Эргономика как естественнонаучная основа оптимизации орудий, условий и процесса труда

Понятие «эргономика» появилось в 1857 г., когда польский естествоиспытатель В. Ястшембовский опубликовал работу «Черты эргономики, т. е. науки о труде».

Эргономика (греч. ergon — работа + nomos — закон) — научная дисциплина, которая изучает функциональные возможности человека в трудовых процессах, выявляет возможности и закономерности создания оптимальных условий для высокопроизводительного труда и обеспечения необходимых удобств человеку. Эргономика базируется на данных технических наук, инженерной психологии, гигиены труда, социологии, физиологии, антропометрии и др.

При любом труде человек несет мышечную, психическую и нервную нагрузки. Но по мере развития производства меняются условия труда, роль и место человека в трудовом процессе, а с ними претерпевает эволюцию и физиология труда. Появление в начале XX в. сложных видов трудовой деятельности, потребовавших быстрой реакции, восприятия и других психических процессов, обусловило изучение психологических особенностей труда.

Дифференцированное изучение различных аспектов труда (физиологии, гигиены, психологии и др.) позволило выявить важные закономерности и сформулировать принципы отдельных моментов трудового процесса. По мере накопления отдельных знаний возникла необходимость комплексного изучения трудовой деятельности человека. Уже в 1921 г. советский психолог В. Н. Мясищев на первой Всероссийской инициативной конференции по научной организации труда и производству предложил создать особую научную дисциплину — эргологию (греч. logos — учение) с целью систематизации человеческих знаний о труде. Хотя тогда и были определены проблемы новой научной дисциплины, однако в самостоятельное научное направление она не оформилась.

Преодоление одностороннего решения проблем организации труда начинает организованное в Англии эргономическое общество. Термин «эргономика» по отношению к новой научной дисциплине был принят в 1949 г.

В СССР эргономика как самостоятельная научная дисциплина развивается в 50-е годы. Становление и развитие этой науки было вызвано изменениями условий трудовой деятельности, которые произошли в результате бурного развития техники, механизации и автоматизации труда, появления интенсифицированных методов работы и нового оборудования, а также необходимостью научной организации труда. Надежность и эффективность усложнявшейся техники в значительной мере стала определяться «человеческими факторами». Если бы в сложных орудиях труда они не учитывались, пользоваться ими стало бы почти невозможно. Технический прогресс, таким образом, не мог не поставить проблему «человек и машина».

Требования к обеспечению удобств работы человека

Требования к обеспечению удобств работы человека касаются не только отдельных машин, но и всей окружающей среды. Часто человек работает при искусственном освещении, повышенном или пониженном атмосферном давлении, в среде с определенным химическим составом воздуха, при шуме, вибрации и т. д. Поэтому при создании новой машины речь должна идти не только о ней, а о системе человек — машина — окружающая среда. Такой подход обусловил контакты между техническими дисциплинами и науками о человеке и его трудовой деятельности, на стыке которых и возникла комплексная наука — эргономика. Ее отличительная черта — неразрывность технического и человеческого аспектов. Она не сводится к сумме составляющих ее наук, так как для оптимизации условий трудовой деятельности недостаточно использовать только отдельные рекомендации физиологии, психологии, гигиены труда и т. д. Для достижения эффективности системы человек — машина — среда необходима многомерная оптимизация условий с учетом весомости коэффициентов человеческих и технических факторов.

Отраслью психологии, которая близка к эргономике, является инженерная психология. Она изучает орудия труда и технологические процессы с точки зрения выяснения требований, которые эти орудия и процессы предъявляют к психическим свойствам человека. Инженерная психология занимается проблемами поиска целесообразного распределения и согласования функций между человеком и машиной, взаимодействия людей при управлении, а также исследует факторы, которые определяют надежность и точность работы человека, анализирует процессы восприятия им информации.

Эргономика тесно связана с психологией труда, которая изу чает взаимосвязи человека с условиями и орудиями труда, а также с социальной психологией и социологией.

Оптимизация трудовой деятельности базируется также на данных физиологии труда, динамики изменений функционального состояния человека во время работы. Создание оптимальных условий труда немыслимо без учета требований гигиены труда.

Эргономика тесно связана с научной организацией труда. Последняя как система практических рекомендаций и методов повышения эффективности производства составляет основную практическую цель эргономики.

Задачей эргономики является, таким образом, комплексное изучение и проектирование трудовой деятельности человека с целью оптимизации орудий, условий и процессов труда.

В развитии эргономики различают два этапа: коррективный и проективный.

Для коррективного этапа характерно независимое друг от друга изучение «человеческих факторов» различными специалистами (психологами, физиологами и т. д.) и поочередная оптимизация условий трудовой деятельности по отдельным факторам. Требования инженерной психологии при этом, например, не связываются с данными физиологии, гигиены, а при оптимизации условий по физиологическому или другому фактору остальные заранее принимаются как оптимальные или вовсе не учитываются. В реальных же условиях все факторы взаимосвязаны и сумма идеализированных одномерных оптимумов не соответствует действительности.

