Человеческий фактор в обеспечении производственной безопасности

Содержание

Введение

            Уровень решения проблем обеспечения безопасности жизнедеятельности человека в любом современном государстве может служить наиболее достоверным и комплексным критерием для оценки как степени экономического развития и стабильности этого государства, так и для оценки нравственного состояния общества. Это объясняется тем, что глубокое и всестороннее решение сложных проблем, порожденных научно-техническим прогрессом, требует громадных капиталовложений и высокой культуры производства, а следовательно, под силу только экономически высокоразвитому, стабильному государству, обладающему мощным научно-техническим и интеллектуальным потенциалом. С другой стороны, решение проблем безопасности требует активного участия всех членов общества, высокого гражданского самосознания, готовности к ущемлению сегодняшних интересов, а иногда к определенному ограничению индивидуальных свобод, во имя жизни человека и развития будущих поколений. Это возможно только в обществе организованном на принципах высокой нравственности и культуры. Реализация этих принципов может быть достигнута на основе тщательно проработанной и организованной непрерывной системы образования и воспитания, охватывающей все ступени образования от дошкольного воспитания до системы повышения квалификации и переподготовки кадров.

         Особое  значение образование и воспитание  в области безопасности приобретает  в технических вузах, где достигнутый в процессе обучения уровень профессионализма будущих разработчиков новой техники и технологии, руководителей производства во многом будет определять эффективность решения проблем безопасности непосредственно в источниках их возникновения. Глубокое изучение проблем безопасности жизнедеятельности в технических вузах должно реализовываться на основе единого гармоничного и последовательного процесса, построенного с учетом непрерывности, междисциплинарности и охватывающего все формы обучения от лекций до дипломного проектирования.

         Важнейшей  целью этого процесса является  формирование у специалистов  мышления, основанного на глубоком  осознании главного принципа -безусловности  приоритетов безопасности при  решении любых инженерных задач, будь то в области научного поиска или проектно-конструкторских разработок или в области организации и

управления производством.

         Основной целью образования в области БЖД является достижение высокого профессионализма, который предусматривает глубокое изучение методов и средств анализа, проектирования, развития и управления эргатехническими системами, являющимися частными конкретными реалиями общей системы «человек - машина - среда обитания».

        Особо остро проявляются проблемы обеспечения безопасности человека непосредственно на предприятиях, где зоны формирования различных опасных и вредных факторов практически пронизывают всю производственную среду, в которой осуществляется трудовая деятельность персонала.

        В то же время проблемы обеспечения безопасности рабочих на современном предприятии можно условно разделить на проблемы, характерные для любого объекта хозяйственной деятельности, и проблемы, связанные со спецификой технологических процессов, организации производства и дислокации предприятий.

       Так, характерной особенностью современного производства является применение на одном предприятии, в цехе, а часто и на производственном участке самых разнообразных технологических процессов, сложных по своей физико-химической основе, реализуемых

на современном высокопроизводительном оборудовании с использованием широкой номенклатуры технологических материалов. При этом современному производству свойственна также быстрая смена технологий, обновление оборудования, внедрение новых процессов и материалов, которые часто недостаточно изучены с точки зрения

негативных последствий их применения.

        На большинстве предприятий широко применяются высокотоксичные, легковоспламеняющиеся вещества, различного рода излучения, технологические процессы зачастую сопровождаются значительными уровнями шума, вибрации, ультра- и инфразвука, жесткими и стабильными параметрами микроклимата, большинство операций производится в условиях высокого зрительного напряжения, запыленности и загазованности.

         Иными словами, все это разнообразие, сложность и новизна технологий определяют в свою очередь многообразие, сложность и новизну проблем безопасности, причем решать их часто приходится в сжатые сроки, не прерывая производство. Сложность технологических процессов, высокие требования к точности технологических режимов в значительной мере исключают возможность непосредственного воздействия на технологические процессы для повышения безопасности, т.е. исключается «борьба в источнике». Поэтому центр тяжести мероприятий переносится на создание новых технологий, а также устройств, снижающих вредное влияние технологических процессов на обслуживающий персонал, на создание эффективных организационных и управленческих воздействий.

        Таким образом, учитывая выше изложенное, можно говорить об актуальности, необходимости и одновременно значительной методологической сложности изучения проблем производственной безопасности.

1. Человеческий фактор в обеспечении  производственной безопасности.

