шульга Лекции

Лекция 1 Введение в ФТ

1. Предмет и задачи курса «Физиология труда»

2. Краткая история развития физиологии труда

Предмет и задачи курса «Физиология труда»

Физиология – это наука о жизнедеятельности организма и его отдельных частей – клеток, органов, функциональных систем. Физиология изучает механизмы осуществления функций живого организма (рост, размножение, дыхание и т.д.), регуляцию и приспособление к внешней среде. В частности, она изучает регулирующую и интегрирующую роль нервной системы в организме.

Физиология труда – это наука, изучающая функционирование человеческого организма во время трудовой деятельности. Её задача – выработка принципов и норм, способствующих улучшению и оздоровлению условий труда, а также нормирование труда.

С физиологической точки зрения труд есть затрата физической и умственной энергии человека, но он необходим и полезен человеку. И только во вредных условиях или при чрезмерном напряжении сил человека в той или иной форме могут проявляться негативные последствия труда. 

 Основными задачами физиологии труда являются:

 изучение физиологических закономерностей трудовой деятельности;

 исследование физиологических параметров организма при различных видах работ;

 разработка практических рекомендаций и мероприятий, направленных на оптимизацию трудового процесса, снижение утомляемости, сохранение здоровья и высокой работоспособности в течение продолжительного времени.

Сложность решения проблем физиологии труда теоретического и прикладного характера связана с  тем, что физиологические функции в процессе деятельности находятся в постоянной динамике, зависящей от наличных характеристик человека, его резервов, психических функций, таких как мотивы, установки, потребности и др., и от характера деятельности. 

Попытки создания общей теории физиологии труда невольно отталкивались от частных решений, что привело к появлению обобщений первого уровня, связанных с описанием общих механизмов какого-либо вида трудовой активности.

Сравнение двух направлений - специфических проблем физиологии труда и установления общефизиологических закономерностей - позволило выйти на обобщение второго порядка, на создание элементов общей теории деятельности человека, в которую включены и вопросы различных видов трудовой деятельности.

Это стало возможным благодаря тому, что в результате первого этапа обобщения и данных современной физиологии выявилось, что все без исключения виды труда, начиная от вскапывания лопатой земли и кончая сложившейся мыслительной деятельностью, оперирующей абстрактными понятиями и приводящей к развитию мировоззрения человека, имеют некоторые общие черты, общие закономерности формирования динамики развития и исчезновения.

Центром общей теории деятельности стало понятие функционального состояния человека как целевой интеграции физиологических и психологических качеств, обеспечивающей выполнение деятельности, как некоей общей функции, требующей системного ответа.

Функциональное состояние может и должно иметь множество конкретных проявлений, быть  различным по набору элементов, входящих в систему, по динамике его развития, по форме реализации, но оно едино по закономерностям формирования, влияния на деятельность, возможному набору регуляторных механизмов, по периферическим механизмам управления. Именно это дает возможность говорить о функциональном состоянии без привязки его к какой-то конкретной деятельности.

Рассматривая приспособление человека к деятельности как формирование адекватного функционального состояния, мы подходим ко второму основному положению общей теории - адаптации. Функциональное состояние и адаптация (как процесс и состояние) формируются, прежде всего, на основе оценки человеком самого себя, как субъекта деятельности, цели деятельности, орудия труда, предмета труда, условий деятельности и хода процесса труда. Эту оценочную функцию выполняют эмоции, поэтому положения об эмоциональных состояниях - следующая фундаментальная часть общей физиологии деятельности человека.

Особенность физиологии труда человека - его способность формировать и реализовывать определенный порядок развертывания реакции во времени и пространстве, т. е. осуществлять деятельность по определенной программе. Положение о программах деятельности также входит в фундамент общей физиологии труда.

Стратегии деятельности определяются не только успешностью или неуспешностью труда, они зависят от внутренних характеристик человека, от его связей с коллективом, цены и значимости деятельности.

Одной из важных задач современной физиологии труда – определение тех критериев, которыми руководствуется организм, осуществляя деятельность

 Отсюда вытекает еще одна общая задача физиологии труда - определение той точки на шкале функциональных состояний, на которой находится человек, и оценка значимости этого положения - можно или нельзя продолжать деятельность. Проблема разрешенных или запрещенных состояний важна  в плане  прогнозирования того, когда человек приблизится к точке перехода разрешенного состояния в запрещенное.

 Немаловажной является проблема, связанная с восстановлением нарушенного функционального состояния или удержания состояния на той стадии, когда человек способен продолжать деятельность. Здесь мы сталкиваемся с организацией режима деятельности и формирования реабилитационного процесса.

Серьезной проблемой, представляет вопрос о соотношении структуры деятельности с физиологическими и психическими возможностями человека.

В принципе любые исследования в области физиологии труда должны начинаться с анализа структуры деятельности, а этот анализ - с анализа процессов приема и переработки информации в выработке решения и его реализации. Эта задача с известными трудностями решается для каждого конкретного случая, но опыт показывает, что человек не всегда следует оптимальному алгоритму программы, не всегда использует оптимальные стратегии. Однако ряд частных наблюдений наводит на мысль, что мозг человека в процессе деятельности никогда не опирается на какую-либо одну логическую - систему; он всегда имеет в запасе несколько логик, легко их меняет, и оказывается, что его решения, неоптимальные с позиций формальной логики оптимальны, если их анализировать с других логических позиций.

История развития физиологии труда 

Научные исследования труда человека всегда были неразрывно связаны с техническим прогрессом, поэтому  исходные сведения в этом направлении были получены при изучении движений человека на уровне элементов биомеханики. Лишь позднее возникли представления об объеме и интегральной оценке трудовой деятельности, об элементах ее социальной обусловленности, связанные с изучением психических явлений.