Коррективная эргономика — это начальная стадия эргономики вообще. Она оказывает положительное влияние на накопление частных факторов о труде и объединяет различных специалистов для решения актуальных проблем. Уже в рамках коррективного этапа развития эргономики делаются попытки свести разрозненные факты воедино.

Проективная эргономика ставит задачу исследовать деятельность человека комплексно, выявив всю совокупность факторов, которые оказывают влияние на человека. В настоящее время еще необходимо выработать методы таких комплексных исследований. Большой вклад в развитие эргономики вносят советские ученые В. П. Зинченко, В. М. Мунипов, Б. Ф. Ломов и др.

Как новое научное направление эргономика имеет большие перспективы и бурно развивается во всех странах.

В капиталистических странах рационализация труда с помощью эргономики преследует повышение эффективности производства с целью увеличения прибылей монополий.

При социализме достижения эргономики способствуют всестороннему развитию человека, улучшению условий труда и быта, служат превращению труда в творческую деятельность и жизненную потребность. Требования эргономики учитываются при организации труда, проектировании новой техники и создании бытовых предметов.

Динамика изменений функционального состояния во время работы

Изменение функционального состояния работающего человека (в дальнейшем именуемого также оператором) является одним из важнейших вопросов психофизиологии.
В процессе выполнения работы изменения функционального состояния проходят несколько фаз, или этапов, каждая из которых характеризуется закономерными изменениями физиологических функций и отличается от другой успешностью выполняемой работы. В. И. Медведев устанавливает следующие фазы.

1. Организм человека мобилизуется еще до начала работы. Характер специфических сдвигов определяется выработанными навыками и степенью тренированности организма. Человек отвлекается от внешних раздражителей, внутренне собирается, обдумывает особенности предстоящей работы. Выражением первой фазы является некоторое возрастание силы сердечных сокращений, подъем артериального давления, усиление и углубление дыхания.

2. Физиологический механизм этой фазы связан с внешним торможением в результате изменения характера раздражителей. Она длится несколько минут, а при отчетливо выраженной первой фазе может и вообще не наблюдаться.

3. Третья фаза — одна из наиболее сложных и занимает весь период начальной работы. Человек приспосабливается к оптимальному режиму работы, реакции его организма еще не точно соответствуют ее характеру и величине нагрузки. Организм реагирует на внешние раздражители с большей силой, чем это необходимо. Продолжительность этой фазы зависит от тренированности оператора.

Вторую и третью фазы нередко объединяют в одну, называемую фазой втягивания.

4. Устанавливается оптимальный режим работы органов и систем организма. Эффективность труда при этой фазе максимальная.

5. Функциональное состояние снижается. Организм начинает перестраиваться и необходимый уровень его работы поддерживается за счет ослабления менее важных функций (например, нормальное кровоснабжение обеспечивается не за счет увеличения силы сердечных сокращений, а за счет возрастания их частоты). Перестройка работы организма поддерживает относительно стабильное функциональное состояние, но уровень функционирования рабочих систем организма снижается и эффективность труда понижается.

6. Эта фаза характеризуется неуклонным ухудшением функционального состояния организма, появлением ошибок в работе и снижением эффективности труда.

Пятую и шестую фазы объединяют также в одну, называемую фазой утомления.

7. Фаза срыва, при которой регулирующие механизмы расстраиваются, реакции организма неадекватны внешним сигналам, а работоспособность резко падает. Нарушение деятельности внутренних органов может привести к обморокам, а при чрезвычайных длительных напряжениях — даже к смертельным исходам.

Если длительная работа приводит к появлению только четвертой или пятой фазы, то перед окончанием их возможно появление состояния так называемого конечного порыва. В этом случае мобилизуются все дополнительные резервные силы организма и работоспособность может резко повыситься. Длительность этого состояния зависит от характера раздражителей.

Состояние утомления начинает возникать, таким образом, с пятой фазы, и зависит от ряда факторов. Основным является физическая нагрузка, и чем она больше, тем раньше наступает утомление. На развитие утомления оказывает также влияние статический или динамический характер работы; интенсивность нагрузки во времени и ее характер (постоянная или ритмическая).

Утомление наступает быстрее при статической нагрузке, а также при увеличении ее интенсивности во времени. При уменьшении интенсивности время наступления утомления не изменяется, но снижается производительность.

Появлению утомления способствуют также факторы, которые действуют не сами по себе, а в сочетании с основным. Их подразделяют на три большие группы:

1) факторы микроклимата (пониженное содержание кислорода в воздухе, повышенное содержание углекислого газа, пониженная влажность, высокая температура и т. п.);

2) факторы, связанные с использованием техники (загрязненность воздуха газами, вибрация, ускорение, шум, изменение освещенности, неудобство рабочей позы и т. д.);

3) факторы, связанные с нарушением режима труда и отдыха (недостаточность времени для восстановления сил после утомления, неправильное использование перерывов между работой, неправильное чередование работы и отдыха и т. п.).

