Эргономика изучает определенные свойства системы «человек-машина—среда», которые получили название человеческие факторы. Они представляют собой интегральные характеристики связи человека и техники, проявляющиеся в конкретных условиях их взаимодействия. В понятии «человеческий фактор» фиксируются не отдельные изолированные признаки компонентов человеко-машинной системы, а се совокупные, системные качества. Эргономику интересуют не все возможные характеристики человека, машины и среды, а лишь те, которые определяются положением и ролью человека в системе. Именно поэтому они и называются человеческими факторами.
Человеческие факторы не заданы изначально. Их перечень и значения становятся известны лишь после анализа задач системы и функций человека в ней. На современном этапе особенности человеческого фактора связаны прежде всего с изменением характера общественного труда, который все более насыщается интеллектуальным содержанием. Изменение характера труда связано также с ростом технической оснащенности производства в результате научно-технической революции. Выросли и требования к интеллектуальным функциям человека, его волевым и эмоциональным качествам. Значительно возросла ответственность операторов, управляющих сложными автоматизированными системами. Их ошибки чреваты последствиями в виде нарушения технологических процессов, выхода из строя сложных технических систем, аварий и др. Наконец, роль человеческих, особенно социально-психологических факторов значительно повысилась в связи с быстрым ростом образования и культуры людей. Все это привело к тому, что человеческие факторы стали важнейшим резервом роста обществеп-
ной производительности труда, а их научное исследование — задачей большой государственной важности.
Человеческие факторы неоднородны и рассматриваются как структурные образования разной степени сложности. Основой для их выделения и определения функциональных связей компонентов человеко-машинной системы служит деятельность человека. Проанализировав ту или иную деятельность, определяют полный перечень человеческих факторов, учет которых в дальнейшем обеспечит эффективное функционирование системы. Для большинства человеко-машинных систем часть человеческих факторов, влияющих на безошибочность работы, общая, поэтому есть смысл хотя бы коротко остановиться на некоторых из них.
Ошибки, допускаемые человеком, зависят от его физического и психического состояния, т.е. от психологических, психофизиологических и социально-психологических свойств, которыми обладают люди и которые сказываются на качестве их деятельности. Речь идет главным образом о таких характеристиках человеческого фактора, как работоспособность, ответственность и эмоциональность,
5.2. Психологические свойства оператора
Под психологическими свойствами понимают совокупность существенных, а также более или менее постоянных особенностей личности. Они не врожденные, а вырабатываются и изменяются в процессе разви-i ия личности, в зависимости от конкретных общественно-исторических условий. Важнейшие психологические особенности личности: мировоззрение (система взглядов на окружающие общество и природу явлений), интересы (направленность на определенные предметы и явления), способность и одаренность (индивидуальные особенности, определяющие успешность выполнения какого-либо одного или нескольких видов деятельности), темперамент, а также черты характера, i.e. совокупность стержневых психологических свойств человека, накладывающих отпечаток на все его действия и поступки (инициативность, добросовестность и др.).
Для всех видов деятельности большое значение имеет внимание человека — направленность сознания на определенный предмет или деятельное гь. К основным свойствам внимания относятся его устойчивость, переключение, распределение и объем. Распределение и переключение m i имания с одного предмета на другой необходимы, в частности, водите-||ям транспортных средств, операторам и диспетчерам. Важный показа-i сп ь — объем внимания, или количество объектов, которые одновременно Moi ут находиться в поле зрения человека (максимум 5—7).
При оценке профессиональных способностей исходят из положения о том, что высокие показатели в каком-лнбо виде профессиональной деятельности могут быть достигнуты работниками с различной структурой психологии личности. Неуспеваемость людей в какой-то профессии обычно связана с некоторыми вполне определенными особенностями их личности. Оценивать профессиональные способности следует по схеме, которая включает в себя следующие основные элементы: изучение психофизиологических особенностей структуры данной трудовой деятельности и причин наиболее типичных ошибочных действий человека; сопоставление с этими особенностями психологической структуры изучаемой личности; выработка экспертного заключения на основании всестороннего сопоставления двух указанных структур.