        Деятельность человека с позиции анализа опасностей целесообразно рассматривать как систему, состоящую из двух взаимосвязанных сложных подсистем: «человек (организм -личность)» и «среда обитания (производственная среда)». Опасности, формируемые системой «человек (организм - личность)», определяются антропометрическими, физиологическими, психофизическими и психологическими возможностями человека выполнять производственную деятельность.

1.1 Характеристики основных форм  деятельности человека

        Деятельность человека носит самый разнообразный характер. Несмотря на это, ее можно разграничить на три основные группы по характеру выполняемых человеком функций.

       Физический труд. Физическим трудом (работой) называют выполнение человеком энергетических функций в системе «человек - орудие труда».

      Физическая работа требует значительной мышечной активности. Она подразделяется на два вида: динамическую и статическую. Динамическая работа связана с перемещением тела человека, его рук, ног, пальцев в пространстве; статическая - с воздействием нагрузки на верхние конечности, мышцы корпуса и ног при удерживании груза, при выполнении работы стоя или сидя. Динамическая физическая работа, при котором в процессе трудовой деятельности задействовано более 2/3 мышц человека, - называется общей, при участии в работе  от 2/3 до 1/3 мышц человека (мышцы только корпуса, ног, рук) региональной, при локальной динамической физической работе задействовано менее 1/3 мышц (например, набор текста на компьютере). Физическая тяжесть работы определяется энергетическими затратами в процессе трудовой деятельности и подразделяется на следующие категории: легкие, средней тяжести и тяжелые физические работы.

                                     Рис. 1. Основные формы деятельности человека

         Легкие физические работы (категория 1) подразделяются на две категории: la, при которой энергозатраты составляют до 139 Вт, и lб, при которой энергозатраты составляют 140-174 Вт. К категории la относятся работы, проводимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим усилием. К категории lб относятся работы, проводимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим усилием.

        Физические работы средней тяжести (категория 2) подразделяются на две категории: 2а, при которой энергозатраты составляют 175-232 Вт, и 2б, при которой энергозатраты составляют 233-290 Вт. К категории 2а относятся работы, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенных физических усилий. К категории 2б относятся работы, связанные с ходьбой, перемещением и перенесением тяжестей массой до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим усилием.

       Тяжелые физические работы характеризуются расходом энергии более 290 Вт. К этой категории относятся работы, связанные с постоянными передвижениями, перемещением и перенесением значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий.

       Энергетические затраты на мышечную работу. Затраты энергии на мышечную работу в труде (сверх уровня покоя и независимо от влияния эмоций, связанных с работой, влияния температуры воздуха и пр.) могут быть рассчитаны для среднего рабочего как сумма затрат на

поддержание рабочей позы и на выполняемую мышцами механическую работу.

        Механизированные формы физического труда в системе «человек – машина». Человек выполняет умственные и физические функции. Деятельность человека (далее человека-оператора) происходит по одному из процессов:

        Детерминированному - по заранее известным правилам, инструкциям, алгоритмам действий, жесткому технологическому графику и т. п.,

Энергетические затраты на поддержание рабочей позы:

Сидя - 1,3 кДж/мин

На коленях – 2,1 кДж/мин

На корточках – 2,1 кДж/мин

Стоя – 2,5 кДж/мин

Стоя в наклоне более чем на 15 % и другие неудобные позы – 3,4 кДж/мин

         Недетерминированному - когда возможны неожиданные события в выполняемом технологическом процессе, неожиданное появление сигналов, но в то же время известны управляющие действия при появлении неожиданных событий (расписаны правила, инструкции и т.п.) в выполняемом процессе.

         Различают несколько типов операторской деятельности в технических системах, классифицируемых в зависимости от основной функции, выполняемой человеком, и доли мыслительной и физической загрузки, включенных в операторскую работу.

          - Оператор - технолог. Это – операторы технологических процессов, автоматических линий и пр.

          - Оператор - манипулятор (машинист). К числу выполняемых им функций относится управление отдельными машинами и механизмами.

          - Оператор - наблюдатель, контролер (например, диспетчер технологической линии или транспортной системы).

           Оператор работает как в режиме немедленного, так и отсроченного обслуживания в масштабах реального (настоящего) времени. В его деятельности в значительной мере используется аппарат понятийного мышления и опыт, заложенный в образно-концептуальных моделях. Физическая работа здесь играет несущественную роль.

