Методические рекомендации "Физиолого-гигиеническое обоснование рациональных режимов труда и отдыха операторов химической промышленности" (утв. Главным государственным санитарным врачом СССР 15 июля 1980 г. N 2188-80)

2. Общая физиолого-гигиеническая характеристика современных химических производств

Технологические процессы в химической промышленности, которые относят к так называемым аппаратурным процессам, в силу своей специфики сравнительно высоко автоматизированы. Вместе с тем формы организации автоматических систем в химии многообразны. Многообразие это обусловлено выраженностью тех или иных признаков, характерных для автоматических систем. Так, по степени автоматизации химические производства могут быть отнесены к комплексно-автоматизированным и частично-автоматизированным.

Комплексно-автоматизированными считаются аппаратурные процессы, в которых все основные и вспомогательные операции выполняются автоматически, по заданной программе, с использованием вычислительной техники и телемеханики.

К автоматизированным относятся процессы, в которых все основные и большинство вспомогательных операций выполняются автоматически. Допускается выполнение отдельных операций с помощью механизмов или вручную (отбор проб, например).

В частично-автоматизированных процессах лишь отдельные основные и вспомогательные операции выполняются автоматически.

По основной функциональной задаче автоматические системы подразделяются на две ступени - стабилизирующие и оптимизирующие САУ.

Стабилизирующие САУ предусматривают автоматическое удержание каждого параметра на заданных уровнях. В оптимизирующих системах изменения параметров автоматически взаимосвязаны (в качестве примера можно привести новейшее производство смолы ПВХ).

Весьма важной характеристикой САУ с гигиенических позиций является класс объектов управления, под которым подразумеваются вероятный или детерминированный характер связей между управляемыми параметрами, сложность связей между элементами управления. И, наконец, одним из существенных признаков САУ следует считать "уровень автоматизации", который определяется удельным весом автоматически управляемых звеньев, надежностью функционирования автоматики и т.п. признаками, зачастую не имеющими количественного измерения.

Опыт изучения труда на предприятиях химической промышленности (в частности, на различных системах получения поливинилхлорида и его смолы, различных типах производств получения аммиака, производстве разделения пирогаза, в целях получения симазина, синильной кислоты, диметилтерефталата, толуилендиизоцианата, эфиров акриловой и метакриловой кислот и др.) показал, что современные химические производства чаще всего могут быть отнесены к автоматизированным или частично-автоматизированным вероятностным системам разной сложности и разного уровня автоматизации первой ступени.

Характерной особенностью новых и проектируемых химических производств является наличие в них двух уровней (контуров) управления, отличающихся задачами управления и характером деятельности аппаратчиков (см. табл. 1).

Указанные особенности деятельности во втором контуре управления обусловили расслоение основной профессии химической промышленности и формирование новой рабочей профессии - оператора химического производства.

3. Гигиеническая характеристика рабочего места оператора

Рабочие места операторов размещаются в помещении центральных пультов управления (ЦПУ), иначе называемых операторными, диспетчерскими, щитовыми. Эти помещения находятся либо в отдельных зданиях и соединяются с производственными помещениями сложной системой коммуникации, либо (чаще) занимают специальные изолированные комнаты непосредственно в производственных корпусах. Поскольку оборудование операторных не имеет источников загрязнения воздуха продуктами производства, первый тип планировки пультов управления с гигиенических позиций предпочтительнее, ибо почти исключает даже случаи транзитного загрязнения воздуха рабочей зоны оператора.

Таблица 1

Характеристика уровней (контуров) управления технологическим процессом

Главным функциональным элементом рабочего места оператора АСУ являются вертикальные панели, на которых смонтированы средства отображения информации в виде записывающих и показывающих приборов (термометров, ротаметров, манометров и т.д.) и органы управления (тумблеры, кнопочные переключатели, ручки, реже - штурвалы и т.д.).

Для облегчения оперативной ориентации оператора современные пульты снабжены мнемосхемами, т.е. наглядным изображением на плоскости с помощью условных знаков основных элементов технологической схемы (аппаратов, емкостей, насосов) в их реальной связи. На мнемосхемах разноцветными лампочками показывается состояние того или иного элемента - рабочее, нерабочее, аварийное.

Наряду с количественной и качественной информацией о нормальном ходе технологического процесса на пультах управления предусматривается та или иная система аварийной сигнализации, которая чаще всего представляет собой сочетание сирены, зуммера (общая информация о неисправности) и световых сигналов у соответствующего индикатора аварийной информации.

