Оценка тяжести и напряженности физического труда человека

Опасности, возникающие в процессе производственной де­ятельности человека, обусловлены его взаимодействием с маши­нами и производственной средой.

В свою очередь, опасности, формируемые непосредственно человеком, определяются антропометрическими, физиологиче­скими, психофизическими и психологическими характеристика­ми человека.

По характеру выполняемых работ деятельность человека может быть представлена тремя группами:

• умственный труд;
• физический труд;
• механизированные формы физического труда.

Такое представление деятельности человека позволяет рассмат­ривать его как систему взаимосвязанных подсистем «человек» как организм-личность и «среда обитания» (деятельности). При этом в среде обитания, которая в процессе трудовой деятельности явля­ется производственной средой, формируются различные опасно­сти.

Физический труд (работа) — это выполнение человеком энер­гетических функций, так как физическая работа требует значи­тельной мышечной активности, которая может быть как динами­ческой, так и статической. При этом физическая тяжесть работы определяется энергетическими затратами. В связи с этим все виды работ, выполняемых человеком, могут быть подразделены на три категории: легкие работы — I; работы средней тяжести — II; тя­желые физические работы — III.

В свою очередь, легкие физические работы  подраз­деляются на две категории: 1а и 16. К категории 1а относятся рабо­ты, проводимые сидя и требующие незначительных физических усилий. При этом энергозатраты составляют до 139 Вт.

К категории 16 относятся работы, проводимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и требующие некоторых физических усилий. При этом энергозатраты составляют 140… 175 Вт.

Физические работы средней тяжести  также под­ разделяются на две категории: Па и 116. К категории Па относятся работы, при которых энергозатраты составляют 175…232 Вт (ра­боты, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (массой до 1 кг) грузов (изделий, предметов и др.) в положении стоя или сидя, требующие определенных усилий). К категории 116 относятся работы, при которых энергозатраты составляют 233…290 Вт, связанные с ходьбой, перемещением и переносом
тяжелых грузов (массой до 10 кг) и требующие умеренных физи­ческих усилий.

Тя ж е л ы е ф и з и ч е с к и е раб оты характеризуются рас­ходом энергии более 290 Вт. К этой категории относятся работы, связанные с постоянными передвижениями, перемещением и пе­реносом значительных (массой более 10 кг) тяжестей и требу­ющие больших физических усилий.

Для количественной оценки энергетических затрат на мыше­чную работу целесообразно использовать данные, приведенные в табл. 4.1, 4.2. При этом следует иметь в виду, что затраты энергии на мышечную работу сверх уровня покоя независимо от эмоцио­нального состояния, связанного с работой, а также независимо него рабочего суммированием затрат на поддержание рабочей позы (см. табл. 4.1) и на выполняемую мышцами механическую работу (см. табл. 4.2).

К механизированным формам физического труда относятся рабо­ты, в которых задействованы умственные и физические функции, причем деятельность человека-оператора происходит по детерми­нированному или недетерминированному процессам.

В первом случае заранее известны правила, инструкции, алго­ритмы действия, технологический график и т.д. Во втором случае могут возникать неожиданные события или сигналы в выполня­емом процессе, но при этом известны управляющие действия при появлении неожиданных событий (правила, инструкции, поря­док действий и др.).

В организме человека протекают химические и биохимические процессы. При этом температура тела находится в пределах 36,5… 37 °С.

Совокупность физиологических и химических процессов в орга­низме человека, направленных на поддержание температуры тела в указанных выше пределах, называется терморегуляцией.

Терморегуляция Q исключает переохлаждение или перегрев организма человека. Поддержание постоянства температуры тела определяется теплопродукцией организма, т. е. процессами обме­на веществ в клетках и мышечной дрожью, теплоотдачей или теплоприходом R за счет инфракрасного излучения, которое излуча­ет или получает поверхность тела; теплоотдачей или теплоприходом за счет конвекции С, т.е. через нагрев или охлаждение тела воздухом, омывающим поверхность тела; теплоотдачей Е, обус­ловленной испарением влаги с поверхности кожи, слизистых обо­лочек верхних дыхательных путей, легких. Терморегуляция обе­спечивает равновесие между количеством теплоты, непрерывно образующимся в организме, и излишком теплоты, непрерывно отдаваемым в окружающую среду, т.е. сохраняет тепловой баланс
организма.

