Физиология труда - специальный раздел гигиены труда (физиологии), изучающий изменения функционального состояния организма человека под влиянием трудовой деятельности с целью разработки и обоснования физиологических мероприятий по оптимизации трудового процесса, способствующих поддержанию высокой работоспособности и сохранения здоровья человека.
Физиология труда по определению одного из основоположников данного научного направления М.И. Виноградова (1969) «являет- ся дисциплиной в такой же степени теоретической, как и практической». В контексте этого высказывания исследования в области физиологии труда развиваются по двум направлениям. Во-первых, это изучение общих физиологических закономерностей в процессе трудовой деятельности и, во-вторых, изучение конкретных видов труда с целью рационализации (научной организации) трудового процесса. Физиология труда при решении прикладных вопросов использует данные тех областей знаний, которые определяют общую организацию производства. Это связано с тем, что любое мероприятие физиологического характера может стать фактором повышения работоспособности человека и улучшения его функционального состояния только при правильном применении технологических,
технических, организационных и других средств производства. При этом должна учитываться и экономическая значимость результатов внедрения физиологических мероприятий в производственный процесс.
Задачи физиологии труда охватывают широкий круг вопросов, включающий:
- изучение физиологических закономерностей различных видов труда;
- исследование физиологических механизмов динамики работоспособности (утомления) человека в производственных условиях;
- оценку тяжести и напряженности трудового процесса;
- разработку физиологических основ научной организации труда, а именно: оптимизацию рабочих движений, рабочей позы, организации рабочего места, ритма труда, режима труда и внутрисменного отдыха;
- конструирование оборудования, транспортных средств и пр. с учетом психофизиологических и антропометрических параметров человека и др.
Исторически сложилось, что все виды труда условно делят на физический и умственный. Первый характеризуется преобладанием мышечной активности, а второй - умственной и творческой деятель- ности. Однако с развитием разных уровней механизации и автоматизации производств отмечаются различные характер и степень выраженности производственных нагрузок, что обусловливает многообразие форм труда. В зависимости от наличия и выраженности основных факторов трудового процесса и физиологических требований, предъявляемых к тем или иным системам и организму в целом, различают следующие основные формы трудовой деятельностью.
Формы труда, требующие значительной мышечной активности. К таким формам можно отнести профессии тяжелой и средней тяжестей мышечного труда (землекопы, грузчики, каменщики, докеры-механизаторы и т.д.). Значительные мышечные нагрузки отме-
чаются в ряде других профессий, в которых частично отсутствует механизация производственного процесса, например, в горнорудном и угольном производстве, работах по обслуживанию и ремонту транспортных средств и т.д. Эти формы труда носят название «общей физической работы», так как при них в трудовую деятельность вовлекается более 2/з всей мышечной массы человека.
Интенсивный физический труд характеризуется нагрузками в основном на мышечную и кардиореспираторную системы, стимулируя обменно-энергетические процессы в организме человека. Такие виды работ требуют повышенных энерготрат: 4000-6000 ккал (16720-25800 кДж) и выше в сутки.
В социальном плане непривлекательный и малоэффективный своей производительностью физический труд требует высокого неоптимального напряжения физических сил человека. Рабочий стереотип, многократно повторяющийся, включает лишь определенные и одни и те же мышечные ансамбли. На отдых при оптимальном режиме труда должно отводиться не менее 50% рабочего времени.
Механизированные формы труда. К ним относятся профессии, которые встречаются практически на многих производствах. Отличительными их чертами являются снижение уровня мышечных нагрузок, изменение мышечного компонента в работе и усложнение программы действий.
В условиях механизированного производства преобладают региональные (от 1/з до 2/з всей мышечной массы) и локальные (менее 1/з всей мышечной массы) мышечные нагрузки, которые могут носить как динамический, так и статический характер.
