download wyd.doc

WYDATEK ENERGETYCZNY

2. WYBRANE ZAGADNIENIA FIZJOLOGII PRACY

cele badawcze fizjologii pracy

2.1. Fizjologiczna definicja pracy

Powstanie fizjologii pracy można datować od momentu zorganizowania w 1913 roku w Niemczech, dzięki zasługom Maxa Rubnera, Instytutu Fizjologii Pracy, który nosi obecnie imię sławnego fizyka Maxa Karla Plancka.

Fizjologia pracy należy do grupy nauk biologicznych. Celem jej jest badanie procesów życiowych zachodzących w organizmie zdrowego człowieka. Przedmiotem badań fizjologicznych są zatem procesy oddychania, trawienia, krążenia krwi, poruszania się i wiele innych. Szczególnie ważne jest powiązanie warunków pracy z przebiegiem wyżej wymienionych procesów1.

Pojęcie „praca" w fizjologii różni się od pojęcia tego samego słowa w naukach społecznych. W fizjologu przyjmuje się najczęściej znaczenie tego słowa wywodzące się z fizyki. Dla obliczenia pracy wykonanej przez człowieka mnoży się np. masę podnoszonego ciężaru przez drogę. W ten najprostszy sposób oznacza się wielkość pracy w fizjologicznych testach czynnościowych. Podobnie oznacza się również ilość pracy wykonanej w jednostce czasu, tj. mocy. Poza tym „pracą" określa się na ogół w fizjologii czynność jakiegokolwiek narządu — w odróżnieniu od stanu spoczynku.

Przytoczona definicja pracy mechanicznej, stanowiącej przedmiot zainteresowania fizjologów, jest zaledwie jedną z wielu postaci pracy ludzkiej, przy czym raczej postacią najprymitywniejszą i prawie zawsze połączoną z innymi postaciami. Znacznie większą rolę odgrywaj ą obecnie bardziej skomplikowane postacie

1 Por. J. KoczociJt-Przedpelska, Podstawy, s. 5.

fizjologiczna definicja procesu pracy

postacie pracy

pracy człowieka, które wymagaj ą nie tylko użycia energii mechanicznej wytwarzanej w wyniku złożonych procesów przemiany energii, lecz także udziału świadomości i niemalże nieuchwytnych — z bioenergetycznego punktu widzenia — procesów myślenia.

Reasumując można stwierdzić, że wszelka praca odbywa się dzięki uruchomieniu procesów psychofizjologicznych, które powodują przestawienie się ustroju w toku wykonywanej czynności na nowy poziom czynnościowy, wyrażający się przede wszystkim w charakterze i intensywności przemiany materii, zmianach parametrów cechujących poszczególne układy i narządy pod względem morfologicznym i fizjologicznym oraz zmianach w sferze psychicznej człowieka i jego powiązaniach ze społecznością ludzką.

2.2. Postacie pracy oraz ich kwalifikacja

fizjologiczne kryterium klasyfikacji postaci pracy

Według klasycznego podziału wyróżnia się pracę fizyczną i umysłową jako dwa przeciwstawne jej rodzaje. G. Lehmann opracował schemat klasyfikacyjny różnorodnych postaci pracy. Zastosował on kryterium fizjologiczne, a mianowicie rodzaj obciążenia występującego podczas wykonywania pracy. Zgodnie z przyjętym kryterium kwalifikacji pracy rozróżnia on obciążenie fizyczne przez pracę mięśni, obciążenie umysłowe przez napięcie uwagi i procesy umysłowe oraz obciążenie nerwowe spowodowane przez samą pracę lub przez psychiczne i materialne warunki pracy.

Praca fizyczna występuje w dwóch zasadniczych postaciach:

w postaci dynamicznej, związanej z przemieszczaniem ciała ludzkiego lub jego poszczególnych części w przestrzeni, i statycznej, tj. przebiegającej w warunkach bezruchu z jednoczesnym napięciem mięśni. Podobnie praca umysłowa przebiega w dwóch zasadniczych postaciach: bądź na tle przeważającego obciążenia emocjonalnego bądź na tle przeważającego obciążenia umysłowego przez napięcie uwagi i procesy myślowe. Specjalnym rodzajem pracy umysłowej, odgrywającym coraz większą rolę w dobie rewolucji naukowo-technicznej, jest praca twórcza.

