Содержание к диссертации
Введение
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ II
1.1. Координация рабочих функций при разных формах труда и оценка его физиологической стоимости по показателям энерготрат и кардиореспмраторных функций II
1.2. Исследование показателей оксигенации крови при мышечной деятельности и применение их в физиологии труда 28
2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 43
2.1. Выбор объектов исследований и программа проведения работы 43
2.2. Эргономическая характеристика труда рабочих основных профессий прокатного, мартеновского и огнеупорного производства 45
2.3. Методы исследований 62
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ 73
3.1. Характеристика физиологических сдвигов по профессиональным группам в динамике рабочего дня 73
3.2. Корреляционный анализ данных оксигемометрической функциональной пробы и их связи с другими физиологическими параметрами 98
4. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ И ИХ ВНВДРЕНИЕ В ПРАКТИКУ 115
4.1. Закономерности метаболического обеспечения работы и кардиореспираторного обеспечения метаболизма в ходе профессиональной адаптации и при развитии утомления у представителей разных видов труда 115
4.2. Информативное значение оксигемометрической пробы со стандартным экспираторным апноэ при оценке функционального состояния организма в процессе трудовой деятельности 129
4.3. Обоснование практических рекомендаций по улучшению условий труда в изученных профессиях 149
4.4. Проверка эффективности от внедрения предложенных мер 158
ВЫВОДЫ 164
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 167
Приложение 195
- Координация рабочих функций при разных формах труда и оценка его физиологической стоимости по показателям энерготрат и кардиореспмраторных функций
- Выбор объектов исследований и программа проведения работы
- Характеристика физиологических сдвигов по профессиональным группам в динамике рабочего дня
- Закономерности метаболического обеспечения работы и кардиореспираторного обеспечения метаболизма в ходе профессиональной адаптации и при развитии утомления у представителей разных видов труда
Введение к работе
Актуальность проблемы. В решениях ХХУІ съезда КПСС подчеркивается важнейшее значение мер, направленных на достижение высокого уровня производительности труда и увеличения эффективности производства с сохранением здоровья работающих людей.
Выполнение профессиональной деятельности в различных производственных условиях на современном этапе научно-технической революции предъявляет высокие требования к работоспособности и физиологическим функциям работающих. Поэтому большое значение для высокопроизводительного труда приобретает разработка научно обоснованных принципов адаптации человека к условиям производственной деятельности на базе глубокого изучения физиологических механизмов регуляции основных функций гомеостаза, в том числе функций двух важнейших физиологических систем - сердечно-сосудистой и дыхательной. При этом особый интерес представляют данные о кардиореспираторном обеспечении энергетических потребностей организма в процессе трудовой адаптации и при развитии утомления. Разработанная П.К. Анохиным (1975) теория функциональной системы все шире используется в приложении к физиологическому анализу трудовой деятельности (Судаков, 1983). Углублению системного подхода уделяется серьезное внимание в экологии человека (Василевский, Суворов, 1983). Оценка степени координации различных физиологических аппаратов, их адекватной мобилизации и динамического рассогласования занимают важное место в учении о функциональных состояниях организма человека (Медведев, 1981) и при рассмотрении механизмов утомления (Розенблат, 1983).
Актуальность проблемы определяется тем, что, несмотря на достаточно большое число имеющихся работ, при изучении профессий физического труда недостаточно исследовано соотношение между энергетическими и кардиореспираторными функциями, а при операторском труде кардиореспираторным показателям не уделяется должного внимания как параметрам не относящимся к основным обеспечивающим трудовую деятельность функциям.
Наименее изученным вопросом является характеристика в реальных производственных условиях динамики оксигенации крови как интегрального показателя, отражающего результат координированной деятельности систем кровообращения и дыхания. Особого внимания заслуживает здесь исследование показателей функциональной пробы с апноэ под контролем данных оксигенации крови, ибо надо полагать, что изучение физиологических механизмов адаптации к гипоксемической модели при различных видах труда позволит установить более четкие представления об уровне межсистемной регуляции физиологических функций. До настоящего времени отсутствуют критерии, позволяющие основываться на показателях оксигенации крови при оценке функционального напряжения организма в профессиях физического и умственного труда. Особая роль, которую приобретают в современном производятве операторские работы, побуждают при исследовании лиц умственного труда сосредоточить внимание на представителях операторских профессий.
Цель и задачи исследований. В связи с изложенным целью работы является изучение особенностей регуляции функционального состояния организма при раз- личных видах физического и умственного труда по данным комплексного исследования кардиореспираторных показателей, в том числе сдвигов оксигенации крови, с получением материалов , углубляющих оценку тяжести и напряженности труда и обосновывающих ряд эргономических рекомендаций. Основными задачами являлись:
Изучение динамики энерготрат и кардиореспираторных показателей в процессе трудовой деятельности с выявлением особенностей регуляции этих функций при профессиональной адаптации и развитии утомления у лиц физического и операторского труда (на примере профессий металлургического производства).
Исследование реакции оксигенации крови при дозированном экспираторном апноэ на протяжении смены и различий регуляции ее у представителей названных профессиональных групп.
Выявление физиологической стоимости труда в изученных профессиях на основе показателей рабочей нагрузки и рабочего напряжения с установлением информативного значения показателей оксигемометрической функциональной пробы.
4-. Обоснование комплекса эргономических мероприятий, направленного на оптимизацию труда в изученных профессиях и оценка эффективности от внедрения предложенных рекомендаций.
Исследования вошли в Программу работ ГКНТ, Минздрава СССР и ВЦСПС на І98І-І985 годы по решению научно-технической проблемы 0.74.08, задания 09.ДЗ и 09.Д4-.
Научнаяновизна. В комплексных физиологических исследованиях впервые изучена и дифференцирована закономерная динамика эффективности метаболического обеспечения работы и кар-диореспираторного обеспечения метаболизма в процессе врабаты-вания и при развитии утомления на протяжении рабочей смены у представителей физического и операторского труда. Выявлено, что в операторских профессиях регуляция кардиореспираторных параметров, не относящихся к основным обеспечивающим рабочим функциям, обнаруживает в фазе врабатывания четкие благоприятные сдвиги структуры и соотношения минутного объема дыхания и частоты сердечных сокращений, а в фазе утомления - выраженные признаки дискоординаторного характера. Впервые изучены показатели оксигенации крови при функциональной пробе с экспираторном апноэ и получена закономерная динамика этих данных на протяжении смены у лиц физического и операторского труда. Установлена информативная ценность оксигемометрической функциональной пробы (ОФП) для диагностики ранних проявлений диско-ординации физиологических процессов при утомлении.
Практическая значимость. Обоснован новый подход определения физиологической стоимости трудовых нагрузок, позволяющий оценивать ее по степени координированной деятельности аппаратов кровообращения и дыхания. Предложен и апробирован оксиге-мометрический метод использования функциональной пробы со стандартным временем экспираторного апноэ для исследования координации кардиореспираторных функций при профессиональной деятельности. Разработаны и обоснованы диагностические шкалы , обеспечивающие по показателям оксигенации крови оценку профессиональной физической тренированности, степени тяжести труда и его утомительности. Разработан комплекс мероприятий , включающий реконструкцию рабочих мест, улучшение условий труда, совершенствование внутрисменных режимов и рационализацию питьевых средств для рабочих основных профессий металлургическо го производства.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
Динамика функционального состояния организма по показателям газообмена, дыхания и кровообращения в процессе труда должна характеризоваться дифференцированно эффективностью энерготрат при выполнении трудовых нагрузок и их кардиореспи-раторного обеспечения.
Процесс адаптации кардиореспираторного аппарата характеризуется у лиц физического труда уровнем функциональных сдвигов, определяемым требованиями энергообеспечения и терморегуляции, а у лиц операторских профессий - особенностями соотношений между показателями вегетативных функций и центральной нервной системы. Эти сдвиги совпадают по направленности с суточньши изменениями, но при этом превышают уровень суточных колебаний в 2,5 - б раз.
Использование модифицированной оксигемометрической функциональной пробы с 30-секундным экспираторным апноэ позволяет выявить интегральную характеристику уровня энерготрат с их кардиореспираторным обеспечением и на основе разработанных оценочных шкал определить качество координации систем дыхания и кровообращения, степень физической тяжести труда и степень дискоординации изучаемых функций при утомлении.
Внедрение результатов исследований. Опубликованные на основе материалов исследований "Методические рекомендации по режимам труда и отдыха рабочих станового пролета обжимных и непрерывно-заготовочных станов" и "Методические рекомендации по оценке тяжести труда рабочих металлургического производства" утверждены Министерством черной металлургии СССР. Материалы работы использованы при составлении "Межотраслевых методичес-
9 ких рекомендациях по разработке рациональных режимов труда и отдыха", утвержденных Министерством здравоохранения СССР, Государственным комитетом по труду и социальному обеспечению Совета Министров СССР, ВЦСПС и методических указаний "Система стандартов эргономики и технической эстетики. Эргономическая оценка стационарного производственного оборудования . Порядок проведения и методы оценки", утвержденных Госстандартом СССР. В настоящее время рекомендации внедрены на ряде крупнейших предприятий страны - Нижне-Тагильском и Орско-Халило-вском металлургических комбинатах, Челябинском и Омутнинском металлургических заводах. Внедрение мероприятий, изложенных в рекомендациях, позволило снизить физиологическую стоимость работы и увеличить фазу высокой работоспособности. В результате этого достигнуто повышение производительности труда на 2-8 % с общим экономическим эффектом 60 тыс. рублей в год.
Апробация работы. Материалы исследований были доложены и обсуждены на УП Уральской конференции физиологов, биохимиков и фармакологов (Тюмень, 1969), XI съезде Всесоюзного физиологического общества И.П. Павлова (Ленинград, 1970), Всесоюзной межвузовской конференции (Свердловск, 1971), III Всесоюзной конференции по адаптации человека в различных климато-геогра-фических и производственных условиях (Ашхабад, 1981), семинаре физиологов и психологов труда междуведомственного комитета по эргономике при Свердловском областном Совете НТО (Свердловск, 1984), совместном заседании кафедры физиологии, НОТ и управления Уральского лесотехнического института, кафедры анатомии и физиологии Свердловского Государственного педагогического института, лаборатории физиологии и психологии труда Свердловского ВНИИ охраны труда ВЦСПС (Свердловск, 1984).
10 Материалы работы отражены в II публикациях. Проведенные исследования отмечены 2 серебряными медалями ВДНХ СССР в 1978 и 1979 г.г. и дипломом ВСНТО III степени в 1980 году.
Координация рабочих функций при разных формах труда и оценка его физиологической стоимости по показателям энерготрат и кардиореспмраторных функций
Физиологическое нормирование труда тесно связано с вопросами объективной оценки функционального состояния организма , которое; определяется совершенством регупяторных механизмов , обеспечивающих строгое и целостное взаимодействие различных физиологических систем. В настоящее время при разработке мер физиологической оптимизации труда намечается переход от аналитического метода к методу системного анализа трудовой деятельности. Последнее предполагает комплексную оценку функционального напряжения организма, определение уровня внутренних функциональных сдвигов, характеристику процесса расходования физиологического потенциала, а также становления и сохранения профессиональной адаптации при воздействии условий внешней среды и производственной нагрузки (Полежаев, 1981; Навакатикян, 1981; Солодков, 1982; Султанов, 1982; Василевский, Суворов , 1983; Медведев, 1983; Розенблат, 1983; Судаков 1983; Решетюк, 1984). В исследованиях К.В. Судакова, В.Г. Зилова (1982) с позиции теории функциональных систем разработаны рекомендации, направленные на профилактику эмоционального напряжения у рабочих различных профессий. Установлена корреляция вегетативных показателей (частоты сердечных сокращений, артериального давления, дыхания, кожно-гальванической реакции и др.) с отдельными "квантами" поведения, которые характеризуются четко выраженными результатами деятельности. В работе С.Ф. Полежаева (1981) рассматриваются механизмы координации системно организованных актов за первенствующее положение в организме -нейроконфликт между трудовой деятельностью, являющейся в данный момент доминирующей системой, и восстановительной функциональной системой, приобретающей в тот же самый момент актуальное значение. В этом случае различные функциональные системы могут служить качественными критериями для физиологического нормирования нагрузок на человека.
Изучению физиологических реакций организма в условиях профессиональной трудовой адаптации и в процессе утомления при различных формах труда посвящены многочисленные работы (Бабаджанян , Степанова, 1967; Виноградов, 1966; Шерер, 1973; Косилов, Леонова, 1974; Кулак, 1974; Розенблат, 1975; Момма-дов, 1978; Смирнов, 1980; Медведев, 1981; Чукмасова, Полянская, 1981; Айдаралиев, 1982; Мойкин; 1982; Слоним, 1982; Султанов, 1982; Горшков, Золина, 1983; Золина, 1983). Показаны снижение функциональных возможностей организма и перестройка практически всех жизненно важных систем под влиянием производственных факторов. Явление утомления тесно увязывается с понятием координации физиологических процессов при регулирующей и контролирующей роли центральной нервной системы. Нарушение координации рабочих процессов в условиях профессиональной деятельности уменьшает эффективность физиологических затрат , что указывает на состояние утомления там, где количество и качество работы еще мало меняется (Розенблат, 1975).
Выбор объектов исследований и программа проведения работы
Физиологический механизм адаптации человека определяется особенностями регуляции основных систем организма и формированием функциональных связей между ними, позволяющих обеспечить адекватный ответ на воздействие факторов профессиональной деятельности (Медведев, 1981). С этой точки зрения все многообразие трудовых нагрузок можно подразделить на физический и умственный труд. Это подразделение условно, ибо организм представляет собой единое целое и физиологические реакции его являются интегральным ответом на все многообразие производственных факторов (Розенблат, 1970). Поэтому выбор объектов исследований обусловлен необходимостью изучения влияния трудовых нагрузок при преобладании мышечной активности с дополнительным нервно-эмоциональным компонентом и оценкой функционального напряжения организма при преобладании психической нагрузки (сенсорный , эмоциональный и мыслительный компоненты). В этом случае оценка функционального состояния организма должна проводиться на базе изучения профессий как физического, так и операторского труда. Это дает возможность выявить специфические закономерности и механизмы адаптации в условиях профессиональной деятельности.
В качестве моделей комплексного воздействия на организм работающих нами выбраны основные профессии черной металлургии: прокатного, мартеновского и огнеупорного производства. В прокатном производстве основными профессиями являются операторы прокатных станов 2800 и 1300, машинисты колесопрокатного стана, вальцовщики и сварщики участка нагревательных колодцев; в мартеновском производстве - ковшевые, канавные и разливщики стали; в огнеупорном - садчики и в кислородно-конверторном -машинисты дистрибуторов. Данный выбор определялся тремя обстоятельствами:
1. Важностью данной отрасли производства и необходимостью разработки ряда относящихся к ней вопросов физиологии труда.
2. Разнообразием как физических, так и операторских профессий в черной металлургии.
3. Профилем исследований ВНИИ охраны труда ВЦСПС в г.Свердловске, являющегося исполнителем Программы работ ГКНТ, Минздрава СССР и ВЦСПС на I98I-I985 годы по решению научно-технической проблемы 0.74.08, задания 09.ДЗ и 09.Д4-.
В соответствии с задачами работы, сформулированными при анализе литературы, программа исследований по изучению кардио-респираторных функций включала три этапа.
Первым этапом являлся эргономический анализ трудовой деятельности основных профессий черной металлургии с выявлением основных факторов, обусловливающих различный уровень мышечных и нервно-эмоциональных нагрузок, определением неблагоприятных факторов внешней среды. На этой основе проведена классификация профессий с выделением общих и специфических особенностей трудовых нагрузок при физическом и операторском труде, определены конструктивные особенности пультов управления и выделены параметры, не соответствующие требованиям эргономики (расположения органов управления, приборов и сигнализаторов и так далее).
Характеристика физиологических сдвигов по профессиональным группам в динамике рабочего дня
В соответствии с задачами и программой исследований определение функционального состояния организма в процессе трудовой деятельности рассматривается в настоящей главе в двух аспектах: в плане выявления закономерностей физиологических сдвигов на протяжении смены и средних данных за время работы у лиц, занятых физическим и операторским трудом, и в плане анализа корреляционных связей между показателями оксигемометрической функциональной пробы и другими физиологическими параметрами.
Результаты физиологических исследований, характеризующих динамику и средние уровни изучаемых показателей при работе у представителей десяти взятых под контроль профессий, приведены в приложении (табл.І-ІЗ). В приложении содержатся данные статистической обработки рядов распределения изученных признаков. Основные закономерности, выявленные при сопоставлении средних величин,предетавлены наглядно в виде рисунков 2-22 в тексте настоящего раздела при изложении результатов исследований отдельных профессиональных групп.
Функциональное состояние организма рабочих в профессиях физического труда (I группа) характеризуется определенной динамикой физиологических сдвигов под влиянием значительных физических нагрузок и условий производственной среды. Сдвиги эти наиболее отчетливо проявляются в показателях энерготрат, частоты сердечных сокращений, минутного объема дыхания, оксигемометрической функциональной пробы (ОФП) и зрительно-моторной реакции.
