Характеристика человека как элемента системы человек машина среда реферат
Обновлено: 05.07.2024
Инженерная психология есть научная дисциплина, изучающая объективные закономерности процессов информационного взаимодействия человека и техники с целью использования их в практике проектирования, создания и эксплуатации СЧМ. Процессы информационного взаимодействия человека и техники являются предметом инженерной психологии.
С давних пор при создании орудий и средств труда учитывались те или иные свойства и возможности человека. В начале интуитивно, а позже с привлечением научных данных решалась задача приспособления техники к человеку. Однако предметом анализа последовательно становились различные свойства человека.
На первых порах основное внимание уделялось вопросам строения человеческого тела и динамики рабочих движений. На основе данных биомеханики и антропометрии разрабатывались рекомендации, относящиеся лишь к форме и размерам рабочего места человека и используемого им инструмента. Затем объектом исследования становятся физиологические свойства работающего человека. Рекомендации, вытекающие из данных физиологии труда, относятся уже не только к оформлению рабочего места, но и к режиму рабочего дня, организации рабочих движений, к борьбе с утомлением. Предпринимались попытки оценить различные виды труда с точки зрения тех требований, которые они предъявляют человеческому организму.
Как самостоятельная научная дисциплина инженерная психология начала формироваться в 40-х годах нашего века. Однако идеи о необходимости комплексного изучения человека и технических устройств высказывались русскими учеными еще в прошлом столетии.
Русские ученые еще в конце прошлого века предприняли попытки разработать научные и теоретические основы учения о труде. Пионером в этой области явился великий русский ученый И. М. Сеченов, который первым поставил вопрос об использовании научных данных о человеке для рационализации трудовой деятельности. И. М. Сеченов занялся изучением роли психических процессов при выполнении трудовых актов, поставил вопрос о формировании трудовых навыков и впервые показал, что в процессе трудового обучения изменяется характер регуляции: функции регулятора переходят от зрения к осязанию. Он ввел понятие активного отдыха как лучшего средства повышения и сохранения работоспособности.
Инженерная психология возникла на стыке технических и психологических наук. Поэтому характерными для нее являются черты обеих наук.
Как психологическая наука инженерная психология изучает психические и психофизиологические процессы и свойства человека, выясняя, какие требования к отдельным техническим устройствам и построению СЧМ в целом вытекают из особенностей человеческой деятельности, т. е. решает задачу приспособления техники и условий труда к человеку.
Как техническая наука инженерная психология изучает принципы построения сложных систем, посты и пульты управления, кабины машин, технологические процессы для выяснения требований, предъявляемых к психологическим, психофизиологическим и другим свойствам человека-оператора.
Научно-техническая революция привела к существенному изменению условий, средств и характера трудовой деятельности. В современном производстве, на транспорте, в системах связи, в строительстве и сельском хозяйстве все шире применяются автоматы и вычислительная техника; происходит автоматизация многих производственных процессов.
Благодаря техническому перевооружению производства существенно изменяются функции и роль человека. Многие операции, которые раньше были его прерогативой, сейчас начинают выполнять машины. Однако, каких бы успехов ни достигала техника, труд был и остается достоянием человека, а машины, как бы сложны они ни были, являются лишь орудиями его труда. В процессе труда человек, используя машины как орудия труда, осуществляет сознательно поставленные им цели.
Следовательно, с развитием и усложнением техники возрастает значение человеческого фактора на производстве. Необходимость изучения этого фактора и учета его при разработке новой техники и технологических процессов, при организации производства и эксплуатации оборудования становится все более очевидной. От успешности решения этой задачи зависит эффективность и надежность эксплуатации создаваемой техники,
функционирование технических устройств и деятельность человека, который пользуется этими устройствами в процессе Труда, должны рассматриваться во взаимосвязи. Эта точка зрения привела к формированию понятия системы «человек — машина" (СЧМ). Под СЧМ понимается система, включающая человека-оператора (группу операторов) и машины, посредством которой осуществляется трудовая деятельность. Машиной в СЧМ называется совокупность технических средств, используемых человеком-оператором в процессе деятельности. СЧМ и является объектом инженерной психологии.
II . Основная часть.
Целевое назначение системы оказывает определяющее влияние на многие ее характеристики и поэтому является исходным признаком. По целевому назначению можно выделить следующие классы систем:
а) управляющие, в которых основной задачей человека является управление машиной (или комплексом);
б) обслуживающие, в которых человек контролирует состояние машинной системы, ищет неисправности, производит наладку, настройку, ремонт и т.п.;
в) обучающие, т. е. вырабатывающие у человека определенные навыки (технические средства обучения, тренажеры и т. п.);
г) информационные, обеспечивающие поиск, накопление или получение необходимой для человека информации (радиолокационные, телевизионные, документальные системы, системы радио и проводной связи и др.);
д) исследовательские, используемые при анализе тех или иных явлений, поиске новой информации, новых заданий (моделирующие установки, макеты, научно-исследовательские приборы и установки).
Особенность управляющих и обслуживающих систем заключается в том, что объектом целенаправленных воздействий в них является машинный компонент системы. В обучающих и информационных СЧМ направление воздействий противоположное — на человека. В исследовательских системах воздействие имеет и ту, и другую направленность.
