяжелых работах максимальное кровяное давление иногда повышается до 170-180 мм рт. ст., в то время как в норме у здорового человека средних лет оно равно 120-140 мм.
Несмотря на мобилизацию столь больших резервов сердечнососудистой системы, поддержание нормальной мышечной работы на должном уровне сколько-нибудь длительное время не может быть обеспечено, так как вскоре снижается насыщение крови кислородом и в мышцах ощущается его недостаток. Пополнение кислорода в подобных случаях осуществляется посредством учащения дыхания и увеличения его глубины. Так, в нормальном состоянии взрослый человек совершает в среднем 14-20 дыхательных движений в минуту, при этом через легкие проходит 6-8 л воздуха (легочная вентиляция). При тяжелых работах частота дыхания может увеличиться до 30-40 и более дыхательных движений в минуту, а легочная вентиляция - до 40-60 л/ мин. Вследствие усиленной работы мышц молочная кислота и другие продукты биохимических процессов постепенно накапливаются в крови и тем самым изменяют ее состав.
Так как процессы окисления в работающих мышцах сопровождаются дополнительной внутренней теплопродукцией, организм перегревается. Для поддержания постоянной температуры тела увеличивается теплоотдача во внешнюю среду главным образом путем усиления потовыделения. Испарение пота охлаждает поверхность тела. У силенное потоотделение в свою очередь ведет к увеличению выделения влаги из организма, что при особо тяжелых и длительных работах может привести к нарушению его водного баланса. Для пополнения влагопотерь рабочие, выполняющие тяжелые физические работы, обычно выпивают большее количество жидкости, чем при легких работах (до 4-5 л за смену).
Таким образом, основными физиологическими реакциями организма на физическую работу являются учащение пульса и повышение кровяного давления, учащение дыхания и повышение легочной вентиляции, изменение состава крови, увеличение потоотделения. Степень изменения этих функций зависит от тяжести работы, ее продолжительности и интенсивности. Изменения постепенно нарастают, доходя до определенного уровня, при котором усиленная работа органов и систем как бы уравновешивается с потребностями организма. С прекращением работы наступает восстановительный период, когда измененные функции постепенно приходят к исходному состоянию, т.е. к норме. Продолжительность восстановления различных функций неодинакова: некоторые из них (пульс, кровяное давление, частота дыхания, легочная вентиляция) восстанавливаются в первые 10-15 минут отдыха, другие (состав крови и др.) - в течение 45-50 минут и более. Некоторое запаздывание восстановления измененных функций по сравнению с окончанием работы объясняется тем, что во время мобилизации внутренних ресурсов для выполнения задания происходит обеднение кислородом и другими энергетическими продуктами неработающих тканей и органов, а также поглощение внутренних запасов самих мышечных клеток, которые за счет этих внутренних запасов некоторое время могут функционировать без потребления кислорода (так называемая анаэробная фаза работы мышцы). В мышечных клетках накапливается неокисленная молочная кислота. Для того чтобы пополнить все эти ресурсы и окислить оставшуюся молочную кислоту, организм даже по прекращении работы продолжает потреблять повышенное количество кислорода и заставляет более интенсивно трудиться соответствующие органы и системы.
Когда тяжелая или продолжительная работа предъявляет особо высокие требования к организму и мобилизация всех имеющихся у него ресурсов не обеспечивает доставку необходимого количества кислорода и других питательных веществ, наступает утомление мышцы. Этому способствует и накопление в клетке молочной кислоты, которая парализует мышцу вследствие прекращения действия ферментов.
Весь сложный процесс биохимических реакций в мышечных клетках, мобилизации внутренних ресурсов для выполнения той или иной работы, восстановления измененных физиологических функций направляется и координируется центральной нервной системой (ЦНС), которая с помощью различных органов чувств-анализаторов воспринимает многообразные раздражители-сигналы, анализирует их и направляет необходимые импульсы в соответствующие органы и системы, которые и приводят последние в действие, адекватное полученным сигналам.
Весьма важна роль ЦНС в подготовке соответствующих органов и систем и предварительной мобилизации ресурсов к предстоящему выполнению задания. Так, исследования газообмена у человека до начала смены и на протяжении всего рабочего времени показали, что увеличение потребления кислорода начинается уже тогда, когда рабочий только вошел в цех. Следовательно, рабочая обстановка воспринята центральной нервной системой и последней посланы импульсы, подготовившие соответствующие органы и системы к выполнению сменного задания.
