ЧФ в обеспечении производственной безопасности

Содержание

Введение…………………………………………………………………..…..2

1. Характеристики основных форм деятельности человека…………..….3

2. Работоспособность человека и ее динамика……………………….…...7

3. Антропометрические характеристики человека…………………….…9

4. Физиологические характеристики человека……………………………11

Заключение………………………………………………………………….18

Список использованных источников…………………………………......19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ведение

     Техническое развитие человечества  сопровождается передачей человеку  все большего числа управляющих  функций, позволяя ему все больше  отдаляться от орудий труда  и превращаться из исполняющего  в управляющий орган системы  производства. Такая трансформация  роли человека приводит к замене  физического труда умственным, снижая необходимость мышечной работы.

 

     Главным виновником несчастных  случаев, как правило, является  сам работающий человек, который  по тем или иным причинам  не соблюдает правила техники  безопасности. Каждый человек на  своем уровне взаимодействия  с производственным процессом  может совершать ошибочные действия, принимать неправильные решения,  проявлять недобросовестность и  халатность в выполнении своих  обязанностей.

 

     Производственная безопасность  обусловлена взаимодействием между  людьми и самой работой, характером  задействованных материалов, машин  и оборудования, средой, факторами  экономического порядка. В идеале  работа не должна оказывать  негативного влияния на здоровье  или наносить ущерб физическому  состоянию занятых, а также не должна быть чрезмерно тяжелой. Производственная безопасность должна закладываться уже на этапе планирования и обеспечиваться на всех этапах производственного процесса. Соответственно требования по технике безопасности должны быть предъявлены до начала работ и утверждаться на всем продолжении производственного цикла, в частности, таким образом, чтобы их эффективность поддавалась последующей оценке.

 

 

 

 

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 (рис.1). 

 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.

Деятельность человека

 

Умственный  труд

Механизированные формы  физического труда

 

Физический  труд

 

Рисунок 1. Основные формы деятельности человека

Легкие физические работы (категория I) подразделяются на две категории: 1а, при которой энергозатраты составляют до 139 Вт, и 16, при которой энергозатраты составляют 140—174 Вт. К категории 1а относятся работы, проводимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим усилием. К категории 16 относятся работы, проводимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим усилием. Физические работы средней тяжести (категория II) подразделяются на две категории: На, при которой энергозатраты составляют 175—232 Вт, и IIб, при которой энергозатраты составляют 233—290 Вт. К категории Па 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 IIб 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 (табл.1) и на выполняемую мышцами механическую работу (табл.2). 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.;

Таблица 1. Энергетические затраты на поддержание рабочей позы

Поза	Количество затрачиваемой  энергии, кДж/мин
Сидя	1,3
На коленях	2,1
На корточках	2,1
Стоя	2,5
Стоя в наклоне  более чем на 15 % и другие неудобные  позы	3,4

 

Таблица 2. Энергетические затраты при выполнении мышцами механической работы

Части тела, занятые в  работе	Количество затрачиваемой  энергии при условных степенях интенсивности  работы, кДж/мин
	1	2	3
Кисти и пальцы рук	1,7(1,3-2,5)	3,0(2,5-3,8)	4,2(3,8-5,0)
Руки	4,6(2,9-5,9)	7,6(5,9-9,2)	10,9(9,2-12,6)
Руки и туловище, а также одновременная работа трех или четырех конечностей	13,9(10,5-16,8)	21,0(16,8-25,2)	30,2(25,5-35,7)

 

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.

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.).

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Работоспособность  человека и ее динамика

 

      Фазы работоспособности.  Работоспособность проявляется  в поддержании заданного уровня  деятельности в течение определенного  времени и обусловливается двумя  основными группами факторов - внешними  и внутренними. Внешние-информационная структура сигналов (количество и форма представления информации), характеристика рабочей среды (удобство рабочего места, освещенность, температура и т.п.), взаимоотношения в коллективе. Внутренние - уровень подготовки, тренированность, эмоциональная устойчивость. Предел работоспособности -величина переменная; изменение ее во времени называют динамикой работоспособности.