           Функционирование организма требует протекания в нем химических и биохимических процессов в достаточно строгих температурных пределах. Для температуры тела это интервал находится в пределах 36,5-37,0° С.

           В процессе взаимодействия человека с окружающей средой температура тела может значительно изменяться, что связано с температурой, влажностью и подвижностью воздуха в окружающей среде, а также тепловой радиацией от различных видов оборудования, используемых в производственной среде. Приспособление организма человека к изменениям параметров состояния окружающей среды выражается в способности протекания в нем процессов терморегуляции.

         Терморегуляция - совокупность физиологических и химических процессов в организме человека, направленных на поддержание постоянства температуры тела (36-37 °С). Это обеспечивает нормальное функционирование организма, способствует протеканию биохимических процессов в организме человека. Терморегуляция исключает переохлаждение или перегрев организма человека. Терморегуляция, таким образом, обеспечивает равновесие между количеством тепла, непрерывно образующимся в организме и излишком тепла, непрерывно отдаваемым в окружающую среду, т.е. сохраняет тепловой баланс организма.

        Умственный труд (интеллектуальная деятельность). Этот труд объединяет работы, связанные с приемом и переработкой информации, требующие преимущественного напряжения внимания, сенсорного аппарата, памяти, а также активации процессов мышления, эмоциональной сферы (управление, творчество, преподавание, наука, учеба и т. п.).

         Операторский труд - отличается большой ответственностью и высоким нервно-эмоциональным напряжением. Управленческий труд - определяется чрезмерным ростом объема информации, возрастанием дефицита времени для ее переработки, повышения личной ответственности за принятие решений, периодическим возникновением конфликтных ситуаций. Творческий труд - требует значительного объема памяти, напряжения внимания, нервно-эмоционального напряжения. Труд преподавателя - постоянный контакт с людьми, повышенная ответственность, дефицит времени и информации для принятия решения - это обуславливает высокую степень нервно-эмоционального напряжения. Труд учащегося - память, внимание, восприятие, наличие стрессовых ситуаций.

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

          При выполнении человеком умственной работы при нервно-эмоциональном напряжении имеют место сдвиги в вегетативных функциях человека: повышение кровяного давления, изменение ЭКГ, увеличение легочной вентиляции и потребление кислорода, повышение температуры тела. По окончании умственной работы утомление остается дольше, чем при физической работе.

          Тяжесть и напряженность труда. Тяжесть труда является количественной характеристикой физического труда. Напряженность труда - количественная характеристика умственного труда. Она определяется величиной информационной нагрузки.

         На производстве различают четыре уровня воздействия факторов условий труда на человека:

- комфортные условия труда обеспечивают  оптимальную динамику работоспособности человека и сохранение его здоровья;

- относительно дискомфортные условия труда при воздействии в течение определенного интервала времени обеспечивают заданную работоспособность и сохранение здоровья, но вызывают субъективные ощущения и функциональные изменения, не выходящие за пределы

нормы;

- экстремальные условия труда  приводят к снижению работоспособности человека, не вызывают функциональные изменения, выводящие за пределы нормы, но не ведущие к патологическим изменениям;

- сверхэкстремальные условия труда  приводят к возникновению в организме человека патологических изменений и к потере трудоспособности.

            Медико-физиологическая классификация тяжести и напряженности труда проводится на основании комплексной количественной оценки факторов условий труда, называемой интегральной величиной тяжести и напряженности труда .

            К 1 категории относят работы, выполняемые в оптимальных условиях труда при благоприятных нагрузках. 2 категория включает работы, выполняемые в условиях, соответствующих предельно допустимым значениям производственных факторов. К 3 категории относят работы, при которых вследствие не вполне благоприятных условий труда у

людей формируются реакции, характерные для пограничного состояния организма (ухудшение некоторых показателей психофизиологического состояния к концу работы). 4 категория включает работы, при которых неблагоприятные условия труда приводят к реакциям, характерным для предпатологического состояния у большинства людей. К 5 категории относят работы, при которых в результате воздействия весьма неблагоприятных условий труда у людей в конце рабочего периода формируются реакции, характерные для патологического функционального состояния организма. 6 категория включает работы, при которых подобные реакции формируются вскоре после начала трудового периода (смены, недели).

          1 и 2 категории тяжести и напряженности труда соответствуют комфортным производственным условиям, 3 - относительно дискомфортным, 4 и 5- экстремальным и 6 - сверхэкстремальным.

