<<< Главная

Вперед >>>

<<< Назад

Применение законов функционирования биологических систем и их сочетание с физическими законами неживой природы, на основе которых человеком созданы многочисленные орудия труда, позволило найти целый ряд неочевидных, принципиально новых эффективных решений, направленных на оптимизацию работы систем «человек-машина».

Как показывают различные исследования поведения человека в тех или иных ситуациях, его реакции на различные источники нагрузки достаточно часто не соответствуют оптимальным решениям, к которым бы он пришел в другой обстановке – так называемые «лестничные мысли».

В  большом  количестве  случаев  это  связано  с  тем,  что человек по различным причинам неадекватно реагирует на возникшую ситуацию. Например человек, много лет ездивший на автомобиле «Жигули» и очень довольный этой машиной, не представляет, что могут быть автомобили значительно более удобные, например «Вольво» или «Мерседес». И только начав ездить на них, он поймет разницу.

Таким образом, объективную характеристику условий труда можно получить, лишь путем соответствующих физиологических измерений и объективных оценок, в результате которых могут быть выявлены истинные источники нагрузок и определены пути наиболее эффективных мероприятий, направленных на улучшение условий труда. Ниже приведены три примера таких решений.

7.1. Усовершенствование рабочего места авидиспетчера

Надежность работы авиадиспетчеров, из-за ошибок которых периодически происходят различные авиационные катастрофы, является одной из наиболее актуальных проблем.

Для повышения надежности работы авиадиспетчеров, кроме усовершенствования технического оснащения, соответствующим образом регламентируется и режим их труда.

Например в России режим труда авиадиспетчеров регламентирован соответствующим приказом Министерства транспорта.

На рис. 7.1.б) показана рабочая поза авиадиспетчера за типовым рабочим местом, а на рис. 7.1.в) пример отображения информации о воздушном движении на экране дисплея.

Рис.7.1.в)

Отображение информации о воздушном движении на экране дисплея 

Этим приказом, например, предусмотрено, что диспетчеру, осуществляющему непосредственное управление воздушным движением за диспетчерским пультом, оборудованным видеодисплейным терминалом, после двух часов непрерывной работы предоставляется специальный перерыв продолжительностью не менее 20 минут. Кроме того, при интенсивности воздушного движения более допустимой, определяемой в установленном порядке, диспетчеру после каждого часа работы предоставляется дополнительный специальный перерыв продолжительностью 10 минут. В том случае, когда время предоставления специального перерыва совпадает со временем предоставления перерыва для отдыха и питания, специальный перерыв не предоставляется.

Таким образом, авиадиспетчерам с учетом напряженности их труда в процессе работы предоставляется дополнительное время для отдыха.

Однако это дополнительное время не компенсирует биологические затраты организма авиадиспетчеров, так как по заключению специалистов,  у  них  наблюдается  ускоренное  старение организма  и другие специфичные заболевания.

Цель  проведенных  исследований  заключалась  в определении состава и объективной количественной оценки функциональных сдвигов организма авиадиспетчеров, вызываемых их работой, и поиске наиболее эффективных путей улучшения условий их труда.

В результате выполненных работ было установлено следующее.

Рабочие места авиадиспетчеров содержат различные виды оборудования и различные виды их компоновок.

На рис. 7.1 а) показано типовое рабочее место авиадиспетчеров.

Оно содержит столешницу 1 со встроенной в нее аппаратурой,  монитор 2, шкаф 3, так же содержащий аппаратуру, и информационное табло 4 в верхней части шкафа (на рис. не показано).

Как видно из рис. 7.1 а), столешница имеет большую толщину, в которой так же размещена часть оборудования, а экран монитора находится достаточно высоко над столешницей.

При работе за таким рабочим местом авиадиспетчеру приходится длительное время сидеть в вынужденной позе с высоко поднятой головой, периодически поднимать взор на информационное табло, с ограниченным  положением ног.

