Изучение труда — инженерной психологии и эргономики

В последнее время в связи с созданием сложных производственных систем и комплексов вооружения возникли новые направления в изучении труда — инженерная психология и эргономика.

Инженерная психология рассматривается как отрасль эргономики, задачей которой является оптимизация условий управления машинами и системами машин путем согласования их действия с психологическими возможностями человека — оператора, т. е. предметом исследования инженерной психологии является система «человек — машина».

К настоящему времени общепринятого определения эргономики нет. В. П. Зинченко и В. М. Мунилов 1993 г. дают ей следующее определение: эргономика — научная дисциплина, комплексно изучающая человека (группу людей) в конкретных условиях его (их) деятельности, связанной с использованием машин (технических средств). Другие исследователи трактуют эргономику как прикладную науку, цель которой является приспособление труда к физиологическим и психическим возможностям человека для обеспечения наиболее эффективной работы, которая создает угрозы здоровью человека и выполняется при минимальной затрате биологических ресурсов.

Термин «эргономика», в переводе с греческого означает: эргон — работа, номос — закон. Исходя из этого, эргономику можно рассматривать, как научную дисциплину, изучающую закономерности трудовой деятельности человека в системах человек — техника — среда. Главная ее задача заключается в оптимизации этой системы «человек — техника — среда» во взаимном согласовании технических параметров условий окружающей среды, в которых осуществляется работа (среды обитания) и физиологических (психофизиологических) характеристик и возможностей человека. Для выполнения этой задачи необходимо решить ряд частных задач:

• — обоснование физиолого-гигиенических нормативов и требований к техническим средствам деятельности к условиям труда и организации работы;
• — разработка методов эргономической оценки и экспертизы технических средств на всех стадиях их создания и в процессе эксплуатации;
• — обоснование методов моделирования и прогнозирования эргономических характеристик, создаваемых систем «человек — техника — среда»;
• — разработка системы профессионального психофизиологического отбора специалистов для конкретных видов деятельности, а также профессиональной подготовки с учетом особенностей труда специалистов;
• — обоснование и разработка комплекса мероприятий по формированию и поддержанию требуемой работоспособности специалистов и высокого уровня их профессиональной подготовки;
• — предупреждение или снижение отрицательного воздействия факторов рабочей среды (среды обитания), условий или процесса деятельности на функциональное состояние и здоровье специалистов.

Эргономика активно развивается благодаря таким смежным наукам, как физиология, гигиена и психология труда, социология, поскольку объектом их исследования также является человек и его трудовая деятельность.

Важную роль в становлении эргономики играет раздел физиологии, посвященный изучению изменений функционального состояния организма человека под влиянием его рабочей деятельности и физиологическому обоснованию научной организации трудового процесса, способствующей длительному поддержанию работоспособности человека на высоком уровне.

Предметом физиологии труда является трудовой процесс человека в его физиологических проявлениях. Военная эргономика использует принципы и методы физиологического анализа трудовой деятельности. В современных высокоавтоматизированных системах труд оператора сопряжен с большой нагрузкой на анализаторы, особенно на зрительный и слуховой, на вторую сигнальную систему. От операторов требуются высокая точность и скорость сенсомоторных реакций, точная координация движений, большой объем памяти, внимания, высокая подвижность нервных процессов. Поэтому без физиологических методов невозможно провести объективный и всесторонний анализ характера трудовой деятельности оператора и определить пути его оптимизации.

Используя теорию упражнения, физиологические механизмы упражнения, условия дееспособности физиологических систем, теорию формирования дыхательных навыков, военная эргономика вносит свой вклад в разработку основ профессионального обучения и тренировки операторов, рекомендаций по их совершенствованию, а также эргономических требований к проектированию технических средств обучения и тренировки специалистов.

