2. Работоспособность человека и ее динамика

Работоспособность проявляется в поддержании заданного уровня деятельности в течение определенного времени и определяется двумя группами факторов – внешними и внутренними.

Внешние факторы – это информационная структура сигналов, т.е. количество и форма представления информации, характеристика рабочей среды (удобство рабочего места, температура, освещенность, наличие вредных факторов и т.п.), взаимоотношения в коллективе.

Внутренние факторы – уровень подготовки, тренированность, выносливость, эмоциональная устойчивость.

Предел работоспособности для любого человека не является постоянной величиной. Изменение предела работоспособности во времени называется динамикой работоспособности.

Различают следующие фазы трудовой деятельности по уровню работоспособности (см. рис.3).

1. 

   Рис. 3 – Фазы работоспособности человека

   Предрабочее состояние (фаза мобилизации) субъективно выражается в обдумывании предстоящей работы (т.н. идеомоторный акт).

2. Врабатываемость, или стадия нарастающей работоспособности, или фаза гиперкомпенсации. Преодолевается инерция, налаживается координация между участвующими в деятельности системами организма. Длительность периода врабатываемости может быть значительной. Например, утором после сна все характеристики сенсомоторных реакций значительно ниже, чем днем. Естественно, что и производительность труда в эти часы ниже. Здесь сказываются также и тренированность, тип нервной деятельности, возраст, опыт, интенсивность работы.

3. Период устойчивой работы (фаза компенсации). В этот период устанавливается оптимальный режим работы систем организма. Длительность его относительно всего времени работы – примерно 2/3. Предел устойчивой работоспособности является важнейшим показателем выносливости человека при заданном уровне интенсивности работы.

Выносливость, в свою очередь, определяется следующими факторами:

1. интенсивностью работы;

2. спецификой работы (при динамической работе, например, утомление наступает гораздо позже, чем при статической, при напряженной зрительной работе утомление наступает раньше);

3. возрастом;

4. полом; при нагрузке, равной половине максимальных возможностей, выносливость мужчин и женщин одинакова, при больших нагрузках выносливее мужчины;

5. концентрацией внимания и волевым напряжением (при работе, связанной с волевым, умственным напряжением, концентрацией внимания, при высокой интенсивности работы показатели выносливости снижаются);

6. эмоциональным состоянием (положительные эмоции удлиняют период устойчивой работоспособности, отрицательные – наоборот);

7. умением, навыками, тренированностью;

8. типом высшей нервной деятельности, определяющимся силой и подвижностью нервных процессов (сангвиник, флегматик, холерик, меланхолик). Сила нервной системы характеризует работоспособность и надежность работы оператора, особенно в экстремальных ситуациях.

Вернемся к диаграмме на рис. 4.

4. Период утомления (фаза декомпенсации). Снижается продуктивность, замедляется скорость реакции, появляются ошибочные и несвоевременные действия, физиологическая усталость. Утомление может быть мышечным (физическим), умственным (психическим). Утомление – это временное снижение работоспособности из-за истощения энергетических ресурсов организма.

5. Период возрастания продуктивности за счет эмоционально-волевого напряжения.

6. Период прогрессивного снижения работоспособности и эмоционально-волевого напряжения.

7. Период восстановления. Может длиться от 5 мин (легкая физическая работа) до нескольких дней.

На основании кривых работоспособности устанавливается норма времени на отдых в зависимости от характера и продолжительности работы в течение рабочего дня.

Суточные колебания. Работоспособность изменяется также и в течение суток. Здесь можно выделить три интервала, в которых чередуется возрастание/снижение работоспособности:

1-й интервал: 6 – 10 (12) ч. – работоспособность повышается;

10 (12) – 15 ч. – работоспособность постепенно снижается;

2-й интервал: 15 – 18 ч. – работоспособность повышается;

18 – 22 ч. – уменьшается;

3-й интервал: 22 – 3 ч. – работоспособность существенно снижается;

3 – 6 ч. – начинает возрастать, оставаясь ниже среднего уровня.

Недельные колебания. Работоспособность обычно меняется также и по дням недели:

Понедельник – врабатывание, вторник-четверг – высокая работоспособнсоть, пятница, суббота – развивающееся утомление.

3. Надежность человека как элемента эргатической системы

3.1 Общие понятия о системах

Введем несколько общих понятий из теории систем. Под системой понимается целостное образование (совокупность) объектов (элементов), связанных между собой определенными соотношениями, обладающее свойствами, не сводящимися к сумме свойств составляющих ее элементов и обеспечивающими выполнение системой некоторой функции (достижения цели).