Не менее важна роль ЦНС в способности выполнять в течение длительного времени работу на определенном, не снижающемся уровне, т.е. в работоспособности человека.
Работоспособность - состояние человека, определяемое возможностью физиологических и психических функций организма, которое характеризует его способность выполнять конкретное количество работы заданного качества за требуемый интервал времени. От того, насколько хорошо подготовлен организм, насколько полно и рационально мобилизуются внутренние энергетические ресурсы, зависит способность человека к труду той или иной тяжести и продолжительности. Исследования показывают, что работоспособность человека зависит от общей приспособленности физиологических функций к трудовой деятельности, от тренированности организма в целом и от упражнений в данном виде работ, от эмоционального состояния человека и от состояния внешней обстановки, т.е. окружающей среды.
Особого внимания заслуживают три последних фактора: тренированность, эмоциональное состояние и состояние внешней среды, т.е. те, которые подвластны человеку, и он может на них влиять, изменять и развивать их. Одновременно с созданием благоприятных условий, с тренировкой организма создаются благоприятные условий для развития и общей приспособленности физиологических функций к выполнению физической работы. Следовательно, работоспособность - это не врожденное и не неизменное качество человека, а приобретенное в процессе труда, выработанное самим человеком.
Отдельные мышечные группы получают нагрузку не только при перемещении каких-либо тяжестей, но и в то время, когда человек удерживает на месте тяжести, или вес собственного тела, или отдельных его частей (туловища, рук, головы). Различают два вида работы: динамическую, связанную с перемещением, движением, и статическую, связанную с затратой мышечного напряжения без совершения каких-либо движений. И тот и другой вид связан с потреблением энергии и энергетических ресурсов (кислорода), поэтому может привести к утомлению отдельных мышечных групп и организма в целом.
В этой связи необходимо остановиться на важности рабочей позы. В процессе трудовой деятельности рабочий часто выполняет отдельные операции при вынужденном положении тела, когда приходится удерживать на весу собственное туловище (особенно в согнутом положении), верхние или нижние конечности (в частности, когда они отведены в стороны, вперед или назад на большой угол, приближающийся к 90°), голову (например, при производстве работ над головой). Затрачиваемая энергия при этом нередко составляет немалую часть общих энерготрат, поэтому вынужденное и тем более неудобное положение тела порой, даже в случае легкой работы, может привести к быстрому утомлению, так как статическое напряжение вследствие нагрузки на одни и те же группы мышц более утомительно. Причиной относительно быстрого утомления может быть нерациональный режим труда.
Большинство выполняемых трудовых процессов в производственных условиях характеризуется разнообразием движений, при которых общая нагрузка более или менее равномерно распределяется по всем группам мышц. Чередование отдельных движений позволяет каждой группе периодически отдыхать. В работе бывают небольшие паузы (микропаузы), когда трудящийся находится на рабочем месте, но производит легкую работу с минимальным участием мышечных групп. Такие непродолжительные микропаузы следует считать весьма полезными, так как они положительно влияют на работоспособность и существенно отдаляют утомление.
При некоторых процессах подобных микропауз почти нет, и, следовательно, на протяжении всего трудового периода все участвующие группы мышц работают непрерывно. Вполне естественно, что утомление в таких случаях наступает значительно раньше.
Все эти положения имеют существенное значение при оценке режима труда. Его можно считать рациональным, если в работе имеются периодические микропаузы, регулярно чередуются различные виды движений, а также тяжелые и легкие работы. И наоборот, режим труда не может быть отнесен к категории рациональных, если нет микропауз или они смещены по времени к нескольким небольшим периодам работы (в начале или в конце смены), если однообразные движения следуют одно за другим, если тяжелые усилия не чередуются с более легкими.
При необходимости выполнять однообразные повторяющиеся движения (на конвейере, на поточной линии) важную роль играет ритм работы, т.е. частота и равномерность этих повторений. С одной стороны, выполнение равномерных однообразных движений приводит к выработке так называемого стереотипа - привычных рефлекторных движений, которые выполняются с наименьшими энерготратами, так как отрабатываются наиболее рациональные движения, появляется тренированность, в работе участвует минимальное количество мышечных групп. С другой стороны, такие однообразные повторения утомляют ограниченную мышечную группу при относительно малой работе в целом.