Размеры индикаторных щитов весьма разнообразны: от одного до 25 - 30 м в длину вмещают от нескольких единиц до нескольких сотен приборов.

Перед индикаторным щитом на расстоянии 1,5 - 5,0 м размещается стол со средствами связи (селектор, телефон), с помощью которых оператор общается с аппаратчиками в первом контуре управления, обеспечивающими службами, руководством смены, цеха.

В процессе работы оператор то сидит за столом, то стоит у индикаторного щита или передвигается вдоль него. Работа осуществляется в свободной, произвольной позе. Регламентация ее не имеет гигиенического смысла.

Зрительное напряжение, требуемое от оператора при управлении процессом, как правило, невелико. Стрелки и шкалы приборов в условиях производственной рабочей позы представляют собой объекты различения III - IV класса точности. Соответственно на щите нормируется освещенность в пределах 200 - 300 лк. Практически чаще всего искусственная освещенность определяется на уровне нижней границы допустимой или несколько ниже.

Как уже указывалось выше, оборудование операторных не содержит источников вредных производственных факторов. Поэтому в случаях, когда ЦПУ размещены в отдельных зданиях, можно прогнозировать благоприятные условия труда, требующие лишь некоторой коррекции в части микроклимата в жаркое или холодное время года. Когда же операторные расположены в производственных корпусах, операторы могут подвергаться вредному действию шума, нагревающего микроклимата (температура воздуха на рабочих местах может достигать 30 - 32°С). За счет транзита загрязненность продуктом производства воздуха, например, в операторной нового производства аммиака достигала 10 мг/м3 (ПДК - 22 мг/м3). Следует вместе с тем отметить, что хотя при таком варианте размещения ЦПУ рабочие места с гигиенических позиций не могут быть оценены однозначно, параметры условий среды в операторных чаще всего выходят за пределы допустимых величин.

4. Характеристика психофизиологической структуры деятельности оператора химического производства

В упрощенной трактовке трудовая деятельность оператора слагается из двух основных элементов: наблюдения за индикаторным щитом и, в случае появления сигналов о нарушениях в системе, - активных регулировочных действий. В общем виде алгоритмическая схема его работы несколько сложнее и выглядит следующим образом:

     1,7         1 6  2  3   2   4 3   5   4,5  6 7

                 А    А  А     А     А     А  А А

      |          | |  |  |...|   | |   |...| |  | |

      v            v         v     v       v

       Ор, q, s...  M  е .    R w   1Рw       T

                     k         l     2         тау

где

     О       - ожидание, наблюдение,

     М       - поиск причин рассогласования в системе,

     R       - регулировочные    действия   соответственно       причине

               рассогласования,

     Т       - контроль эффективности управления,

     р, q, s - рассогласование,

     k, l    - причины рассогласования,

     тау     - эффект управления (ноль или единица),

     w       - ложное логическое условие.

Рассмотрение этой схемы показывает, что деятельности оператора свойственны многоходовые задачи управления, связанные с поиском причин рассогласования в системе. Чаще всего эти поиски основаны на известном алгоритме (производственной инструкции), реже требуемые решения не предусматриваются инструкцией.

Управляющие регулировочные действия (перенастройка автоматических устройств, переход на ручное управление, команды аппаратчикам, дежурным слесарям и прибористам) просты, не требуют существенных физических усилий. При нормальном ходе технологического процесса удельный вес этих действий невелик (5 - 30%). Таким образом, налицо явные условия гиподинамии. Труд оператора в основном характеризуется процессом наблюдения, обработкой информации и принятием решений, на которые, по хронометражным данным, затрачивается 70 - 90% рабочего времени.

Одна из наиболее характерных черт деятельности оператора химической САУ заключается в том, что прежде всего и большую часть времени он должен ждать появления сигнала о рассогласовании в системе управления, поддерживать готовность к действию, бдительность, потому что, как бы стабильно ни работало оборудование, определенная вероятность нарушения в каком-либо звене системы остается постоянно.