 

Фазы работоспособности  человека в течение рабочего дня

 

      I. Предрабочее состояние (фаза мобилизации) - субъективно выражается в обдумывании предстоящей работы (идеомоторный акт), вызывает определенные предрабочие сдвиги в нервно-мышечной системе, соответствующие характеру предстоящей нагрузки.

      II. Врабатываемость  или стадия нарастающей работоспособности  (фаза гиперкомпенсации) - период, в течение которого совершается переход от состояния покоя к рабочему, т.е. преодоление инертности покоя системы и налаживание координации между участвующими в деятельности системами организма. Длительность периода врабатываемости может быть значительной. Например, утром после сна все характеристики сенсомоторных реакций значительно ниже, чем в дневные. Производительность труда в эти часы ниже. Период может занять от нескольких минут до двух-трех часов. На длительность сказываются: интенсивность работы, возраст, опыт, тренированность, отношение к работе.

      III. Период  устойчивой работоспособности (фаза  компенсации) - устанавливается оптимальный  режим работы систем организма,  вырабатывается стабилизация показателей, а его длительность составляет ко всему времени работы примерно 2/3. Эффективность труда в этот период максимальная. Период устойчивой работоспособности служит важнейшим показателем выносливости человека при данном виде работы и заданном уровне интенсивности.

      IV.   Период  утомления (фаза декомпенсации). Характеризуется снижением продуктивности, замедляется скорость реакции,  появляются ошибочные и несвоевременные  действия, физиологическая усталость.  Утомление может быть мышечным (физическим), умственным (психическим). Утомление - временное снижение  работоспособности из-за истощения  энергетических ресурсов организма.

      V.  Период  возрастания продуктивности за  счет эмоционально-волевого напряжения.

      VI.  Период  прогрессивного снижения работоспособности  и эмоционально-волевого напряжения.

      VII.  Период  восстановления. Необходим организму для восстановления работоспособности. Продолжительность этого периода определяется тяжестью проделанной работы, величиной кислородного долга, величиной сдвигов в нервно-мышечной системе. После легкой однократной работы период может длиться 5 мин. После тяжелой однократной работы - 60...90 мин, а после длительной физической нагрузки восстановление может наступить через несколько дней.

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Антропометрические  характеристики человека

 

      Антропометрические  характеристики определяются размерами  тела человека и его отдельных  частей и используются для  проектирования наиболее рациональных, а значит и безопасных условий  труда, так как они позволяют  рассчитывать пространственную  организацию рабочего места, устанавливать  зоны досягаемости и видимости,  размеры конструктивных параметров  рабочего места и приспособлений (высота, ширина, длина, глубина и  т. п.).

      Антропометрические  характеристики (АХ) подразделяют на динамические и статические.

      Динамические  АХ используются для определения  объема рабочих движений, зон  досягаемости и видимости, по  ним рассчитывают пространственную  организацию рабочего места.

      Статические АХ могут быть линейными и дуговыми. В зависимости от ориентации тела в пространстве линейные размеры делятся на продольные (высота различных точек над полом или сиденьем), поперечные (ширина плеч, таза и т. п.), переднезадние (передняя досягаемость руки и др.). Последние две группы линейных АХ иначе называются диаметрами.

      Минимальные  и максимальные значения антропометрических  характеристик используются с  учетом характера выполняемой  рабочей операции или выбора  параметра приспособления; в тех  случаях, когда оператор что-то  должен доставать, до чего-то  дотянуться, выбирают минимальные  значения, а при определении размеров  сиденья, высоты ниши для ног  и т.п. - максимальные.

      Пространство  рабочего места, в котором осуществляются  трудовые процессы, может быть  разделено на рабочие зоны. Рабочая  поза будет наименее утомительна  только при условии, если рабочая  зона сконструирована правильно.

      Правильное  конструирование рабочих зон  определяется соответствием их  с оптимальным полем зрения  рабочего и определяется дугами, которые может описать рука, поворачивающаяся в плече или в локте на уровне рабочей поверхности (т.е. учитывая динамические АХ), а Движением рук управляет мозг человека в соответствии с коррекцией глаз. Поэтому рабочую зону, удобную для действия обеих рук, нужно обязательно совмещать с зоной, удобной для охвата человеческим взором.