В отличие от этого в иерархических СЧМ устанавливается или организационная, или приоритетная иерархия взаимодействия людей с техническими устройствами. Так, в системе управления воздушным движением диспетчер аэропорта образует верхний уровень управления. Следующий уровень — это командиры воздушных судов, действиями которых руководит диспетчер. Третий уровень — остальные члены экипажа, работающие под руководством командира корабля.
По типу и структуре машинного компонента можно выделить инструментальные СЧМ, в состав которых в качестве технических устройств входят инструменты и приборы. Отличительной особенностью этих систем, как правило, является требование высокой точности выполняемых человеком операций.
Другим типом СЧМ являются простейшие человеко-машинные системы, которые включают стационарное и нестационарное техническое устройство (различного рода преобразователи энергии) и человека, использующего это устройство. Здесь требования к человеку существенно различаются в зависимости от типа устройства, его целевого назначения и условий применения. Однако их основной особенностью является сравнительная простота функций человека.
Следующим важным типом СЧМ являются сложные человеко-машинные системы, включающие помимо использующего их человека некоторую совокупность технологически связанных, но различных по своему функциональному назначению аппаратов, устройств и машин, предназначенных для производства определенного продукта (энергетическая установка, прокатный стан, автоматическая поточная линия, вычислительный комплекс и т. п.). В этих системах, как правило, связанность технологического процесса обеспечивается локальными системами автоматического управления. В задачу человека входит общий контроль за ходом технологического процесса, изменение режимов работы, оптимизация отдельных процессов, настройка, пуск и остановка.
Рассмотренная классификация СЧМ не является единственно возможной. Примеры иных подходов к решению этой задачи приводятся в специальной литературе.
разветвленность структуры (или связей) между элементами (человеком и машиной);разнообразие природы элементов (в состав СЧМ могут входить человек, коллектив людей, автоматы, машины, комплексы машин и т.д.);
перестраиваемость структуры и связей между элементами (например, при нормальном ходе технологического процесса оператор лишь следит за ходом его протекания, т. е. включен в контур управления как бы параллельно; при отклонении от нормы оператор берет управление на себя, т. е. включается в контур управления последовательно);
автономность элементов, т. е. способность их автономно выполнять часть своих задач.
Из всего сказанного видно, что рассмотренные особенности СЧМ определяются наличием в их составе человека, его возможностью правильно решать возникающие задачи в зависимости от конкретных условий и обстановки. Это лишний раз показывает, что исходным пунктом анализа и описания СЧМ должна быть целесообразная деятельность человека.
На основании вышеизложенного можно в общих чертах охарактеризовать некоторые важнейшие принципы системного подхода к изучению СЧМ. Суть их сводится к следующему.
1. Возможно более полное и точное определение назначения системы, ее целей и задач. Это требует, в свою очередь, анализа состава и значимости отдельных целей, подцелей и задач; определения возможности их осуществимости и требуемых для этого средств и ресурсов; определения показателей эффективности и целевой функции СЧМ.
2. Исследование структуры системы, и прежде всего состава входящих в нее компонентов, характера межкомпонентных связей и связей системы с внешней средой, пространственно-временной организации компонентов системы и их связей, границ системы, ее изменчивости и особенностей на различных стадиях существования (жизненного цикла).
3. Последовательное изучение характера функционирования системы, в том числе: всей системы в целом, отдельных подсистем в пределах целого, изменчивости функций и их особенностей на разных стадиях существования системы.
4. Рассмотрение системы в динамике, в развитии, т. е. на различных этапах ее жизненного цикла: при проектировании, производстве и эксплуатации.
Под инженерно-психологическим обеспечением понимается весь комплекс мероприятий, связанных с организацией учета человеческого фактора в процессе проектирования, производства и эксплуатации СЧМ. Проблема инженерно-психологического обеспечения имеет два основных аспекта: целевой и организационно-методический (табл. 3.1). Первый из них связан с непосредственным выполнением работ по учету человеческого фактора на каждом из этапов жизненного цикла СЧМ; его содержание целиком и полностью определяется проблематикой инженерной психологии. Второй аспект связан с организационно-методическим обеспечением работ по учету человеческого фактора.
Этап жизненного цикла
Аспект инженерно-психологического обеспечения
Определение функций человека в проектируемой СЧМ и оценка его психофизиологических возможностей по их выполнению (инженерно-психологическое проектирование)
Разработка нормативных и справочно-методических материалов по инженерно-психологическому проектированию деятельности оператора. Организация труда коллектива проектировщиков
Учет психофизиологических свойств человека в процессе производства (условия труда, режимы труда и отдыха, взаимосвязи операторов в групповой деятельности и т. п.)
Разработка нормативных и справочно-методических
материалов по учету человеческого фактора в процессе производства
Учет психофизиологических возможностей человека при эксплуатации техники (профессиональный отбор, обучение, трениров-•г ки, формирование операторских коллективов, организация их труда)
Разработка методик по профессиональному отбору (если это необходимо) и подготовке операторов, подбору коллективов, организации труда. Разработка нормативных документов, регламентирующих применение этих методик
Он включает в себя разработку необходимых справочно-методических материалов, с помощью которых можно выполнять эти работы, а также разработку нормативных документов, регламентирующих (в частности, утверждающих) степень и полноту учета человеческого фактора при проектировании, производстве и эксплуатации СЧМ.