schemat klasyfikacyjny wg A. Atzlera

Celowe wydaje się przytoczenie za A. Atzlerem schematu klasyfikacyjnego obciążeń człowieka pracą (por. rys. 7). Zgodnie z przyjętym przez niego kryterium, jakim jest wielkość wysiłku fizycznego, obciążenie człowieka pracą można podzielić na stop-

nie: „żaden", „lekki", „średni" i „ciężki", a także sklasyfikować ją według rozróżnienia poziomu obciążenia psychicznego, z jakim wykonywane są ruchy przy pracy, na: „nieznaczne", „średnie" i „duże". Najniższy poziom „zero" dla obciążenia psychicznego nie jest przewidziany, ponieważ nie istnieje u człowieka proces pracy całkowicie pozbawiony tego rodzaju obciążenia2.

Rys. 7. Schemat obciążeń człowieka pracą według A. Atzlera

Źródło: Por. G. Lehmaiin, Praktyczna, s. 23

Na rysunku 7 scharakteryzowano kilka typowych obciążeń przy pracy. Najcięższa praca fizyczna — gruba linia — jest niemożliwa do zautomatyzowania z powodu małej szybkości, z jaką jest ona wykonywana, przy minimalnym psychicznym obciążeniu, rzadko osiągającym stopień „średni". W pracy przy średnim obciążeniu psychicznym, występującym przy obsłudze maszyn biurowych lub lekkiej pracy taśmowej, wysiłek fizyczny jest lekki (por. linia 2) lub osiąga najwyżej poziom „średni", przy czym staje się możliwa pełna automatyzacja pracy. Natomiast linia 3 oznacza średnio ciężką pracę taśmową, przy której nie ma zastosowania pełna automatyzacja. Przy pracach biurowych fizyczne obciążenie spada do zera — np. praca księgowego (por.

2 Por. G. Lehmaiin, Praktyczna fizjologia pracy, PZWL, Warszawa 1966,b. 13.

linia 4). Linia 5 oznacza pracę czysto umysłową, np. warunki, jakie zachodzą przy dyktowaniu, a także w pracy operatora obserwującego pulpit sterowniczy. Natomiast linia 6 określa proces pracy, w którym występuje wysoki poziom indywidualizacji czynności roboczych, np. praca rzemieślnika czy artysty malarza.

W schemacie powyższym nie uwzględniono pojęcia obciążenia nerwowego, które nie stanowi żadnej szczególnej postaci w pracy, lecz charakteryzuje sposób, w jaki dany człowiek reaguje na pewne rodzaje obciążenia.

Przytoczony schemat, jak zresztą wszystkie schematy, jest umowny i służy wyłącznie za narzędzie robocze ułatwiające systematyzację spotykanych w praktyce zjawisk i procesów. Nie obejmuje on postaci pośrednich. W rzeczywistości każda czynność robocza zawiera komponenty różnorodnych postaci pracy.

2.3. Wydatek energetyczny w pracy oraz jego mierzenie

Wśród istniejących gatunków fauny tylko dwa najwyżej rozwinięte — ptaki i ssaki — są stałocieplne3. Gatunki te, w tym człowiek, dysponują mechanizmem regulacji termicznej zapewniającej utrzymanie w zmiennych warunkach środowiska i przy różnym natężeniu pracy stałej temperatury ciała w granicach 36,6 - 37,0 °C. Odchylenia od tej temperatury spowodowane warunkami pracy wywołują pogorszenie samopoczucia, obniżenie efektów pracy, a w szczególnych przypadkach schorzenia.

Istotnym problemem jest więc utrzymanie temperatury ustroju człowieka na poziomie względnie stałym. Zachowanie takiego stanu równowagi może być trudne do osiągnięcia lub niemożliwe do utrzymania przez dłuższy czas, w przypadku jeśli praca związana jest z dużym wysiłkiem fizycznym.

3 Organizmy żywe, w tym również organizm ludzki, charakteryzuje homeostaza, czyli właściwość utrzymania optymalnego stanu równowagi podstawowych procesów fizjologicznych, mimo oddziaływania czynników środowiska zewnętrznego. Regulacja i sterowanie procesami metabolicznymi zachodzącymi w organizmie dokonują się samoczynnie. Praca człowieka, naruszająca stan równowagi właściwy dla stanu spoczynku, zmusza organizm do osiągnięcia nowego stanu równowagi, właściwego dla stanu działania. Por. M. Wykowska, Ćwiczenia laboratoryjne z ergonomii. Wydawnictwo AGH, Kraków 1995, s. 76-98.

całkowity wydatek energetyczny

Źródłem energii dla ustroju żywego są pokarmy składające się z białka, węglowodanów i tłuszczów. Procesy metaboliczne powodują utlenianie tych składników w organizmie. Intensywność przemian materii jest funkcją wielu czynników4. Do najważniejszych z nich należą: wzrost, wiek, ciężar ciała i pleć.