      В соответствии  с рабочими зонами и антропометрическими  данными проектируются рабочие  места в любом производственном  процессе и любые машины и механизмы, обслуживаемые человеком.

      Органы  управления могут быть ручными  и ножными. Предпочтительнее управление  ручное, причем выгоднее использовать  регуляторы, которые приводятся  в движение рукой к себе  или от себя. Следует иметь  в виду, что движения руки к  себе более быстрые, но менее  точные, тогда как от себя - более  точные, но менее быстрые. Если  органы управления не требуют  усилий, то оператор «не чувствует»  рукоятки и действует очень  неточно. Для предотвращения дрожания  руки и повышения точности  движений требуется определенный  момент сопротивления рукоятки  в пределах 3... 16,7 Нм. Для ножных педалей при полном их нажатии момент сопротивления должен составлять 20...80 Нм. Ножные органы управления используют тогда, когда требуются большие усилия и небольшая точность: включение - выключение, грубая регулировка напряжения или тока и т.п. При ручном управлении максимальные усилия прилагаются к рычагам, которые захватываются стоящим оператором на уровне плеча, а сидящим - на уровне локтя, поэтому органы управления, которые используются наиболее часто, следует располагать на высоте между локтем и плечом.

      В процессе  управления человек обязательно  должен прилагать некоторые усилия, так как отсутствие их (что  может быть, например, при кнопочном  управлении) дезориентирует человека, лишает его уверенности в правильности  своих действий, а излишние усилия  приводят к биомеханической перегрузке.

4. 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.

Внешние сигналы

Рецептор

Головной  мозг

Нервные связи

 

Рисунок 2. Функциональная схема анализатора

Общая функциональная схема  анализатора представлена на рисунке 2. Центральной частью анализатора является некоторая зона в коре головного мозга. Периферическая часть — рецепторы — находится на поверхности тела для приема внешней информации либо размещена во внутренних системах и органах для восприятия информации об их состоянии (внешние рецепторы в обычной речи называют органами чувств). Проводящие нервные пути соединяют рецепторы с соответствующими зонами мозга. 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.

      Функционирование  разных анализаторов существенно  изменяется под влиянием неблагоприятных  для человека условий. Низкие  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.

      Чтобы обеспечить  достаточную надежность деятельности  человека при приеме и анализе  сигналов в любых условиях, для  практических расчетов рекомендуется  использовать не абсолютные и  дифференциальные пороги чувствительности  анализаторов к различным характеристикам  сигналов, а оперативные пороги, характеризующие не минимальную,  а некоторую оптимальную различимость  сигналов. Обычно оперативный порог  в 10... 15 раз выше соответствующего  абсолютного и дифференциального.

      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.

      Порог световой  чувствительности изменяется в  широких пределах в процессе  адаптации зрительного анализатора  к внешнему световому воздействию.

      Наиболее  высокая чувствительность, достигаемая  в ходе темновой адаптации в течение нескольких (до 3 - 4) часов, представляет собой абсолютный порог световой чувствительности.

      Различие  предмета на фоне других определяется  контрастом его с фоном. Для  практических целей используется  показатель, именуемый порогом контрастной  чувствительности. Величина контраста  оценивается количественно, как отношение разности яркости (кд/м2) предмета и фона к большей яркости:

      При оценке  восприятия пространственных характеристик  основным понятием является острота  зрения, которая характеризуется  минимальным углом, под которым  две точки видны как раздельные. Острота зрения зависит от  освещенности, контрастности, формы  объекта и других факторов. При  оптимальной освещенности (100... 700 лк) порог разрешения составляет от 1 до 5 мин. При уменьшении контрастности острота зрения снижается.

      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 место расположение 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.