При анализе аварийных ситуаций особенно важно изучение личных факторов человека, повлекших за собой неправильные действия, которые стали причиной аварии. Наиболее общие причины ошибочных действий: плохая подготовка работника, отсутствие или недостаточность у него необходимых знаний; несоответствие его индивидуально-психологических качеств требованиям выполняемой работы (слабая профессиональная подготовка); недисциплинированность или нерадивость; временное снижение работоспособности в результате заболевания, утомления, отрицательного действия условий труда.
Задача эргономики — выявить несоответствие индивидуально-психологических качеств человека выполняемой им работе.
Для определения уровня работоспособности человека важно знать его психологическое состояние перед началом работы и в ходе ее выполнения. Оно представляет собой сложное явление, выражающее особенности личности в отношении к выполняемой работе, и определяется обстоятельствами подготовки к ней и последствием психологических состояний, в особенности в эмоциональной сфере. Выделяют интеллектуальную, эмоциональную и двигательную стороны этих состояний. Интеллектуальная сторона — это прежде всего степень осмысленности работы и сосредоточенности внимания на ней. Эмоциональная сторона — чувства, которые сопровождают подготовительную деятельность работника (бодрость, уверенность в себе, трудовой подъем или усталость, вялость, подавленность, нежелание работать и др.). Двигательная сторона — уровень двигательной активности, скорость движений, их точность или замедленность, ошибочность и др. Исходные психологические состояния можно свести к четырем формам: положительное в активной и пассивной форме; отрицательное в пассивной и активной форме. Переход психологиче-
мою состояния из отрицательной формы в положительную позволяет iитысить результативность труда на 10—15%.
По современным представлениям, чтобы обеспечить требуемую •ффективность трудового процесса, следует учитывать также психологический климат в трудовом коллективе — совокупность и характер взаимо-«> i ношений между отдельными его членами. Немаловажную роль играет моиотония в производственном процессе. При монотонном характере ФУда угнетается нервная система, возникает чувство скуки, пропадает им юрес к работе. В результате в коллективе создается психологическая |м юбщенность и как следствие снижается эффективность труда.
Автоматизация многих отраслей производства и транспорта выдви-и via на первый план проблему эффективности и надежности работы « псциалистов, осуществляющих обслуживание, управление, контроль и наладку сложных автоматизированных систем. Поэтому необходимо чорошо знать психофизиологические особенности их труда, уметь прайм и ыю оценивать функциональное состояние.
5.3. Функциональные состояния оператора
Оценка функционального состояния и эффективности работы опера юра приобрела особую актуальность, в частности, из-за снижения полиижности человека, избытка или недостатка информации. Все это предъявляет высокие требования к физиологическим и психическим Ф v и к i ;иям оператора.
Функциональное состояние организма — достаточно широко распро-
<1pa11снное и используемое понятие. Между тем дать ему исчерпывающие • н фсдсления довольно трудно. В эргономике под ним понимают совокупное гь физиологических и психофизиологических качеств, которая обе-
<печи васт эффективность выполнения производственных операций. Это определение подразумевает, что понятие о функциональном состоянии о р i a 11 изма должно складываться не на основании исследования одного 1111111 ^скольких качеств, а с помощью интегральной оценки функций, ко-юрыс прямо или косвенно обусловливают успешную работу человека.
Груд, например, машиниста и поездного диспетчера имеет много оимшх характеристик: гипокинезия, нагрузка на зрение, концентрация ииимания и др. Однако существует ряд отличительных показателей их ipvumoro процесса (нагрузка на оперативную память, распределение ииимания и др.). Динамику их работоспособности и развитие утомления косвенно характеризуют изменения показателей функционального i о( 10ИНИЯ организма. Отмечено, что эти изменения при физической и \ м ( I ие н ной работе принципиально не различаются; они обнаруживаются
Таблица 5.1 Физиологические показатели работающего человека
Показатель
Изменения
оптимальное
допустимое
недопустимое
Увеличение частоты сердцебиений по отношению к норме, удар/мин
4-16
17-28
>28
Увеличение артериального давления, мм. рт. ст.:
верхнее значение
нижнее значение
15 10
15-30 10-15
>30 >15
Частота дыхания, цикл/мин
12-18
19-30
>30
по функциональным сдвигам. Возможные изменения физиологических показателей работающего человека приведены в табл. 5.1.