Исследования работоспособности и утомляемости показали, что в течение смены, как правило, наблюдается однотипная последовательность их изменения. В начале рабочего дня работоспособность постепенно нарастает, проходит как бы период врабатываемости; достигнув максимального подъема, она держится на этом уровне более или менее длительное время, затем происходит постепенное снижение работоспособности - наступает период утомления. Степень и время этих изменений работоспособности различны при разных видах работ и зависят от их тяжести и ритма. Организация кратковременных перерывов в конце максимальной работоспособности удлиняет этот период, отдаляет и ослабляет утомляемость и повышает общую производительность труда.
Помимо физиологических изменений в виде утомления, различные виды физического напряжения могут вызвать и некоторые патологические явления в организме, т.е. заболевания. Например, длительная работа в неудобном положении, особенно при подъеме или удерживании тяжестей, может привести к искривлению позвоночника вбок (сколиоз) или вперед (кифоз). Трудовые процессы, связанные с длительным стоянием или хождением и сопровождающиеся дополнительным напряжением, могут вызвать плоскостопие или варикозное расширение вен нижних конечностей. Постоянное напряжение (статическое) или часто повторяющиеся однообразные движения, особенно при тяжелой и интенсивной работе, нередко являются причинами нервно-мышечных заболеваний. Частые и длительные перенапряжения одних и тех же групп мышц живота могут привести к их расслаблению и образованию грыж. Напряжение органов зрения при выполнении точных зрительных работ способствует развитию профессиональной миопии - близорукости.
В современных высокомеханизированных, автоматизированных производствах на смену тяжелому физическому труду пришли машины, управление которыми требует от рабочих значительного нервно- психического и умственного напряжения. В отличие от физического напряжения оно не проявляется изменением физиологических функций сердечно-сосудистой, дыхательной, терморегуляторной и других систем. Оно касается главным образом ЦНС. Длительное напряжение клеток коры головного мозга вызывает их утомление, которое проявляется в виде снижения работоспособности к концу дня, плохого самочувствия и т.п.
Работоспособность умственного или близкого к нему по характеру труда зависит от тех же факторов, что и при физическом труде: общего приспособления функций головного мозга к умственной работе, тренированности и упражнения, эмоционального состояния и состояния внешней среды. Причем эмоциональное состояние при умственном труде играет большую роль, чем при физическом. Утомление, наступившее в результате напряженного умственного труда, несмотря на меньшую внешнюю выраженность, исчезает значительно медленнее, т.е. восстановительный период после умственной работы значительно продолжительнее, чем после физической.
Трудовая деятельность - целесообразная деятельность, в результате которой человек воздействует на природу и использует ее в целях создания предметов, необходимых для удовлетворения собственных потребностей. В биологическом аспекте труд - важнейшая функция организма, характеризующаяся определенной физиологической стоимостью. Физиология труда - наука, изучающая изменения функционального состояния организма под влиянием производственной деятельности. В задачи физиологии труда входит и разработка физиологически обоснованных средств организации трудового процесса, способствующих предупреждению утомления, сохранению здоровья человека.
Классификация основных форм деятельности. Многообразные формы трудовой деятельности издавна условно делятся на труд физический и умственный. В современных формах трудовой деятельности чисто физический труд практически не встречается. Никакая мышечная деятельность невозможна без участия центральной нервной системы, как регулирующей и координирующей все процессы в организме, в то же время нет такой умственной работы, при которой отсутствует мышечная деятельность. Различие трудовых процессов проявляется лишь в преобладании деятельности мышечной системы или центральной нервной системы. В настоящее время, в связи с механизацией, и автоматизацией производственных процессов, физическое напряжение в трудовой деятельности играет все меньшую роль и значительно возрастает роль высшей нервной деятельности.
Однако существует общепризнанная физиологическая классификация трудовой деятельности.
1. Формы труда, требующие значительной мышечной активности характеризуются в первую очередь повышенными энергетическими затратами (4000-6000 ккал/сутки). Физический труд развивает мышечную систему и стимулирует обменные процессы. В то же время отмечается социальная неэффективность физического труда, связанная с низкой производительностью, необходимостью высокого напряжения физических сил, потребностью в длительном (до 50% рабочего времени) отдыхе.
2. Особенностью механизированных форм труда является изменение характера мышечных нагрузок и усложнение программы действий. Уменьшение объема мышечной деятельности сопровождается вовлечением в работу мелких мышц конечностей, которые должны обеспечить большую скорость и точность движений.
3. Конвейерная форма труда требует синхронизированной работы ее участников в соответствии с заданным темпом и ритмом. Монотонность - одна из ведущих особенностей конвейерного труда, приводящая к преждевременной усталости и быстрому нервному истощению. В основе этого специфического явления лежит преобладание процесса торможения в коре больших полушарий при действии однообразных раздражителей. При этом снижается возбудимость анализаторов, рассеивается внимание, снижается скорость реакций и быстро наступает утомление.