Для характеристики наблюдательских функций оператора следует отметить, что информация о нарушениях в автоматической системе управления и соответственно сигналы о необходимости вмешательства в управление при нормальной работе оборудования поступают на пульт весьма редко. В зависимости от особенностей технологического процесса, уровня автоматизации, число значимых сигналов за смену может не превышать 10 - 20, а время, необходимое на регулировочные действия, может укладываться в 2 - 3% рабочего времени (производство синильной кислоты, производство разделения пирогаза и др.). Следовательно, наряду с гиподинамией работа оператора осуществляется в условиях выраженной монотонности обстановки.

Важной особенностью производственной информации является ее временная и пространственная неопределенность. Это определяет и задачу, и специфику труда оператора как деятельности, которая связана с мобилизацией физиологических функций, ответственных за своевременное обнаружение и ликвидацию возникшего нарушения. Одной из таких функций является формирование соответствующего уровня бодрствования, функционального состояния организма, которое, в свою очередь, создает нужный энергетический фон для реализации процессов восприятия информации, ее переработки и действия. Следовательно, ожидание как состояние, обеспечивающее готовность к вмешательству в работу системы, к управлению, составляет один из основных психологических элементов содержания труда операторов.

Определенные скоростные и точностные качества, нужные оператору для надежного управления системой, достигаются и поддерживаются отнюдь не за счет способности к быстрому считыванию прибора или непосредственной скорости сенсомоторной реакции. Это обеспечивается соответствующим уровнем готовности к действию, психофизиологическими механизмами "ожидания", практический смысл которого заключается в том, что ожидаемый сигнал воспринимается быстрее.

Надежность оператора как устойчивость к случайным событиям и способность быстро и правильно перейти от наблюдения к действию может быть достигнута с помощью двух разновидностей ожидания. Оператор современного химического производства регулирует такое количество параметров, которое может значительно превышать объем оперативной памяти. Соответственно попытка повысить надежность за счет актуализации в сознании всех теоретически мыслимых случаев рассогласования и готовности к ним превосходит психофизиологические возможности человека. В этом случае важна роль так называемого "глобального ожидания". Глобальное ожидание представляет собой неспецифическую общую мобилизацию функциональных возможностей до определенного физиологического уровня. Эта разновидность во многом определяет напряженность ожидания, напряженность деятельности.

Однако длительное поддержание высокого уровня фоновой активности неэкономно. В процессе упражнения, адаптации к работе, оператор все более организует свою деятельность таким образом, что управляет технологией не только и не столько по сдвигу того или иного параметра, а на основе комплексного учета динамики показателя даже в рамках нормы. Рабочий должен увидеть вероятность рассогласования и представить пути его устранения еще до того, как оно возникло. Это определяет специфическую сторону умственной активности оператора автоматизированного производства термином "прогнозирование", ибо в структуре наблюдения за индикаторным щитом решающую роль играют не акты опоздания стандартной ситуации (норма - не норма), а человеческие способности экстраполировать направленность течения технологического процесса на основе глубокой и разносторонней оценки закономерностей колебания его параметров.

Вероятностное прогнозирование дает возможность оператору от состояния непрерывной глобальной готовности к действию перейти в другую разновидность ожидания - "специфическое ожидание", основанное на предвидении реального хода событий, что существенно оптимизирует психофизиологический режим работы. Естественно, что трудность прогнозирования, дефекты прогноза компенсируются механизмами тонического, глобального ожидания.

Таким образом, при характеристике основной, наблюдательской функции оператора оценка ее отдельных сторон (восприятие информации - переработка - решение) оказывается недостаточной. Более надежен целостный подход, позволяющий выявить ряд новых качеств в психофизиологической структуре операторского труда.

5. Особенности организации труда операторов химического производства

В операторном помещении обычно размещается несколько рабочих мест операторов. В этих случаях операторы, как члены комплексной бригады (смены) с полным разделением труда, распределяют свою деятельность чаще всего по зонноагрегатному принципу, т.е. с индивидуальной ответственностью за свою стадию, зону.

Такая организация труда, основанная на специализации, способствует приобретению точных навыков и формирует способность оператора осуществлять вероятностное (временное и пространственное) прогнозирование событий в динамике технологического процесса даже на основе неполной информации. Специализация в данном случае обусловливает надежность и малую утомительность работы. Так было отмечено, что операторы производства разделения пирогаза со стажем до одного года в 2 - 4 раза чаще вмешиваются в систему управления, чем рабочие со стажем 4 - 10 лет. Одновременно обнаружено, что уровень функциональной мобилизации организма у последних ниже.