Первое научное исследование движений человека и животных сделал итальянский ученый Борелли (1608—1679), опубликовавший книгу «О локомоции животных». Им были изучены основные формы локомоции - ходьба, плавание, полет, описаны и схематизированы движения животных и человека. Борелли впервые определил центр тяжести тела человека.

Первые исследования трудовой деятельности человека были выполнены французским инженером-архитектором, писателем, экономистом, маршалом Вобаном (XVII в.).  Вобан попытался впервые в истории экономических отношений урегулировать оплату труда рабочих, занятых перевозкой земли при перестройке крепостей и других оборонительных сооружений, с учетом перенесенного груза и пройденного расстояния. Это была первая попытка на научной основе определить оплату (стоимость) работы - труда человека. Впервые в его работах было учтено время, необходимое для перевозки груза (земли), и тем самым впервые дана количественная характеристика трудовой деятельности человека.

Следующим этапом исследований  стали работы А. Кулона - одного из создателей метрической системы мер, впервые включившего в научный обиход понятие о физических параметрах производственной работы в килограммометрах. Важная заслуга Кулона заключалась в разработке ряда положений о работе человека, о КПД мышечной деятельности живой машины.  

В физиологии XIX столетия исследования развивались в двух направлениях. Первое, исходившее из предпосылок Кулона, определилось как изучение биомеханических основ движений человека, всей его двигательной деятельности - ходьбы, бега, прыжков. Эти работы заложили биомеханику человека и были связаны с появлением фотографии и кинематографии, а также метода хронофотографии, введенного для изучения движений Мареем (1893).

Другое направление связано с энергетической характеристикой движений и прежде всего с энергетикой движений, обусловленных энергетическими затратами сдвигов в деятельности аппарата дыхания, сердечно-сосудистой системы, системы выделения, температуры тела и т. д.

Основы энергетики мышечной деятельности были изучены французом Шово, немецким исследователем Рубнером, американцем Каткартом и многими другими физиологами в конце XIX столетия. Соответственно расширились и представления о функции сердечно­сосудистой системы при работе. Это направление развивалось в течение всего XIX века в связи с общим прогрессом физиологических наук, особенно физиологии висцеральных систем организма.

Рост и интенсификация производственного процесса на протяжении всего XIX в., основанные как на увеличении доли машинного (механизированного) труда, так и на резком возрастании напряженности ручного труда, заставили передовых организаторов производства и инженеров того времени обратить серьезное внимание на рационализацию производства и приемов работы. Этот социальный заказ явился основой для обучения человека более рациональным трудовым навыкам, лучшей организации рабочего места, режима выполнения трудовых операций. Пионером этого направления в организации промышленного производства стал американский инженер Фредерик Тэйлор (1856—1915).  

В основе системы Тэйлора лежал  принцип экономии времени на рабочую операцию, сокращения пути, проходимого работающей конечностью. Существенной особенностью системы являлось также разделение трудового процесса на отдельные элементы. Это позволяло в течение нескольких дней обучить рабочего определенным операциям и в то же время полностью лишало его возможности получить какую-либо специальность и квалификацию.  Поскольку основным критерием такой рационализации трудового процесса являлось время, затрачиваемое на выполнение той или иной отдельной операции, оно и определяло производительность труд, в целом. Следует отметить, что в исследованиях, связанных с системой Тэйлора, впервые был поставлен вопрос о промышленном утомлении не в экспериментальном плане а непосредственно в производственной обстановке.

Система Тэйлора была в дальнейшем развита и детализирована в части изучения собственно трудового процесса (двигательных актов) американским инженером Ф. Джильбертом (1930) которому принадлежит и исследование утомления наряду с организацией труда, рабочих мест и движений.

 Научная организация производственного процесса явилась своеобразным социальным заказом, вызвавшим к жизни физиологию труда. Наибольший импульс эта отрасль знаний получила во время и после первой мировой войны, когда проблемы производительности труда, утомления и переутомления, а также питания человека встали особенно остро не только перед промышленниками, но и перед правительствами. 

Наиболее крупными исследованиями, не потерявшими своего значения и в настоящее время, явились работы английской комиссии физиологов и врачей («Комиссия Ньюмена»), призванной изучить состояние утомления и работоспособности в отдельных отраслях военной промышленности.  В историческом плане - это первый случай обращения государства к физиологам и своеобразное признание значения физиологии труда как науки. Наиболее важными итогами работы Комиссии Ньюмена являются многочисленные кривые, полученные для изменений производительности труда на протяжении рабочего дня, рабочей недели.

В результате работы Комиссии рабочий день на целом ряде военных заводов был сокращен с 14 до 8 - 9 часов, и это не привело к снижению производительности труда, хотя положительный эффект проявился лишь через 3 - 4 месяца. Оказалось, что сокращение рабочего дня на 27 % привело к повышению производительности труда на 9%. Особенно резко сказался этот эффект на тяжелых работах. У мужчин производительность возросла на 22 %, у женщин - на 9 %.

Английская правительственная комиссия пришла к весьма важному выводу: субъективное ощущение усталости не может служить критерием утомления (как физиологического состояния), которое наступает раньше и которое должно регистрироваться объективно.

Не оставались в стороне и наши  отечественные физиологи. Теоретические основы физиологии труда в России были заложены И. М. Сеченовым,  провел значительный объем исследований на созданном им специальном эргографе и обобщил в монографии «Очерк рабочих движений человека» (1906). Им была сделана попытка физиологического обоснования 8-часового рабочего дня.  