4. Формы труда, связанные дистанционным управлением производственными процессами и механизмами, характеризуются включением человека в систему оперативного звена.
5. Формы интеллектуального труда подразделяются на операторский, управленческий, творческий, труд медицинских работников, труд преподавателей, студентов, учащихся. Интеллектуальный труд характеризуется, как правило, необходимостью переработки большого объема информации с мобилизацией памяти, внимания, частотой стрессовых ситуаций. Суточные энергозатраты составляют 2000-2400 ккал. Сопровождается гипокинезией - снижением двигательной активности человека, приводящем к ухудшению реактивности организма и повышению эмоционального напряжения.
В основе любого трудового действия лежит целевая установка, на базе которой в центральной нервной системе создастся определенная программа, реализующаяся в поведенческом акте. Такие запрограммированные действия носят название динамического стереотипа. Сущность динамического стереотипа заключается в том, что в ЦНС формируются длительно текущие нервные процессы, соответствующие особенностям воздействия на организм внешних и внутренних раздражителей. При этом обеспечивается точность и своевременность реакции организма на привычные раздражители, что особенно важно в формировании трудовых навыков. Наличие динамического стереотипа исключает излишние действия в процессе выполнения работы, "экономит" энергию и отдаляет наступление утомления. Кроме того, динамический стереотип обеспечивает приспособление организма к меняющимся условиям трудовой деятельности.
В процессе трудового действия в ЦНС поступает информация о ходе выполнения программы, на основании которой возможны текущие поправки к действиям. Точность и успешность выполнения программы зависят от опыта и количества предшествующих повторений этого действия, то есть автоматизма. Таким образом, автоматизм в действиях работающего возникает по мере закрепления динамического стереотипа.
Важное значение для рациональной организации труда имеет классификация различных видов труда по тяжести и напряженности. Тяжесть труда - понятие, выражающее степень функционального напряжения организма при трудовом процессе.
Функциональное напряжение может быть энергетическим – при физическом труде; эмоциональным - при умственном труде, когда имеет место информационная перегрузка. Нагрузка при труде, требующая преимущественно мышечных усилий классифицируется как физическая тяжесть труда, человека. При физическом труде изменяется функциональное состояние организма: активизируется мышечная система, система вегетативного обеспечения мышечной деятельности (кровообращение, дыхание), возрастает уровень обменных процессов, количество потребляемого в минуту кислорода, минутный объем и частота дыхания, число сердечных сокращений и т.д.
Физическая работа всегда сопровождается динамическими и статическими усилиями. Статическая работа - процесс сокращения мышц, необходимой для фиксации орудий и предметов труда в неподвижном состоянии, поддержания положения тела в пространстве. При статической нагрузке тяжесть труда оценивают по величине статической нагрузки в кГ/с при удержании усилия одной рукой, двумя руками, с участием мышц корпуса и ног, времени пребывания в вынужденной позе. Работа, требующая нахождения человека в статической позе более 50% рабочего времени, характеризуется как тяжелая.
Динамическая работа - процесс сокращения мышц, приводящий к перемещению груза, а также тела человека в пространстве. Энергия организма расходуется на поддержание напряжения в мышцах и на механический эффект работы. Динамическая работа подразделяется на: общую мышечную работу, выполняемую более чем двумя третями массы скелетной мускулатуры; региональную мышечную работу, выполняемую преимущественно мускулатурой плечевого пояса и верхних конечностей; локальную мышечную работу, выполняемую с участием менее одной трети скелетных мышц.
Критериями тяжести труда при динамической нагрузке являются: мощность внешней механической работы, максимальная величина поднимаемых вручную грузов, величина ручного грузооборота за смену, частота шагов в одну минуту, наклоны туловища свыше 50° в 1 минуту при работе стоя. Если максимальная масса поднимаемых вручную грузов не превышает 5 кг для женщин и 15 кг для мужчин - работа классифицируется как легкая; 5-10 кг для женщин и 15-30 кг для мужчин - средней тяжести; свыше 10 кг для женщин и 30 кг для мужчин - тяжелая.
Существует способ оценки тяжести работы по потреблению кислорода и энерготратам (таблица).
