PODSTAWY ERGONOMII

1. WSTĘP

Egzystencja człowieka jest uzależniona od konieczności utrzymania stałości środowiska wewnętrznego organizmu - tzw. homeostazy. Wiąże się to z wymianą jaka zachodzi między żywym organizmem a otoczeniem, czy to materii, energii lub informacji. Z reguły, człowiek musi wytwarzać niezbędne do życia dobra. Wykonywana przez niego praca często stanowi zagrożenie. Eliminacja, lub chociażby ograniczanie zagrożeń, wymaga zarówno znajomości samego człowieka, jak również elementów uczestniczących w procesie pracy oraz relacji między nimi. W rozwiązaniu tego problemu mogą być pomocne nauki dostarczające informacji o właściwościach człowieka, produktów techniki oraz środowisku. Nauki techniczne pozwalają poznać właściwości stosowanych materiałów, konstrukcji, jak i zachodzące procesy technologiczne ze względu na użytkowy charakter pracy. Jak dotąd istotą inżynierii było projektowanie, wytwarzanie i eksploatowanie wytworów techniki. Jednakże sens ich nie tkwi w samej ich doskonałości (technicznej, eksploatacyjnej, ekonomicznej itd.) lecz w służebnej ich roli wobec społecznych potrzeb i spodziewanych następstw. Przedmiotem projektowania i jego realizacji był wyizolowany z otoczenia element układu człowiek - wytwór techniki (rys 1.1).

...

Rys.1.1. Pierwotny schemat blokowy podstawowego układu ergonomicznego

 Konwencja inżynierii zmienia się jednak. Współczesny technik musi przede wszystkim poznać uwarunkowania humanizacyjne, czyli wyeksponowanie podmiotowej roli człowieka. Uzyskać to można poprzez realizację sprzężenia zwrotnego ww. układu. Jest to jednak obraz nie pełny, o ile nie obejmuje jeszcze trzeciego składnika jakim jest środowisko, w którym zachodzi dany proces. Dyscypliną łączącą te dziedziny jest ergonomia - nauka wielodyscyplinarna, której istotą jest badanie relacji między pracownikiem, a pozostałymi elementami uczestniczącymi w procesie pracy.

Posługując się metodami poszczególnych dziedzin składowych, ergonomia:

·         przeprowadza analizę relacji zachodzących między pracownikiem, a pozostałymi elementami pracy,

·         stawia diagnozę dot. : stanu, przyczyny, znaczenia i rozwoju,

·         określa na tej podstawie w sposób systemowy, syntetyczny projekt rozwiązań optymalnych.

2. DEFINICJA, CELE I ZAKRES ERGONOMII

Obecnie wymagana jest zmiana metodologii inżynierskich i uczestnictwa specjalistów o orientacji wielodyscyplinarnej. Ergonomia jest dyscypliną techniczną humanistycznie zorientowaną. Zainteresowana jest poszukiwaniem najlepszych środków, sposobów, warunków i środowiska, przy traktowaniu pracy jako narzędzia doskonalenia i wyzwolenia człowieka przy tworzeniu nowych wartości.

Przedmiotem ergonomii jest relacja układu człowiek - elementy pracy (rys 2.1), w celu zapewnienia higieny, bezpieczeństwa i komfortu pracy, przy założeniu wysokiej sprawności procesu produkcyjnego. Wiedza o relacjach między elementami tego układu powinna obejmować zagadnienia: co robić, jak, jakie mogą się z tym wiązać zagrożenia oraz jak ich unikać.

...

Rys.2.1. Ujęcie blokowe przedmiotu ergonomii

Celem ergonomii jest humanistyczna i użytkowa optymalizacja elementów pracy przez dostosowanie ich do właściwości organizmu ludzkiego, funkcjonującego w sztywnych granicach swego środowiska wewnętrznego z uwzględnieniem środowiska zewnętrznego. Ergonomia przede wszystkim oparta jest na znajomości samego człowieka. Z kolei wiedza ta znajduje zastosowanie do projektowania właściwego stanowiska pracy. Może zatem być zaliczana do nauk stosowanych, rozwijając się w kierunku w jakim występuje zapotrzebowanie. Narodziła się co prawda w oparciu o korekty stanu już istniejącego, ale celem jej jest projektowanie lepszego świata. Nazwę swą wzięła z języka greckiego, gdzie ergon znaczy praca, a nomos - prawo, prawidłowość.