Но при утомлении, связанном с умственным трудом, более четкие функциональные сдвиги наблюдаются в центральной нервной системе, высшей нервной и психической деятельности.
Необходимо помнить, что человек не любит крайностей: он чувствует себя неудобно как при дефиците, так и при избытке времени; ему плохо работается как при недостатке информации, так и при чрезмерно большом ее количестве; как при ярком освещении, так и в темноте; как при большом шуме, так и в полной тишине; он не справляется с работой, когда она требует чрезмерных физических затрат и незначительного расхода энергии и сил.
5.4. Психофизиологическое состояние оператора
Анализ работы поездных диспетчеров позволил выявить, что наибольшее влияние на ее эффективность оказывает психофизиологическое состояние работающего. Поэтому необходимо знать допустимые отклонения физиологических и психологических показателей от нормы.
Для каждого конкретного случая можно воспользоваться хотя бы одним из следующих правил:
• показатели состояния человека в процессе работы считают нормаль-ными, если они отклоняются не более чем на 10 % исходного уровня;
• допустимы в процессе работы те показатели, значения которых лежат в интервале М{± 2 а,-, где Mi— математическое ожидание показателя /; <Ji— его среднее квадратическое отклонение;
• показатели состояния человека можно считать допустимыми, если их изменения в процессе работы незначимы (в статистическом смысле) но сравнению с исходным уровнем.
Помимо психофизиологического состояния необходимо контролировать внешнюю сторону деятельности человека — проверять правильность и своевременность выполнения предписанного ему алгоритма. Такие 111 юверки позволяют определить степень трудности выполнения отдель-мьix участков алгоритма, выяснить возможные причины ошибочных и несвоевременных действий, оценить качество работы. Сопоставление результатов деятельности человека с теми психофизиологическими i.i гратами, которые необходимы для их получения, дает полное пред-< iпиление о характере работы.
Уровень работоспособности, производительность и качество труда миисят от приспособления психофизиологических функций человека |- i рудовому процессу. В процессе выполнения работы функциональное »<>е гояние организма переходит из одной фазы в другую. Каждая из них члрактеризуется определенными изменениями физиологических функций Эргономика рассматривает семь таких фаз.
11срвая фаза характеризует период до начала работы, когда человек ин v i ренне настраивается, обдумывает особенности предстоящей деятельное i и, при этом он мобилизуется, отвлекается от внешних раздражителей. \. 11>актер изменений в организме определяется выработанными навыками и пепенью его тренированности. Для первой фазы типичны некоторое п« > флетание силы сердечных сокращений, подъем артериального давлении, усиление и углубление дыхания.
Но второй фазе физиологический механизм связан с внешним торможением в результате изменения характера раздражителей. Эта фаза «инея несколько минут, а при отчетливо выраженной первой фазе ее и >жет вообще не быть.
Третья фаза, соответствующая периоду начальной работы, — одна из п i п( и >лее сложных. В это время человек приспосабливается к оптимально-*i\ режиму работы. Реакция его еще не полностью соответствует внешней 11.11P viKc, так как организм не адаптировался к работе и реагирует на внеш-пие раздражители с большей силой, чем это необходимо. Продолжитель-i и и и, третьей фазы в значительной степени зависит от тренированности
... -1 >. i гора и сложности выполняемой им работы. Вторую и третью фазы
м. к) объединяют в одну, называемую фазой втягивания в работу, или mi м» mi ываиия. Производительность труда в этот период повышается.
Че тертой фазе соответствует оптимальный режим работы человека и • ш i ем ею организма; производительность труда при этом максимальная.
Во время пятой фазы функциональное состояние организма начинает ухудшаться. Необходимый уровень работы поддерживается за счет ослабления менее важных функций. Например, нормальное кровообращение обеспечивается не увеличением силы сердечных сокращений, а возрастанием их частоты. Эта перестройка позволяет поддерживать относительно стабильное функциональное состояние человека, однако уровень функционирования рабочих систем организма постепенно снижается.