При отсутствии таких документов проведение работ по учету человеческого фактора не будет являться обязательным мероприятием, и поэтому задача инженерно-психологического обеспечения не может считаться полностью решенной.
Любая СЧМ призвана удовлетворять те или иные потребности человека и общества. Для этого она должна обладать определенными свойствами, которые закладываются при проектировании СЧМ и реализуются в процессе эксплуатации. Под свойством СЧМ понимается ее объективная способность, проявляющаяся в процессе эксплуатации. Количественная характеристика того или иного свойства системы, рассматриваемого применительно к определенным условиям ее создания или эксплуатации, носит название показателя качества СЧМ.
В нашей стране разработана определенная номенклатура показателей качества промышленной продукции. Она включает в себя 8 групп показателей, с помощью которых можно количественно оценивать различные свойства продукции. К ним относятся: показатели назначения, надежности и долговечности, технологичности, стандартизации и унификации, а также эргономический, эстетический, патентно-правовой и экономический показатели.
Не рассматривая подробно все показатели, остановимся лишь на тех из них, которые влияют на деятельность человека в СЧМ или зависят от результатов его деятельности.
где Tц — время задержки (обработки) информации в i-м звене СЧМ; k — число последовательно соединенных звеньев СЧМ; в качестве их могут выступать как технические звенья, так и операторы.
Надежность характеризует безошибочность (правильность) решения стоящих перед СЧМ задач. Оценивается она вероятностью правильного решения задачи, которая, по статистическим данным, определяется отношением
где mош и N — соответственно число ошибочно решенных и общее число решаемых задач.
Под точностью работы оператора следует понимать степень отклонения некоторого параметра, измеряемого, устанавливаемого или регулируемого оператором, от своего истинного, заданного или номинального значения. Количественно точность работы оператора оценивается величиной погрешности, с которой оператор измеряет, устанавливает или регулирует данный параметр:
где Iн — истинное или номинальное значение параметра; Iоп — фактически измеряемое или регулируемое оператором значение этого параметра.
Величина погрешности может иметь как положительный, так и отрицательный знак. Понятия ошибки и погрешности не тождественны между собой: не всякая погрешность является ошибкой. До тех пор пока величина погрешности не выходит за допустимые пределы, она не является ошибкой, и только в противном случае ее следует считать ошибкой и учитывать также при оценке надежности. Понятие погрешности наиболее важно для тех случаев, когда измеряемый или регулируемый оператором параметр представляет непрерывную величину. Так, например, можно говорить о точности определения координат самолета оператором радиолокационной станции и т. д.
В работе оператора следует различать случайную и систематическую погрешности. Случайная погрешность оператора оценивается величиной среднеквадратической погрешности, систематическая погрешность — величиной математического ожидания отдельных погрешностей. Методы их определения приведены в работах.
Своевременность решения задачи СЧМ оценивается вероятностью того, что стоящая перед СЧМ задача будет решена за время, не превышающее допустимое:
На определенном этапе своего развития для удовлетворения своих все возрастающих материальных и духовных потребностей человек начинает создавать искусственные орудия труда - “машины”. Получив в свое распоряжение огромные запасы энергии, новую технику и технологии, он неузнаваемо изменил свою жизнь, но вместе с тем оказался перед сложнейшей задачей - обеспечить эффективное, устойчивое и безопасное управление этой техникой.
Система “человек-машина-среда” - СЧМС представляет собой сложную многофункциональную систему, включающую неживую, живую материю и общество (рис. 1).
Р и с. 1. Система “человек – машина – среда”
Структура СЧМС состоит из:
машины (М) – все то, что искусственно создано руками человека для удовлетворения своих потребностей (технические устройства, информационное обеспечение и т.д.);
человека (Ч) - человека - оператора, который при взаимодействии с машиной выполняет определенные функции управления для достижения поставленной цели;
среды, которую условно можно разбить на два вида – окружающую среду (ОС) и социальную среду (СС).
Окружающая среда характеризуется такими основными параметрами, как микроклимат, шум, вибрация, освещенность, запыленность, загазованность и т.д.
Социальная среда характеризуется социально– экономическими и политическими отношениями в обществе.
Человек и машина, при своем взаимодействии, составляют подсистему в рамках СЧМС, которая называется система “человек-машина” - СЧМ.
Основу классификации СЧМ составляют четыре группы признаков:
1. целевое назначение системы;
2. характеристики человеческого звена;
3. тип машинного звена;
4. тип взаимодействия компонентов системы.
По целевому назначению СЧМ делятся на:
управляющие, в которых основной задачей человека является управление машиной;
обслуживающие, в которых задачей человека является контроль за состоянием машины;
обучающие - выработка у человека определенных навыков;
информационные - поиск, накопление или получение необходимой информации;
исследовательские - анализ тех или иных явлений.
По характеристикам человеческого звена СЧМ делятся на:
моносистемы, в состав которых входит один человек;
полисистемы, в состав которых входит целый коллектив и взаимодействующий с ним комплекс технических устройств.
Полисистемы можно подразделить на паритетные и иерархические (многоуровневые).
В паритетных системах между членами коллектива нет подчиненности и приоритетности. В иерархических СЧМ устанавливается организационная или приоритетная иерархия взаимодействия человека с техникой.
Деятельность человека-оператора представляет собой процесс достижения поставленных перед СЧМ целей, состоящий из упорядоченной совокупности выполняемых им действий.
