Санкт-Петербургская медицинская академия им. И.И.Мечникова

СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ЭРГОЕМКОСТИ СИСТЕМ

«ЧЕЛОВЕКА-МАШИНА»

Методический подход к количественной интегральной оценке эргономических показателей систем «человека-машина» путем введения новых эргономических показателей «Эргоемкость» и «Удельная эргоемкость», количественная оценка которых производится по времени восстановления функциональных сдвигов был впервые предложен в 1997 году.

Этот метод впервые обеспечил возможность количественной эргономической оценки различных видов машин и промышленного оборудования, условий труда, технологий и др.

Однако для решения вопросов по определению наиболее перспективных направлений работ для улучшения их эргономических характеристик использование предложенных эргономических показателей недостаточно, так как они дают только конечную совокупную оценку предмету исследований, не давая количественной оценки содержанию процессов, происходящих в организме человека при работе и отдыхе.

В настоящей работе предлагаются новые методические решения проблемы количественной оценки эргономических показателей различных видов технических изделий, технологий и других видов нагрузок на организм человека.

Традиционные методы решения вопросов по улучшению эргономических показателей различных технических изделий и тезнологий, предусматривающих прямые пути решения проблем, например, для уменьшения вибрации – применение виброгасящих устройств, для уменьшения уровней шума – применение глушителей или звукопоглащающих материалов и т.д., в ряде случаев не достигают необходимых результатов, так как при решении этих вопросов нет возможности количественно учесть все необходимые обсто-ятельства, так как улучшение одного показателя, как правило, идет за счет ухуднения другого.

В процессе труда на человека воздействует целый ряд эргономических показателей, обусловленных эргономическими показателями оборудования, скоторым он работает, условиями внешней среды, технологией производства работ и др.

Трудовой процесс человека сопряжен с соответствующими биологическими затратами его организма, выражающихся в различных функциональных сдвигах его органов и систем, что может быть выражено формулой:

где: Е - суммарные биологические затраты организма человека,

– биологические затраты различных органов и систем организма человека.

В данном случае следует обратить внимание на то, что при обычном анализе состояния органов и систем человека отсутствует возможность их количественного сравнения между собой, так как для их оценки используются разные единицы измерения, например для оценки артериального давления используется параметр давления, измеряемый в мм. рт.ст., а для оценки частоты сердечных сокращений используется параметр частоты, измеряемых в количестве сокращений в минуту.

На рис.1 представлены результаты экспериментальныъх исследований состояния организма водителей общественного городского транспорта (В.М.Ретнев 1979).

Рис.1. График изменения функциональных сдвигов

1- латентный период дифференцировочной условно-двигательной реакции на звук, 2- латентный период дифференцировочной условно-двигательной реакции на свет, 3- температура тела, 4- систолическое артериальное давление, 5- диастолическое артериальное давление.

Как видно из графика, функциональные сдвиги представляют собой периодические функции с периодом сутки и неделя.

Использование для оценки состояния всех органов и систем человека эргономического показателя эргоемкость, являющегося универсальным средством измерения, основанного на измерении времени восстановления функциональных сдвигов, позволяет количественно сравнить между собой их состояние.

Используя в качестве меры биологических затрат эргоемкость, напишем формулу (1) в виде:

(2)

где: Er – суммарная эргоемкость,

Er1, Er2, Er3, …, Ern - эргоемкость различных органов с систем.

Рассматривая организм человека как единую биологическую систему, находящуюся в условиях неустройчивого равновесия, можно утверждать, что каждый из органов и систем организма человека находится в соответствующей функциональной зависимости друг от друга, что может быть выражено формулой (3), представляющую собой систему уравнений функциональных зависимостей органов и систем организма человека:

Поскольку, как указывалось выше, величина функциональных сдвигов носит периодический характер,

их математический анализ может быть проведен с помощью рядов Фурье.

Принимая во внимание принцип равнозначности функций органов и систем организма человека, использованный при определении эргоемкости, представим функциональные сдвиги органов и систем в виде эргограммы – графиков, распределенных в соответствующей последовательности, пример которой представлен на рис.2.

Рис2. Пример построения эргограммы - графика распределения эргоемкости функциональных сдвигов человека.

1.Эргоемкость звукового анализатора по дифференциальному порогу по силе на частоте 2000 Гц.

2 .Эргоемкость звукового анализатора по критической частоте звуковых мельканий

3. Эргоемкость вестибулярного анализатора по стабилографии

4. Эргоемкость вестибулярного анализатора по пороговой величине силы тока.

5. Эргоемкость кожного анализатора по палестезиометрии ВСП на частоте 250 Гц.

6. Эргоемкость кожного анализатора по алгезиметрии ВСП

7. Эргоемкость кожного анализатора по алгезиметрии ПСП

8. Эргоемкость кожного анализатора по термометрии с холодовой пробой.

9. Эргоемкость ЦНС по времени скрытой реакции на действие светового раздражителя.

10. Эргоемкость ЦНС по критической частоте световых мельканий.

11. Эргоемкость по оценке функционального состояния коры надпочечников по уровню

активности глюкокортикоидной функции.

Математический анализ эргограмм может быть обеспечен путем применения методов интерполяции.

Для обеспечения разработки стандартных способов такого анализа необходимо определить стандартный перечень функциональных сдвигов, подлежащих контролю, а также их стандартное распределение на горизонтальной оси эргограмм.

Анализ научной литературы показал, что необходимые данные по характеру изменения функциональных сдвигов различных органив и систем организма для проведения математического анализа в достаточной степени отстутствуют.

Таким образом, использованиее эргономического показателя эргоемкость при оценке различных источников нагрузки как универсальной меры функциональных сдвигов позволяет осуществить математический анализ происходящих процессов в органах и системах организма человека, определить их основные количественные и качественные закономерности.

Среди основных качественных закономерностей, подлежащих математическому анализу, следует отнести определение, измерение и оценку фазовых сдвигов между функциональными сдвигами различной

природы, а также определение функциональных и количественных соотношений между ними.

Решение этой задачи позволит прогнозировать воздействие эргономических показателей машин и технологий на этапе проектирования и обеспечить, тем самым, выполнение необходимых мер для повышения безопасности труда.