Понятие элемента системы достаточно условно и относительно, так как любой элемент обычно можно рассмотреть, в свою очередь, как совокупность других элементов.

Поскольку все компоненты системы определенным образом взаимосвязаны, можно говорить о структуре системы.

Любая система имеет, как правило, иерархическую структуру, т.е. может быть представлена в виде совокупности подсистем разного уровня, расположенных в определенном порядке.

Системы функционируют в пространстве и во времени. Функционирование систем означает изменение состояния систем, переход системы из одного состояния в другое (например, из безопасносо в опасное). В соответствие с этим системы подразделяются на статические и динамические.

Статическая система – система с одним возможным состоянием.

Динамическая система – система с множеством состояний, в которой время от времени происходит переход от одного состояния к другому.

Основой системного подхода являются анализ, т.е. разделение целого на составляющие элементы и синтез, объединяющий части в сложное целое.

Для рассмотрения вопросов безопасности системный подход необходим прежде всего для того, чтобы увидеть, как части системы функционируют во взаимодействии друг с другом.

2. Надежность человека

Человек является основным звеном современных эргатических (эрготехнических) систем. в то же время статистка аварий и катастроф свидетельствует о том, что 10-15% всех отказов непосредственно связаны с ошибками человека (всего же, прямо или косвенно, с ошибками человека связано 20-30% аварий и катастроф). Следовательно, анализ надежности технических систем должен обязательно включать человеческий фактор.

Надежность работы человека-оператора определяется как потребность успешного выполнения им работы или поставленной задачи на заданном этапе функционирования системы в течение заданного интервала времени при определенных требованиях к продолжительности выполнения работы.

Ошибка (отказ) человека-оператора определяется как невыполнение поставленной задачи (или выполнение запрещенного действия), которое может привести к нарушению нормального хода запланированных операций.

Ошибки оператора можно разделить на три большие группы:

1. цель операции не может быть достигнута из-за ошибочных действий оператора;

2. оператор стремится к достижению ошибочной цели (или какое-либо лицо);

3. оператор бездействует в тот момент, когда его участие необходимо.

Все многочисленные ошибки, допускаемые человеком в процессе осуществления взаимодействия «человек - машина» можно классифицировать следующим образом.

1. Ошибки проектирования: обусловлены неудовлетворительным качеством проектирования.

2. Ошибки изготовления: имеют место на этапе производства (неудовлетворительное качество работы, неправильный выбор материала и т.п.).

3. Операторские ошибки: неправильное выполнение установленных процедур.

4. Ошибки технического обслуживания: возникают в процессе эксплуатации (некачественный ремонт, неправильный монтаж и т.п.).

5. Ошибки контроля: связаны с ошибочной приемкой некачественного элемента или устройства.

6. Ошибки обращения (неудовлетворительное хранение, транспортировка изделий).

7. Ошибки организации рабочего места: теснота, наличие вредных факторов и т.п.

8. Ошибки управления коллективом (психологическая несовместимость, отсутствие стимулов и т.п.).

9. Внесение ошибок. Сюда относят ошибки, причину возникновения которых трудно установить.

Ошибки оператора и уровень нагрузок. Частота появления ошибок зависит от нагрузок, действующих на человека, причем эта зависимость является нелинейной. При малых нагрузках большинство операторов работает неэффективно, внимание рассеивается. Оптимальное качество работы достигает при умеренных нагрузках. При увеличении нагрузок возникает утомление, страх, беспокойство и вероятность ошибок возрастает.

Критерии оценки деятельности оператора. Деятельность оператора характеризуется быстродействием и надежностью.

Критерием быстродействия является время решения задачи, т.е. время от момента реагирования оператора на сигнал до момента окончания управляющих воздействий:

T_оп = a +bH = a+H/V_оп,

где a – скрытое время реакции, т.е. промежуток времени от момента появления сигнала до реакции на него оператора (0,2...0,5 с); b – время переработки одной единицы информации (0,15-0,35 мин.); H – количество перерабатываемой информации; V_оп (2..4 ед/с), или пропускная способность, характеризующая время, в точение которого оператор постигает смысл информации.

Надежность оператора характеризуется его безошибочностью, готовностью, восстанавливаемостью, своевременностью и точностью. Для каждого из этих показателей разработаны соответствующие выражения. Вероятность P_j безошибочной работы, например, определяется на основе статистических данных.