Различают несколько типов операторской деятельности:
оператор-технолог – человек непосредственно включен в технологический процесс;
оператор-манипулятор – основная роль деятельности человека это сенсомоторная регуляция (управление манипуляторами, железнодорожным составом и т.д.);
оператор-наблюдатель – классический тип оператора (диспетчер транспортной системы, оператор радиолокационной станции и т.д.);
оператор-исследователь – исследователи любого профиля;
оператор-руководитель – организаторы, руководители различных уровней, лица принимающие ответственные решения.
По типу машинного звена условно можно выделить два вида признаков:
информационные - машины, обеспечивающие обработку информации и решающие задачи духовного плана;
материальные – машины, обрабатывающие материальные носители.
По типу взаимодействия компонентов системы в СЧМ выделяют два вида:
информационное – взаимодействие, обусловленное передачей информации от машины к человеку;
сенсомоторное – взаимодействие, направленное от человека к машине для выполнения поставленной цели.
Предмет исследования – конкретная трудовая деятельность человека, использующего машины.
1. Повышение эффективности СЧМ, особенность системы достигать поставленной цели в заданных условиях и с определенным качеством (достижение достаточной производительности с минимальными затратами энергии, материалов и без потерь, являющихся результатом ошибок). Достигается путем изначального проектирования относительно безошибочно действующих СЧМ – создания эргономически совершенной техники, подготовки хорошо обученных кадров.
2. Обеспечение безопасности труда: неучитывание человеческого фактора при эргономическом проектирование оборудования может привести к опасным действиям человека – оператора, из-за невозможности правильного и своевременного выполнения операций (по вине подобных просчетов происходит: 75% авиационных катастроф; 80% дорожных происшествий; 90% аварий на железнодорожном транспорте).
3. Обеспечение условий для развития личности человека в процессе труда, которое может быть достигнуто грамотным распределением функций между человеком и машиной.
1. Эргономическое обеспечение проектирования СЧМ, которое включает:
– анализ трудовой деятельности оператора;
– распределение функций между человеком и машиной;
– оптимальная организация рабочего места;
– выбор технических средств в соответствии с предъявляемыми к ним требованиям;
– учет факторов производственной среды;
– определение социально-экономической эффективности проектирования СЧМ.
2. Разработка эргономических основ эксплуатации СЧМ:
– контроль и поддержание функционального состояния человека-оператора;
– организация рациональных режимов труда и отдыха.
3. Эргономическая оценка качества СЧМ: разработка критериев и показателей эффективности надежности СЧМ.
Основные направления эргономических исследований применительно к железнодорожному транспорту:
1. Снижение психологических нагрузок: автоматизация и централизация систем регулирования и контроля; обеспечение безопасности труда; надежность работы оборудования; снижение объема информации до нормы.
2. Обеспечение комфортной рабочей среды: приток свежего воздуха; комфортный световой и цветовой климат; отсутствие шума и вибрации; улучшение производственного интерьера.
3. Обеспечение удобства работы: удобное оборудование; удобная мебель; удобный инструмент; удобная спецодежда.
4. Рациональная организация производства: рациональное размещение оборудования; правильная организация рабочих зон; правильная организация труда и отдыха и бытового обслуживания.
5. Работа с кадрами: профессиональный отбор; обучение, обмен опытом; повышение квалификации.
6. Снижение физиологических нагрузок: автоматизация и механизация процессов производства; правильная организация рабочего места; правильный выбор и размещение органов управления; централизация процессов управления.
– управляемость: свойство техники изменять эффективность выполнения человеком основной и вспомогательной работы при обеспечении необходимых технологических операций над предметом;
– обслуживаемость: свойство техники изменять эффективность выполнения человеком трудовых операций по приведению её в состояние готовности к функционированию и поддержанию этого состояния во времени;
– освояемость: характеризует эффективность приспособления техники к быстрому и высококачественному овладению её техническим и управляющим персоналом;
– обитаемость: эргономическое свойство техники, приближающее условия её функционирования к оптимальным с точки зрения жизнедеятельности работающего человека параметрам среды, а также обеспечивающее уменьшение или ликвидацию вредных последствий её воздействия на окружающую среду.
Критерии эргономичности – показатели использования живого труда человека:
1. Производительность труда: затраты времени на выполнение человеком единицы труда.
2. Качество труда: точность и безошибочность выполнения единицы труда;
3. Тяжесть (напряженность) труда: степень совокупного воздействия всех факторов рабочей среды на здоровье и работоспособность человека.
Возможности адаптации отдельных элементов системы ограничены теми или иными пределами. Из элементов этой системы наибольшими адаптационными возможностями обладает человек.
В процессе эволюции у человека развилась совершеннейшая система естественной защиты от опасного влияния на него различных факторов внешней среды, при определенных условиях она оказывается вполне достаточной. Однако эта система у разных людей развита неодинаково. Это важное обстоятельство необходимо учитывать при разработке защитных мер и при направлении работающих на конкретные производственные участки. Значительную роль в естественной системе защиты играют органы чувств.