При сравнительно легкой физической работе повышение обмена веществ происходит в основном за счет усиления энергозатрат в мышцах, сердце, мозге. При более тяжелых работах расход энергии мышцами возрастает на 95%. Затраты энергии меняются в зависимости от рабочей позы. При рабочей позе сидя затраты энергии превышают на 5-10% уровень основного обмена, стоя - на 10-25%; при вынужденной, неудобной позе затраты энергии на 40-50% превышают уровень основного обмена. Характер и организация трудовой деятельности оказывают существенное влияние на человека.
При физической работе важное значение имеет правильное чередование статических и динамических усилий. Статические мышечные усилия характеризуются преобладанием напряжения над расслаблением. При этом работа мышц осуществляется в анаэробных, то есть в бескислородных условиях. Клетки и ткани мышц получают энергию в результате расщепления сложных органических веществ до углекислого газа и воды. Примером может служить гликолиз - расщепление глюкозы, которое протекает в 2 основных этапа - бескислородный и кислородный.
На бескислородном этапе молекула глюкозы расщепляется до молочной кислоты с выделением небольшого количества энергии и образованием двух молекул АТФ. АТФ - основное энергетическое вещество клетки, единица измерения энергии в клетке, все процессы превращения энергии сопровождаются синтезом или распадом АТФ. При статистических усилиях, когда мышцы сжаты, кровеносные сосуды сдавлены, в клетки не поступает кислород, гликолиз останавливается на бескислородном этапе, энергия не образуется, в клетках накапливается молочная кислота (С 3 Н 6 О 3), появляется чувство утомления, боль в мышцах.
При длительном поддержании статического напряжение утомление мышц, сочетаясь с недостаточным кровоснабжением, может привести к развитию заболеваний мышечной и периферической нервной системы. При чередовании напряжения мышц и расслабления гликолиз идет в два этапа, молочная кислота расщепляется до углекислого газа и воды и при этом клетка получает почти в 20 раз больше энергии - 38 молекул АТФ.
Исходя из этого, при правильном чередовании статических и динамических усилий можно добиться преобладания кислородного расщепления над бескислородным, что способствует более длительному сохранению работоспособности.
Эмоциональная нагрузка при труде, требующем преимущественно интенсивной работы мозга определяется как напряженность труда. Понятие напряженность труда чаще относят к работам с преобладанием нервно - эмоционального напряжения. Критериями напряженности труда являются: напряжение внимания, эмоциональное напряжение, напряжение анализаторов, объем оперативной памяти, интеллектуальное напряжение, монотонность работы.
Напряжение внимания связано с числом производственно-важных объектов наблюдения, длительностью сосредоточенного наблюдения в процентах от общего времени смены, плотностью сигналов или сообщений в среднем в 1 час. В процессе умственной деятельности активизируются различные отделы коры головного мозга, в которых возрастает кроваток и потребление кислорода; при увеличении степени умственного или эмоционального напряжения наблюдается учащение пульса, повышение артериального давления, возрастает интенсивность обменных процессов.
Напряженность труда в каждом конкретном случае зависит как от тяжести, так и от индивидуальных особенностей работающего. Труд одинаковой тяжести может вызвать у разных людей разную степень напряженности. Для оценки степени эмоционального напряжения, характерного для ряда профессий наиболее точными являются методы оценки показателей вегетативных функций (пульс, дыхание, АД и др.).
В физиологии труда важнейшим являются понятия работоспособности и утомления. Эффективность трудовой деятельности человека в значительной степени зависит от двух главных факторов: нагрузки и работоспособности. Общая нагрузка формируется взаимодействием следующих компонентов: предмет и орудия труда, организация рабочего места, гигиенические факторы производственной среды, технико-организационные мероприятия. Эффективность согласования указанных факторов с возможностями человека во многом зависит от уровня работоспособности.
Работоспособность – величина функциональных возможностей организма, характеризующаяся количеством и качеством работы, выполняемой за определенное время при максимально интенсивном напряжении. Существенным фактором, влияющим на уровень и динамику работоспособности, являются специфические особенности каждой конкретной деятельности. Состояние работоспособности оценивается по физиологическим показателям функционального состояния центральной нервной системы, нервно-мышечного аппарата, сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем, обеспечивающих данную конкретную деятельность.
Производительность труда нельзя отождествлять с работоспособностью. Вместе с тем, и производительность и работоспособность характеризуются результатом работы, ее количеством и качеством. Поэтому интегральными показателями работоспособности могут быть данные почасовой производительности и качества работы. Во время трудовой деятельности функциональная способность организма и производительность труда закономерно изменяются на протяжении рабочей смены.