В результате предварительного медицинского обследования авиадиспетчеров было  принято решение  о  проведении   измерений  таких показателей, как психологический тест «Внимание», систолическое и диастолическое артериальные давления, тремор, температура тыльной стороны кистей рук, пульс и ряд показателей пульсовой волны: размах кардиоинтервала, фаза интенсивного сокращения, фаза экстремальной нагрузки, фаза снижения нагрузки, фаза завершения систолы, а так же эргоемкость и удельная эргоемкость.

Для исследований были применены специальные компьютерные устройства и программы, позволяющие произвести необходимые физиологические исследования максимально оперативно, а также компьютерная программа «Loqus 2003.1» для определения эргоемкости и специальная учебная компьютерная программа для авиадиспетчеров «Навигатор», имитирующая на экране монитора движение воздушных судов и различные аварийные ситуации: возгорание двигателя, опасное сближение и т.д.

Как показали результаты исследований авиадиспетчеров, работающих   на типовом рабочем месте, основной причиной их быстрого утомления оказалась не интенсивная нагрузка, как предполагалось ранее, хотя при испытаниях имитировались различные аварийные ситуации, а неудобная конструкция рабочего места, в результате чего эргоемкость фазы экстремальной нагрузки составила 9 D. На основании полученных результатов была разработана новая конструкция рабочего места, внешний вид которой представлен на рис. 7.2.

Рис. 7.2. Макет нового рабочего места авиадиспетчеров.

Как видно из рис. 7.2, по сравнению с типовым, на новом рабочем месте бы уменьшена высота и толщина столешницы, предусмотрен вырез для обеспечения необходимой позы оператора, монитор опущен вниз и соответствующим образом наклонен, введена подставка для ног.

Основные конструктивные отличия нового рабочего места заключались в следующем.

Форма выреза столешницы выполнена с учетом антропометрических таблиц, чтобы обеспечить  нормальную  циркуляцию  крови верхних конечностей.

Высота и угол наклона монитора  определены таким образом, чтобы угол взора авиа-диспетчера на его нижний край составлял 60⁰. Специальная глубокая – 800 мм – подставка для ног, имеющая угол наклона 15⁰, обеспечивает авиадиспетчеру возможность менять в больших пределах положение ног в процессе работы, уменьшая тем самым степень его утомления из-за гиподинамии.

Кроме того, из рабочего места было исключено верхнее информационное табло как нарушающее мозговое кровообращение.

Все эти изменения в конструкции нового рабочего места были направлены на создание наиболее оптимальных условий работы авиадиспетчера: удобную рабочую позу, которую можно менять в процессе работы, обеспечивая необходимую двигательную активность и другие условия.

В результате испытаний нового рабочего места было установлено, что его эргоемкость равна 3D, т.е. в три раза меньше типового.

Это означает, что степень утомления авиадиспетчеров на новом рабочем месте уменьшилась в 3 раза и во столько же раз уменьшилось время восстановления их функциональных сдвигов.

Таким образом, путем решения проблемы улучшения условий труда авиадиспетчеров оказалось не уменьшение напряженности их труда, а создание физически удобного рабочего места.

7.2.  Усовершенствование переносных пневматических перфораторов

Гигиенические условия работы бурильщиков, осуществляющих бурение шпуров с помощью переносных пневматических перфораторов в шахтах и карьерах характеризуются следующим:

- физические усилия, прилагаемые бурильщиками к рукояткам перфораторов при бурении вниз, достигают 700 – 800 Н при норме 200 Н;

- вибрация рукояток перфораторов, измеренная с помощью аппаратуры фирмы «Брюль и Къер» достигает значений, до 30 раз превышающих допустимые;

- шум на рабочих местах составляет уровни до 117 дБА при норме в 85 дБА.

При этом многочисленные попытки разработчиков уменьшить уровень вибрации с помощью различных конструкций виброгасящих устройств, увеличить скорость бурения изменением конструкции перфораторов оказывались безуспешными. Для решения этой проблемы нами были проведены исследования с использованием способов объективной количественной оценки условий труда бурильщиков.