Зрение – важнейший анализатор, позволяющий почти мгновенно получать представление о величине и форме предмета, его цвете и расположении в пространстве, о его движении и потенциальной опасности. Зрительное восприятие у людей неодинаковое. К числу отклонений от нормального восприятия следует отнести: цветовую слепоту (все цвета воспринимаются серыми); дальтонизм (неспособность различать некоторые цвета, большей частью красный и зеленый); куриную слепоту (почти полная потеря зрения с наступлением темноты при нормальном зрении днем); зрительную иллюзию (обман зрения), которая приводит к неправильной оценке размера равновеликих, но разноцветных предметов, искаженному восприятию геометрических фигур, неправильной оценке частоты вращения деталей при стробоскопическом эффекте и т.д.
Слух также относится к важнейшим и эффективным сигнализаторам. Он, например, позволяет высококвалифицированным рабочим своевременно обнаружить в машине появление так называемых посторонних звуков – предвестников различных поломок и аварий (стук коренных и шатунных подшипников ДВС, шум главной передачи заднего моста и др.).
Следующим по важности сигнализатором опасности является обоняние, способное обнаружить присутствие какого-либо вещества даже в небольших количествах. При длительном воздействии на органы обоняния одних и тех же раздражителей их восприятие медленно ослабляется: например, работающие с ядохимикатами перестают чувствовать присутствие ядовитых газов под маской; работники нефтебаз не ощущают присутствия паров нефтепродуктов и т.д.
Вкусовая чувствительность также относится к числу сигнализаторов опасности и позволяет своевременно выявить присутствие вредных веществ в воде и пище.
Осязание чаще всего указывает на опасность, связанную с характером поверхности тел, их температурой, шероховатостью, присутствием электрического заряда и т.д. Осязание осуществляется с помощью кожного покрова, который является составной частью терморегуляции.
Кроме органов чувств, очень важную роль в обеспечении безопасности играет способность организма сохранять равновесное состояние тела. Это осуществляется с помощью вестибулярного аппарата. При его расстройстве у человека появляются тошнота, головокружение, теряется способность ориентироваться.
Люди с нарушением вестибулярного аппарата, нырнув в воду, не могут определить положение тела и в связи с этим нередко гибнут. Они плохо себя чувствуют на высоте. Поэтому серьезные нарушения вестибулярного аппарата служат противопоказанием для целого ряда профессий, связанных с работой на высоте и в воде.
Антропометрические характеристики (АХ) определяют размеры тела человека и его отдельных частей. АХ могут быть статическими и динамическими.
К статическим относятся полученные у человека такие АХ, как рост, вес, объем груди, размеры стопы, длина ног и т.д. Статические размеры используют для установления конструктивных параметров рабочего места или изделия (высота, ширина, глубина и т.д.), определения диапазона изменения параметров, а также при проведении инженерно-психологической экспертизы и конструирования манекенов.
Динамические – это такие АХ, которые изменяют свою величину при перемещении части тела или всего тела в пространстве. К ним относятся, в частности, углы вращения в суставах и линейные изменения одного и того же размера. Например, изменение длины руки при измерении досягаемости при перемещении руки вниз, в сторону, вперед, вверх.
Внимание – это сосредоточение сознания на каком-либо объекте или деятельности с одновременным отвлечением от всего остального. Внимание в деятельности человека проявляется по-разному в зависимости от его индивидуальных особенностей и конкретного рабочего места (рабочей обстановки).
Различают непроизвольное и произвольное внимание. Непроизвольное (пассивное) внимание возникает от действия внешних раздражителей, без сознательного волевого усилия и длится до тех пор, пока действуют раздражители. Такими раздражителями могут быть звуки, яркий свет и др. В производственной деятельности человека главная роль принадлежит произвольному вниманию. Благодаря ему человек сознательно воспринимает необходимые детали рабочей обстановки, что обеспечивает своевременное и адекватное выполнение необходимых управляющих действий.
Произвольное внимание, требующее волевого усилия и нервного напряжения, утомляет человека. Поэтому при организации рабочего места необходимо сделать все возможное, чтобы при восприятии рабочей информации человек как можно меньше напрягал внимание.
Объем внимания – это количество объектов, которые могут быть восприняты одновременно и достаточно ясно. В обычных условиях человек охватывает взглядом шесть-восемь объектов. Оператор сложной динамической системы может одновременно охватить взглядом не более двух-трех объектов. Это объясняется тем, что его внимание, кроме восприятия этих объектов, занято выполнением управляющих действий, считыванием показаний приборов, прослушиванием работы двигательной установки и др.
Следует подчеркнуть, что внимание человека ухудшается в болезненном состоянии и в состоянии утомления, после употребления алкоголя, а также при чрезмерно возбужденном или угнетенном состоянии. Наиболее часто внимание снижается при утомлении.
Работоспособность – потенциальные возможности человека выполнять целесообразную деятельность на заданном уровне эффективности в течение определенного времени. При этом можно выделить максимальную, оптимальную и сниженную работоспособность. В процессе деятельности уровень работоспособности меняется. Работоспособность зависит от физических, умственных, психологических особенностей человека, его квалификации и состояния здоровья. Во время трудового дня функциональные возможности человека изменяются, что находит отражение в колебаниях производительности труда, изменении внимания и, как следствие, в повышении степени риска травматизма.
Показатели работоспособности человека в течение дня крайне изменчивы (рисунки 1.8, 1.9, 1.10).