Projektowanie ergonomiczne przyjęto rozpatrywać w skali mikro i makro. Projektowaniem mikro-ergonomicznym określa się ergonomię pierwszej i drugiej generacji, przy czym:

Do pierwszej generacji zalicza się:

·         badanie zjawisk percepcji,

·         zagadnienia antropometrii,

·         analizę i projektowanie względnie wyizolowanych systemów: człowiek - obiekt techniczny,

Do drugiej generacji zalicza się:

·         badanie procesów poznawczych i decyzyjnych człowieka,

·         interakcję człowiek – komputer.

Makroergonomię zalicza się do trzeciej generacji. Dotyczy badania systemów złożonych. Jej wieloobiektowy przedmiot projektowania (organizację) traktuje się jako nieodłączny komponent otoczenia zewnętrznego, zawsze jako fragment większej całości. Dążąc do optimum funkcjonowania całego systemu nie należy utożsamiać go z maksimum efektywności ekonomicznej.

Zadaniem ergonomii jest racjonalne ukształtowanie stanowisk pracy przy jak najmniejszym koszcie biologicznym człowieka.

Głównym przykazaniem ergonomisty jest troska o to, by człowiek pracujący nie był zmuszony tworzyć wartości niższych za cenę utraty wartości wyższych.

Zastosowanie ergonomia znajduje w każdej dziedzinie działalności człowieka. Na przestrzeni lat ergonomia poddana była ewolucji. Zrodziła się jako ergonomia korekcyjna, której zadaniem była poprawa stanu już istniejącego. Sprecyzowane na jej podstawie przesłanki dały podstawy do wykształtowania się ergonomii koncepcyjnej (zastosowanie wytycznych ergonomicznych w trakcie procesu projektowania). Obecnie ergonomia traktowana jest systemowo, czyli jest uwzględniana współzależność elementów biorących udział w procesie pracy.

3. PODSTAWOWY UKŁAD ERGONOMICZNY

Rozwój nauki i techniki wywołuje u człowieka dążenie do komfortu niezależnie od tego czy dana czynność jest wykonywana zawodowo, czy też nie. Komfort stworzył konieczność analizy relacji jakie zachodzą między człowiekiem, jego działaniem w procesie pracy a środowiskiem. Każde stanowisko pracy można przedstawić symbolicznie w postaci dwóch elementów składowych, reprezentujących z jednej strony człowieka, a z drugiej - środki pracy. Jego oba elementy są symboliczne. Pod pojęciem człowieka może kryć się zarówno jednostka jak i grupa osób. Podobnie ma się rzecz z drugim elementem układu. Środkami pracy może być: narzędzie jedno urządzenie lub też cały ciąg produkcyjny. Samo stanowisko pracy może też stanowić drugi człon układu. Pomiędzy tymi dwoma elementami zachodzą stale pewne procesy, wynikające z ich wzajemnego oddziaływania. Oba te elementy działają w konkretnych warunkach środowiska zewnętrznego. Ma ono wpływ na każdy z tych elementów (chociaż rożny). Także i elementy układu mają wpływ na otoczenie, zarówno bliższe jak i dalsze. Dlatego też trafniejszym pojęciem jest układ człowiek - maszyna - środowisko (rys 3.1). Termin "układ" rozumiany jest tu jako "system". Jest on wieloznaczny, dotyczy zbioru zasad postępowania względnie sposobów zorganizowania, uporządkowania lub podporządkowania elementów tworzących całość.

...

Rys.3.1. Jedno z pojęć podstawowego układu ergonomicznego w ujęciu blokowym

Informacji do właściwego działania elementów składowych tego układu dostarczają wyniki badań wielu dyscyplin naukowych. Materiał ten jest przez ergonomię integrowany pod kątem optymalnego ich wspólnego działania dla dobra człowieka i wynikającego zeń efektu. Stąd też daje się zauważyć interdyscyplinarny charakter tej dziedziny naukowej i jej kompleksowość. Ergonomia gromadzi specjalistów wielu dyscyplin naukowych. Są oni jednak zobowiązani do stosowania kategorii ergonomicznych. Wypracowany przez nich rezultat powinien być kompatybilny. Zdobycze nauki i techniki, z jednej strony prowadzą do wyższego poziomu życia, a z drugiej - powodują nieprzewidziane skutki ujemne.