Первой отечественной книгой по физиологии труда  была работа Б. И. Словцова «Физиология труда» (1926), за ней последовала книга К. X. Кекчеева «Физиология труда» (1931)

Уже в самые первые годы становления отечественной физиологии труда направление исследований определялось изучением мышечной деятельности (запросы рационализации труда) и специальностями отдельных исследователей. Существенное значение имели проводимые в цехах отдельные виды хронометража.

Исключительно важное значение для развития, физиологии труда в СССР имели представления школы И. П. Павлова о фенотипических основах формирования реакций организма на внешнюю среду. Для человека это выразилось в понятии о жизненном стереотипе (Виноградов, 1957).

Под жизненным стереотипом понималась совокупность раздражителей из внешней и внутренней среды организма, включающая и сферу его трудовой деятельности. Важное место в формировании этого стереотипа занимают, врожденные циркадианные изменения физиологического состояния, на которые накладываются предшествующие и наличные формы деятельности. Разумеется, сам рабочий стереотип рассматривался как ряд элементов, объединенных в единую цепь в определенной последовательности.

Понятие о рабочем стереотипе объединило большую часть физиологов труда и в 50 - 60-х годах служило руководящей теоретической предпосылкой большинства исследований. В эти же годы появились первые систематические исследования физиологического состояния в условиях механизации труда, поточных систем; стало детально изучаться влияние факторов среды на производительность труда и состояние организма. Широко развернулись исследования состояния анализаторов, изучались «нервные» и «эмоциональные» формы труда. Значительное место заняли исследования роли микрорежимов труда. Этот период совпадает с формированием новой междисциплинарной науки - эргономики, призванной объединить данные о функциональных возможностях человека с техническими характеристиками создаваемых машин, полностью исключающих ручной труд, с одной стороны, и обусловивших появление новых форм трудовой деятельности наладчиков этих машинных систем  труда, лишенного прежней ритмичности и однообразия, - с другой. Предъявляются совершенно новые требования к изучению утомления, отбору работников, нормированию труда. 

Общая тенденция последнего периода развития физиологии труда - расширение ее задач, переход от изучения рабочих операций и их сочетания к общей характеристике физиологического состояния человека, с чем связано начало изучения стрессреакций человека,  наряду с продолжающимися целенаправленными физиологическими характеристиками отдельных профессий и форм труда.  Начался переход к изучению практически всего жизненного стереотипа человека. Такой подход к оценке физиологического состояния работающего позволил выявить ряд состояний, предшествующих развитию патологии как общей, так и профессиональной.

 

 Лекция 2 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА

1. Функциональные системы организма

2. Общие положения теории функциональных состояний 

3.Факторы, обусловливающие  динамику функциональных состояний

4. Классификация функциональных состояний

Функциональные системы организма

Функциональные системы - самоорганизующиеся и саморегулирующиеся динамические центрально-периферические организации, объединенные нервными и гуморальными регуляциями, все составные компоненты которых взаимосодействуют обеспечению различных полезных для самих функциональных систем и для организма в целом адаптивных результатов, удовлетворяющих его различные потребности.

Адаптивные результаты, образующие различные функциональные системы, могут проявляться на молекулярном, клеточном, гомеостатическом, поведенческом, психическом уровнях и при объединении живых существ в популяции и сообщества.

Ведущим свойством функциональной системы любого уровня организации является принцип саморегуляции.  Отклонение того или иного результата деятельности функциональных систем от уровня, определяющего нормальную жизнедеятельность организма, само является причиной к мобилизации всех составляющих функциональные системы компонентов на возвращение измененного результата к уровню, определяющему оптимальное течение процессов жизнедеятельности.

В нормально функционирующем организме действует универсальное правило: общая сумма механизмов, возвращающих отклоненный от оптимального уровня результат, с избытком преобладает над отклоняющими механизмами.

 Для удержания полезного приспособительного результата на оптимальном уровне и его возвращения к этому уровню в случае отклонения каждая функциональная система избирательно объединяет различные органы и ткани, комбинации нервных элементов и гуморальных влияний, а также - при необходимости - специальные формы поведения. 

  Функциональным системам разного уровня организации присуще свойство изоморфизма. Все функциональные системы имеют принципиально одинаковую архитектонику, включающую на основе саморегуляторных взаимодействий результат, обратную афферентацию от результата, центр и исполнительные элементы. Центральная архитектоника функциональных систем включает стадии афферентного синтеза, принятия решения, акцептор результата действия, эфферентный синтез, действие и постоянную оценку достигнутых результатов с помощью обратной афферентации.  

Взаимодействие функциональных систем в организме осуществляется на основе принципов иерархического доминирования, мультипараметрического и последовательного взаимодействия, системогенеза и системного квантования процессов жизнедеятельности. 

 Результатом деятельности функциональных систем является формирование полезных для самих функциональных систем и для организма в целом адаптивных результатов, удовлетворяющих его различные потребности. Полученные результаты в физиологии труда рассматриваются как функциональные состояния.

 

Общие положения теории функциональных состояний 

Описывая функциональное состояние как целостную реакцию организма, в качестве основных элементарных структур или звеньев системы выделяются функции и процессы разных уровней: физиологического, психологического и поведенческого.

 На физиологическом уровне  особое место занимают структуры, обеспечивающие двигательный и вегетативный компоненты состояния.

На психологическом уровне состояние описывается характеристиками основных психических процессов - восприятия, внимания, памяти, мышления, особенностями эмоционально-волевой регуляции, отражением в субъективных переживаниях и симптомах.

Для поведенческого уровня   ведущими являются точностные и скоростные характеристики выполняемых действия, однако существенную роль играют и качественные особенности реализации деятельности со стороны двигательного и речевого поведения.