Рисунок 1.8 – Динамика работоспособности в течение смены
Рисунок 1.9 – Динамика работоспособности в течение суток
Рисунок 1.10 – Динамика работоспособности в течение недели
Работоспособность характеризуется шестью периодами:
1) адаптационный (так называемая врабатываемость) – длится 20…30 минут, по мере приложения волевого усилия работоспособность человека возрастает;
2) период оптимальной работоспособности – производительность удерживается на высоком уровне, утомление отсутствует, волевые усилия незначительны, характеризуются стабильностью; продолжительность 1…3 часа;
3) период спада работоспособности, перерыва и адаптации;
4) период компенсации – уровень работоспособности устойчиво высок, но достигается более выраженным волевым усилием, направленным на преодоление утомляемости; продолжительность 2…3 часа;
5) период устойчивой компенсации – характеризуется колебаниями работоспособности, но без заметной тенденции к снижению; продолжительность 1…2 часа;
6) период снижения работоспособности – производительность снижается на 20…25 %, появляются признаки усталости; продолжительность 1…2 часа.
При планировании внутрисменных режимов целесообразно предусмотреть, чтобы в первые и последние часы нагрузка была на 10…15 % меньше, чем в середине рабочей смены. Планируя двух- и трехсменную работу, особое внимание следует уделить работе в ночную смену. При планировании недельных режимов необходимо иметь в виду, что наивысшая работоспособность наблюдается обычно в середине недели.
Утомление – временное снижение работоспособности под влиянием воздействия нагрузки. Проявляется в снижении производительности труда, уменьшении скорости, точности работы, снижении чувствительности, нарушении внимания, памяти и т.д., что приводит к возникновению несчастных случаев. Наибольшее число несчастных случаев происходит перед обеденным перерывом и в конце рабочего дня (рисунок 1.11).
Различают утомление трех видов:
1) физиологическое утомление, характеризующееся определенным нарушением физиологических функций человека в результате продолжительной работы;
Рисунок 1.11 – Динамика изменения травматизма в течение смены
2) психологическое утомление, выражающееся в субъективном ощущении усталости. Утомление этого вида может иметь или не иметь связи с физиологическим утомлением;
3) производственное утомление, характеризующееся падением производительности, в силу чего на него должно обращаться особое внимание.
К особенностям многих профессий относится утомление комбинированного характера. Например, в трудовой деятельности водителя отсутствует определенный ритм поступления информации, возможности возникновения ситуаций, требующих нестандартных решений в условиях ограниченного времени.
На утомляемость влияют многие факторы, среди которых не последнее место занимает монотонность труда. Монотонной называют такую работу, для которой характерны однообразие рабочих действий, их многократное повторение и небольшая длительность. Монотонная работа вызывает переоценку продолжительности рабочего времени, рабочий день кажется значительно длиннее, его клонит ко сну. Отмечено, что особенно сильно монотонность сказывается в середине рабочего дня.
Одним из важнейших показателей человека в трудовой деятельности является риск.
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
Реализация этого принципа в природе достигается взаимодействием живого тела с окружающей его природной средой, а в иных условиях взаимодействием всего живого с окружающей его средой обитания.
С конца XIX века начали происходить значительные изменения в окружающей человека среде обитания. Биосфера постепенно утрачивала свое господствующее значение и в населенных людьми регионах стала превращаться в техносферу. Вторгаясь в природу, законы которой еще далеко не познаны, создавая новые технологии, люди формируют искусственную среду обитания – техносферу. Если учесть, что нравственное и общекультурное развитие цивилизации отстает от темпов научно-технического прогресса, становится очевидным увеличение риска для здоровья и жизни современного человека. В новых техносферных условиях все чаще биологическое взаимодействие замещается процессами физического и химического взаимодействия, причем уровни физических и химических факторов воздействия в прошлом веке непрерывно нарастали, часто оказывая негативное влияние на человека и природу. Тогда в обществе возникла необходимость в защите природы и человека от негативного влияния техносферы.
Антропогенные, то есть вызванные деятельностью человека, изменения окружающей среды приобрели во второй половине XX века такие размеры, что человек прямо или косвенно сам стал их жертвой. Антропогенная деятельность, не сумевшая создать техносферу необходимого качества как по отношению к человеку, так и по отношению к природе, явилась первопричиной многих негативных процессов в природе и обществе.
Таким образом, техносферу необходимо рассматривать как бывший регион биосферы, преобразованный людьми с помощью прямого или косвенного воздействия технических средств в целях наилучшего соответствия своим материальным и социально-экономическим потребностям.
Как отмечает академик А. Л. Яншин (р. 1911), даже вторая мировая война с ее колоссальными негативными последствиями не нарушила сложившегося в природе равновесия. Однако затем положение в корне изменилось. Начался бурный рост численности населения, причем росло число городских жителей. Это вызвало увеличение урбанизированных площадей, включая свалки, дороги, проселки и так далее, что привело к деградации природы, резко сократило ареалы распространения многих растений и животных из-за вырубки лесов, роста поголовья скота, применения гербицидов, пестицидов, удобрений. Возникла проблема захоронения ядерных отходов и много других проблем.
Воздействие человека на среду, согласно законам физики, вызывает ответные противодействия всех ее компонентов. Организм человека безболезненно переносит те или иные воздействия до тех пор, пока они не превышают пределы адаптации. Интегральным показателем безопасности жизнедеятельности является продолжительность жизни. На ранних этапах антропогенеза (для первобытного человека) она составляла приблизительно 25 лет.