В процессе эргономического обеспечения эксплуатации военных систем «человек — техника — среда» учитываются и используются физиологические пути и способы повышения эффективности учебно-боевой деятельности операторов (специально направленная физическая подготовка и тренировка, релаксация, аутотренинг и др.) Разработка режима труда и отдыха основывается на физиологических теориях биологических ритмов, утомления, адаптации, физиологических резервов. Задача военной эргономики состоит в том, чтобы уже на ранних стадиях создания техники и вооружения были спроектированы рациональные режимы деятельности специалистов с учетом распределения функций между человеком и техникой. Необходимо разрабатывать режимы двигательной активности, полноценного питания, сна. Важную роль в системе эргономического обеспечения операторской деятельности играет профессиональный отбор специалистов, для осуществления которого используются физиологические критерии и методы оценки индивидуальных различий.

Большой вклад в эргономику вносит гигиена военного труда. Она изучает трудовую деятельность человека и окружающую среду с учетом воздействия факторов производства на организм и разрабатывает гигиенические нормативы и мероприятия для обеспечения благоприятных и здоровых условий труда. Кроме того, военная эргономика заимствует у гигиены труда, не подменяя ее, подходы, методы и гигиенические регламенты при разработке медико-технических требований к среде обитания в военно-технических объектах.

Очень большой вклад в становление, формирование и развитие эргономики внесли социология, общая психология, психология труда, инженерная психология. Кроме этих наук, эргономика взаимодействует с педагогикой, экономикой, технической эстетикой, дизайном и др. Свой вклад в решение проблем управления в сложных человеко-машинных системах вносят кибернетика, а также ряд технических дисциплин и разделов математики и др.

Эргономичность техники тем выше, чем полнее реализуются при ее создании и эксплуатации эргономические нормативы и требования, включающие физиологические, психологические, социальные, эстетические и другие критерии.

Эргономичность базируется на четырех основных ее свойствах: управляемость, усвояемость, обслуживаемость технических средств, обитаемость. Первые три свойства отражают те характеристики техники, которые проявляются в полноте соответствия последней, прежде всего психофизиологическим и психологическим возможностям человека в процессе его деятельности на технике, тогда как обитаемость в большей мере связана с целями и предметом гигиены труда.

В последние годы большое внимание уделяется проблеме обитаемости. Что связано с необходимостью обоснования комплекса гигиенических условий, создаваемых в автономных или изолированных от свободной атмосферы пространствах, В объектах вооружения и техники (корабли, кабины самолетов, танков, убежища и т. д.). Целями изучения обитаемости военных объектов являются повышение боевой эффективности средств вооружения и техники, сохранение здоровья военнослужащих. Таким образом, проблема обитаемости является проблемой не только эргономической, но и гигиенической.

Обитаемость — совокупность физических, химических и биологических факторов окружающей среды — рассматривается как соответствие среды обитания, создаваемой техническими объектами, гигиеническим регламентам (нормативам и требованиям к обитаемости). Последние должны обеспечивать сохранение здоровья человека, его нормального физического развития, высокой работоспособности, а также профилактику профессиональных заболеваний у работающих. В тех случаях, когда искусственно созданная среда обитания в объектах военной техники характеризуется дефицитом необходимых для организма человека естественных факторов, показателем обитаемости является и степень компенсации этого дефицита.

Методологической основой эргономики является системный и комплексный подход к исследованию деятельности человека, включенного в систему «человек — техника — среда». При этом главное значение придается человеку как системообразующему звену. Обычно любое эргономическое исследование начинается с изучения деятельности человека с определения его места в человеко-машинной системе, цели назначения решаемых задач. Для этого используются методы наблюдения, опроса, алгоритмического анализа, циклографии, регистрации показателей качества и временных характеристик работы, хронометража и др. При анализе и описании профессиональной деятельности опираются на классификацию профессий и видов операторского труда.

Для оценки единичных эргонометрических показателей широко используются соответствующие методические приемы и методики, заимствованные у психологии и психофизиологии, у гигиены труда и других наук. С целью измерения психологических показателей применяют методики исследования памяти, внимания, сенсомоторики, мышления, восприятия и т. д. В современной психологии имеются специальные бланковые методики (тесты) и технические средства.

Для проведения антропометрических исследований используется соматография, позволяющая определить зоны досягаемости, параметры рабочего места, рациональную организацию рабочего пространства.