Вместе с тем глубокая специализация имеет и свои недостатки. Это, во-первых, выраженная монотония, которая может неблагоприятно отразиться на надежности работы оператора. Во-вторых, оказываются затруднения в организации подмен для перерывов, отпусков, на случай болезни и т.д.

Для борьбы с этими недостатками предлагаются другие принципы организации труда операторов. В частности - комплексно-бригадный, предполагающий наличие бригады универсалов, одинаково хорошо знающих функции операторов всех рабочих мест и могущих каждый день, неделю, месяц менять свое рабочее место (способ П/о "Полимер", см. "Организация, нормирование и оплата труда рабочих на аппаратурных процессах". М., НИИтруда, 1977). При оценке этого принципа с психофизиологических позиций следует отметить, что с его помощью можно избежать указанных недостатков, но вместе с тем потерять существенные преимущества зонно-агрегатного способа организации работ. Известно, что к смене рабочих мест надо относиться с осторожностью. Обусловленная переменой объекта управления недостаточность информации ухудшает условия для прогнозирования событий в процессе управления (особенно тогда, когда рабочие места не имеют прямой, непосредственной связи или когда речь идет об управлении объектами с разной технологической логикой). По аналогии с двигательным упражнением можно представить, что неоправданная смена рабочих мест ведет не к "переносу", а к "интерференции" навыка с отрицательным эффектом.

Чем сложнее система, тем такая вероятность выше. Поэтому широкую пропаганду комплексно-бригадного принципа нельзя считать оправданной. Этот способ может применяться в условиях несложного управления или как временный этап в процесс замещения смежных рабочих мест и нуждается в каждом случае в психофизиологическом обосновании.

Особенности технологических процессов на химических предприятиях существенно ограничивают возможность нормирования внутрисменного режима труда и отдыха. Регламентация коротких перерывов на отдых практически неосуществима, ибо они могут в любой момент совпадать с выполнением управляющих действий. Не всегда может быть использован и вариант регламентации перерыва с подменой, потому что ответственный исполнитель зачастую не имеет права покидать рабочее место. По этим же причинам не регламентируется и обеденный перерыв. Однако в середине смены обязательно выделяется время для приема пищи. Это время практически используется следующим образом:

а) операторы и начальник смены подменяют друг друга и обедают в столовых или буфетах на территории завода;

б) пища приносится с собой и принимается в специально оборудованной комнате или в отведенном для этого месте в самой операторной, снабженном холодильником, электрочайником, умывальником;

в) обед привозится из заводской столовой в термосах и раздается в специальной комнате вблизи операторной. Учитывая особенности производственной и трудовой деятельности операторов, последний способ организации обеденного перерыва наиболее предпочтителен.

Применение функциональной музыки как средства рационализации режима труда операторов не имеет еще четкой и однозначной оценки. Вместе с тем заслуживает внимания опыт использования функциональной музыки (по 5 минут в конце каждого часа работы) для борьбы с монотонностью ночной работы операторов в производстве ДМТ Новомосковского п/о "Азот".

6. Некоторые данные о заболеваемости

Особенности характера трудовой деятельности оператора автоматизированного производства в химии, такие как временная неопределенность поступления значимой информации, работа в режиме ожидания при высокой ответственности за ход технологического процесса и безопасность бригады, могут обусловить существенную эмоциональную напряженность труда. В настоящее время хорошо известно, что эмоциональное перенапряжение в процессе работы неблагоприятно отражается на состоянии здоровья операторов, вызывая серьезные нарушения в высшей нервной деятельности, нейроэндокринном аппарате и состоянии вегетативной нервной системы.

Поэтому на тех химических производствах, где резко выражены факторы напряженности труда, среди операторов обнаруживаются вегето-сосудистые дистонии по гипертоническому типу, функциональные нарушения ЦНС в виде невротических реакций, астено-вегетативного синдрома, язвенная болезнь.

7. Основные закономерности уровней и динамики функционального состояния операторов в течение рабочего дня

8. Обоснование некоторых конкретных предложений по основным аспектам организации режима труда и отдыха: санитарно-гигиеническое обеспечение условий труда, рабочего места. График рабочего дня и недели. Функциональные обязанности

Гигиенические и эргономические требования к условиям труда, организация рабочего места оператора, в том числе и инженерно-психологические требования к индикации и органам регулирования хорошо известны и изложены в специальной литературе. Эти требования во многом подходят и для рациональной организации рабочего места оператора химического производства. Вместе с тем практика гигиенических условий труда операторов в химии позволяет акцентировать внимание на необходимости соблюдения норм освещенности индикаторного поля, профилактики блескости на щитах, поддержания в операторных помещениях оптимального микроклимата.