Энерготраты при такой работе колеблются в пределах 3000- 4000 ккал/сут (12540-16720 кДж/сут). Таким образом, уменьшается роль крупных мышц и увеличивается доля участия в работе более мелких мышечных групп, возрастает значимость скорости и точности движений, требуется накопление специальных знаний и навыков, необходимых для управления различными инструментами, механизмами, станками и т.д. Такими примерами механизированного труда являются токарные, слесарные, рихтовочные и другие работы. Необходимо учитывать виды организации производства, поскольку переход от индивидуального к мелкосерийному и особенно к крупносерийному производству приводит к возрастанию роли фактора монотонности. Так, в крупносерийном производстве в процессе трудовой деятельности двигательная функция выступает на первое
место и, как правило, упрощается. В то же время фактор монотонности становится преобладающим в работе, а программирующая деятельность сводится к минимуму.
Групповые формы труда (конвейеры). Типичным видом групповых форм труда является работа на поточно-конвейерных линиях, для которых характерно перемещение изделия (детали) по ходу его обработки от одного работника к другому. Особенности таких форм труда заключаются в дроблении процесса на различные операции, строгой последовательности их выполнения, автоматической подачи изделия (детали) к каждому рабочему месту с помощью движущейся конвейерной ленты или линии. В одних случаях такие работы могут быть относительно легкими по физическим усилиям и носить локальный характер (например, сборка часов, микросхем, радиоаппаратуры и т.д.). В других вариантах наблюдаются значительные мышечные нагрузки регионального характера (сборка на конвейере автомашин).
Основой высокой производительности труда на любом конвейере являются доведенные до автоматизма двигательные навыки работ- ников, что обеспечивает минимум затрат времени для выполнения соответствующих операций. Поточно-конвейерные формы труда требуют синхронизированной работы ее участников, так как они обусловлены навязанным темпом и ритмом движения конвейера.
Рабочий ритм - это закономерное чередование во времени элементов работы и пауз (микропауз) между ними.
Под рабочим темпом следует понимать число повторяющихся законченных циклов рабочих движений (операций) в единицу времени. Высокий рабочий темп приводит к меньшим интервалам времени, которые затрачивают работники на простые законченные операции. Как следствие упрощается содержание самой работы и возрастает монотонность труда. Закономерное чередование во времени отдельных элементов работы и пауз между ними определяется динамикой или фазами работоспособности человека. Сменяющиеся фазы работоспособности - врабатываемость, устойчивый уровень, утомление, конечный порыв - требуют переменного ритма работы. Нередко труд на конвейере сопровождается напряжением зрительного анализатора, поскольку необходимо выполнять в единицу времени множество стереотипных и однообразных мелких движений. Относительно несложный характер выполняемых операций обеспечивается длительным пребыванием в определенной позе (сидя - при
сборке мелких деталей и изделий, стоя - при сборке автомашин), что вызывает соответствующее напряжение различных групп мышц.
Формы труда, связанные с полуавтоматическим и автоматическим производствами. Создание полуавтоматических участков, цехов и производств выключают человека из процесса обработки самого предмета труда (изготовление деталей, изделий, плато и т.д.). Основная задача работника заключается в простых и несложных операциях (подать материал или деталь для обработки, пустить в ход механизм или станок, извлечь обратно готовую деталь или изделие). Такие виды работ сопровождаются мышечными нагрузками в основном локального (с участием преимущественно мышц предплечья, кисти или стопы), а иногда и регионального (с участием мышц плечевого пояса или ног) характеров. Возрастают нагрузки на зрительный анализатор, поскольку необходим постоянный контроль за совершаемыми операционными действиями, обеспечивающими высокую скорость и точность выполняемых движений. Кроме того, с уменьшением размеров изготовляемых деталей также возрастает напряжение и зрительного анализатора. Главной чертой такой производственной деятельности является монотонный однообразный труд. Бессодержательная и малоинформативная работа с ограниченным и односторонним использованием двигательного аппарата на фоне повышенных ритма и темпа работы сопровождается утратой творческого начала и приводит к прогрессивному снижению активности различных структур центральной нервной системы. Примерами таких работ могут служить профессии штамповщиков, шлифовщиков, швей-мотористов и др. по изготовлению одних и тех же деталей и изделий.