Особое место в эргонометрических исследованиях принадлежит методам физиологии труда и психофизиологии, с помощью которых оценивается военно-профессиональная работоспособность (ВПР). ВПР обозначает способность человека выполнять конкретную работу в рамках постановленных перед ним учебно-боевых и боевых задач. ВПР рассматривается в единстве двух аспектов. Работоспособность с одной стороны представляет собой потенциальные возможности организма, необходимые для осуществления определенной трудовой деятельности, с другой — реализацию этих возможностей при надежном и эффективном выполнении профессиональной работы по управлению комплексами оружия, вооружения и техническими средствами.

В физиологии военного труда ВПР выступает как объективный показатель состояния обитаемости военно-технических объектов, эффективности профессионального отбора специалистов, их подготовленности и тренированности, рациональности избранных режимов труда и отдыха и многих других сторон деятельности военнослужащих. Поэтому изучение ВПР, ее оценка и прогнозирование — одна из важнейших сторон деятельности военного врача. Работоспособность человека зависит от характера, тяжести, длительности выполняемой работы, а также от физиологических и психологических особенностей организма. В реальной действительности, как правило, мы имеем дело преимущественно с физическим или умственным трудом, где долю того или иного определить в общем трудовом процессе бывает весьма трудно.

Современному военному специалисту необходимы не только соответствующая физическая выносливость, но и способность быстро воспринимать и перерабатывать информацию. Он должен быть надежным и определяющим звеном в системе «человек — машина».

Военному врачу, изучающему труд личного состава, представление о ВПР дает ценный материал для решения ряда практических задач, связанных с нормированием условий труда, освоением новой техники, обучением и переучиванием, с выявлением степени адаптированности человека к новым условиям жизнедеятельности т д.

Внешние условия труда (фактор среды обитания) создаются в результате сочетания элементов окружающей среды, воздействующих на человека механическими, физическими, химическими, биологическими, информационными, социально-психологическими и другими свойствами.

К механическим факторам можно отнести движущиеся части машин и механизмов, взрывы и т. д.

Группу физических факторов составляют высокие и низкие температуры воздуха и ограждений, освещение, ультрафиолетовое излучение, высокочастотные или сверхвысокочастотные электромагнитные поля, ионизирующие излучения, шум, вибрация, газопламенная струя, укачивание и т. д.

К химическим факторам относятся различные вредные примеси к воздуху (пороховые и выхлопные газы, различные виды жидкого топлива, антидетонаторов, аккумуляторные жидкости и др.).

Биологическими факторами являются возбудители респираторных заболеваний и туберкулеза, накапливающиеся в замкнутых убежищах и других объектах обитания.

Социальные факторы, включают мотивацию специалистов, межличностные отношения, место в коллективе, налаженность быта, отношения в семье и т. д. Важное значение имеют психологическая совместимость работающих и обитающих рядом людей, наличие опасностей для здоровья и жизни военнослужащих и др.

К факторам, влияющим на военно-профессиональную работоспособность, относятся также рациональность устройства рабочего места, рабочая поза, органы управления и различные вспомогательные средства.

Говоря об изменениях ВПР, необходимо помнить о влиянии на нее измененных функциональных состояний, возникающих в результате условий, в которых протекает трудовая деятельность. К ним относится состояние гипокинезии, связанное с дефицитом мышечной активности как следствие, неблагоприятные изменения гемодинамики и зрительно-моторной деятельности, состояния укачивания, приводящие к вегетативной неустойчивости и усилению негативных влияний со стороны вестибулярного аппарата, состояние монотонии, возникающее вследствие однообразия выполняемой работы и приводящее к значительным изменениям памяти и внимания. Следует выделить состояния, возникающие в случае превышения пределов физиологической устойчивости организма при высоком уровне действующего фактора (гипоксия при низком содержании кислорода во вдыхаемом воздухе) или в результате кумуляции изменений при длительном слабом воздействии фактора (при действии малых концентраций окиси углерода), состояние утомления — неизбежное следствие любой трудовой деятельности, если условия ее осуществления способствуют его возникновению.