 Функциональное состояние формируется благодаря совместному функционированию описанных звеньев системы, поэтому конкретные проявления деятельности отдельных элементарных структур всегда  взаимообусловлены.

Являясь продуктом активного взаимодействия организма с внешней средой в процессе деятельности, функциональное состояние представляет собой динамическое образование. Это обязывает рассматривать актуально представленное состояние как один из моментов постоянного изменения.

  При решении вопроса об изменении функционального состояния и его квалификации главное это информация об основных тенденциях в характере изменения выбранных для оценки показателей, а не их абсолютные значения. Особенно важны данные о текущих изменениях одних показателей относительно других и согласованности сдвигов.  

Таким образом  функциональное состояние - системная реакция организма, выражающаяся в виде интегрального динамического комплекса наличных характеристик тех функций и качеств индивида, которые прямо или косвенно обусловливают выполнение деятельности.  В качестве основных моментов в этом определении выделяются интегральный характер комплекса наблюдаемых изменений и непосредственная связь с динамикой эффективности деятельности.

Существуют два возможных пути развития функционального состояния на начальном этапе реализации актуализированной программы деятельности. Первый из них  состоит в постепенном усложнении формируемой системы ответной реакции до момента достижения ею полного соответствия с требованиями программы. Второй путь предполагает изначальную мобилизацию всей системы с включением явно избыточных элементов. Для реализации программ двигательного поведения характерен второй путь, что отражается в определенном функциональном состоянии - фазы гипермобилизации в процессе динамики стадий работоспособности.

В последующем, при упрочении адекватного ситуации способа реализации программы, избыточные  элементы, представляющие собой менее выгодные для организма формы ответа, как бы откладываются в резерв.

Функциональное состояние, понимаемое как системный ответ организма, обладает достаточной степенью устойчивости, допуская в определенных пределах колебания параметров отдельных функций при условии сохранения типа взаимодействия этих функций между собой. Поэтому далеко не всякое отклонение регистрируемых показателей состояния от тех, которые были приняты за начальную точку отсчета, может считаться свидетельством изменения характера диагностируемого состояния. Перестройка функциональных связей между элементами интегрального комплекса и тем более изменение входящих в его состав компонентов с необходимостью приведет не только к динамике количественных значений регистрируемых параметров, но и к изменению эффективности выполняемой деятельности. Последнее может проявиться как непосредственно во внешней результативности выполняемой работы, так и, что более важно, в изменении внутренней цены деятельности - психофизиологической стоимости затраченных ресурсов организма на достижение определенного уровня результативности. Эффективной, естественно, является деятельность, характеризуемая минимальными затратами внутренних ресурсов, позволяющими получить необходимый результат. Изменение функционального состояния, понимаемое как перестройка структуры системного ответа, всегда можно диагностировать в связи с наличием данных о динамике эффективности деятельности. В противном случае даже при выраженных колебаниях регистрируемых отдельных параметров можно говорить только о сдвиге состояния. 

Все  виды функциональных состояний  обязательно включают пять основных групп компонентов.

В первую группу входят энергетические компоненты реализуемой деятельности, т. е. физиологические функции, обеспечивающие требуемый уровень энерготрат. В качестве базовых элементов сюда входят практически все вегетативные системы организма.

Вторую группу составляют сенсорные компоненты деятельности, которые характеризуют наличные возможности приема и первичной обработки поступаемой информации. Сюда входит вся последовательность обработки информации от момента воздействия информации на рецепторные поля до ее поступления в виде импульсов в корковые центры.

Третью группу составляют информационные компоненты деятельности, обеспечивающие дальнейшую обработку поступившей информации и принятие решений на ее основе. К этой группе относятся показатели протекания основных когнитивных процессов - памяти и мышления.

Четвертая группа включает эффекторные компоненты деятельности, ответственные за реализацию принятых решений в поведенческих актах. Внутри нее можно выделить два подвида показателей.

Первый из них составляют так называемые «эргономические показатели», получение которых связано с анализом количественных и качественных характеристик выполняемой трудовой деятельности: производительности труда, темповых характеристик трудовых движений, точности их выполнения, спецификации ошибок, сбоев, аварий.

Другой подвид составляют показатели непосредственного осуществления двигательных актов. К ним относятся физиологические параметры реализуемых движений: тремор, мышечная сила, скорость реакции, координированность движений и т. д.

В пятую группу входят активационные компоненты деятельности, обусловливающие направленность и степень напряженности последней. В определенном смысле эта группа компонентов характеризует актуальную способность человека к реализации имеющихся у него качеств и личностных свойств. В эту группу входит целый ряд физиологических и психологических показателей: особенности гормональной активности и нервной регуляции, уровень внимания, установки субъекта, специфика его мотивационной сферы.

Факторы, обусловливающие динамику функциональных состояний

Все факторы, влияющие на изменение функциональных состояний в современной физиологии труда  анализируются  по категориям внешних и внутренних средств деятельности. Данная классификация основывается на анализе основных таксономических единиц деятельности, в процессе которой формируется функциональное состояние. Несмотря на различия конкретных форм трудовой деятельности, анализ ее структуры всегда предполагает выделение следующих основных таксономических единиц: субъекта труда (человека),  цели  труда, заданной в вещной или понятийной форме, средств  и  орудий труда, процесса труда  и условий труда. Каждый из названных базовых компонентов имеет сложное строение и в свою очередь может быть представлен соответствующей классификационной иерархией.