Na całkowity wydatek energetyczny składa się suma następujących wartości (oznaczenia por. tab. 5):

Cpm = Ppm + Dpo, + Kup, + K,p, .

Ppm

Podstawowa przemiana materii jest najwyższa u dzieci, a następnie wraz z wiekiem stopniowo się obniża5. Wykazuje ona charakterystyczny rytm dobowy i sezonowy. Wpływ na nią wywierają również takie czynniki, jak temperatura powietrza - najniższy poziom przemiany materii zaobserwowano w temperaturze około 30°C.

Tabela 5. Wielkości określające ogólny wydatek energetyczny u człowieka

Źródło: Opracowanie własne na podstawie: J. Roener, Podstawy ergonomii, s. 33 i 34.

4 Przemiana materii polega na przyswojeniu i eliminowaniu z ustroju substancji chemicznych oraz na wytwarzaniu i zużyciu energii.

5 Podstawowa przemiana materii jest to najmniejsza ilość energii zużywanej przez człowieka przebywającego na czczo w optymalnych i niezmiennych warunkach otoczenia (w temperaturze 20°C), nie wykonującego żadnych czynności fizycznych i psychicznych.

metody pomiaru

wydatku

energetycznego:

D poż

Poziom przemiany materii podwyższa się pod wpływem wprowadzenia pożywienia, przy czym zależnie od jego składu przyrost ten waha się od 10 do 30% w stosunku do podstawowej przemiany materii. Zjawisko to jest uwarunkowane wzmożeniem czynności układu trawiennego oraz intensywniejszą przemianą komórkową.

K sps

K nsps

Ważną pozycję całkowitego wydatku energetycznego stanowi wydatek czynnościowy poza pracą zawodową, który wynosi przeciętnie 2000-2500 kJ na dobę. Na wielkość tę składają się wszelkie czynności nie związane z pracą zawodową, takie jak:

energia wydatkowana na drogę do pracy i z powrotem, wyjście do kina, spacer itp.

Najintensywniejszym czynnikiem powodującym podwyższenie poziomu przemiany materii jest praca, przede wszystkim zaś dynamiczna praca fizyczna. Ilość energii zużywanej podczas pracy określa się jako wydatek czynnościowy podczas pracy zawodowej. Całkowita przemiana czynnościowa składa się z dwóch wartości, a mianowicie: wydatku energetycznego do wykonania pracy zawodowej, tzw. kalorie pracy zawodowej, oraz związanego ze wszystkimi innymi czynnościami wykonywanymi przez człowieka w ciągu dnia.

Wielkość wydatku energetycznego podczas pracy zależy od rodzaju pracy, jaką wykonuje pracownik (por. tab. 6). Wykonywanie prac o znacznym zróżnicowaniu stopnia ciężkości nasuwa pytanie, czy są sposoby mierzenia ich intensywności6.

Pomiaru wydatku energetycznego można dokonać, stosując różnego rodzaju metody: kalorymetrię bezpośrednią, kalorymetrię pośrednią, chronometrażowo-tabelaryczną według Lehmanna, metodę oceny na podstawie mechanicznego efektu pracy, ocenę wydatku energetycznego na podstawie zachodzących w czasie

6 Istnieje bezsporna potrzeba ustalenia mierników w skali mikroekonomicznej. Są one bowiem jedyną obiektywną podstawą do określenia, jak długo można wykonywać dany rodzaj pracy bez perzerwy oraz do ustalenia systemu przerw wypoczynkowych i rozmieszczenia tych przerw w stosunku do okresów pracy. Mierniki te powinny także służyć do przeprowadzenia porównania różnych sposobów wykonywania danej pracy z punktu widzenia „kosztu energetycznego". W skali makroapołecznej umożliwi to ustalenie potrzebnej ilości żywności dla poszczególnych grup ludności.

Tabela 6. Klasyfikacja pracy według wielkości ogólnego wydatku energetycznego i liczby kalorii pracy zawodowej