Człowiek ze względu na swe właściwości (zachowanie równowagi wewnętrznej organizmu -homeostazę) wymaga prawie że stałych warunków środowiska, w którym przebywa. Tymczasem środowisko pracy w większości przypadków, stanowi zagrożenie dla niego przez swe oddziaływanie. Utrzymanie homeostazy organizmu w niekorzystnym środowisku wiąże się z olbrzymim kosztem fizjologicznym. Parametry środowiska pracy w Polsce przekraczają dopuszczalne poziomy ekspozycji dla co najmniej 1,5 mln zatrudnionych. Ze złymi warunkami pracy wiążą się określone skutki społeczno-ekonomiczne jak choroby zawodowe, czy wypadki przy pracy.

Choroby spowodowane działalnością czynników szkodliwych dla zdrowia, tworzących środowisko pracy, uznawane jest W Polsce za choroby zawodowe wg załącznika do rozporządzenia Rady Ministrów z dnia 18.11.1983 r. (Dz. u. 1983, nr 65, poz. 294). W zależności od kraju istnieją rozbieżności w definicji. Zachorowalność na choroby zawodowe wiąże się z:

·         specyfiki procesów produkcyjnych decydujących o rodzaju i stężeniu względnie natężeniu czynnika szkodliwego,

·         okresem i stopniem działania tych czynników (inergizm - działanie wzmożone wynikające z występowania kilku równocześnie),

·         charakteru pracy i sposobu jej wykonywania,

·         indywidualnych predyspozycji pracowników.

...

Najczęstsze przypadki chorób zawodowych zanotowano [21] w następujących rodzajach działalności społeczno-gospodarczej: edukacji, ochronie zdrowia i opiece społecznej, przemyśle, rolnictwie, budownictwie. Wśród pracowników:

·         przemysłu dominowały uszkodzenia słuchu, pylice, choroby skóry, zatrucia, zapalenie oskrzeli, zespół wibracyjny,

·         rolnictwa, leśnictwa i łowiectwa - zespół wibracyjny, choroby oskrzeli i płuc,

·         edukacji - przewlekłe choroby narządu głosu,

·         ochrony zdrowia i opieki społecznej - choroby zakaźne i inwazyjne (głównie wirusowe zapalenie wątroby i gruźlica płuc),

·         budownictwa - uszkodzenia słuchu, pylice, choroby skóry i pylice płuc.

Uwzględniając liczbę pracujących osób wprowadzono pojęcie współczynnika zachorowalności.

... TABELA 3.2

Dane statystyczne dotyczące chorób zawodowych w uspołecznionej gospodarce w 1995 r.

1. zawodowe uszkodzenie słuchu ........................... 28,9%
2. choroby zakaźne i inwazyjne .............................. 10,5%
3. choroby narządu głosu ....................................... 26,5%
4. choroby skóry ..................................................... 6,1%
5. pylica płuc ........................................................... 7,6%
6. zespół wibracyjny ................................................ 3, 6%
7. zatrucia ................................................................ 3,6%
8. pozostałe ............................................................ 13,2%

Największą wartość współczynnika zachorowalności na choroby zawodowe w Polsce stwierdzono wśród osób zatrudnionych w: przemyśle, leśnictwie, oświacie i ochronie zdrowia.

Poza chorobami zawodowymi mają miejsce wypadki przy pracy. Jak wykazuje statystyka GUS, w 1995 r. zarejestrowano 200 tys. wypadków przy pracy, z czego co trzeci powodował absencję powyżej 28 dni, a ~ 1200 było śmiertelnych. Statystycznie można to ująć, że co 3 sek. dochodzi do wypadku, a co 3 godziny ginie człowiek. Do tego trzeba dodać przedwczesne zawodowe inwalidztwo spowodowane złym stanem bezpieczeństwa pracy i ergonomii.