Механические колебания  характеризуются амплитудой и частотой. Амплитуда - наибольшая величина измерения  давления при сгущениях и разрежениях. Частота - число полных колебаний  в одну секунду. Единицей ее измерения  является герц (Гц)- одно колебание в секунду. Амплитуда колебаний определяет величину звукового давления и интенсивность звука (или силу звучания). Звуковое давление принято измерять в паскалях (Па).

      Наряду  со звуковыми сигналами в управлении  используются речевые сигналы  для передачи информации или  команд управления от оператора  к оператору. Важным условием  восприятия речи является различение  длительности и интенсивности  отдельных звуков и их комбинаций. Среднее время длительности произнесения  гласного" звука равно примерно 0,36 с, согласного 0,02...0,03 с. Восприятие  и понимание речевых сообщений  существенно зависят от темпа  их передачи, наличия интервалов  между словами и фразами. Оптимальным  считается темп 120 слов/мин, интенсивность  речевых сигналов должна превышать  интенсивность шумов на 6,5 дБ. При  одновременном увеличении уровня  речевых сигналов и шумов при  постоянном их отношении разборчивость  речи сохраняется и даже несколько  увеличивается. При значительном  увеличении уровня речи и шума  до 120 и 115 дБ и соответственно  разборчивость речи ухудшается  на 20 %. Опознание речевых сигналов  зависит от длины слова. Так,  односложные слова распознаются  в 13 % случаев, шестисложные - в  41 %. Это объясняется наличием  в сложных словах большого  числа опознавательных признаков.  Имеет место повышение до 10 % точности  распознавания слов, начинающихся  с гласного звука. При переходе  к фразам оператор воспринимает  не отдельные слова или их сочетания, а смысловые грамматические конструкции, длина которых (до уровня 11 слов) не имеет особого значения.

      Полезно  знать, что используемые стереотипные  словосочетания, фразеологизмы, распознаются  значительно хуже, чем это можно  было ожидать. Увеличение альтернативных  слов возможных словосочетаний, фраз, повышает правильность опознания.  Однако включение фраз, допускающих  неоднозначность толкования их  смыслового содержания, приводит  к замедлению процесса восприятия.

      Таким образом,  вопрос организации звукового  и речевого взаимодействия «оператор  - оператор», «техническое средство - оператор» является не тривиальным  и его оптимальное решение  оказывает существенное воздействие  на безопасность производственных  процессов.

      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.

      Кинестетический  анализатор. Обеспечивает ощущение  положения и движений тела  и его частей. Имеется три вида  рецепторов, воспринимающих:

      1.  Растяжение  мышц при их расслаблении - «мускульные  веретена»;

      2.  Сокращение  мышц -  сухожильные органы Гольджи;

     3.  Положение  суставов (обусловливающее так называемое  «суставное чувство»). Предполагается, что их функции выполняют глубинные  рецепторы давления.

      Возможности  двигательного аппарата представляют  определенную значимость при  конструировании защитных устройств,  органов управления. Сила сокращения  мышц человека колеблется в  широких пределах. Например, номинальная  сила кисти в 450...650 Н при  соответствующей тренировке может  быть доведена до 900 Н. Сила  сжатия, в среднем равная 500 Н для  правой и 450 Н для левой руки, может увеличиваться в два  раза и более.

      Оптимальные  усилия на органы управления:

      - для рукояток 20...40 Н (100 Н - максимальное);

     - для   кнопок,   тумблеров,   переключателей   легкого   типа 1400...1600Н, тяжелого - 6000... 12 000 Н;

      - для ножных  педалей управления от 20...50 (используемых  часто) до 300Н (используемых редко);

      - для рычажного  управления от 20...40 (используемых часто) до 120...160Н (используемых редко).

      Диапазон  скоростей, развиваемых движущимися  руками человека, находится в  пределах 0,01...8000 см/с. Наиболее часто  используются скорости порядка  5...800 см/с. Скорость движения больше в направлении к себе, чем от себя; в вертикальной плоскости, чем в горизонтальной; сверху вниз, чем снизу вверх; вперед-назад, чем вправо-влево; слева направо для правой руки и справа налево для левой, чем наоборот. Вращательные движения в 1,5 раз быстрее поступательных.