Развитие утомления

На развитие утомления большое влияние оказывают эмоциональные факторы, связанные с состоянием человека и со значимостью выполняемой им работы. Степень выраженности и характер эмоционального состояния определяет множество факторов — личностные характеристики, врожденные особенности нервной системы, степень подготовленности оператора, эмоциональная устойчивость и др. Положительные эмоции препятствуют наступлению утомления, повышают работоспособность и являются основой творчества, отрицательные — наоборот. Но предсказать эффект трудно, так как эмоциональная сфера человека относится к сложнейшим вопросам психофизиологии.

Специфический вид утомления возникает также при отсутствии деятельности, например, у работающих в режиме ожидания. Снижению общего уровня возбуждения и появлению более быстрого утомления способствует монотонный труд.

Динамика работоспособности и утомления связана со структурой рабочего процесса, поэтому не следует стремиться к установлению единых критериев утомления для всех видов деятельности. Правильным будет устанавливать их применительно к конкретной работе.

Для обеспечения надежности оператора в системе человек — машина — среда, особенно при современной технике с повышенными требованиями к управлению и возрастающей сложностью трудовых операций, необходимо соблюдать общие требования инженерной психологии и проектировать надежность не только машины, но и работы человека, правильно распределять функции между ними.

Все пути и способы, которые ведут к более позднему утомлению, разделяют на специфические и неспецифически е. К первой группе относятся подготовка оператора к профессиональной деятельности и рациональная организация рабочего процесса (организация рабочего места и разработка таких физиологических приемов и навыков, которые соответствуют физиологическим закономерностям систем организма). В данном случае необходимо точно знать структуру рабочего процесса и разрабатывать рекомендации к конкретному виду труда. Неспецифические методы поддержания работоспособности связаны в основном не с особенностями труда, а с воспитанием и тренировкой общих качеств и общей физической подготовки человека.

Восстановление функционального состояния организма и снятие утомления происходит в процессе отдыха. Однако изменение функционального состояния после окончания работы протекает по-разному, и это необходимо учитывать при организации отдыха.

Если в конце работы утомление достигло выраженной величины, то в первый час отдыха состояние организма, особенно его ведущих функций, остается пониженным или даже несколько ухудшается. Постепенное восстановление их происходит лишь с течением времени, при этом раньше восстанавливается состояние органов, обеспечивающих жизненно важные функции (нормализуется частота и сила сердечных сокращений, артериальное давление, дыхание). Другие органы, в том числе и нервная система, нормализуются позже, так как для этого сначала необходимо обеспечить их энергетическими материалами.

Организация и содержание отдыха определяются характером работы, а также условиями быта человека и его склонностями.

Если отдых после работы был правильно организован и достаточным по времени, состояние физиологических функций полностью нормализуется. Но эта нормализация не означает полного возврата к прежнему состоянию. В организме возникают определенные физиологические изменения, которые отражают процесс тренировки.

Правильно организуемый режим труда и отдыха позволяет значительно отодвинуть утомление и сохранять высокую работоспособность. Такой режим должен вырабатываться с учетом конкретных условий, характера работы и общих физиологических рекомендаций.

Антропометрические факторы и их учет в художественном конструировании

Учет индивидуальных особенностей строения человека при проектировании промышленного оборудования, инструмента, приспособлений является основным условием снижения утомления и повышения производительности труда, предотвращения патологических изменений в организме. Человек служит основой при нормировании функциональных размеров всей предметно-пространственной, производственной и бытовой среды.

Измерениями человеческого тела занимается антропология и, в частности, ее раздел — антропометрия (греч. anthropos — человек+metreo — меряю).

Измерения тела производят по характерным (антропометрическим) точкам с помощью различных устройств и инструментов. Для получения данных, достоверных для практики художественного конструирования, численность измеряемой группы должна быть не менее 300 человек. Средние значения определяются методами вариационной статистики, так как характер изменчивости подчиняется закону нормального распределения.

Антропометрические признаки определяются с учетом возрастных, половых, территориальных и других факторов. Рост людей неодинаков не только в отдельных странах, но и районах. Например, средний рост мужчин-голландцев составлял (1965) 1770, чехов — 1732, поляков — 1685 мм. В СССР средний рост соответственно мужчин и женщин был равен (1961): эстонцев — 1710 и 1610 мм, одесситов — 1678 и 1578, карелов — 1669 и 1556, якутов — 1652 и 1545 мм.

Колебания среднего роста для больших групп населения земного шара весьма значительны. Наибольший рост отмечен у негров к юго-востоку от озера Чад — 1820, наименьший — у африканских пигмеев — 1410 мм.

Средний рост человека на протяжении времени не остается стабильным. В 1920 г. средний рост мужчин в нашей стране составлял 1650, а в 1964 г. он уже достиг 1680 мм. В 1935 г. средний рост 13-летних девочек был 1456, 14-летних мальчиков — 1523 мм, а в 60-х годах — соответственно 1548 и 1600 мм. Таким образом, художнику-конструктору необходимо всегда учитывать изменчивость антропометрических признаков во времени.

Антропометрические признаки устанавливаются из соотношений размеров тела человека в статических положениях стоя и сидя.