Из физиологии труда известна так называемая кривая работоспособности, присущая любой трудовой деятельности. Она отражает изменение работоспособности в процессе самого труда. Установлено несколько ее стадий.

На первой стадии увеличиваются регистрируемые физиологические показатели по сравнению с показателями исходного состояния, обозначаемого как состояние оперативного покоя, предшествующего деятельности. Это — стадия врабатываемости; она сопровождается постепенным вовлечением в работу функциональных систем организма, обеспечивающих трудовой процесс.

В данный период возрастают скорости, амплитуды, объемы, которыми измеряются различные физиологические показатели. В процессе освоения работы, военной профессии период врабатываемости сокращается, человек приобретает рабочие навыки, быстрее мобилизует функциональные системы, доводя их деятельность до уровня, соответствующего рабочим запросам организма.

У людей с невыработанными профессиональными навыками стадия врабатываемости сменяется стадией гиперкомпенсации, когда в организме еще не достигнуто полное соответствие между величиной предъявляемой ему нагрузки и величиной реакции на нее соответствующих физиологических систем.

У профессионалов, хорошо владеющих рабочими навыками, стадия гиперкомпенсации отсутствует. В этом случае стадию врабатываемости сменяет стадия устойчивой работоспособности. Для нее характерно полное соответствие между требованиями, предъявляемыми работой, и их физиологическим обеспечением (объемом кровообращения, уровнем газообмена, сонастроенностью рабочего ритма, достигаемой гармоничностью и координированностью физиологических реакций). Чем выше квалификация специалиста, тем продолжительнее эта стадия; чем тяжелее работа, тем быстрее исчерпываются физиологические резервы. Стадия устойчивой работоспособности носит еще название стадии полной компенсации. Какое-то время поддержание высокой работоспособности может осуществляться за счет волевого усилия человека.

Затем наступает стадия неустойчивой компенсации. Она сопровождается значительными колебаниями физиологических показателей, отражающими несогласованность реагирования функциональных систем организма. На этой стадии нередко усиливается функционирование одной системы при снижении функциональной активности другой, сопряженной с ней в деятельности. Так, при недостаточности внешнего дыхания (поверхностное дыхание, одышка) возрастает сердечная деятельность, восполняющаяся усилением кровотока и доставки кислорода тканям. При информационно-интеллектуальных нагрузках, при работе операторов в условиях дефицита времени, при проявлениях эмоционального стресса (волнение, страх) наступает рассогласование деятельности двигательного и зрительного анализаторов, что приводит к нарушению точности и ритма работы.

В наступающую затем стадию декомпенсации характерны значительные изменения вегетативных показателей (тахикардия, подъем артериального давления и др.), расстройства координации движений, большое количество ошибочных действий. При дальнейшем нарастании этих явлений, свидетельствующих о перенапряжении регулирующих механизмов, может произойти срыв деятельности, когда человек не может продолжать работу (например, при высокой внешней температуре).

Нужно отметить еще одну стадию, названную стадией конечного порыва. Она имеет место в тех случаях, когда человек, зная об окончании работы, вдруг ощущает подъем деятельности, сменяющий стадию неустойчивой компенсации.

Отмеченные выше стадии изменения работоспособности в процессе трудовой деятельности отражают изменения физиологических закономерностей, присущих человеку, занимающемуся любым трудом, будь то умственным или физическим.

В условиях оптимальной организации труда, при его соответствии физиологическим и психофизиологическим возможностям организма стадия устойчивой работоспособности (полной компенсации) будет достаточно длительной. В то же время ее укорочение и удлинение стадии неполной компенсации — наглядное свидетельство наступающего утомления. Задача военного врача, обеспечивающего оптимизацию труда личного состава, заключается в борьбе с утомлением путем создания соответствующих условий.

Проблема утомления в физиологии военного труда занимает одно из первых мест при решении вопросов обеспечения высокой готовности в процессе учебно-боевой и боевой подготовки военных специалистов.

Утомление — это совокупность изменений в физическом и психическом состоянии человека, наступающих в результате деятельности и ведущих к временному снижению ее эффективности.