Формы труда, связанные с автоматическим производством, существенно меняют роль человека в трудовом процессе. Он перестает быть дополнительным механизмом и переходит к непосредственному управлению им. Основная задача работника сводится к обеспечению бесперебойной работы автоматов, станков, механизмов. В зависимости от характера и специфики работы можно выделить несколько обобщающих категорий профессиональных групп. В одних случаях это наладчики, осуществляющие установку, наладку и ремонт соот- ветствующего оборудования. В данном случае требуется детальное знание сложного устройства агрегатов, станков или автоматов, что приближает работника к инженерно-техническому персоналу. В других профессиях осуществляется непосредственная эксплуатация
несколько работающих станков или автоматов. Вмешательство человека в их работу многообразно как по содержанию, так и по времени. Одни механизмы требуют частого вмешательства и относительно простых действий со стороны человека. Примером может служить ткацкое производство. Работа других механизмов требует длительного непрерывного наблюдения, а устранение различных неполадок обеспечивается сложной программой действий работника. К таким профессиям можно отнести труд станочников, наблюдающих за ходом работы станков и агрегатов с числовым программным управлением, робототехнических участков и линий. Такое управление современными автоматами требует участия высших кортикальных центров по переработке информации, ведущей к построению логических связей.
Во всех случаях основной чертой такой деятельности является готовность к действию и связанная с ней быстрота реакции по устранению возникающих неполадок. Такое функциональное состояние по А.А. Ухтомскому обозначается термином «оперативный покой» - это физиологическое состояние готовности к деятельности, способное за короткий отрезок времени перейти в различную форму физиологической активности для выполнения конкретной деятельности. Уровень его зависит от степени ответственности и срочности предстоящей работы. Соответственно, чем меньше выражены эти факторы, тем выше уровень оперативного покоя. В этих условиях существенно возрастает роль такого фактора, как монотонность ожидания.
Формы труда, связанные с дистанционным управлением производственными процессами и механизмами. Автоматизация производства - это этап развития производства, который характеризуется частичным или полным управлением производственными процессами человеком (оператором) при помощи различных устройств и систем. Наиболее полно это проявляется при дистанционном управ- лении. При этом за человеком остаются функции слежения, контроля и регулирования. В этих условиях существенно возрастает роль умственной деятельности, связанной с интенсивностью и продолжительностью интеллектуальных, сенсорных и эмоциональных нагрузок. Существенно увеличивается объем поступающей информации. В целом ряде случаев возникают временная неопределенность поступающей информации и ее дефицит на фоне высокой ответственности за сохранение оборудования (техники) и за правильное веде-
ние производственного процесса, особенно в сложных и аварийных ситуациях. Это создает предпосылки для нервно-психического и эмоционального перенапряжений. В качестве примера наиболее элементарной формы дистанционного управления могут служить профессии крановщиков и в какой-то степени водителей наземного транспорта, трактористов, комбайнеров. Для данных работников характерны также нагрузки на зрительный и слуховой анализаторы, вызывающие моторные реакции в связи с манипулированием рычагами управления и кнопками. При этом на пульте управления отсутствует сенсорное поле со специально закодированными сигналами.