Obecnie na rynku bezpieczeństwa pracy pojawiło się nowe pojęcie - ryzyko zawodowe. Ryzyko identyfikuje się z prawdopodobieństwem wystąpienia niepożądanych zdarzeń zagrażających zdrowiu i życiu człowieka oraz jego otoczenia. Związane jest ściśle z niepewnością informacyjną, wartościowaniem i potrzebą podejmowania decyzji. Ryzyko może być niezależne od wyboru ludzkiego (zjawiska przyrodnicze) i zależne - dobrowolne (nałogi, niebezpieczne sporty itd.). Można też mówić o ryzyku zawodowym związanym z działalnością zawodową.

W środowisku pracy można wyróżnić następujące główne źródła ryzyka:

·         emisja substancji toksycznych,

·         emisja czynników fizycznych,

·         stan techniczny środków pracy i ergonomiczność stanowisk,

·         awarie.

Skutki ryzyka mogą być uciążliwe, szkodliwe a nawet śmiertelne. W ujęciu czasowym rozróżnia się działanie skutków krótko-, średnio- i długotrwałe. W odniesieniu do środowiska uwzględnia się klasyfikację ryzyka o zasięgu: lokalnym, regionalnym i globalnym.

Korzystanie z oceny ryzyka polega na przyjęciu poziomu ryzyka i wprowadzeniu już w fazie projektowej wszelkich środków zapobiegawczych tego co ma ulec zniszczeniu.

4. CHARAKTERYSTYKA PROCESU PRACY

Z fizjologicznego punktu widzenia pracą będzie nazywana każda wykonywana czynność. Analizując proces pracy zawodowej w stosunku do czasu zatrudnienia można wyróżnić w nim następujące okresy:

1. przed-startowy (zw. z przygotowaniem stanowiska lub samego pracownika do czynności roboczych),
2. wyjściowy (stan psychofizyczny pracownika przed podjęciem pracy),
3. nauki (nabieranie wprawy - krzywa pracy charakteryzuje się wówczas dużą rozbieżnością parametrów określających proces pracy np.: czas reakcji; ilość: odebranych informacji, błędów itp.),
4. równowagi roboczej (w krzywej pracy widoczne tj. w postaci najlepszych wyników badanych parametrów),
5. zmęczenia (w krzywej pracy pojawiają się najpierw sporadycznie, a potem coraz częściej, gorsze wartości badanych parametrów).

...

Rys.4.1. Zdarzenia zachodzące w procesie pracy

Po zakończeniu wykonywanych czynności, całkowitym czy nawet chwilowym (w przerwach), daje się zauważyć powrót parametrów hemodynamicznych organizmu do stanu wyjściowego. W analizie obciążenia człowieka pracą można ten stan zaobserwować jako poprawę badanych parametrów fizjologicznych. Stan ten określany jest jako okres restytucji.

Optymalnemu kosztowi fizjologicznemu, jaki ponosi wówczas organizm człowieka odpowiadają wartości graniczne (górna i dolna) strefy jego niezawodności. Poza nią występują strefy błędów dotyczące:

·         przeciążenia sensorycznego - powyżej górnej granicy prawidłowego działania człowieka (niezawodności),

·         głodu sensorycznego (deprawacji) - poniżej dolnej granicy niezawodności człowieka.

Granice tych stref są labilne, zależne od:

·         zdolności adaptacyjnych człowieka do zakłóceń wywołanych zarówno czynnikami wewnętrznymi jak i zewnętrznymi,

·         dynamiki i rozciągłości krzywej uczenia się,

·         rodzaju i ilości pracy,

·         możliwości do mobilizacji sił w sytuacjach trudnych,

·         rodzaju i przebiegu zmęczenia,

·         motywacji, postawy moralnej,

·         cech osobniczych (temperament, charakter, stan psychiczny itd.).

Za dopuszczalną granicę obciążenia człowieka pracą przyjmuje się wysiłek, przy którym, w trakcie pracy, tętno pracownika stabilizuje się, a okres restytucji po całkowitym zakończeniu wysiłku nie przekracza 15 min. Uznaje się, że granica trwałej wydajności pracy jest osiągana wówczas, kiedy przeciętna wartość tętna jest o 30 uderzeń / min większa niż dla stanu spoczynkowego.