Следовательно,

где М — химическая терморегуляция.

В нормальных условиях при слабой подвижности воздуха чело­век в результате тепловой радиации теряет около 45 % всей выра­батываемой организмом тепловой энергии (конвекцией — до 30 %, испарением — до 25 %). Более 80 % теплоты отдается через кожу, примерно 13 % — через органы дыхания, около 7 % теплоты рас­ходуется на согревание принимаемой пищи, воды и вдыхаемого воздуха. При покое организма и температуре воздуха 15 °С потоот­деление незначительно и составляет примерно 30 мл за 1 ч. При температуре воздуха 30 °С и выше, например в горячих цехах при выполнении тяжелой физической работы, потоотделение увели­чивается до 1… 1,5 л/ч. При этом на его испарение затрачивается от 2 500 до 3 800 кДж энергии.

Нарушения терморегуляции могут быть острыми и хрониче­скими. К острым формам нарушения терморегуляции относятся тепловая гипертермия, судорожная болезнь и тепловой удар.

Тепловая гипертермия — это процесс теплоотдачи при относительной влажности воздуха 7…80 %. Основные признаки теп­ловой гипертермии:

• легкое повышение температуры тела;
• учащенное дыхание;
• учащенный пульс;
• головная боль и головокружение;
• одышка;
• жажда;
• обильное потоотделение.

При судорожной болезни  происходит нарушение вод­но-солевого обмена. При этом наблюдаются судороги мышц (осо­бенно икроножных) с большой потерей пота и  сильное сгущение крови, в результате чего увеличивается вязкость крови и снижает­ся скорость движения крови. Вследствие этого клетки не получают необходимого количества кислорода.

При тепловом ударе происходит усиление судорожнойболезни, в результате чего человек теряет сознание и температура тела повышается до 40…41 °С. Признаком тяжелой формы тепло­вого удара является полное прекращение потоотделения.

Тепловой удар и судорожная болезнь могут заканчиваться смер­тельным исходом.

Хронические формы нарушения терморегуляции приводят к изменениям в нервной, сердечно-сосудистой и пищеварительной системах человека.

Когда человек подвергается длительному охлаждению, то на­блюдается расстройство деятельности капилляров и мелких арте­рий, что является причиной ознобления пальцев рук, ног и кон­чиков ушей.

Основные заболевания, возникающие в результате охлажде­ния организма человека:

• бронхит;
• плеврит;
• воспаление слизистых оболочек дыхательных путей;
• обострение суставного и мышечного ревматизма;
• пояснично-крестцовый радикулит;
• невралгия лицевого нерва;
• невралгия троичного нерва;
• невралгия седалищного нерва.

Влажный воздух увеличивает теплоотдачу конвекцией, в ре­зультате чего при условии низкой температуры и высокой влаж­ности и подвижности воздуха происходит обморожение тела че­ловека.

Стадии охлаждения организма человека и основные показате­ли:

I и II стадии (температура тела от 35,5 до 37 °С):

• увеличение легочной вентиляции;
• снижение температуры тела;
• спазм сосудов кожи;
• урежение пульса;
• повышение артериального давления;
• увеличение теплопродукции;

II стадия (температура тела ниже 35 °С):

• падение температуры тела;
• снижение деятельности центральной нервной системы;
• уменьшение теплопродукции;
• снижение артериального давления;
• уменьшение легочной вентиляции.

Количественной оценкой физического труда является тяжесть труда, а количественной оценкой напряженности умственного труда является напряженность труда.

Умственный труд, или интеллектуальная деятельность, объеди­няет работы по приему и обработке информации, которые требу­ют напряжения внимания, сенсорного аппарата, памяти, а также активизации процессов мышления и эмоциональной сферы.

При интенсивной интеллектуальной деятельности потребность мозга в энергии повышается, составляя 15…20 % от общего объе­ма энергии в организме. При этом потребление кислорода 100 г коры головного мозга оказывается в 5 раз больше, чем расходует скелетная мышца такой же массы при максимальной нагрузке. Су­точный расход энергии при умственном труде составляет от 10,5 до 12,5 МДж. Так, при чтении вслух расход энергии увеличивается на 48 %, при выступлении с публичной лекцией — на 94 %, у операторов вычислительных машин — на 60… 100 %.