Наиболее совершенная и современная форма дистанционного управления основана на создании пультов, оснащенных сенсорным полем информации. В этих случаях предмет труда полностью исчезает из поля зрения человека (оператора), а заменяется закодированными сигналами. Работнику необходимо воспринимать информацию, осуществлять ее раскодирование, принимать решения и выполнять последующие операционные действия. Причем в зависимости от особенностей производственного процесса и его сложности прояв- ляются различные обязанности человека (оператора). В наиболее простых случаях осуществляется просто запись отклонений тех или иных параметров (например, температуры, давления, напряжения и т.д.), в других - элементарные действия со стороны работника по управлению процессом через систему кнопок и рычагов. Примерами могут служить различные профессии операторов химических произ- водств, энергопредприятий и т.д. Такой труд часто носит монотонный характер и требует постоянной концентрации внимания на фоне малого объема информации, незначительных мышечных усилий, длительного поддержания малоподвижных и вынужденных рабочих поз сидя. Особенно быстро развивается утомление при монотонных работах за пультами управления с редко поступающей однообразной информацией.
Наиболее сложные функции операторско-диспетчерской деятельности связаны с поступающими сигналами, которые требуют анализа результатов и выбора действий из ряда возможных, заложенных в общую программу управления производственным процессом. Такая деятельность характерна для диспетчеров на различных производствах, на железнодорожном и авиационном транспорте. Труд таких работников приобретает творческий характер в связи
с решением сложных задач управления современной технологией, но в то же время обедняет трудовую деятельность двигательным компонентом. Появляется проблема гиподинамии. Недостаточная мышечная деятельность усугубляет напряжение нервной и эмоциональной сфер. Дефицит движения, особенно в сочетании с эмоциональными стрессами, может привести к нервно-психическим расстройствам у операторов и тем самым создать предпосылки к ошибкам в их деятельности, в результате которых может возник- нуть даже аварийная ситуация. Наблюдается определенное противоречие между интенсивным преобразованием производственного процесса и биологическими возможностями организма человека. Низкая квалификация и несоответствие психофизиологических особенностей человека профессиональным требованиям приводят к большему количеству ошибок. В этой связи вполне оправдано проведение профессионального отбора операторов для работы на автоматизированных системах с дистанционным управлением, где требуется высокая мера ответственности. Наряду с этим следует создавать постоянно действующие системы тренажерной подготовки и переподготовки, позволяющие повысить профессиональный уровень и расширить психофизиологические возможности работника.
Формы интеллектуального (умственного) труда. Данные формы труда отражают познавательно-рациональную сторону мыслительных процессов человека, т.е. систему умственных операций, связанных с решением задач по эффективным подходам к ситуации, требующей быстрой познавательной активности и действия в соответствии с заданной целью.
Существуют несколько классификаций интеллектуальной (умственной) деятельности, которые довольно тесно переплетаются между собой.
Характеризуя предприятие с позиции материального производства можно выделить две формы деятельности. На одних предприятиях профессии интеллектуального (умственного) труда относятся к сфере материального производства (конструкторы, инженеры, мастера, техники, диспетчера, операторы и др.), на других - вне его (врачи, учителя, научные работники, переводчики, писатели, артисты и др.). Такая классификация свидетельствует о постепенном процессе сглаживания различий между физическим и умственным трудом, особенно в сфере материального производства.
Важным признаком в анализе любого труда является эргометрическая (ergos - работа, metro - измерять) его характеристика. Это наличие, выраженность и продолжительность воздействия стимулов, раздражителей или факторов трудового процесса, которые приводят к осуществлению умственной мыслительной деятельности с последующей реализацией принятого решения через систему активных действий. С этой позиции различают следующие виды интеллектуальной (умственной) деятельности:
1. Исполнительский вид умственного труда. Выполнение этого вида труда сопровождается несложными установочными сигналами и распоряжениями при достаточном объеме поступающей информации, низкой плотности сигналов и сообщений. Реализация принятого решения работником осуществляется через заведомо известные стереотипные действия и не сопровождается дефицитом времени. К такому труду относится деятельность лаборантов, медицинских сестер и др.