1.2 Физиологические характеристики  человека

        Общие характеристики анализаторов. Целесообразная и безопасная деятельность человека основывается на постоянном приеме и анализе информации о характеристиках внешней среды и внутренних системах организма. Этот процесс осуществляется с помощью анализаторов - подсистем центральной нервной системы (ЦНС), обеспечивающих прием и первичный анализ информационных сигналов. Информация, поступающая через анализаторы, называется сенсорной (от лат. Sensus -чувство, ощущение), а процесс ее приема и первичной переработки- сенсорным восприятием.

Рис. 2. Функциональная схема анализатора

         В зависимости от специфики принимаемых сигналов различают следующие анализаторы:

Внешние - зрительный (рецептор - глаз); слуховой (рецептор - ухо); тактильный, болевой, температурный (рецепторы кожи); обонятельный (рецептор в носовой полости); вкусовой (рецепторы на поверхности языка и неба).

Внутренние - анализатор давления; кинестетический (рецепторы в мышцах и сухожилиях); вестибулярный (рецептор в полости уха); специальные, расположенные во внутренних органах и полостях тела.

         Рассмотрим  основные параметры анализаторов.

1. Абсолютная чувствительность  к интенсивности сигнала (абсолютный порог ощущения по интенсивности) - характеризуется минимальным значением воздействующего раздражителя, при котором возникает ощущение. В зависимости от вида раздражителя абсолютный порог измеряется в единицах энергии, давления, температуры, количества или концентрации вещества и т.п. Минимальную адекватно ощущаемую интенсивность сигнала принято называть нижним порогом чувствительности.

        Психофизическими опытами установлено, что величина ощущений изменяется медленнее, чем сила раздражителя.

2. Предельно допустимая интенсивность сигнала (обычно близка к болевому порогу). Максимальную адекватно ощущаемую величину сигнала принято называть верхним порогом чувствительности.

3. Диапазон чувствительности к интенсивности -включает все переходные значения раздражителя от абсолютного порога чувствительности до болевого порога.

4. Дифференциальная (различительная) чувствительность к изменению интенсивности сигнала - это минимальное изменение интенсивности сигнала, ощущаемое человеком.

5. Дифференциальная (различительная) чувствительность к изменению частоты сигнала - это минимальное изменение частоты F сигнала, ощущаемое человеком.

6. Границы (диапазон) спектральной чувствительности (абсолютные пороги ощущений по частоте, длине волны) определяются для анализаторов, чувствительных к изменению частотных характеристик сигнала (зрительного, слухового, вибрационного), отдельно нижний и верхний пороги.

7. Пространственные характеристики чувствительности специфичны для каждого анализатора.

8. Для каждого анализатора характерна минимальная длительность сигнала, необходимая для возникновения ощущений. Время, проходящее от начала воздействия раздражителя до появления ответного действия на сигнал (сенсомоторная реакция), называют латентным периодом.

9. Адаптация (привыкание) и сенсибилизация (повышение чувствительности) -характеризуются временем и присущи каждому типу анализаторов.

Функционирование разных анализаторов существенно изменяется под влиянием неблагоприятных для человека условий. Низке и высокие температуры, вибрации, перегрузки, невесомость, слишком интенсивные потоки информации, ведущие к дефициту времени, и ее

недостаток, утомление, вызванное длительной работой или неблагоприятными условиями, состояние стресса - все эти факторы вызывают различные изменения характеристик анализаторов.

         Характеристика зрительного анализатора. В процессе деятельности человек до 90 % всей информации получает через зрительный анализатор. Прием и анализ информации происходит в световом диапазоне (380-760 нм) электромагнитных волн. Цветовые ощущения вызываются действием световых волн, имеющих различную длину.

         Глаз различает семь основных цветов и более сотни их оттенков. Наибольшая чувствительность в условиях обычного дневного освещения (В= 9,56 кд/м2) достигается при длине волн 554 нм (в желто-зеленой части спектра) и убывает в обе стороны от этого значения.

        Абсолютная  слепящая яркость наступает при 225 000 кд/м2. Эффект ослепления может наступить и при меньших яркостях, если скорость нового объекта, попавшего в поле зрения, превысит яркость того объекта, на которую адаптирован глаз. Минимальная интенсивность светового воздействия, вызывающая ощущение света, называется порогом световой чувствительности.