Изменение работоспособности в течении рабочего дня имеют фазовый характер.
I Фаза врабатывания или нарастающей работоспособности. В этот период повышается лабильность физиологических систем, ускоряется и увеличивается объем физиологических процессов. Уровень работоспособности постепенно повышается по сравнению с исходным. Это выражается в улучшении психофизиологических показателей и результатов труда.
На фазе врабатывания количественные и качественные показатели работы часто: то улучшаются, то ухудшаются, прежде чем каждый из них достигнет своего оптимума. Подобные колебания – поиск организмом наиболее экономичного для работы уровня. В зависимости от характера труда и индивидуальных особенностей человека, этот период длится от нескольких минут до 1,5 часа, а при умственном творческом труде - до 2-2,5 часа.
II Фаза высокой устойчивой работоспособности. Для нее характерно сочетание высоких трудовых показателей с относительной стабильностью или даже некоторым снижением напряженности физиологических функций. Продолжительность фазы устойчивой работоспособности может быть 2-2,5 часа и более в зависимости от степени нервно-эмоционального напряжения, физической тяжести и гигиенических условий работы.
III Фаза снижения работоспособности. Падение работоспособности сопровождается уменьшением функциональных возможностей основных работающих органов человека.
Продолжительность каждой из этих фаз зависит как от индивидуальных особенностей ЦНС, так и от условий среды, в которых совершается работа, от вида и характера деятельности, от эмоционального и физического состояния организма. Понимание процессов изменения работоспособности позволяет предупредить или отдалить наступление утомления.
Падение работоспособности указывает на предел эффективной работы и является сигналом к ее прекращению. Ухудшается функциональное состояние центральной нервной системы: развивается охранительное торможение, которое внешне проявляется в вялости, сонливости, потери интереса к работе и отказе ее продолжать, - развивается утомление.
Утомление – состояние, сопровождающееся чувством усталости, снижением работоспособности, вызванное интенсивной или длительной деятельностью, выражающееся в ухудшении количественных и качественных показателей работы и прекращающееся после отдыха. Существует ряд теорий утомления. Одни рассматривают утомление как следствие "истощения" энергетических ресурсов мышцы; другие как результат недостаточного снабжения кислородом и нарушения окислительных процессов – теория "задушения"; третьи как следствие засорения тканей продуктами обмена, - теории "отравления".
В наше время наиболее популярной является теория утомления, согласно которой утомление в первую очередь возникает в ЦНС. При длительном возбуждении определенных участков нервной системы наступает перевозбуждение и торможение условных рефлексов. Торможение позволяет клеткам не реагировать на поступающие импульсы, вследствие чего прекращается активная деятельность. Торможение является мерой предупреждения функционального истощения клеток. Эта концепция не исключает влияния местных процессов, происходящих в мышцах и других работающих органах, на формирование утомления.
Чрезвычайно высока биологическая роль утомления. Оно несет защитную функцию, предохраняя организм от истощения при слишком длительной или слишком напряженной работе. Повторное утомление, не доводимое до чрезмерной величины, является средством повышения функциональных возможностей организма.
В развитии утомления различают скрытое, преодолеваемое утомление, при котором сохраняется высокая работоспособность, поддерживаемая волевым усилием. Это так называемое компенсированное утомление. Работоспособность при этом обеспечивается значительными энергозатратами.
Дальнейшее выполнение работы вызывает развитие некомпенсированного, явного утомления, главным признаком которого является снижение работоспособности. Как уже отмечалось, утомление проявляется субъективным чувством усталости. Чаще всего утомление и усталость развиваются параллельно, однако это происходит не всегда. Так, если человек занят любимым, важным для него делом, он может работать достаточно долго, не чувствуя усталости, хотя признаки утомления налицо. Необходимо таким образом дозировать деятельность человека, чтобы возникающее в ее результате утомление исчезало за время отдыха; если этого не происходит, то оно накапливается и приводит к переутомлению.
В отличие от утомления, которое характеризуется как временное снижение работоспособности в результате предшествующей работы и оценивается как физиологическое состояние, переутомление - это уже длительное и глубокое снижение работоспособности, сопровождающееся нарушением деятельности систем жизнеобеспечения и требующее для своего устранения длительного отдыха. Переутомление - это патологическое состояние, которое не исчезает после обычного отдыха и требует специального лечения.
Основные пути борьбы с утомлением. Для сохранения здоровья и высокой производительности труда важное значение имеет конструкция производственного оборудования, планировка и организация рабочего места. Оптимальная поза индивидуума не только обеспечивает высокую работоспособность, но и уменьшает заболеваемость.