Развитие цивилизации, под которой понимается прогресс науки, техники, экономики, сельского хозяйства, использование различных видов энергии, вплоть до ядерной, создание машин, механизмов, применение различных видов удобрений и средств для борьбы с вредителями, значительно увеличивают количество вредных факторов, негативно воздействующих на человека. Создавая техносферу, человек стремился к повышению комфортности среды обитания, к росту коммуникабельности, к обеспечению защиты от естественных негативных воздействий.
Но развивая экономику, человеческая популяция создавала и социально-экономическую систему безопасности. Вследствие чего, несмотря на увеличение количества вредных воздействий, уровень безопасности человека возрастал. Все это благоприятно отразилось на условиях жизни и в совокупности с другими факторами (улучшение медицинского обслуживания и тому подобное) сказалось на продолжительности жизни людей. В настоящее время средняя продолжительность жизни в наиболее развитых странах составляет около 77 лет.
1. Человек как элемент среды обитания.
Самой общей системой (высшего иерархического уровня) является система “Человек-Среда обитания”(Ч-СО).
Наиболее важная подсистема, которую рассматривает БЖД является “Человек-Окружающая среда”(Ч-ОС).
“Человек-Машина-Производственная среда” и т.д.
объект защиты,
объект обеспечения безопасности,
источник опасности.
2. Человек и его характеристика
Мировой и отечественный опыт свидетельствует, что от 60 до 80 % травм в быту и на производстве происходит по вине самих пострадавших. Это связано с низким уровнем профессиональной подготовки по вопросам безопасности, недостаточным воспитанием, слабой установкой специалиста на соблюдение безопасности, допуском к опасным видам работ лиц с повышенным риском травматизации, пребыванием людей в состояниях, снижающих безопасность деятельности специалиста.
Еще в 1919 г. при изучении промышленного утомления установили большую частоту несчастных случаев (при прочих равных условиях) у тех рабочих, которые ранее уже травмировались. Был сделан вывод о наличии у рабочих разной индивидуальной предрасположенности и подверженности несчастным случаям. Это обусловлено наличием определенных индивидуально-психологических свойств, таких как: скорость реакции, концентрация внимания, легкомыслие, беззаботность и т. п.
В процессе деятельности человек часто сам является носителем потенциальных опасностей, и его ошибочные действия могут быть причиной различного рода нежелательных событий. При создании различных средств безопасности следует учитывать, что за миллионы лет в ходе эволюционного и социального развития у человека выработалась естественная система защиты от опасностей. Эта система отличается совершенством, но имеет определенные пределы, которые необходимо знать для обеспечения безопасности деятельности. Рассмотрим эту систему защиты человека.
Нервная система
Основу естественной системы защиты человека от опасностей составляет нервная система (центральная и периферийная). Центральная нервная система (ЦНС) (головной и спинной мозг) — представляет собой обширное скопление нервных клеток, исчисляемых десятками миллиардов. С нервными волокнами периферической нервной системы связаны особые чувствительные аппараты, воспринимающие сигналы, которые поступают из внешнего мира и внутренней среды организма. Академик И. П. Павлов назвал их анализаторами. Они превращают энергию раздражителей в нервные импульсы, которые со скоростью примерно 120 м/с поступают по нервам в ЦНС. Здесь происходит распознание нервных импульсов и выработка приказов для исполнительных органов - мышц и желез, которые совершают действия, соответствующие поступившим сигналам.
Основная характеристика анализаторов — высокая чувствительность. Но существует определенный диапазон их чувствительности. Всякое воздействие, превышающее по интенсивности некоторый предел, вызывает боль и нарушение деятельности анализатора.
Психофизическими опытами установлено, что величина ощущений изменяется медленнее, чем сила раздражителя. Основной психофизический закон, имеющий приближенное значение, носит имя Вебера—Фехнера. Его можно представить в виде
где Е — интенсивность ощущений; J — интенсивность раздражителя; К и С — константы.
Если интенсивность раздражителя увеличивается, например, в 10 раз, то интенсивность ощущений - примерно на единицу, если J увеличивается в 100 раз, то Е — лишь на две единицы, и т. д.
Безусловные рефлексы побуждают вести поиск, бороться за существование. Но происходит это вслепую, неосознанно. Для успешной борьбы с опасностями нужен особый тип рефлекторной деятельности — условные рефлексы. Условные рефлексы, открытые И. П. Павловым, сложнее, чем безусловные. По определению И. П. Павлова, условный рефлекс — это временная, гибкая связь сигналов с ответной деятельностью организма. Он формируется на основе опыта. Условные раздражители имеют сигнальный характер и предупреждают об опасности. Условный сигнал, не получающий подкрепления, постепенно ослабевает и в конце концов исчезает совсем. Этим явлением, очевидно, объясняется недостаточная эффективность некоторых мероприятий по охране труда. Ведь световая, цветовая, знаковая информация, широко применяемая в охране труда, — это условные сигналы.
Рассматривая защитную систему организма человека от вредных и опасных производственных факторов, выделяются прежде всего следующие анализаторы, имеющие важное значение для обеспечения его безопасности: кожные, слуха, зрения, обоняния, вкуса.
Кожные анализаторы
Кожа — сложный орган, выполняющий множество защитно-оборонительных функций. Она защищает кровь от проникновения в нее химических веществ, предотвращая отравления организма; выполняет роль регулятора температуры, охраняя организм от перегрева и переохлаждения.