Результаты этих исследований показали следующее.   

При анализе эргоемкости функциональных сдвигов организма бурильщиков было установлено, что время восстановления вибрационной чувствительности происходит очень медленно, что свидетельствует о непрерывно развивающейся вибрационной болезни.

Исследования собственно процесса бурения показали, что чистая скорость бурения значительно ниже максимальной из-за недостаточного усилия подачи, необходимого для компенсации  реактивных сил, направленных вверх, сопровождающих работу перфоратора. В то же время изменить технологию процесса бурения, например уменьшить массу перфоратора и увеличить частоту ударов его механизма невозможно из-за свойств используемых в его конструкции материалов. Увеличить массу перфоратора и тем самым уменьшить необходимую  силу бурения также невозможно, так как при этом теряется свойство перфоратора как переносной машины, что было подтверждено результатами испытаний перфораторов с утяжелителями. Таким образом выяснилось, что параметры переносных пневматических перфораторов не соответствуют физическим возможностям человека по усилию подачи и являются предельными по массе.

Исходя из полученных результатов исследований была сформулирована принципиально другая задача перед разработчиками: механизации усилия подачи при сохранении общей массы переносного перфоратора. Эта проблема была решена для двух вариантов бурения шпуров: направленных вертикально вниз с использованием обычного перфоратора, а также горизонтальных и наклонных с использованием обычного перфоратора на пневмоподдержке.

На рис. 7.3. представлен эскиз устройства для бурения вниз с механизированным усилием подачи. Это устройство содержит более легкий перфоратор 1, чем обычно применяющийся для этой цели, на который установлено подающее устройство 2, представляющее собой цилиндр с поршнем, к которому прикреплен трос 3 с крюком 4 на конце. Кроме того, устройство дополнено анкером 5.

Работа устройства заключается в следующем.

Анкер 5 вставляют в ранее пробуренный шпур, затем перфоратор с буровой штангой устанавливают вертикально на поверхности почвы на расстоянии, соответствующем паспорту буровзрывных работ – обычно около 700 мм, включают перфоратор и, незначительно нажимая на  него, производят забуривание шпура на глубину нескольких десятков миллиметров.

Рис. 7.3.

Устройство для бурения шпуров вниз

Затем крюк 4 зацепляют за анкер 5 и, включая подачу сжатого воздуха в цилиндр подающего устройства 2, приводят в движение поршень, помещенный в нижней части цилиндра.

Передвигаясь под действием сжатого воздуха вверх, поршень натягивает трос 3, сцепленный крюком 4 с анкером 5, который за счет создавшегося рычага заклинивается в соседнем шпуре. По мере передачи силы натяжения троса на анкер создается усилие, подающее перфоратор вниз.

Внутренний диаметр цилиндра выполнен из расчета того, что при давлении на него сжатого воздуха величиной 0.5 мПа создается усилие подачи, которое с учетом веса устройства соответствует оптимальному – при котором достигается максимальная скорость бурения.

Таким образом, в процессе бурения основной части шпура (глубиной до 3.5 м) усилие подачи осуществляется подающим устройством без применения физической силы бурильщика и без воздействия на его руки вибрации, с максимальной скоростью. При этом так же уменьшает и время воздействия шума.

  Аналогично была решена проблема и с механизацией усилия подачи при использовании пневмоподдержки при бурении горизонтальных и наклонных шпуров.

Рис. 7.4. Устройство с механизированной подачей для бурения горизонтальных

и наклонных шпуров

Устройство для бурения горизонтальных и наклонных шпуров с механизированной подачей представлено на рис. 7.4. Как видно из рис. 7.4, для обеспечения механизированной подачи на пневмоподдержке 1 установлен цилиндр 4 с находящемся в верхнем положении поршнем, соединенным посредством троса 5 и крюка 6 с анкером 7, вставленным в ранее пробуренный шпур.