Шестая фаза характеризуется неуклонным ухудшением функционального состояния организма. В результате утомления в действиях человека появляются ошибки, производительность труда падает. Пятую и шестую фазы объединяют в одну, называемую фазой утомления.
Седьмая фаза называется фазой срыва. Регулирующие механизмы расстраиваются, реакции организма не соответствуют внешним сигналам, и работоспособность резко снижается.
Когда длительная работа приводит к пятой фазе, перед окончанием ее возможно появление состояния так называемого конечного порыва. В этом случае мобилизуются все дополнительные резервные силы организма и рабогоспособность может резко повыситься. Длительность такого состояния зависит от характера и важности стимулирующих факторов (повышенного чувства ответственности, чувства долга, моральных, материальных стимулов и др.). Состояние утомления появляется, таким образом, с пятой фазы и зависит от ряда факторов: физических усилий, напряжения внимания, интенсивности работы, рабочего положения, монотонности в работе, состояния внешней среды и др. Главное же — физическая нагрузка, и чем она больше, тем раньше наступает утомление. Степень утомления зависит также от характера работы. Утомление наступает быстрее при статической нагрузке. Появлению утомления способствуют также факторы, которые действуют не сами по себе, а в сочетании с основными. Их подразделяют на три группы:
* микроклимат (температура, влажность среды, содержание углекис лого газа и кислорода в воздухе и др.);
е использование техники (загрязненность воздуха газами, шум, вибрация, освещение, неудобство рабочей позы и др.);
• нарушение режима труда и отдыха (недостаточность времени для восстановления сил при утомлении, неправильное использование пере рывов в работе, чередование работы и отдыха и др.).
Специфический вид утомления возникает при отсутствии деятельности, а также у работающих в режиме ожидания. Снижению общего уровня возбуждения и быстрому появлению утомления способствует монотонный труд. К неблагоприятным факторам относится также недо-
• i .i i очная двигательная активность (профессиональная гипокинезия) — I • к >( > i а с малыми затратами усилий, в фиксированной позе, с однообраз- м мм и движениями. Продолжительная гипокинезия не только снижает
I ui >( неспособность, но и приводит к заболеваниям. Если недостаток такой р.июты не компенсируется в нерабочее время, то отрицательное влияние i и i кжинезии усиливается. Ориентировочные критерии профессиональ ной гипокинезии следующие: затраты энергии на мышечную работу м i реднем за смену не превышают 2,09—4,19 кДж/мин; 75 % рабочего м| н'мени трудовые действия выполняются только предплечьями и кистью рук при фиксированной позе сидя; труд монотонный — до 5-7 элемсн- юи действий и до 8-10 вариантов выбора решений. Профессиональная i шюкинезия снижает рабочее напряжение в течение смены и работо-
• иогобность. Для борьбы с ней необходимы конкретные мероприятия, ii.iправленные на улучшение функционального состояния организма •и-поиска, не только в рабочее время, но и в течение перерывов.
I 'аботоспособность человека во многом зависит от структуры рабочего процесса, поэтому единых критериев утомления для всех видов деятельности пет. Их необходимо определять применительно к конкретным пилам работы. При распределении функций между человеком и машиной необходимо решить: какие функции выполняют машинные звенья
II операторы; каким должно быть качество их выполнения и как оно по- ичияет на выходные характеристики системы «человек—машина»; как
• юилияет принятый вариант распределения функций на психическое и физиологическое состояние операторов, обеспечит ли он выполнение оператором установленных для него квалификационных требований.
I 'ашообразие решаемых оператором задач и условий окружающей сре-м.| обусловливает динамику психического состояния человека. Функциональное состояние оператора в значительной мере зависит от совокупно-
• 1п качеств личности: интереса к работе, темперамента, настойчивости и < мг мости, сообразительности, внимательности, способности переносить 11.1111>и жения, скорости и точности реакции, эмоциональной устойчивости и лр. Положительные эмоции препятствуют наступлению утомления, i юш.ипают работоспособность и служат основой творчества.