2. Надежность системы «человек - машина» (СЧМ)

Надежность системы – это ее свойство выполнять заданные функции в течение определенного времени при заданных условиях работы. Надежность понимают как совокупность трех свойств: безотказности, восстанавливаемости и долговечности. Основным понятием теории надежности является понятие отказа, под которым понимают случайное событие, состоящее в том, что система или ее элемент полностью или частично утрачивают работоспособность, в результате чего заданные системе или элементу функции не выполняются.

Системный подход к безопасности предусматривает оценку человека как компонента системы. Оценка надежности ЧСМ при этом основана на следующих допущениях:

1. как отказы техники, так и ошибки оператора являются редкими, случайными и независимыми событиями;

2. появление более одного однотипного события за время работы системы от t до t_o+t практически невозможно;

3. способности оператора к компенсации ошибок и к безошибочной работе – независимые свойства оператора.

Рассмотрим случай, когда компенсация ошибок оператора и отказов техники невозможна. Тогда отказ техники и ошибка оператора – независимые события и вероятность безотказной работы:

P(t_o,t) = P(t_o,t)P_o(t),

где P(t_o,t) - вероятность безотказной работы технических средств в течение времени t_o,t+t, P_o(t) – вероятность безошибочной работы оператора в течение времени t при условии, что техника работает безотказно, t_o – общее время эксплуатации системы, t – рассматриваемый период работы.

В настоящее время в литературе можно встретить таблицы, в которых приводятся вероятности отказов или безошибочного выполнения оператором того или иного действия.

Правильный учет человеческого фактора необходим на всех стадиях развития системы «человек – машина».

Контрольные вопросы

1. Что такое антропометрические характеристики и как они используются при обеспечении безопасности жизнедеятельности?

2. Человек как элемент системы «Человек – Среда обитания».

Физиологические характеристики человека

2.1 Анализаторы

2.2 Общие характеристики анализаторов

2.3 Психофизические законы восприятия

2.4 Характеристики анализаторов человека

2.1 Анализаторы.

Связь со средой обитания у человека как и у всех живых существ осуществляется через анализаторы, поэтому при рассмотрении вопросов безопасности жизнедеятельности, создания безопасных условий труда необходимо учитывать характеристики этих анализаторов.

Анализаторы - система специализированных нервных образований, которые воспринимают явления в окружающем мире и внутри организма и обрабатывают полученную информацию.

Анализатор - более широкое понятие, чем «орган чувств». В анализатор входят как периферические рецепторы, так и весь проводящий путь нервных сигналов, включая и ту область коры головного мозга, куда они поступают.

Анализатор состоит из рецептора, проводящих нервных путей и мозгового конца. Путь нервного импульса от воспринимающего нервного образования (рецептора) через ЦНС (центральную нервную систему) до окончания в действующем органе называется рефлекторной дугой (рис. 1).

Различные виды анализаторов в виде схемы представлены на рис. 2.

2.2 Общие характеристики анализаторов

Органы чувств человека, как известно, воспринимают только те раздражители, которые лежат в пределах диапазона, ограниченного их чувствительностью; они способны дифференцировать сигналы лишь тогда, когда различие между ними достигает определенного уровня. Таким образом, важнейшими характеристиками анализаторов являются:

• пороги чувствительности (верхний и нижний);

• порог различения, или дифференциальный порог.

Нижний (абсолютный) порог ощущения - минимальная интенсивность физического раздражителя, при достижении и превышении которой появляется его ощущение.

Если интенсивность раздражителя, превысив абсолютный порог, будет продолжать увеличиваться, то после достижения им некоторого предельного значения адекватное ощущение сигнала станет уже невозможным.

Верхний порог ощущения - максимальная интенсивность раздражителя, при котором еще сохраняется его адекватное (специфическое) восприятие. Например, при превышении верхнего порога ощущения звука он перестает восприниматься как звук - ощущается боль, при дальнейшем превышении возможно разрушение периферийной части анализатора (разрыв барабанной перепонки).

По нижнему порогу ощущения судят об абсолютной чувствительности анализатора относительно данного раздражителя. Количественно чувствительность (Е₀) анализатора по отношению к данному раздражителю принято выражать как величину, обратную интенсивности абсолютного порога (I₀) этого раздражителя:

Е₀ =

Кроме нижнего и верхнего порога, в психофизике используется понятие дифференциального порога I ощущения, или порога различения.

Дифференциальный порог (порог различения) - это минимальное различие интенсивности двух раздражителей, которое возможно распознать по разнице в ощущениях.