К категории факторов трудового процесса относятся две основные группы. Они непосредственно определяют уровень неспецифической напряженности деятельности и характер динамики работоспособности. Главный фактор, вызывающий сдвиги в уровне работоспособности,- нагрузка. Вид последней определяется содержанием деятельности. Нагрузка бывает физической, сенсорной, умственной, смешанной. Характер ее влияния на функциональное состояние определяется прежде всего величиной. Вторым фактором является длительность воздействия нагрузки и её распределение во времени.

К категории внутренних факторов относятся те, которые определяют человека как субъекта труда. Общие таксономические единицы этой категории связаны с основными аспектами жизнедеятельности индивида как биологического и социального существа. Выделяют анатомические, физиологические, психологические и поведенческие свойства.

На морфофизиологическом уровне формирование функционального состояния обусловливается анатомическими особенностями строения и развития человека. Это его конституционные особенности, возрастные и половые различия, особенности нервной деятельности, уровни гомеостатического регулирования и наличие адаптационных резервов.

На психологическом уровне к числу наиболее важных факторов относятся степень развития и актуальные возможности основных психических функций (восприятие, внимание, память, мышление), наличие определенных способностей и уровня волевых качеств, своеобразие мотивационной сферы человека, его эмоциональная устойчивость и лабильность, факторы, отражающие ряд личностных особенностей.

Крайне важным личностным качеством, задающим направление в формировании функционального состояния и иногда доминирующим над остальными личностными характеристиками, является уровень тревожности. Личностные факторы, присущие субъекту труда, в одних случаях создают благоприятную возможность для формирования определенного типа системного ответа, в других, - напротив, обеспечивают защиту от возникновения того или иного состояния.

Классификация функциональных состояний

Полноценное выполнение трудового задания предполагает установление оптимального с точки зрения заданных условий функционального состояния, которое обеспечивает эффективность работы человека или, в более общем случае, всей системы «человек - машина». Для оценки эффективности работы названной системы в эргономических исследованиях пользуются понятием «надежность». Под надежностью понимается вероятность выполнения поставленной задачи в течение определенного времени с допустимой точностью при сохранении в заданных пределах параметров функционирования работающей системы. Критериями надежности являются безотказность, безошибочность и своевременность выполнения необходимых функций каждым элементом работающей системы. Поскольку человек - главное организующее звено в работе системы «человек—машина», то возникает задача нахождения критериев оценки надежности. С этой точки зрения, одно из важнейших - понятие «цены деятельности». Этим термином обозначаются физиологические и психологические затраты при выполнении всей деятельности или отдельных ее этапов. Естественно, чем выше цена, тем выраженее напряженность деятельности.

С помощью критериев надежности функциональное состояние может характеризоваться с позиций способности человека выполнять деятельность на заданном уровне, при этом важнейшей оказывается определение цены деятельности. Она указывав на степень допустимости или недопустимости физиологических и психологических затрат, актуализируемых для выполнения стоящей перед субъектом задачи.

На основании выделенного положения можно ввести первый классификационный критерий - допустимость или недопустимость состояния с точки зрения надежности и цены деятельности. Это позволяет разделить все множество наблюдаемых функциональных состояний на два класса - разрешенных или запрещенных. Те функциональные состояния, при которых цена деятельности настолько высока, что появляется существенная вероятность развития патологии, вне всякого сомнения должны рассматриваться как запрещенные.

Углубленное изучение механизмов формирования ответной системной реакции, каковой является функциональное состояние, позволяет выделить два других основных класса: состояние адекватной мобилизации и состояние динамического рассогласования. Основным критериальным различием в этом случае служит соответствие конкретного функционального состояния тем требованиям, которые предъявляет к нему деятельность.

Состояние адекватной мобилизации характеризуется оптимальным соответствием структуры системного ответа комплексу воздействующих факторов. Под оптимальностью при этом понимается, с одной стороны, такая организация системной реакции, при которой обеспечиваются требуемые выходные параметры деятельности при ее минимальной внутренней стоимости; с другой - она предполагает наличие и готовность к действию резервных механизмов, позволяющих  адекватно среагировать  и  на  дополнительную нагрузку.

 Другой класс состояний - динамического рассогласования - характеризуется отсутствием адекватности ответной реакции задачам и условиям выполняемой деятельности. Их возникновение определяется спецификой и динамикой воздействующих факторов.

Очевидно, что все виды состояний адекватной мобилизации относятся к классу разрешенных состояний. Однако нельзя осуществить такое же полное наложение классов состояний динамического рассогласования и запрещенных состояний. Дело в том, что целый ряд состояний динамического рассогласования вполне допустим по цене деятельности и не нарушает надежности ее выполнения. Во многих случаях такие состояния - вынужденная реакция организма на особенности конкретных условий деятельности и ее содержания.

Возможна еще одна интерпретация выделения состояний адекватной мобилизации и динамического рассогласования. Классификационным критерием при этом является степень сформированности системы гомеостатического регулирования. При состояниях адекватной мобилизации обеспечение деятельности происходит за счет напряжения существующей системы регуляции. Если же для обеспечения нормального функционирования требуется перестройка этой системы и создание новой, то можно диагностировать наличие состояния динамического рассогласования.

В качестве основных групп состояний для дальнейшего рассмотрения выделены состояния работоспособности, экстремальные, эмоциональные, реактивные, пограничные и патологические.

Состояния работоспособности характеризуют степень реализации потенциальных возможностей выполнения деятельности человеком и объем имеющихся у него физиологических резервов. Этот класс представлен достаточно четко определенным континуумом состояний, иногда обозначаемых как фазы работоспособности. К ним относятся состояния мобилизации, первичной реакции, гиперкомпенсации, компенсации, субкомпенсации, декомпенсации и срыва. Сюда же относят состояния послерабочей релаксации и активного восстановления, а также состояние конечного порыва.