        Временные характеристики восприятия сигналов:

- латентный период (скрытый период) - время от подачи сигнала до момента возникновения ощущения (0,15 ... 0,22 с);

- порог обнаружения сигнала при большей яркости - 0,001с, при длительности вспышки 0,1с. Яркость сигнала практического значения не имеет;

- привыкание к темноте (неполная  темновая адаптация) длится от нескольких секунд до нескольких минут;

- восприятие мелькающего света (критическая частота слияния мельканий) изменяется от 14 до 70 Гц в зависимости от яркости импульсов, их формы, угловых размеров объекта, уровня зрительной адаптации, функционального состояния человека и т.п. Для исключения слияния мельканий рекомендуется проецирование сигналов с частотой 3 ... 8 Гц.

         Восприятие пространства - формы, объема, величины и взаимного расположения объектов, их рельефа, удаленности и направления, в котором они находятся, достигается за счет бинокулярного зрения двумя глазами.

            Информация об удалении предметов достигается за счет конвергенции - сведений зрительных осей на объекте восприятия, благодаря чему возникают мышечные двигательные ощущения, которые и дают информацию.

           Характеристика слухового анализатора. С помощью звуковых сигналов человек получает до 10 % информации.

   Характерными особенностями слухового анализатора являются:

- способность быть готовым к приему информации в любой момент времени;

- способность воспринимать звуки в широком диапазоне частот и выделять необходимые;

- способность устанавливать со значительной точностью месторасположение источника звука.

          В связи с этим слуховое представление информации осуществляется в тех случаях, когда оказывается возможным использовать указанные свойства слухового анализатора. Наиболее часто слуховые сигналы применяются для сосредоточенного внимания человека -оператора (предупредительные сигналы и сигналы опасности), для передачи информации человеку-оператору, находящемуся в положении, не обеспечивающим ему достаточной для работы видимости объекта управления, приборной панели и т.п., а также для разгрузки зрительной системы.

           Для эффективного использования слуховой формы представления информации необходимо знание характеристик слухового анализатора. Свойства слухового анализатора оператора проявляются в восприятии звуковых сигналов. С физической точки зрения звуки представляют собой распространяющиеся механические колебательные движения в слышимом диапазоне частот.

         Основные параметры (характеристики) звуковых сигналов (колебаний):

- интенсивность (амплитуда),

- частота и форма, которые отражаются в таких звуковых ощущениях как громкость, высота и тембр.

Воздействие звуковых сигналов на звуковой анализатор определяется уровнем звукового давления (Па). Интенсивность (сила) звука (Вт/м2) определяется плотностью потока звуковой энергии (плотностью мощности).

          Характеристика кожного анализатора. Обеспечивает восприятие прикосновения (слабого давления), боли, тепла, холода и вибрации. Для каждого из этих ощущений (кроме вибрации) в коже имеются специфические рецепторы, либо их роль выполняют свободные нервные окончания. Каждый микроучасток кожи обладает наибольшей чувствительностью к тем раздражителям (сигналам), для которых на этом участке имеется наибольшая концентрация соответствующих рецепторов - болевых, температурных и тактильных. Так, плотность размещения составляет: на тыльной части кисти - 188 болевых, 14 осязательных, 7 холодовых и 0,5 тепловых на квадратный сантиметр поверхности; на грудной клетке соответственно - 196, 29,9 и 0,3. Воздействие в этих точках даже не специфическим, но достаточно сильным раздражителем независимо от его характера вызывает специфическое

ощущение, обусловленное типом рецептора. Например, интенсивный тепловой луч, попадая в точку боли, вызывает ощущение боли.

           Чувствительность к прикосновению. Это - ощущение, возникающее при действии на кожную поверхность различных механических стимулов (прикосновение, давление), вызывающих деформацию кожи. Ощущение возникает только в момент деформации. Абсолютный порог тактильной чувствительности определяется по тому минимальному давлению предмета на кожную поверхность, которое производит едва заметное ощущение прикосновения. Наиболее высоко развита чувствительность на дистальных частях тела. Примерные пороги ощущений: для кончиков пальцев руки - 3 г/мм2; на тыльной стороне пальца- 5 г/мм2 , на тыльной стороне кисти -12 г/мм2 ; на животе- 26 г/мм2 ; на пятке - 250 г/мм2 . Порог различения в среднем равен примерно 0,07 исходной величины давления.

         Вибрационная чувствительность. Вибрационная чувствительность обусловлена теми же рецепторами, что и тактильная, поэтому топография распределения вибрационной чувствительности по поверхности тела аналогична тактильной.