На коже имеется около 500 тыс. неравномерно распределенных точек — тактильных анализаторов, воспринимающих ощущения, возникающие при действии на кожную поверхность различных механических стимулов (прикосновение, давление). Характерная особенность тактильного анализатора - быстрое развитие адаптации, т. е. исчезновение чувства прикосновения или давления. Благодаря адаптации мы не чувствуем прикосновения одежды к телу.
Боль - сигнал тревоги для организма, призыв к борьбе с опасностью. На 1 см 2 кожи имеется до 100 болевых точек, оголенных окончаний нервов, которые подают сигнал в мозг при болевых воздействиях острых, горячих, холодных и других предметов. Организм реагирует на них рефлекторным движением.
Болевые ощущения вызывают оборонительные рефлексы, в частности — рефлекс удаления от раздражителя. Тактильная чувствительность связана с ориентировочными рефлексами, например, рефлексом сближения с раздражителем.
Температурная чувствительность свойственна организмам, обладающим постоянной температурой тела, достигаемой терморегуляцией. Температура кожи несколько ниже температуры тела и составляет в среднем 30—32 °С. Всего на коже около 30 тыс. тепловых точек и 250 тыс. точек холода. Температурные анализаторы защищают организм от перегрева и переохлаждения, помогают сохранять постоянную температуру тела.
Бинокулярное поле зрения охватывает в горизонтальном направлении 120-160 градусов, по вертикали вверх — 55-60 градусов, вниз — 65—72 градуса.
В различных областях деятельности человека цвета используются как средство обеспечения безопасности, поэтому важно проверять работающих на цветовое зрение. Для некоторых профессий это требование является обязательным.
Дюбой цвет человек воспринимает как комбинацию трех цветов - красного, синего и зеленого. Наиболее чувствительна сетчатка глаза к зеленому цвету: это самый полезный, самый приятный и успокаивающий цвет.
Одна из зрительных иллюзий неподвижности быстро вращающегося предмета или обратного вращения называется стробоскопическим эффектом. Опасность этого эффекта возросла с появлением газоразрядных ламп. Такие лампы безынерционны. Колебания электрического напряжения создают колебания светового потока. Кажущаяся остановка вращающегося предмета наблюдается при равенстве частот вращения объекта и колебаний света. Когда частота вспышек света больше числа оборотов вращающегося предмета, создается иллюзия вращения в противоположную от реального направления сторону.
Глаз, обеспечивая безопасность человека, и сам снабжен естественной защитой. Рефлекторно закрывающиеся веки защищают сетчатку глаза от сильного света в период световой адаптации, а роговицу — от механических воздействий. Слезная жидкость смывает с поверхности глаза и век пылинки, убивает микробов. Защитную функцию выполняют и ресницы.
Значительную часть информации об окружающей среде человек получает с помощью звуковых сигналов. Звуки воспринимаются ушами. Ухо по своему строению делится на три части: наружное, среднее, внутреннее и выполняет две функции: восприятие звуков и сохранение равновесия тела. Наружное ухо состоит из ушной раковины и слухового прохода длиной около 2,7 см. Ушная раковина способствует улавливанию и определению направления звуков. Слуховой проход наглухо закрыт барабанной перепонкой толщиной около 0,1 мм. Под влиянием звуковых волн перепонка колеблется. За перепонкой находится среднее ухо, заполненное воздухом. Специальным каналом оно соединено с носоглоткой. В среднем ухе имеются три маленькие косточки - молоточек, наковальня и стремечко. За перепонками, закрывающими выход из среднего уха, расположено внутреннее ухо, заполненное особой жидкостью, с двумя органами - органом слуха и вестибулярным аппаратом.
Орган слуха, или кортиев орган, имеет сложное строение. В нем насчитывается около 23 тыс. клеток — анализаторов, в которых звуковые волны превращаются в нервные импульсы, идущие мозг. Слуховой анализатор человека обладает способностью различать высоту, громкость, тембр и др. характеристики звука. Частотный диапазон восприятия звуков 16-20 000 Гц. Лучше всего человек слышит звуки на частотах 2000-4000 Гц. Свойство человеческого уха по-разному воспринимать звуки различной частоты используется при создании сигналов (аварийных, предупредительных, уведомляющих). Замечательная особенность слуха человека - бина-уральный (восприятие двумя ушами) эффект. Звук доходит до уха, обращенного к источнику звука, быстрее, чем до другого, более удаленного уха. Это и позволяет человеку распознать место нахождения звука. У людей, глухих на одно ухо, бинауральный эффект
Вестибулярный аппарат - орган, обеспечивающий сохранение равновесия. Он состоит из полукружных каналов, расположенных в трех взаимно перпендикулярных направлениях, и отолитового аппарата, которые заполнены жидкостью. Отолиты - это кристаллики солей кальция, находящиеся в жидкости. Отолитовый аппарат воспринимает действие силы тяжести и инерции. Каналы реагируют на вращательное движение. Смещение жидкости в вестибулярном аппарате вызывает раздражение анализаторов и соответствующий рефлекторный ответ мышц. Для ряда профессий состояние вестибулярного аппарата имеет особо важное значение (летчики, космонавты, моряки, верхолазы и т. д.).
Читайте также: