ЧМВ лекции АТ
.pdfмозга. Уховоспринимаетопределенныечасто ты звука благодаря резонансу волокон мембраны и усилению сигналов средним и наружным ухом. Слуховой анализатор вос принимает колебания частотой 16...20 000 Гц. Колебания часто той ниже 16 Гц называют инфразвуком, а выше 20 000 Гц — ультразвуком. Ультра- и инфразвук оказывают влияние на орга низм человека, но оно не сопровождается слуховым ощущением. Звук характеризуется интенсивностью, частотой и формой зву ковых колебаний, которыеотражаютсявслуховыхощущенияхкакгромкость, высотаитембр.
Интенсивность звука оценивается по звуковому давлению, ко торое измеряется в Паскалях (давление, вызываемое силой 1 Н.Равномерно распределенной по площади 1 м2 и нормальной к ней) или в динах на квадратныйсантиметр(1 Па=10 дин/см).
Громкость— этохарактеристиказвуковогоощущения, которая наиболее тесно связана с интенсивностью звука. Уровень громкости выражается в фонах, фон численно равен уровню звукового давления в децибелах для чистоготоначастотой1000Гц. Основнымиколичественнымихарактеристиками слухо вого анализатора являются абсолютный и дифференциальный пороги. Нижний абсолютный порог соответствует интенсивно сти звука (в децибелах), обнаруживаемого человеком с вероятно стью 0,5; верхний порог — интенсивность, при которой возни кают болевые ощущения. Между ними расположенаобласть восприятия речи. Абсолютныепороги зависятот частоты и ин тенсивности звукового сигнала. Верхний абсолютный порог со ставляет 120...130 дБ, областьвосприятияречи— 60... 120 дБ.
Слуховой анализатор часто используется при проектирова нии средств сигнализации об аварийной ситуации. Слуховая информация воспринимается человеком на 20...30 мс быстрее визуальной.
В соответствиисо свойствами слухового анализаторав обо рудовании для передачи уведомляющих сигналов необходимо использовать частоту 200...400 Гцсинтенсивностьюдо110 дБ, дляаварийныхсообщений— частоту800...5000 Гц с интенсив ностью 120 дБ. Длительность отдельных сигналов и интервалов между ними должна быть более 0,2 с, длительность интенсивных (предельно допустимых) сигналовнедолжнапревышать10 с.
Характеристики тактильного анализатора. Тактильный анализа тор используется для получения информации о положении пред мета в пространстве, о его форме, размерах, качестве поверхности и материалов. Функционирование тактильного анализатора осно вано на свойстве кожи
5
воспринимать температурные, химические, механические и электрические воздействияпредметаилиорудиятруда. Наиболеечастотактильныйанализатор используется для получения информации о состоянии оборудования путем анализаеговибраций. Абсолютнаячувствительностьтактильныханализа торов намеханическоевоздействиеопределяетсявеличинойми нимальногодавления, вызывающегоощущение.
Наибольшаячувствительностьпривосприятиивибрацийна блюдаетсяпри частоте 100... 300 Гц. Пространственная чувстви тельность определяется минимальным расстоянием между двумя точками кожи, при раздражении которых возникает ощущение двух прикосновений. На основе пространственной чувствительности пальцев, составляющей 1...2.5 мм, происходит опознание органов управления. При помощи тактильного анализатора можно передавать до десяти уровней (градаций) сигнала. Так тильный анализатор обладает быстрой адаптацией, приводящей к снижению абсолютного порога ощущения. В настоящее время тактильные анализаторы используются для контроля за работой оборудования (путем восприятия его вибраций), опознания ор ганов управления и получения информации о вводе управляю щих воздействий в систему управления (благодаряобратнойсвя зивштурвалах, выключателяхипереключателях).
Распределение информации между воспринимающими каналами человека
Таким образом, информация между воспринимающими каналами человека должна распределятся на основе психологических восприятия информации различными анализаторами. Необходимо также учитывать взаимодействие и взаимное влияние анализаторов, их устойчивость к воздействию различных факторов среды: гипервесомости и невесомости, вибрации, гипоксемии, изменение способности к восприятию информации в процессе длительной работы и др. Весьма существенное значение имеет вид информации, условия ее приема, а также характер деятельности оператора.
Выбор канала восприятия в зависимости от вида информации.
Передача количественной информации. Для передачи количественной информации используются зрительный, слуховой и кожный каналы восприятия. Выбор канала обусловливается числом градаций признака.
5
1.Зрительный канал обеспечивает наибольшую точность определение величины признака, особенно при использовании цифровых кодов, шкал, изменений положений указателей приборов. Он позволяет сравнивать и измерять информацию одновременно по нескольким признакам. Наименьшая точность наблюдается при кодировании величины яркостью.
2.Слуховой канал по точности восприятия количественной информации может конкурировать со зрительным только при передаче количественной информации в виде речевых сообщений. Точность приема количественной информации, закодированной с помощью частоты или интенсивности звукового сигнала, повышается при использовании эталона сравнения. Человек способен воспринять до 16 - 25 градации тональных сигналов, различающихся по высоте или громкости.
3.Кожный канал при передаче количественной информации значительно уступает зрительному и слуховому каналу. С его помощью можно передать более 10 градаций величины за счет использования частоты вибротактильных или электрокожных сигналов (после соответствующей тренировке).
Передача многомерных сигналов
Использование многомерных сигналов, различающихся по нескольким признакам, способствует более экономной передаче информации. С точки зрения возможности приема многомерной информации различные воспринимающие каналы человека не являются идентичными.
1. Зрительный канал, обладающий хорошо выраженными аналитическими свойствами, позволяет одновременно использовать несколько признаков в сигнале. Информация для этого канала восприятия может быть закодирована одновременно с помощью интенсивности и цвета световых раздражителей, формы, площади, пространственного расположения сигналов, отношений их отдельных параметров. Способность к поэлементному анализу большого числа отдельных составляющих сложного сигнала позволяет воспринимать с помощью этого канала большой объем информации, несмотря на то, что по шкалированию некоторых из них (например, интенсивности, частоты). Зрительный анализатор не обладает выраженными
5
преимуществами по сравнению с другими анализаторами. Значительно повышает пропускную способность данного канала по отношению к многомерным кодовым сигналам синтез различных компонентов сигналов в единый зрительный образ. В этом отношении большую роль играет наличие возможности одновременного восприятия нескольких пространственно разобщенных зрительных образов.
2.Слуховой канал позволяет использовать при передаче многомерных звуковых сигналов интенсивность и частоту, тембр и ритм. Распределение частот по октавам и модулирование звуковых сигналов также повышает их распознаваемость. Однако общий набор сигналов и возможность варьирования ими для этот анализатора меньше, чем для зрительного. Значительно ограничивает использование этого каната трудность приема и анализа информации, поступающей одновременно более чем от одного источника сигналов.
3.Кожный канал обладает меньшими возможностями для приема многомерных сигналов, чем два предыдущих. При передаче по нему многомерных сигналов практически могут быть использованы частота сигналов и их пространственная локализация.
Передача информации о положении объектов в пространстве
1.Зрительный канал дает самую полную информацию о положении наблюдаемых объектов в пространстве (по трем координатам). Большая точность в оценке пространства и пространственны отношений обеспечивается за счет выраженной аналитической способности зрительного анализатора, константности восприятия, визуализации представлений, широкой возможности оперирования пространственными зрительными образами.
2.Кожный канал при передаче этой информации можно поставить на второе место. Он обеспечивает определение положения объекта в пространстве по двум координатам при непосредственном соприкосновении с объектом и при дистанционном определении положения его в пространстве за счет искусственных кодовых признаках. Такими кодовыми признаками могут быть частота вибротактильных или электрокожных сигналах и их локализация. Применения для этого изменение амплитуды, величины и площади давления тактильных сигналов ограничивается быстрым развитии адаптации в тактильном анализаторе.
5
3. Слуховой канал при бинауральном восприятии обеспечивает высокую точность определения направление на источник звука. Когда же применяется искусственный код (обычное изменение частоты акустического сигнала, его тона), точность локализации оказывается ниже, чем при использовании зрительного и кожного анализаторов. В основном, в этом случае с помощью слухового анализатора можно определять изменение положения объекта в пространстве только по одной координате.
Восприятие времени
Точность восприятия временных интервалов зависит от их длительности, от того, заполнены они или не заполнены раздражителем
иот ряда других причин. Наибольшая точность отмечается при оценки заполненных временных интервалах.
1.Слуховой канал обеспечивает наибольшую точность в оценке временных характеристик сигналов (их длительности, темпа, ритма и т.п.). Ошибка в воспроизведении 3-, 5-, 10секундных заполненных временных интервалов составляет при использовании слухового анализатора 1.2 - 4.7 % заданных стандартов.
2.Кинестетический канал также может успешно использоваться для передачи информации по параметру длительности. При поступлению по этому каналу заполненных временных интервалов длительностью в 4.8
и9.1 с., ошибка в точности воспроизведении колеблется в пределах 6.4 - 16 %.
3.Тактильный канал по точности оценки времени занимает третье место. Ошибка точности воспроизведения 5, 10 - секундных интервалов при использовании этого анализатора составляет 7.4 - 24.8 % определяемых величин. 4. Зрительный канал обеспечивает наименьшую точность передачи временной информации. Пир поступлении сигналов в этот канал наблюдается меньшая точность и большая флюктуация в оценке длительности временных интервалов, чем при поступлении их по слуховому, кинестетическому и тактильному каналам. Ошибка в точности воспроизведения 3-, 5- и 10секундных интервалов времени при использовании зрительного анализа составляет 13.8 - 18 % стандарта, а флюктуация - 1.2 - 2.9 с.
Передача информации об аварийных ситуациях
5
Сигналы, несущие информацию об аварийных ситуациях, можно подразделить на предупреждающие и сигналы, свидетельствующие об аварии и переключающие человека на деятельность по новому алгоритму. Предупреждающие сигналы не должны нарушать заданного режима рабочей деятельности. Следствием аварийных сигналов должно быть изменение алгоритма работы для предотвращения развития аварийной ситуации и восстановления нормального функционирования системы. Для передачи предупреждающего сигнала можно использовать любой канал связи ( зрительный, слуховой, тактильный). Выбор его зависит от структуры деятельности, загруженности того или иного анализатора и вида алгоритма, на который должен быть переключен оператор. Выбор канала связи для передачи аварийного сигнала обусловливается тем, что сигнал должен быть обязательно и немедленно воспринят при любых обстоятельствах, не зависимо от характера работы.
1.Слуховой канал восприятия при передачи информации об аварийном состоянии имеет те преимущества, что слуховой анализатор обладает выраженной способностью к экстренной мобилизации. Звуковой сигнал хорошо воспринимается независимо от местоположения его источника по отношению к оператору. Отрицательным свойством длительного интенсивного звукового сигнала его выраженное тормозное влияние на высшую нервную деятельность.
2.Зрительный канал восприятия при передаче аварийной информации является также достаточно эффективным. Недостатком его является то, что источник информации обязательно должен находиться
вполе зрения. Особенно важное значение приобретает канал в условиях интенсивного шум.
3.Кожный канал восприятия также может быть использован при подаче аварийных сигналов. При передаче аварийного сигнала в некоторых случаях может использоваться болевая чувствительность, однако данный вопрос требует дополнительно изучения.
Быстродействие различных видов анализаторов человека-оператора
Тактильный 0.09-0.22 секунды Слуховой 0.12-0.18 с
5
Болевой 0.13-0.89 с
Зрительный 0.15-0.22 с Температурный 0.28-1.6 с Обонятельный 0.31-0.39 с Вестибулярный 0.4 с
Лекция № 3. Сущность, факторы, показатели и динамика работоспособности
Способность человека к целесообразной деятельности может оцениваться тремя основными характеристиками: дееспособно стью, трудоспособностью, работоспособностью. Дееспособность — это общая способность формировать целесообразную дея тельность, понимать значение своих действий, управлять ими, совершенствовать их. Иначе говоря — это способность само стоятельно осуществлять различные формы целесообразной дея тельности. Трудоспособность — это состояние здоровья, позво ляющее человеку выполнять работу определенного объема и ка чества. Трудоспособность может снижаться с возрастом в резуль тате старения организма, утрачиваться временно в случае забо левания, утрачиваться постоянно (полностью или частично) в результате бытовой или производственной травмы, хронического заболевания или отравления. По-существу, дееспособность и трудоспособность характеризуют потенциальные возможности человека к достижению цели деятельности. При реализации этой цели, в процессе труда, человек выполняет конкретные действия, в конкретных условиях, испытывая конкретные физические и нервные нагрузки в течение определенного времени — и здесь основной характеристикой выступает его работоспособность.
Испытывая различные нагрузки в процессе труда, расходуя физическую и нервную энергию, организм человека приспосаб ливается к ним: меняется функционирование нервной и мы шечной систем, дыхание, кровообращение, обмен веществ - происходит изменение и усложнение психофизиологических процессов. По утверждению академика И. П. Павлова, для вы полнения трудовых функций должно начаться много «новых процессов: и новое дыхание, и новое сердцебиение, новая сек реция и т. д.»
Иначе говоря, необходимо физиологическое и психологическое обеспечение трудовой деятельности, когда согласованно действу ют
5
все системы организма — рецепторы, нервные клетки, мыш цы, сосуды, железы, качество и длительность действия которых определяют работоспособность человека.
Работоспособностью называют способность человеческого орга низма изменять течение физиологических и психических функций и в соответствии с этим выполнять определенную деятельность с требуемым качеством в течение некоторого периода времени.
На разных уровнях исследования жизнедеятельности орга низма работоспособность проявляется по-разному. На внешнем, деятельном уровне — как процесс и результат целесообразной деятельности: преобразование предмета труда, выполнение дей ствий по обслуживанию, обработка информации и т. п. На нейрофизиологическом уровне — как процесс возбуждения, обеспе чивающий связь рецепторов, нервных центров, нервных про водников и мышц исполнительных органов. На молекулярном, внутриклеточном уровне — как процесс преобразования энергии химических веществ, которая обеспечивает процесс возбужде ния. Таким образом, с физиологической точки зрения работо способность можно определить как способность той или иной функционирующей единицы организма (клетки, железы, мыш цы) к преобразованию одного вида энергии в другой.
Исходный уровень работоспособности человека зависит по преимуществу от субъективных факторов: тип нервной системы (прежде всего силы процессов возбуждения и торможения); мышечной силы и выносливости, определяющих способность развивать и поддерживать мышечное усилие; состояния здоро вья; уровня профессионального мастерства и тренированности, обусловливающих способность концентрации нервной энергии и мышечных усилий, нахождение более рационального, «энергетически экономного» способа выполнения работы; наличия положительной трудовой мотивации, интереса к содержа нию работы и заинтересованности в достижении ее целей; возраста, эмоционального состояния работника и т. п.
По мере увеличения уровня и продолжительности нагрузок в процессе труда на протяжении смены, недели, года работоспособность изменяется, причем в довольно широком диапазоне. В соответствии с рекомендациями Международной организации труда, исследованиями
5
НИИ труда к факторам, определяющим изменение работоспособности в процессе трудовой деятельно сти, относят следующие:
физические усилия (перемещение грузов, поддержание тя жестей, нажатие на предмет труда и органы управления);
нервное напряжение (сложность расчетов, особые требования к качеству работ, сложность управления оборудованием, опасность для жизни и здоровья, особая точность работ);
темп работы (количество трудовых движений в единицу времени);
рабочее положение (положение тела человека и его орга нов — удобное, ограниченное, неудобное, неудобно-стесненное, очень неудобное);
монотонность работы (многократное повторение однооб разных кратковременных операций, действий, циклов);
температура, влажность, тепловое излучение в рабочей зоне;
загрязненность воздуха (наличие и качество примесей в 1 м3 воздуха рабочей зоны);
производственный шум (наличие, частота, сила звука);
вибрация, вращение, толчки;
освещенность в рабочей зоне.
Можно отметить, что среди перечисленных факторов выде ляются те, которые связаны с содержанием деятельности и те, которые определяются внешними условиями ее осуществления. Первые определяют расходование энергии на осуществление рабочих действий, вторые — расход энергии на поддержание жизнедеятельности организма и сопротивление негативным воз действиям со стороны внешней среды.
Можно утверждать, что работоспособность человека является физиологической основой производительности труда, а обеспе чение высокой устойчивой работоспособности — одно из важ нейших направлений повышения производительности. Следова тельно, необходимо найти методы оценки уровня и динамики работоспособности, влияния ее изменения на производитель ность труда, чтобы иметь возможность определить последствия совершенствования факторов, воздействующих на работоспо собность, оптимизации режимов труда и отдыха, внедрения эр гономических мероприятий.
Существует ряд методов измерения работоспособности по частным
5
показателям. Наиболее применим на предприятии ста тистический метод, основанный на изучении результатов труда либо затрат времени на одно изделие, операцию (штучное вре мя). Здесь широко применяется хронометраж и фотохрономет раж. Определяют выработку или величину грузопереработки за каждые час или 30 мин смены, изменение штучного времени или процента брака за аналогичные временные отрезки. Если в течение рабочей смены не было технических или организацион ных неполадок, то все колебания указанных показателей отра жают изменения работоспособности.
В дополнение к этому методу используется метод субъектив ных оценок, состоящий в выявлении проявления чувства устало сти у работников на основе анкет и опросов. Существует мето дика специального опроса рабочих, при которой величина уста лости (снижения работоспособности) оценивается в баллах (отсутствие усталости — 0, легкая усталость — 1, средняя — 2, сильная — 3, очень сильная - 4 балла). По данным НИИ труда усталость к концу смены среди рабочих более 90 наиболее рас пространенных профессий колеблется в диапазоне 0,5 — 2,9 балла. Прежде всего данный метод целесообразно применять для определения достоверности выборки, т. е. выделения имен но тех групп работников, работоспособность которых подверже на существенным колебаниям на протяжении смены. Самостоя тельно данный метод практически не используется.
Специалисты в области физиологии и психологии труда применяют ряд специфических методов. Энергетический метод отражает изменение уровня расхода энергии на работах, тре бующих значительных физических усилий. С помощью прибо ров — спирографов, спирометаболографов и газоанализаторов исследуются изменения внешнего дыхания и легочного газооб мена (поглощение кислорода и выделение продуктов распада). Психофизиологические методы основаны на оценке изменений работоспособности по изменениям показателей пульса, темпера туры тела, кровяного давления, частоты дыхания, мышечной силы и выносливости. Так, установлено, что при тяжелой работе мышечная сила к концу смены убывает на 6—12%. Помимо этого, изучается изменение показателей функционального со стояния нервной системы, деятельности органов чувств (остроты зрения, порога слышимости), нервно-мышечной координации, зрительно-моторной реакции, исследуются с помощью
5