Все состояния от фазы мобилизации до фазы субкомпенсации представляют собой разрешенные состояния, а фазы декомпенсации и срыва - неразрешенные. По критерию адекватности требованиям деятельности состояния субкомпенсации, декомпенсации, срыва, послерабочей релаксации, конечного порыва относятся к категории состояний динамического рассогласования.

Экстремальные состояния любого вида прежде всего характеризуются наличием динамического рассогласования. По своей природе экстремальные состояния призваны обеспечивать ответные реакции организма при действии факторов, выходящих за границы нормы (в абсолютном или относительном смысле). Обеспечение такой работы всегда связано с перестройкой систем гомеостатического регулирования и привлечением новых средств для достижения цели. По характеру и направленности на решение разных поведенческих задач (сохранение жизнедеятельности организма или достижение цели выполняемой деятельности в усложнившихся условиях) все экстремальные состояния делятся на две группы: реакции тревоги разной степени (слабой, средней и крайней) и адекватные формы  ответа.

Сущность эмоциональных состояний можно охарактеризовать как отношение субъекта к ситуации и внутреннюю оценку возможности реализовать свои потребности в определенных условиях деятельности. Все они могут быть разделены на две группы: эмоционального напряжения, обеспечивающих адекватное требованиям трудовой ситуации повышение расходов внутренних ресурсов, и эмоциональной напряженности, приводящих к дезорганизации структуры выполняемой деятельности. При отнесении конкретных состояний к той или иной группе учитывается не только качество эмоций (например, радость, неприязнь, скука и пр.), но и степень выраженности переживания.

Реактивные состояния объединяют достаточно сложную и неоднородную группу состояний, наступающих после прекращения деятельности. Одни из этих состояний характеризуются наличием застойной рабочей  доминанты, другие - полным распадом системы обеспечения деятельности, своеобразным ретроактивным торможением, третьи определяются как плата за  деятельность в виде истощения не только регуляционных, но и энергетических резервов.

Пограничные состояния - это класс состояний, часто называемых   предболезнями или предпатологиями. Их возникновение характеризует возможность развития патологического состояния.   Развитие пограничных состояний чаще всего связано с продолжительным или резким (предельным) напряжением некоторых функций в процессе труда. Другая важнейшая причина возникновения предпатологий - быстрая (или частая) смена одних условий деятельности на другие, не позволяющая сработать механизмам адаптации или упрочить их положительный эффект. Наличие подобных факторов в структуре труда должно вызывать особо пристальное внимание  специалистов в области охраны труда. 

 Лекция 3

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ  МЕХАНИЗМЫ              РАБОТОСПОСОБНОСТИ»

 

 

 

 ВОПРОСЫ:

                    1. Определение понятия работоспособность человека  

                    2. Показатели работоспособности

                    3. Динамика работоспособности человека

                    4. Показатели и методы оценки работоспособности

 

Определение понятия работоспособность человека

Физиологическая основа производительности живого труда - работоспособность человека.   Именно благодаря работоспособности становится возможной реализация опыта, знаний и умений человека.

Работоспособность - потенциальная способность человека на протяжении заданного времени и с определенной эффективностью выполнять максимально возможное количество работы (Словарь физиологических терминов, 1987).

Работоспособность - способность к выполнению конкретной (например, операторской) деятельности в рамках заданных временных лимитов и параметров эффективности  (В. П. Загрядский и А. С. Егоров , 1971).

Работоспособность - состояние систем организма, их готовность проявить максимум своих возможностей (Е. П. Ильин, 1968).

Очевидно, что практически каждое из приведенных определений работоспособности только в той или иной степени отражает различные стороны рассматриваемого явления. В самом общем виде слово «работоспособность» означает способность работать или способность выполнять работу.

Попыткой объединить эти точки зрения можно считать определение работоспособности, данное по «ГОСТу 21033-75»: «Работоспособность человека-оператора - свойство человека-оператора, определяемое состоянием физиологических и психических функций и характеризующее его способность выполнять определенную деятельность с требуемым качеством и в течение требуемого интервала времени».

 

Обобщая все сказанное, можно констатировать, что понятие «работоспособность» должно отражать следующие стороны рассматриваемого явления:

а)  максимальные (предельные) возможности организма выполнять ту или иную конкретную деятельность;

б) физиологическую стоимость работы или цену, которую организм должен «уплатить» за возможность осуществления той или иной конкретной деятельности;

в) активационные возможности, обеспечивающие выход из состояния оперативного покоя на требуемый уровень мобилизации функций; 

г) отдаленные последствия вызываемых работой физиологических сдвигов для здоровья, определяющие сохранение способности к данной работе в течение всего общественно необходимого периода трудовой деятельности.

Исходя из понятий изучаемой нами учебной дисциплины этим требованиям  в целом отвечает определение «работоспособность» - величина функциональных резервов организма, которые без ущерба для состояния здоровья могут при условии высокого уровня мотивации быть реализованы в некоторый объем определенной работы заданного качества.

Показатели работоспособности

Под результативностью труда  обычно подразумевается  наличие результатов  труда, которые могут быть позитивными (запланированными) и негативными (неожиданными).

Эффективность – соответствие полученного результата поставленным целям и задачам. Эффективность – более узкое понятие, чем результативность, ибо охватывает как правило позитивные результаты. Эффективность определяют либо количеством затрат, необходимых для получения определенного результата, либо результатом, полученным при определенных затратах.

Оптимальность – достижение наилучшего результата в данных условиях при минимальных затратах времени и усилий участников. Возможны и другие определения слова «оптимальный»: наилучший с точки зрения определенных критериев, наилучший для конкретных условий, наилучший из нескольких результатов. Оптимальность уже чем эффективность, ибо это не просто достижение поставленной цели, а при минимальных затратах сил и времени работника.