У вальцовщиков выполнение трудовых операций вызывает существенный сдвиг кардиореспираторных функций, энерготрат и оксигенации крови при экспираторном апноэ от дорабочего уровня ко второму часу работы (рис.2-3). В динамике смены выявлен период стабилизации величин ЭТ до четвертого часа работы при некотором увеличении ЧСС и объема легочной вентиляции. Обращает внимание существенный прирост ЭТ и МОД во второй половине рабочего дня. В этот период ЧСС значительно увеличивается (Р 0,05) при одновременном повышении систолического и понижении диастолического давления. Наибольший сдвиг показателей отмечается после шестого часа работы. В конце смены ЧСС несколько понижается и по средним данным составляет 101,7 уд/мин. Это связано, видимо, с тем, что в конце смены вальцовщики принимают участие в настройке стана и профилактическом уходе за оборудованием. Данные операции по трудоемкости не отличаются от других операций, но выполнение их не связано с наличием горячего металла в рабочей зоне и нервно-эмоциональным напряжением. Наибольшие уровни ЭТ, МОД и ЧСС наблюдаются при зачистке металла с помощью наждачных машин; величины показателей в этом случае составляют соответственно 310 ккал/ч, 40,5 л, 143,5 уд/мин. По данным радиопульсометрии ЧСС при выполнении наиболее трудоемких операций (зачистка металла, уборка окалин, замена валков) колеблется в диапазоне 105-144 уд/мин.
Закономерности метаболического обеспечения работы и кардиореспираторного обеспечения метаболизма в ходе профессиональной адаптации и при развитии утомления у представителей разных видов труда
Взаимодействие функциональных систем организма с изменчивой внешней и внутренней средой является одним из основных вопросов физиологии целостного организма и рассматривается классиками отечественной физиологии как проблема, в первую очередь, рефлекторной саморегуляции (Павлов, 1951, Сеченов , 1953, Ухтомский, 1956). Особо важное значение имеет изучение физиологических констант по их величине и динамическим характеристикам в условиях комплексного воздействия производственных факторов при трудовой деятельности. В связи с этим анализ полученных результатов должен быть направлен прежде всего на решение вопросов, связанных с физиологической интерпретацией сдвигов кардиореспираторных показателей в процессе труда. Следует попытаться вскрыть закономерности, определяющие динамику этих параметров на протяжении рабочей смены и особенно сдвигов функций при формировании рабочей установки в фазе врабатывания и при снижении уровня функционального состояния организма в фазе утомления.
Первая группа вопросов, касающаяся количественной оценки физиологической стоимости труда, то есть его тяжести и напряженности, включает как выбор соответствующих подходов и критериев, так и характеристику на их основе тех профессий металлургического производства, которые были изучены. Тд и другое, как было показано в главе I, требует разработки. По вопросам оценки тяжести и напряженности труда единства взглядов еще не достигнуто; имеется ряд разноречивых предложений. В изученных профессиях металлургического производства количественная оценка физиологической стоимости работы также нуждается в дальнейшем обосновании.
Проанализировав данные литературы, изложенные в главе I, в сопоставлении с нашими материалами, мы при выборе способов оценки физиологической стоимости работы приняли точку зрения авторов, защищающих следующие представления. Принципиально следует различать два подхода к оценке тяжести и напряженности труда - эргономический анализ рабочей нагрузки, включающий эргометрические и гигиенические факторы, и физиологические исследования рабочего напряжения, то есть реакции организма на предъявляемые нагрузки (Розенблат, Лодыгина, 1983); при этом подчеркивается, что, используя комплекс показателей, следует опираться на ведущий параметр, получивший наивысшую оценку, а не усреднять баллы, ибо перегрузка определенных функций организма не компенсируется недогрузкой других функций. Изучая и интерпретируя кардиореспираторные показатели , мы, естественно, используем второй из указанных подходов, а именно - физиологические исследования рабочего напряжения. Мы принимаем обоснованные в ряде работ и утвержденных методических рекомендациях 4-балльную шкалу и критерии оценки ЭТ , МОД и ЧСС (Васильева и соавт., 1970; Розенблат, Солонин, 1975; Золина, Горшков, 1983). На основе избранных критериев оценим физиологическую стоимость работы в изученных профессиях.