Весьма близко к проблеме утомления стоят и вопросы переутомления. Переутомление — совокупность стойких функциональных нарушений в организме человека, возникающих вследствие многократно повторяющегося чрезмерного утомления, и не исчезающих за время отдыха, между суточными и недельными периодами работы. Переутомление неблагоприятно для здоровья работающих.

Необходимо отметить, что объективные изменения, происходящие в организме при утомлении, сопровождаются и субъективными проявлениями. Субъективное ощущение утомления получило название усталости. Усталость отражает совокупность изменений физических, биохимических и психофизиологических функций, возникающих во время длительной или интенсивной работы. Она вызывает желание либо прекратить работу, либо снизить нагрузку. В то же время, утомление при различных видах деятельности — нормальное физиологическое явление, на основе которого формируются и совершенствуются различные навыки, происходит адаптация организма к ВПР, возникают эмоциональные состояния успешности творчества, развиваются функциональные резервы организма. Все это предопределяет отношение к утомлению как к важному физиологическому явлению, знание сути которого позволяет правильно оценивать боеспособность военнослужащих, рационально строить режимы труда, отдыха, тренировок, предотвращать не только снижение боевых показателей, но и переутомление в процессе военного труда.

К настоящему времени существует ряд классификаций утомления. В зависимости от вида труда различают физическое, умственное, сенсорное и эмоциональное переутомление, а по его локализации — локальное (местное) и общее утомление, по времени возникновения — острое и хроническое утомление.

В связи с таким многообразием видов утомления изменения различных функций организма могут проявляться по-разному.

Физическое утомление, возникающее в организме, принято оценивать по прямым и косвенным показателям. Прямые показатели характеризуют изменение количества и качества выполненной работы, а непрямые — изменения в различных органах и системах, т. е. сдвиги в функциональном состоянии физиологических систем. Не менее многообразны и субъективные ощущения, а также переживания человека, возникающие при утомлении.

В сердечно-сосудистой системе при утомлении происходят разнообразные изменения: тахикардия, переходящая при сильном утомлении в брадикардию, повышение и понижение артериального давления, замедление скорости кровотока, увеличение сопротивления периферических сосудов, снижение минутного объема кровотока, неадекватные реакции на дозированную физическую нагрузку.

Дыхательная система реагирует на утомление увеличением частоты и минутного объема дыхания (эти показатели при выраженном утомлении могут затем понижаться), снижением насыщения артериальной крови кислородом, уменьшением жизненной емкости легких, снижением концентрации углекислого газа в альвеолярном воздухе и т. д.

В крови увеличивается количество гемоглобина и эритроцитов, появляется лейкоцитоз и уменьшается количество тромбоцитов. Возникает болезненность и происходит увеличение печени, нарушается ряд ее функций — снижаются показатели белкового и углеводного обменов.

Большим разнообразием проявляются при утомлении изменения психофизиологических свойств и качеств личности. Снижаются сенсорные функции, ухудшаются восприятие, запоминание и воспроизведение информации, резко падает интенсивность процессов внимания, мышления. В первую очередь утомление вызывает нарушение процесса выполнения тех операций, которые требуют максимальной мобилизации внимания и сосредоточенности.

Субъективному чувству усталости сопутствуют ухудшение самочувствия, иногда головные боли, тяжесть в конечностях, вялость, сонливость. При усталости снижается интерес к работе, пропадает легкость в выполнении привычных действий. Эмоциональные реакции могут проявляться в разном виде — от повышенной раздражительности, несдержанности до безразличия, апатии, замкнутости, сужения интереса к окружающему, и тогда сглаживаются экспрессивные движения, мимика и речь, появляется «поникшая» поза. Утомление можно охарактеризовать как изменение адекватности ответа организма требованиям, предъявляемым характером деятельности.