При гигиенической оценке наиболее рациональной рабочей позы необходимо учитывать величину мышечных усилий, точность и скорость движений, характер работы. В трудовых процессах основными рабочими позами являются позы "сидя" и "стоя".
При работе стоя повышается нагрузка на мышцы нижних конечностей, наблюдается перераспределение крови, возможно ухудшение кровообращения. Для предупреждения заболеваний, связанных с патологией нижних конечностей (варикозное расширение вен, тромбофлебиты, плоскостопие и др.) необходимо проводить профилактические мероприятия.
Работа сидя менее утомительна, так как уменьшается высота центра тяжести над площадью опоры, повышается устойчивость тела, снижается напряжение мышц, нагрузка на сердечно-сосудистую систему. Но и в этом случае необходима профилактика, так как при длительной работе сидя наблюдается статическое напряжение мышц шеи, плечевого пояса, спины. Смена позы приводит к перераспределению нагрузки на группы мышц, улучшает кровообращение, ограничивает монотонность.
Выбор оптимальной позы определяется также величинами усилий, развиваемых во время работы. При усилиях не выше 5 кг можно выполнять работу сидя. В случае необходимости прилагать усилия 5-10 кг выполняют работу как стоя, так и сидя. При усилиях более 10 кг рекомендуется работать стоя.
При организации рабочего места необходимо учитывать, что рост мужчин и женщин в среднем отличается на 11,1 см, длина вытянутой руки в сторону - на 6,2 см, длина вытянутой вперед руки - на 5,7 см, длина ноги на 6 см, высота глаз над уровнем пола - на 10,1 см. При конструировании рабочего места в позе "сидя" и его гигиенической оценке учитывают, что в среднем тело мужчины в этой позе на 9,8 см длиннее, чем у женщины, а высота глаз над сиденьем соответственно отличается на 4 см. Оптимальная поза работающего обеспечивается конструкцией сиденья, которое должно поддерживать тело и не допускать его неправильного положения. Рациональная организация рабочего места - существенная мера повышения работоспособности и снижения утомления.
Важнейшим средством предупреждения утомления является упражнение - совершенствование умений и навыков в результате повторяющейся деятельности. В процессе упражнения принимает участие весь организм: устанавливается взаимодействие между ЦНС, органами чувств, двигательным аппаратом и дыхательной, сердечнососудистой, выделительной и другими системами. Процесс протекает по типу образования условных рефлексов.
С психофизиологической точки зрения производственное упражнение представляет процесс приспособления физиологических функций человеческого организма для наиболее эффективного выполнения конкретной работы. В результате упражнения, тренировки возрастает мышечная сила и выносливость, повышается точность и скорость рабочих движений, увеличивается скорость восстановления физиологических функций после окончания работы. Характерная черта упражнения - преодоление утомления и снижения работоспособности, в основе которого лежит перестройка на более совершенную организацию деятельности. Упражнение лежит в основе выработки трудовых навыков.
Рациональный режим труда и отдыха - это соотношение периодов работы и отдыха, при котором высокая производительность труда сочетается с высокой и устойчивой работоспособностью человека без признаков чрезмерного утомления в течении длительного периода. Оптимальность организации режима труда и отдыха оценивается на основании комплексных исследований состояния физиологических функций человека и динамики работоспособности.
Существуют две формы чередования периодов труда и отдыха на производстве: введение обеденного перерыва в середине рабочего дня; введение кратковременных перерывов, продолжительность и количество которых определяется на основании наблюдения за динамикой работоспособности, учета тяжести и напряженности труда.
При работах, требующих большого нервного напряжения и внимания, быстрых и точных движений рук целесообразны более частые, но короткие перерывы. (5-10 мин.). При работах, требующих значительных усилий и участия крепких мышц, рекомендуются более редкие, но продолжительные перерывы. (10-12 мин.) При выполнении особых тяжелых работ следует сочетать работу в течении 15-20 минут с отдыхом такой же продолжительности.
Под суточным режимом труда и отдыха следует понимать рациональное чередование периодов работы, отдыха и сна человека, обеспечивающее его высокую работоспособность и жизнедеятельность организма. Организм человека в течении суток по разному реагирует на физическую и нервно-психическую нагрузку.