Предметные показатели эффективности чаще характеризуют результат труда, а психологические, личностные обычно относятся к процессу труда; вместе с тем при оценке результата учитывается и психологическая цена усилий человека.

При оценке эффективности труда принято  различать:

объективные, предметно-технологические показатели эффективности: производительность (количество продукции, выпущенной в единицу времени). Сама производительность труда характеризуется прямыми показателями - количество продукции, выработанной в единицу времени и обратными показателями - трудоемкостью, то есть временем, затраченным на производство единицы продукта.  Обобщающий показатель производительности - количество продукции, выработанной в единицу времени.

субъективные, психологические, личностные показатели эффективности:   вовлеченность разных сторон и уровней психики человека в осуществление деятельности, активизация не только умственных, когнитивных способностей человека, но и отработанность исполнительных операций, действий, а также зрелость мотивационно-волевых компонентов.

С учетом объективных и субъективных показателей эффективность, качество труда понимается как интегральная характеристика, фиксирующая «показатели качества и количества выпускаемой продукции, взятые в отношении к сырьевым и временным затратам на ее производство, психологической и физиологической «цене» трудовых усилий, а также по отношению к показателям здоровья и развития личности трудящихся».

Работоспособность изучается по ряду показателей: 

прямые показатели – эффективность и надежность выполнения профессиональных задач или отдельных действий в условиях реальных профессиональных ситуаций и в ходе решения особых тестов на отдельные элементы деятельности;

косвенные показатели текущего функционального состояния (в процессе деятельности или покоя и по самооценке в анкетах), а также показатели резервных возможностей человека при проведении нагрузочных проб (степени напряжения, компенсаторные возможности и др.).

Важно различать наличный уровень работоспособности на определенный отрезок времени (результат деятельности и психологическая цена деятельности), а также потенциальную работоспособность (динамику профессионального развития, совершенствования профессиональных значимых качеств и функций).

Работоспособность в целом зависит от ряда факторов - от состояния мотивации и направленности личности, от способностей и от умения человека мобилизовать свои возможности, от функциональных состояний и от величины резервных возможностей, здоровья, выносливости человека, от профессионального опыта, уровня развития, пластичности, устойчивости специальных знаний, умений, навыков; от тренируемости, то есть от возможности выполнять работу при различных функциональных состояниях, как бы невзирая на них.

Динамика работоспособности человека

Изучение закономерностей динамики работоспособности человека в течение какого-то времени (смены, суток, недели) предполагает необходимость регистрации через определенные промежутки времени тех изменений, которые она претерпевает. Для этого применяется три группы показателей, характеризующих как результаты производственной деятельности, так и физиологические сдвиги в организме и изменения психических функций человека во время труда.

Первая группа - технико-экономические показатели: почасовая выработка продукции; качество продукции; продолжительность выполнения производственной операции; потери рабочего времени по вине рабочего; время простоев оборудования при многостаночном обслуживании.

Вторая группа - показатели, характеризующие физиологические сдвиги в организме работающего: время реакции на раздражители (световые, звуковые); мышечная сила и выносливость; частота пульса, ударный и минутный объемы кровообращения; уровень артериального кровяного давления; легочная вентиляция, частота дыханий и коэффициент потребления кислорода, кожная температура и др.

Третья группа - психологические показатели, характеризующие состояние таких психических функций человека во время труда:   внимание (концентрация, переключение, распределение), мышление, память, восприятие, эмоциональное напряжение.

На основе всех перечисленных показателей, взятых в динамике рабочего дня, строятся кривые работоспособности, представляющие собой графическое изображение изменения показателя во времени. Анализ этих кривых говорит о том, что paбoтоспособность человека имеет ярко выраженную фазность.

                          Регламентируемое время работы, усл.ед.

Рис. 1. Теоретическая кривая работоспособности. Сплошная линия — работа;

прерывистая - нерабочее время. 1 - 5 - фазы работоспособности.

Фазами работоспособности называются стадии изменения функционального состояния организма человека в процессе деятельности. Такими фазами течение смены являются следующие.

1. Предрабочее (дорабочее) состояние, характеризующееся заблаговременной подготовкой организма к предстоящей деятельности и выражающееся в определенных сдвигах в нервно-мышечной системе. Выраженность предрабочих сдвигов зависит от многих факторов: уровня притязаний и потребности в данной деятельности, оценки ожидаемого достижения цели, индивидуально-типологических особенностей личности, интенсивности предстоящей работы.

2.    Фаза врабатывания, или стация нарастающей работоспособности.

Это период, в течение которого совершается переход от состояния оперативного покоя к рабочему состоянию. Он характеризуется переводом функций на новый уровень интенсивности протекания. В частности, усиливаются обменные процессы в организме, устанавливается координация между нервными центрами и рабочими органами путем образования доминанта и усвоения ритмов. В самом начале этой фазы отмечаются определенная напряженность физиологических функций организма и сравнительно невысокий уровень технико-экономических показателей работы.

3. Фаза устойчивой работоспособности, или устойчивого состояния, характеризуется наивысшей для данного работника производительностью труда. В этот период устанавливается оптимальный режим работы организма и вырабатывается определенная стабилизация показателей организма. Для этой фазы характерны высокие технико-экономические показатели работы при снижении напряженности физиологических функций, а основная функциональная система становится устойчивой доминантой. Продолжительность фазы устойчивого состояния составляет около 75% рабочего времени в первой половине смены и 65% - во второй.