Zarówno po całkowitym zakończeniu procesu pracy, jak i w trakcie trwania strefy błędów możliwy jest proces odnowy organizmu. Może on być realizowany poprzez wprowadzanie w odpowiednim czasie, o odpowiedniej czasie trwania i ilości przerw. Pozwoli to na wydłużenie efektywnego czasu pracy przy zachowaniu optymalnego nakładu fizjologicznego człowieka.

...

Zasady stosowania przerw

1. Suma wszystkich przerw powinna być równa lub nieco mniejsza od 15% całego czasu pracy (tp), a w przypadku prac ciężkich < 20-30% tp.
2. W zależności od ilości wprowadzonych przerw, miejsce ich umieszczenia w czasie pracy nie jest bez znaczenia, zaleca się w przypadku występowania:
3. 1. tylko 1 przerwy - umieścić ją pomiędzy 1/3 a 1/2 tp,
   2. 2 przerw - umieścić je tak, by dzieliły tp na 3 części, a czas trwania drugiej powinien być dłuższy niż pierwszej.
4. W przypadku ciężkich prac fizycznych ilość ich powinna być większa.
5. Należy dążyć do stosowania przerw częstych chociaż krótkich, gdyż efekt wypoczynku jest największy w początkowej fazie jego trwania (zależność logarytmiczna).

...

Zasady prawidłowej organizacji pracy

1. Okres przerwy pomiędzy zmianami roboczymi powinien wynosić przynajmniej 16 godz.
2. Zastosowanie rytmizacji pracy pozwoli na zapewnienie mniejszego zużycia energii własnej pracownika, a co za tym idzie - spadek zmęczenia i wzrost efektywności pracy.
3. Możliwość wykluczenia użycia wzroku przez pracownika spowoduje spadek wysiłku psychicznego oraz szybsze wykonywanie ruchów.

5. ETAPY PROCESU PRACY

W każdym procesie pracy można wyodrębnić charakterystyczne 3 etapy:

1. percepcję napływających do człowieka informacji,
2. gromadzenie, przechowywanie i przetwarzanie informacji w ośrodkowym systemie nerwowym człowieka oraz wydobywanie z nich użytkowych danych,
3. podejmowanie decyzji i ich wykonywanie.

Zjawiskom przetwarzania informacji towarzyszą procesy: gromadzenia ich, przechowywania w pamięci oraz procesy twórcze. Wyodrębnia się pięć podstawowych funkcji przetwarzania informacji przez człowieka:

1. Czyste postrzeganie. Informacja z otoczenia ulokowana jest w obszarze czuciowym i kończy się w świadomości. Informacje przetwarzane są raczej w całości.
2. Czyste działanie. Informacja pochodzi ze świadomości (przechowywana) i powoduje wykonywanie przez efektory (elementy wykonawcze człowieka) pewnych czynności w otoczeniu.
3. Reakcja świadoma. Informacja z otoczenia przechodzi do świadomości przez narządy czuciowe. Miesza się tam z motywacjami i wywołuje działanie w otoczeniu w postaci odruchów warunkowych efektorów (mięśni).
4. Reakcja nieświadoma. Informacja pochodząca z otoczenia nie wnika do świadomości lecz powoduje działania w otoczeniu przez odruchy bezwarunkowe (np. łaknienie, ochronne napinanie mięśni śródusznych na skutek hałasu).
5. Refleksja. Informacja nie zaczyna się i nie kończy w otoczeniu. Pętla obiegu informacji zamyka się w obszarach: czuciowym, świadomości, motorycznym i nieświadomości.

Ośrodkowy system nerwowy człowieka może pełnić również funkcje zwane wyższymi. Są to: abstrakcyjne myślenie (heurystyka), formowanie pojęć, emocje, świadomość, myślenie, pamięć, kojarzenia oraz podejmowanie decyzji.

Świadomość jest problemem nadal trudnym do określenia: czym jest, na czym polega, jaka jest jej natura, jaka relacja do zjawisk biologicznych i gdzie jest zlokalizowana.

Świadoma reakcja angażuje korę mózgową i jest powolna. Człowiek zaopatrzony jest w tzw. odruch bezwarunkowy, który zachodzi szybciej niż pojawia się świadomość zagrożenia. Odruch ten polega na:

·         zarejestrowaniu przez receptory pewnego specyficznego sygnału nazywanego bodźcem bezwarunkowym,

·...