Для обеспечения надежности оператора как звена в системе управления и снижения напряженности его труда представляется целесообразным в операторных сложных АСУ монтировать специальные тренажеры. Смысл устройств заключается в предоставлении возможности до или в процессе работы на основе реально сложившейся обстановки промоделировать ("проиграть") вероятные нарушения в системе и подобрать оптимальный вариант вмешательства.

Совершенствование организации труда на рабочих местах операторов при использовании зoннo-aгрегатного принципа распределения функций может быть достигнуто за счет внедрения некоторых черт "универсализации", в том числе:

а) освоения обязанностей на смежных рабочих местах. Это позволит, во-первых, повысить надежность управления на своем рабочем месте, ибо опаратор лучше познает весь технологический процесс и получает дополнительные сведения для прогнозирования событий в своей зоне управления. Во-вторых, определенное освоение навыков управления смежным участком дает возможность производить кратковременные подмены по производственной или бытовой необходимости;

б) введения системы чередования рабочих мест в первом и втором контуре управления, т.е. чередования функций оператор - аппаратчик. Чередование может осуществляться по полусменам или, как в производствах аммиака Новомосковского и Невинномысского п/о "Азот", - через день. Обязательными условиями внедрения этой системы являются повышение квалификации аппаратчика до категории оператора и освоение каждым из них соответствующих навыков управления. Реализация системы чередования позволяет существенно повысить квалификацию и надежность оператора и аппаратчика в управлении своим участком, повысить работоспособность за счет переключения видов деятельности с разным удельным весом эмоционального и физического напряжения; предупреждать вредное влияние монотонии, в случаях необходимости осуществлять взаимозаменяемость.

Создание единого типового режима труда и графика сменности для всей химической промышленности вряд ли оправдано. Режимы труда формируются под влиянием характера деятельности, особенностей технологического режима, токсикологических свойств продукта и т.п. На химических производствах можно встретить наряду с 8-часовыми сменами четыре дня подряд с последующими 24 - 28 часами отдыха и комбинацию 5, 6, 7-часовых смен при четырехдневной "неделе", и 3 восьмичасовых смены после одного выходного дня, и шестичасовой рабочий день при шестидневной неделе. Однако совершенствование этих режимов, поиски наиболее рационального варианта при данных конкретных условиях несомненно целесообразны.

Так, для производств с нормируемым 6-часовым рабочим днем при четырехдневной неделе, где обнаруживалось неблагоприятное влияние монотонной работы в режиме ожидания на надежность оператора (особенно в ночные часы), на Новомосковском п/о "Азот" был внедрен вариант режима труда, предусматривающий сокращение вдвое продолжительности ночной рабочей недели (см. графики).

Суть приведенного графика заключается в укорочении ночной рабочей недели за счет удлинения рабочего дня до 8 часов. Преимущество нового графика заключается в следующем:

а) длительный отдых до и после ночных смен обеспечивает достаточность восстановления исходного функционального состояния;

б) дневной сон уступает ночному: он короче по времени и по некоторым признакам качественно отличается от ночного. Поэтому более редкая необходимость в дневном сне вместо ночного несомненно целесообразна. Внедрение этого графика на ряде производств п/о "Оргстекло" г. Дзержинска выявило достоверное положительное влияние нового режима труда на работоспособность операторов.

График работы сменного персонала (обычный)

Условные обозначения: 6 - утренняя смена; 11 - дневная; 17 - вечерняя; 23 - ночная; - выходной день.

График работы сменного персонала (рекомендованный)

Условные обозначения: 6 - утренняя смена; 14 - дневная; 22 - ночная смена.

Таким образом, сокращение рабочей недели до двух дней подряд предотвращает накопление неблагоприятных сдвигов, которые имеют место при более продолжительной ночной работе.

Для сокращения ночной рабочей недели при 7-часовом рабочем дне на Новомосковском п/о "Азот" предложены два других варианта графиков работы (см. табл. 4).

Таблица 4

Новые графики сменности

Вариант 1

Вариант 2

Основная рекомендуемая литература