2. Труд управленческий. Его специфической чертой является руководство трудовыми коллективами. В зависимости от характера, особенностей и уровня управленческой деятельности нервно-психическое напряжение здесь обусловлено целым рядом причин: необхо- димостью решать различные по степени сложности задачи, анализировать поступающую информацию и давать заключительную оценку, распределять задания и проводить контроль за их выполнением; при этом отмечается многочисленное число коммуникационных связей и т.д. Для данной деятельности характерна высокая степень ответственности за принятое решение, причем чаще всего это протекает на фоне дефицита времени, в условиях чрезмерного роста информации или ее недостаточности.
3. Операторский вид деятельности связан с управлением машин, станков, различных автоматизированных и механизированных линий и систем и т.д. Для этого вида деятельности характерно наличие системы «человек - машина». В зависимости от функциональных обязанностей операторской деятельности можно условно выделить группы операторов-исполнителей, операторов-наблюдателей и операторов-руководителей. Уровень сложности операторской деятельности зависит от:
- значимости и объема поступающей и обрабатываемой информации;
- числа одновременно наблюдаемых и управляемых объектов;
- наличия дистанционного или непосредственного управления производственным процессом;
- длительности сосредоточенного наблюдения и т.п.
Основной чертой операторской деятельности является монотонность обстановки и работы на фоне низкой физической активнос- ти. Так, труд таких работников, как телеграфисты и телефонисты осуществляется в навязанных темпе и ритме работы, с многократным повторением стереотипных и однообразных действий. Менее выражены эти качества труда при высоком уровне автоматизации, например у авиадиспетчеров, но при этом у них ведущими являются наблюдение, контроль и управление. Характерны временная неопределенность появления информации о рассогласовании в управляемой системе, необходимость постоянно поддерживать готовность к срочному действию, зачастую требуется принятие многоходового решения и т.д.
4. Творческий вид умственного труда - наиболее сложная деятельность человека, которая требует предварительной подготовки, высокой квалификации и особых условий. При наличии мотивационной установки этот вид деятельности обусловлен рядом внешних пусковых факторов или стимулов. К ним относятся, в первую очередь, решение сложных задач при отсутствии известных алгоритмов и необходимость проведения разной степени сложности анализов и комплексных оценок полученных новых результатов и данных. Такая деятельность обеспечивается значительным объемом долговременной и оперативной памяти, отмечается постоянное интеллектуальное напряженное и сосредоточенное внимание на объекте деятельности. К группе творческого труда относятся научные работники, писатели, композиторы, артисты, художники, конструкторы.
5. Отдельно можно выделить труд учащихся и студентов, который требует напряжения основных психических функций - памяти, внимания (особенно ее концентрацию и устойчивость), восприятия. Кроме того, учебный процесс часто сопровождается стрессовыми ситуациями (экзамен, зачеты).
В зависимости от вида и способа преобразования информации и выработки решения различают репродуктивные и продуктивные виды умственного (интеллектуального) труда. При репродуктивной умственной деятельности используются известные заранее требования с фиксированными алгоритмами операций и действий (например, счетные операции, сравнения, идентификация, декодирование
сигналов и др.). К представителям таких профессий могут быть отнесены контролеры, сортировщики, телефонисты, радисты, операторы слежения, инженерно-технические работники, экономисты и т.д. При продуктивных, творческих видах умственного труда алгоритмы или вообще неизвестны, либо даны в неясном виде. Акцент деятельности направлен на инициативное и ответственное решение различного рода задач (инженерно-технических, организационных, управленческих, воспитательных, проектных и т.п.).
Приведенные классификации интеллектуального (умственного) труда недостаточно совершенны, так как существует много проме- жуточных типов деятельности, имеющих черты тех или иных групп. Однако преобладающий процесс переработки информации (наблюдение, мыслительные процессы для выработки нестандартного решения, моторная активность) определяет преимущественную нагрузку на сенсорную, центральную и эффекторную части анализаторов. Структура мышления усложняется и характеризуется особеннос- тями прохождения ряда этапов: осознание проблемной ситуации и формирование конкретной цели; накопление новых данных и формирование умозаключения; принятия решения, проверка, критика и контроль за реализацией решения.