В соответствии с суточным циклом работоспособности наивысший ее уровень отмечается в утренние и дневные часы - до 12 часов и с 14 до 17 часов. В вечерние часы работоспособность снижается и достигает минимума ночью. В дневное время наименьшая работоспособность отмечается между 12 и 14 часами, а в ночное время с 3-4 часов. С учетом этих закономерностей определяют сменность работы.
В течении недели наивысшая работоспособность приходится на 2, 3 и 4-й дни. Последующие дни недели она снижается, падая до минимума в последний день работы.
Элементами рационального режима труда и отдыха является производственная гимнастика и комплекс мер по психофизиологической разгрузке. В основе организации производственной гимнастики лежит феномен активного отдыха, описанный И.М. Сеченовым: утомленные мышцы лучше отдыхают не при полном покое, а при работе других мышечных групп. С целью поддержания максимальной работоспособности в течении рабочего дня применяют: вводную гимнастику, физкультпаузу (5-10 мин., до 4 раз в смену), физкультминутку (2-3 мин.).
Комнаты психофизиологической разгрузки представляют собой специально оборудованные помещения, в которых в отведенное для этого время в течение смены проводят сеансы по снятию усталости и нервно-психического напряжения. Эффект психоэмоциональной разгрузки достигается за счет: эстетического оформления интерьера; трансляции специальных музыкальных произведений; насыщения воздуха отрицательными ионами; приема тонизирующих напитков; имитацией естественно-природного окружения; аутогенной тренировки.
В основе благоприятного действия музыки лежит вызываемый его эмоциональный настрой. Музыка действует как ритмический стимулятор, способствующий образованию рабочей доминанты, способствует предупреждению развития утомления. Функциональную музыку не рекомендуется применять при выполнении работ, требующих значительной концентрации внимания (свыше 70% рабочего времени), при большой напряженности работ, выполняемых в неблагоприятных санитарно-гигиенических условиях.
Прикладные направления физиологии и психологии труда. Разработкой мероприятий, направленных на предупреждение утомления, созданием оптимальных условий труда помимо гигиены, физиологии и психологии труда, занимаются эргономика, техническая эстетика, инженерная психология, служба научной организации труда. В соответствии с гигиенической классификацией труда (Р. 2. 2. OB, - 1994 г.) условия труда могут быть: оптимальными, допустимыми, вредными и опасными.
Оптимальные условия труда обеспечивают максимальную производительность труда и минимальную напряженность организма человека. Допустимые условия характеризуются уровнями факторов среды и трудового процесса, не превышающими установленных гигиенических нормативов для рабочих мест. Вредные условия характеризуются уровнем производственных факторов, превышающих гигиенические нормативы и оказывающим неблагоприятное воздействие на работающего и его потомство. Опасные (экстремальные) условия труда характеризуются уровнем производственных факторов, дающих угрозу для жизни, высоким риском возникновения тяжелых форм острых профессиональных поражений.
Эргономика решает вопросы рационализации трудовых процессов и рабочих мест, направленной на приспособление их к анатомо-физиологическим и психологическим особенностям возможностям человека.
Техническая эстетика имеет два основных направления: цветовое оформление производственных помещений и оборудования; художественное конструирование оборудования, т.е. создание оборудования оптимальной формы, обеспечивающей удобство эксплуатации. Техническая эстетика занимается созданием цветового климата. В основном эта группа цветов, имеющих малую насыщенность и сравнительно большой коэффициент отражения. Цветовое оформление подбирается в зависимости от характера выполняемой работы. Так, например, "холодные" цветовые тона - зеленые, зелено-голубые, понижающие напряжение зрения и действующие успокаивающе, рекомендуют применять при выполнении умственной и физической работы, требующей большой сосредоточенности.
Мероприятия технической эстетики повышают работоспособность человека не только путем создания у него хорошего настроения, но и благодаря воздействию на функции сердечно - сосудистой системы и ЦНС.
Инженерная психология рассматривает требования, предъявляемые к психическим особенностям человека, проявляемым при его взаимодействии с техническими средствами. Изучает связи конструкций пультов управления с особенностями восприятия и переработки информации операторами. Целью инженерной психологии является проектирование и конструирование пультов управления с учетом пропускной способности анализаторов с тем, чтобы поток поступающих сигналов не превышал психофизиологических возможностей человека.
Научная организация труда. На крупных промышленных предприятиях существует служба научной организации труда (НОТ), занимающаяся разработкой и внедрением мероприятий, направленных на оптимизацию трудового процесса. Внедрение гигиенических мероприятий системой НОТ способствует улучшению условий труда, сохранению здоровья человека.