К жстремальных случаях и опасных ситуациях у человека возникает 'иоциопальное напряжение — состояние, при котором активизируются Функции организма. Человек мобилизуется, повышаются его бдитсль-inu ||, и собранность, ускоряется процесс мышления, возрастает рабо-ю« пособпость и др. Однако эмоциональная стимуляция имеет предел, 11 i отрым нарушается психическое состояние и изменяется поведение •и- л опека (стрессовое состояние).
Стресс (от англ. stress — давление, нажим, напряжение) — это крайняя форма психической напряженности человека, граничащая с нервно-эмоциональным срывом. Стрессовое состояние чаще всего появляется у людей, связанных с ответственной работой. Возникновение стресса зависит от субъективных особенностей личности, психофизиологического склада человека. Повышенная напряженность приводит к общему возбуждению человека, снижает устойчивость его физиологических функций, внимание, память, ответные реакции, что способствует появлению ошибок в действиях. Поэтому для профессий, сопряженных с возможностью возникновения стрессовых ситуаций, необходимо проводить профессиональный отбор и тренировки.
Комплексное изучение трудовой деятельности человека в условиях современного производства заключается в том, что для оценки функционального состояния его организма, работоспособности и утомления одновременно измеряются время, точность выполнения им операций и проводятся различные комплексы функциональных тестов, которые позволяют с достаточной достоверностью определить функциональное состояние организма. Конкретные методики испытаний позволяют судить о развивающемся утомлении, эффективности физиолого-гигиенических или эргономических мероприятий, направленных на повышение работоспособности и эффективности труда человека.
Важное условие, обеспечивающее высокую эффективность труда, — сохранение человеком высокого уровня работоспособности в течение смены. Чтобы количественно оценить уровень работоспособности, необходимы соответствующие интегральные критерии. Поиск их осложняется тем, что до сих пор нет общепринятого определения этого понятия. Под работоспособностью человека в процессе труда чаще всего понимают максимальные (предельные) функциональные возможности его организма для выполнения конкретной работы. Из этого следует, что работоспособность претерпевает изменения в течение рабочей смены. Как правило, в производственных условиях человек не работает на пределе своих возможностей, а использует только их часть, равномерно распределяя силы в течение смены. Значит, при воздействии на организм любого неблагоприятного элемента условий труда, при появлении первых признаков утомления предельные функциональные возможности организма неизбежно снижаются, тогда как производительность труда, для поддержания которой используется только часть предельных возможностей, может некоторое время не изменяться.
Утомление — состояние, обратное работоспособности. Несмотря нато, что проблемой утомления занимается уже свыше 100 лет большое число
физиологов, она разработана недостаточно полно. Наиболее часто утом-ление определяют как снижение работоспособности, вызванное работой. ()днако на организм человека, кроме самого процесса труда, вызывающего утомление, зачастую действует комплекс неблагоприятных условий труда. Ил ияние же их и непосредственно процесса труда трудно разделить. Поэтому на практике под утомлением следует понимать снижение максимальных (функциональных возможностей (работоспособности), вызванное работой и воздействием неблагоприятных условий труда.
Объективные процессы, возникающие при развитии утомления, преломляются в сознании работающего ощущением усталости, которое можно i рактовать как биологический сигнал о необходимости либо прекратить I >аботу, либо уменьшить ее интенсивность, хотя эти сигналы наряду с объек-i и вным отражением действительности в ряде случаев, как всякое ощущение, дают не точную, а порой даже искаженную информацию. Утомление до из-местного предела — это нормальное физиологическое состояние человека при работе, естественное следствие трудовой деятельности. Исследования линамики утомления позволили выявить характер соотношения между максимальными возможностями организма, производительностью труда, уровнем эмоционально-волевого напряжения и утомлением. Это соотношение удобнее всего рассмотреть графически (рис. 5.1). На «кривой работы» с известной условностью можно выделить несколько периодов.