В начале работы производится забуривание только с помощью пневмоподдержки, а уже затем включается подающее устройство путем подачи сжатого воздуха в цилиндр 4. 

Под действием сжатого воздуха поршень в цилиндре 4 начинает двигаться вниз, натягивает трос 5, закрепленный на рычаге анкера 7 с  помощью крюка 6, и заклинивает  анкер. При этом буровая штанга подается в направлении бурения с силой, необходимой для обеспечения максимальной скорости бурения.

Регулировка давления сжатого воздуха в цилиндре 4 осуществляется централизовано с помощью регулятора, установленного на ручке перфоратора. 

Таким образом, и в этом случае обеспечивается оптимальный режим бурения шпуров без участия физической силы бурильщика и при сохраненной массе буровой установки при разных направлениях бурения, как горизонтальном, так и наклонном.

Дальнейшие исследования в этом направлении  показали, что имеется  целый  ряд проблем,  связанных с технологией изготовления и эксплуатации подающих устройств. Однако в настоящее время уже найдено соответствующие технические решения и есть основания полагать, что переносные перфораторы с подающими устройствами найдут широкое применение в горном деле и строительстве.

7.3. Усовершенствование технологии производства радиоэлектронной продукции

Проблема технологии регулировки радиоэлектронной аппаратуры заключалась в следующем.

Задача радиорегулировщика состояла в регулировке размаха синусоидального сигнала электронного усилителя, наблюдаемого на экране осциллографа. Для этого он должен был предварительно произвести регулировку осциллографа так, чтобы линия, соответствующая «нулю», совпадала с нулевой отметкой шкалы, нанесенной на экран осциллографа.

А затем, путем регулировки усиления усилителя, совместить верхние и нижние границы изображения синусоидального сигнала  с соответствующими линиями шкалы, как это видно на рис. 7.5 а).

Рис. 7.5.

Однако, поскольку сигнал синусоиды был не идеально симметричным, а глаза оператора не обладали необходимой разрешающей способностью для точного учета этой асимметрии, на осциллографе при регулировке размаха сигнала постоянно смещалась нулевая линия, в результате чего требовалось многократное повторение регулировок как осциллографа, так и усилителя для получения необходимого результата.

Такая  ситуация  приводила регулировщиков к сильному психологическому дискомфорту, и как результат - к быстрому утомлению, большому проценту брака и низкой производительности труда, что было подтверждено физиологическими исследованиями состояния организма регулировщиков при выполнении ими заданий с помощью психометрических тестов компьютерной программы «Loqus 2003.1». Для решения этой проблемы необходимо было изменить технологию регулировки, обеспечивая метрологическую однозначность выполняемых регулировок.

В результате была разработана технология регулировки, при которой нулевое значение осциллографа было фиксированным, а уровень сигнала устанавливался не по размаху синусоиды, а по его выпрямленному значению. При этом на экране осциллографа вместо синусоиды  было сформировано изображение двух линий: средняя соответствовала точному нулевому напряжению, верхняя – уровню сигнала, как это показано на рис. 7.5 б). Благодаря такому техническому решению удалось исключить необходимость многократной подрегулировки осциллографа и гарантировать точную настройку  при  одноразовой  регулировке,  значительно   уменьшив при этом напряженность выполняемых работ.

Был проведен так же ряд и других разработок для обеспечения оптимальных условий функционирования систем «человек – машина»: в области технологии производства радиоэлектронной продукции, автомобильного и морского транспорта, строительства, компьютерных рабочих мест и некоторых других. И в этих случаях тщательный учет биологической природы человека позволял находить нетрадиционные решения, эффективно повышая эргономические параметры рабочих мест.

Как видно из приведенных примеров, учет биологической природы человека, его физиологических и психологических  свойств в ряде случаев позволил значительно улучшить условия труда, эффективность и надежность работы систем «человек-машина», особенно при правильном учете того факта, что человеческий фактор в системе «человек – машина» - ее слабое  звено.

<<< Главная

Вперед >>>

<<< Назад