4.   Фаза развивающегося утомления начинается примерно через 3-4 ч после начала работы и характеризуется снижением технико-экономических показателей: уменьшением выработки и ухудшением качества продукции, увеличением времени выполнения производственных операций. Одновременно нарастает напряженность физиологических функций, и человек чувствует усталость. Это состояние усиливается также чувством голода.

После обеденного перерыва, во второй половине рабочей смены стадии врабатывания,- устойчивой работоспособности и развивающегося утомления повторяются. Однако они имеют свои особенности. Так, стадия врабатывания завершается быстрее, уровень устойчивой работоспособности ниже, чем в первой половине рабочей смены; в послеобеденный период отмечается также более раннее и интенсивное падение работоспособности в результате развивающегося утомления.

Иногда в конце рабочей смены возможно повышение работоспособности человека в результате воздействия чисто эмоциональных факторов. Эта фаза в динамике работоспособности получила название "эмоциональный, или конечный порыв".

По окончании работы наступает период восстановления физиологических функций организма и работоспособности.

Выделяют четыре типа динамики работоспособности.

Первый тип характеризуется постепенным повышением производительности труда на протяжении от нескольких минут до 1,5-2 ч, стабилизацией производительности на высоком уровне в течение 1-2 ч и последующим снижением работоспособности в связи с развивающимся утомлением.

Второй тип динамики работоспособности характеризуется наибольшей производительностью труда в первый час работы и снижением ее в последующие часы первой половины смены.

Третий тип динамики работоспособности отличается многократными колебаниями производительности труда на протяжении смены.

Четвертый тип динамики работоспособности характеризуется высоким темпом и устойчивым ритмом производительности труда с первых минут и на протяжении 4 ч рабочего дня.

Для систем и органов человека характерны периодические колебания их активности, связанные с влиянием смены дня и ночи, физико-химических явлений окружающей среды и процессов социального и психологического характера. Поэтому работоспособность человека изменяется в течение суток. Экспериментально доказано, что колебания работоспособности в течение суток соответствуют вегетативным биоритмам.

На кривой работоспособности обнаруживаются три периода:

с 6 до 15 часов работоспособность постепенно повышается, достигая максимума к 10-12 часам, после чего начинает снижаться;

с 15 до 22 часов работоспособность вначале повышается, а через несколько часов опять снижается;

с 22 до 6 часов работоспособность имеет отрицательный знак. Максимум ее снижения приходится на 3 часа.

Типичным для большинства функций является наличие двух максимальных и двух минимальных периодов. Подъемы работоспособности отмечаются в пред- и послеобеденные часы, спад - во время обеда и ночью.

Знания закономерностей динамики работоспособности в течение рабочей смены, суток, недели необходимы для правильного решения практических вопросов организации труда на предприятии.

Показатели и методы оценки работоспособности

В качестве показателей физической работоспособности, т. е. способности к физическому труду, предлагаются различные биометрические индексы и пробы, в той или иной мере характеризующие физическое развитие человека.  При этом учитывается, что      физическая работоспособность - это комплексное понятие, которое можно определить как интегральную психофизическую характеристику организма, отражающую свойства скелетных мышц, вегетативное, субстратное и энергетическое обеспечение, нервную и гуморальную регуляции, а также нервно-психические свойства и мотивацию индивидуума, количественно выражающиеся в величине объема и (или) интенсивности (мощности, скорости) произведенной механической работы.

Важнейшим компонентом этого определения является необходимость и возможность количественного измерения интенсивности и/или объема произведенной механической работы. Соответственно показатели, которые не могут быть интерпретированы в единицах объема или мощности механической работы, не могут быть применены для оценки физической работоспособности.

За 100 лет научного изучения физической работоспособности человека были разработаны всего три основных подхода к решению этой проблемы .

Физиологический подход основан на  линейной зависимости показателей деятельности вегетативных систем организма от мощности (интенсивности) физической работы. Это увеличение, однако, небеспредельно, каждый из показателей имеет свой «потолок», причем мощность нагрузки, при которой достигается максимальный уровень физиологической функции, отражает функциональный резерв соответствующей вегетативной функции. По этой причине в рамках физиологического подхода рассматриваются две группы показателей: скорость нарастания функции при увеличении нагрузки (угол наклона кривой) и абсолютный предел активности функции. В общем случае принято считать, что чем меньше скорость нарастания функции и чем выше абсолютный предел ее активности, тем выше уровень физической работоспособности. Важно учитывать, что во избежание грубых ошибок в оценках следует рассматривать обе эти характеристики совместно.

Энергетический подход   предполагает оценку мощности, емкости и экономичности каждого из трех источников энергии, функционирующих в скелетной мышце: аэробного, анаэробного гликолитического и анаэробного фосфагенного. Энергетический подход к оценке работоспособности в еще большей мере, чем физиологический, страдает от недостатка хорошо разработанных тестов. Это существенно затрудняет проведение исследований в рамках этих подходов, и особенно - трактовку получаемых результатов. 

Эргометрический подход состоит в непосредственном измерении объема и интенсивности выполняемой работы. Использование нелинейной математической модели Мюллера   позволяет оценивать мощность всех трех энергетических систем, а также интегральную емкость энергетических систем организма.  В то же время эргометрические методы не дают возможность оценить экономичность и «физиологическую стоимость» выполняемой мышечной работы. По этой причине для целей индивидуальной диагностики они должны сочетаться с измерениями физиологических показателей, простейшим из которых является частота сокращений сердца в процессе выполнения нагрузки и в восстановительном периоде после ее завершения.

Для оценки умственной работоспособности используются различные буквенные, цифровые и другие аналогичные тесты, направленные на изучение внимания, памяти, мышления и некоторых других психофизиологических функций, обеспечивающих успешность в том или ином виде умственной деятельности.