1. Период врабатывания: в начале деятельности происходит сона-( 1 ройка (совместная одновременная скоординированная центральной нервной системой настройка) всех рабочих систем организма. В ре-
5-я фаза
Время Рис. 5.1. «Кривая работы» человека
зультате несколько увеличиваются его максимальные возможности и и большинстве случаев возрастает производительность.
2. Период высокого, стабильного уровня максимальных возможно стей: уровни максимальных возможностей организма, производительности, волевого напряжения до некоторой степени стабилизированы. Утомления на этой фазе нет.
3. Период полной и устойчивой компенсации утомления: появившееся утомление, устанавливаемое по объективным и субъективным показателям, несколько снижает возможности организма, однако их еще достаточно, чтобы волевым усилием сохранить производительность труда на прежнем уровне.
4. Период неустойчивой компенсации: утомление нарастает, уровень возможностей продолжает снижаться. Интенсивность волевого напряжения колеблется. При ослаблении его производительность труда снижается. В этот момент человек может допустить ошибку. Таким образом, и период неустойчивой компенсации выполнять работу противопоказано по двум основным причинам: из-за возможности накопления уровня утомления с переходом в переутомление и из-за снижения надежности работника в системе «человек—машина».
5. Период устойчивого снижения производительности труда: усиливающееся утомление настолько снижает возможности организма, что волевым усилием человек уже не в состоянии сохранять заданный уровень производительности даже на короткие интервалы времени.
Массовые исследования в реальных производственных условиях полностью подтвердили выводы, сформулированные в результате анализа «кривой работы». Чтобы определить интегральный показатель работоспособности, необходим способ оценки изменений в показателях функционального состояния в сопоставимых между собой величинах. Ясно, что сопоставлять изменения, выраженные в натуральных показателях (герцах, секундах, килограммах и т.д.), практически невозможно. Выражение изменения показателей в процентах также не позволяет их интегрировать, поскольку значимость одного процента для разных показателей неодинакова. Методом непараметрической статистики разработана формула для определения сдвига изучаемой функции:
где а — число случаев, при которых не отмечено изменений работоспособности по сравнению с данными, полученными до работы (исходный фон);
Р — число случаев, при которых показатели улучшились;
у — число случаев, при которых показатели ухудшились.
'Значение Ко6изменяем в пределах от +1,0 до -1,0. Знак минус сви-■нтельствует об ухудшении функционального состояния организма по it iyчаемому показателю. Пользуясь этой формулой, необходимо учи-1ывать следующие обстоятельства. Ее можно применять для обработки ре {ультатов исследований, проводимых только по тем методикам, для коюрых с полной определенностью можно сказать, в каком направлении изменение показателя указывает на ухудшение функционального i остояния, а в каком — на улучшение. Например, падение мышечной
< ил ы, увеличение числа ошибок при реакции на выбор объекта, времени ной реакции и др., несомненно, свидетельствуют об ухудшении функ ционального состояния организма.
Исследованиями более тысячи работников по 39 видам труда опреде-ИП1 единый комплекс, состоящий из четырех методик для изучения со-» юяния центральной нервной системы: критической частоты слияния мельканий; статической мышечной выносливости; времени простой л мигательной реакции на световой (звуковой) раздражитель; силы кисти правой руки. Эти методики имеют разную точность определения разви-11; i ioi цегося утомления (более высокая — у первых двух, наиболее низкая — v методики определения силы кисти правой руки).
Как показали исследования, точность методик при изучении утомления иг зависит от содержания и условий труда. Это позволяет, во-первых, опро-i u'pn 1уть доводы сторонников того, что методики изучения должны полно-
< i ыо соответствовать условиям труда, и, во-вторых, вплотную подойти к vii ификации методик исследования утомления организма представителей 11,пл ичных видов труда (как физического, так и умственного).
Зная значения АГоб/ для каждой методики, можно определить инте-i ральный показатель:
Ккт =ЩЬ. (5-2)
Эта формула позволяет получить единый показатель изменения Функционального состояния организма. Приняв значение КИН1= 1 за И)() относительных единиц, можно вычислить показатель утомления
7=^и>гг+^инт100?(53)
I ПС
К[тт— показатель предпоследнего замера (за 1 ч 15 мин до конца работы);