Первую попытку подойти к решению проблемы утомления приписывают Галилею. Он указывал, что утомление имеет место тогда, когда мышца совершает не только полезную работу, но и работу по собственному перемещению. Галилей имел в виду скелетную мускулатуру и отмечал, что сердце в связи с этим неутомимо. С тех пор появилось большое количество теорий происхождения утомления, и настоящего времени нет единой теории его. В целом можно выделить два направления в данной области.

Сторонники одного из них первичными при утомлении считают изменения в нервных центрах, происходящие в результате недостатка кислорода и нарушений медиаторного обмена происходящих в процессе возникновения и передачи возбуждения. Приверженцы второго направления отрицают существование единого механизма возникновения утомления и утверждают, что оно может быть обусловлено воздействием ряда факторов или их комбинаций, начиная с недостаточности кровообращения при локальном мышечном утомлении и кончая изменением структуры регуляции гомеостаза в высших отделах ЦНС. При этом проблему возникновения утомления и те, и другие тесно связывают с функциональными резервами организма, с израсходованием их в процессе деятельности.

Наиболее приемлемым на сегодняшний день является представления о развитии утомления при физических нагрузках, которые определяют мышечную работу разной структуры и мощности. При физическом труде к механизмам утомления могут быть причастны в определенной мере нарушения белкового обмена, истощение резервов желез внутренней секреции, (прежде всего гормонов коры надпочечников, и угнетение процесса их синтеза), сгущение крови вследствие потери большого количества воды с потом и выходом части плазмы в ткани. Все это снижает функциональные возможности ЦНС.

В настоящее время, когда труд, в основном, заключается в мыслительных операциях, упор при изучении утомления делается на изменение психофизиологических свойств человека вследствие нарушений, возникающих в различных отделах ЦНС. В зависимости от уровня анализа (субклеточные структуры, отдельные нейроны, нейронные цепи, функциональные структуры или системы) умственное утомление можно характеризовать по — разному. В связи с этим выделяют сенсорное, персептивное и информационное утомление.

Сенсорное утомление наступает в результате воздействия длительного или интенсивного раздражителя (сильный шум, свет), при котором первичные изменения возникают в сенсорных системах — от рецептора до коркового конца анализатора.

Персептивное утомление локализуется преимущественно в корковом конце анализатора, и обусловливается с трудностью обнаружения сигнала (при больших помехах, при малой его интенсивности, трудности дифференцирования).

Информационное утомление является следствием недостаточности информации или информационной перегрузки, когда наибольшая нагрузка падает на динамику межцентральных отношений, заключающуюся в замыкании временных связей между различными структурами в ЦНС и оживлении ассоциативных связей, позволяющих правильно отразить в сознании объективную картину внешней среды.

Близким к перечисленным видам умственного утомления является эмоциональное утомление, когда наибольшие изменения происходят в структурах ЦНС, формирующих эмоциональные состояния.

В реальной жизни в процессе трудовой деятельности чаще всего сочетаются все перечисленные изменения, связанные как с умственным, так и с физическим трудом. Поэтому можно сказать об общем утомлении, подчеркивая при этом наиболее выраженные нарушения в ЦНС. Причем многие авторы подразделяют его на острое и хроническое утомление. Они считают, что острое утомление вызывается чрезмерной, непосильной работой, когда быстро нарастают функциональные нарушения в деятельности ЦНС. Хроническое утомление — это прогрессирующее накопление утомления вследствие недостаточного отдыха.

Различают три стадии утомления.

На первой стадии ощущается усталость без каких — либо изменений поведенческих реакций, снижение количества выполняемой работы. Иногда эту стадию называют компенсированной стадией утомления.

На второй стадии появляются чувства раздражения по отношению к выполняемой работе и неуверенности в своей способности должным образом ее выполнять, что сопровождается снижением работоспособности, появлением ошибок, ухудшением качественных показателей. Обычно на этой стадии деятельность прекращается. На данном этапе, несмотря на неустойчивость внимания, ослабление самоконтроля, есть возможность волевым усилием противостоять утомлению и перебороть желание прекратить работу.

В третьей стадии утомление носит выраженный характер, сдвиги в различных системах значительны, подавленность сочетается с раздражительностью или с безразличием, наступает автоматический отказ от работы.