По окончании умственной работы утомление длится дольше, чем по окончании физической работы.

В табл. 4.3 приведены условия труда и уровни воздействия фак­торов условий труда на человека.

На основании комплексной количественной оценки факторов условий труда проводится медико-физиологическая классифика­ция тяжести и напряженности труда.

Категории I и II тяжести и напряженности труда соответству­ют комфортным производственным условиям, III — относитель­но дискомфортным, IV и V — экстремальным, VI — сверхэкстремальным.

Категорию тяжести и напряженности труда определяют рас­четным путем. Для этого каждый фактор производственных усло­вий оценивают по шестибалльной системе, в которой каждый элемент условий труда получает оценку от 1 до 6 в зависимости от продолжительности действия (экспозиции) и своей величины. При продолжительности действия менее 90 % времени восьмичасовой рабочей смены физическая оценка z’-го элемента Хф,- в баллах:

где Xmах — максимальная оценка элемента при экспозиции от 90 % и более; Тфi — фактическая продолжительность действия элемен­та в течение рабочей смены, мин; 480 — продолжительность ра­бочего времени при восьмичасовой рабочей смене, мин.

Интегральная оценка тяжести и напряженности труда рассчи­тывается по формуле

где XonJ — определяющий элемент условий труда, т.е. элемент, который имеет самый большой балл на j -м рабочем месте; £ Ху —50 сумма баллов всех z’-х биологически значимых элементов без опре­деляющего элемента на j – м рабочем месте; п — число всех эле­ментов.

В табл. 4.4 приведены характеристики факторов условий труда. Например, если на рабочем месте имеется три фактора усло­вий труда, которым соответствуют характеристики, приведенные в табл. 4.4, то

Ит= (3,75 + (1,5 + 2,5)(6 – 3,75): (3 – 1)6)10 = 45.

Следовательно, на рабочем месте используется труд III катего­рии.

При анализе тяжести физического труда необходимо пользо­ваться показателями нагрузки, которая может быть динамической и статической.

Показатели динамической нагрузки:

• расстояние перемещения груза;
• масса поднимаемого, перемещаемого вручную груза, кг;
• число мелких стереотипных движений кистей и пальцев рук;
• перемещение в пространстве (переходы, обусловленные тех­нологическими процессами), км;
• мощность выполняемой работы (мышцами нижних конечно­стей, туловища, плечевого пояса).

Показатели статической нагрузки:

• масса удерживаемого груза, кг;
• продолжительность удерживания груза, с;
• значение сопротивления приводных элементов органов уп­равления (усилие, необходимое для перемещения органов управ­ления);
• рабочая поза, нахождение в наклонном положении (% за сме­ну) и вынужденные наклоны корпуса более чем на 30° (за смену);
• линейный пространственный компоновочный параметр эле­ментов производственного оборудования и рабочего места;
• угловой пространственно-компоновочный параметр элемен­тов, производственного оборудования и рабочего места;

статическая нагрузка за рабочую смену (одной рукой, двумяруками, с участием мышц корпуса и ног).

Динамическая физическая нагрузка определяется работой, кг/м, или мощностью, Вт. Статическая физическая нагрузка измеряется в кг/с.

Определить динамическую физическую нагрузку на каждом от­резке времени можно по формуле

где W — работа, кг • м; Р — масса груза, кг; Я — высота, на кото­рую перемещают груз из исходного положения, м; L — расстоя­ние, на которое перемещают груз по горизонтали, м; Я, — рас­стояние, на которое перемещают груз вниз, м; К — коэффициент ( К= 6).

Среднесменную мощность N, Вт, определяют по формуле

где 9,8 — коэффициент перевода работы из кг • м в джоули; / —длительность смены, с.

Статическая нагрузка — это усилия мышц человека без пере­мещения тела и его отдельных частей.

При оценке напряженности умственного труда используют показатели внимания, напряженности зрительной работы и слу­ха, монотонности труда.