POLITECHNIKA LUBELSKA

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

Marcin Grabowiecki ED 4.4

ĆWICZENIA POSTAW ERONOMII

Temat:

Zastosowanie chronometrażowo -tabelarycznych metod oceny obciążenia pracą do określenia wydatku energetycznego na wybranym stanowisku roboczym.

1. Cel ćwiczenia

• Zapoznanie z metodami określającymi koszt energetyczny pracy na

stanowisku roboczym w danym zakładzie pracy.

• Dokonanie obliczeń wydatku energetycznego za pomocą

chronometrażowo-tabelarycznych metod oceny obciążenia pracą :

a) metoda chronometrażowo-tabelaryczna na podstawie szczegółowych

tablic wydatku energetycznego,

b) metoda uproszczona wg. Lehmanna.

• Ocena stopnia ciężkości pracy na podstawie obliczonego wydatku

energetycznego.

2. Wprowadzenie

Przemiana materii (spalanie) jest podstawowym procesem życiowym .Polega ona na przemianie energii chemicznej dostarczonej do organizmu pod postacią żywności w ciepło i energię mechaniczną. Krew transportuje substancje odżywcze do komórek, gdzie zostają one rozłożone na produkty końcowe ,pozbawione właściwości energetycznych: wodę, kwas węglowy, mocznik. Energia chemiczna dostarczana człowiekowi w postaci jedzenia warunkuje wielkość wykonywanej pracy. Zwiększenie pracy fizycznej powoduje wzrost zapotrzebowania energetycznego , które pokrywane jest większą ilością jedzenia. Na podstawie pomiarów zużycia tlenu stwierdzono , że człowiek w stanie spoczynku wykazuje stałą przemianę materii , która zależy od wagi , wielkości ciała i płci. Część przemiany materii , która zachodzi u osoby leżącej (odpoczywającej) z układem trawiennym nieobciążonym nazywamy przemianą podstawową. Przemiana podstawowa u mężczyzny ważącego 70kg wynosi ok. 1700kcal , u kobiety ważącej 60kg wynosi ok. 1400kcal na dobę. Podczas przemiany podstawowej energia chemiczna substancji odżywczych jest głównie zamieniana na ciepło. Praca fizyczna powoduje duży wzrost zużycia energii. Zużycie energii jest tym większe im obciążenie mięśni jest większe. W czasie pracy fizycznej zwiększone zużycie energii określa się w kaloriach pracy. Kalorie pracy (efektywne) otrzymuje się odejmując kalorie przemiany spoczynkowej od kalorii przemiany materii w czasie pracy .Lehmann kalorie pracy (efektywne) określa jako kalorie pracy zawodowej. Zapotrzebowanie na energię zwiększa się przez wszystkie czynności pozazawodowe (chodzenie po domu, chodzenie do pracy, zajęcia w czasie wolnym) o około 600-700kcal na dobę. U dorosłego mężczyzny w związku z tym zużycie energii występuje w granicach od 2300 do 2400 kcal na dobę (bez kalorii zawodowych). U kobiet zużycie energii występuje w granicach od 1900 do 2100 kcal na dobę. Wartości wyżej podane niewiele odbiegają od zużycia energii przez pracowników biurowych (Wykonują oni pracę umysłową w wygodnej pozycji siedzącej, nie potrzebują dodatkowych kalorii pracy).Przeciętna wartość wydatku energetycznego może wynosić 5000 kcal dziennie - wtedy gdy wykonywana jest ciężka praca fizyczna. Przejściowo człowiek jest w stanie wydatkować jeszcze więcej energii.Zużycie energii u sportowców może wynosić od 5000 do 10000 kcal dziennie.W czasie służby wojskowej, w czasie wspinaczek wysokogórskich należy okresowo liczyć się z wartościami tego samego rzędu. Zużycie energii w wysokości 4800 kcal w ciągu dnia pracy,uznawane jest przez fizjologów pracy za dopuszczalną wartość maksymalną dla pracy ciężkiej.W przypadku tym przeciętna roczna wydatku energetycznego odpowiada 2500 kaloriom pracy zawodowej na dzień pracy.Rozdzielając 2500 kcal na 8 - godzinny dzień pracy otrzymujemy wówczas zużycie energii równe 313 kcal/godz. lub 5.2 kcal/min. Wartości te dla robotników sezonowych mogą być wyższe przez okres kilku tygodni, kilku miesięcy - warunkiem jest, by potem nastąpił okres spokojniejszej pracy. Wyżej podana prawidłowość powinna dotyczyć ciężko pracujących robotników, którzy bez szkody dla zdrowia przejściowo zużywają przez kilka dni po 5000 - 7000 kcal na dzień pracy. Wartość graniczna 4800 kcal na dzień pracy jest przeciętną wartością roczną , odnosi się ona tylko do osób zdrowych (stale wykonujących prace ciężkie). Odstępstwa od wartości granicznej 4800 kcal na dzień pracy zależą w znacznym stopniu od wieku pracownika. Wydajność przeciętna pracy dla robotników 50 - letnich wynosi 80% , dla 60 - letnich 60% w porównaniu z pracą robotników 25 - letnich. Zdarzają się robotnicy o specjalnych predyspozycjach, dlatego wartość graniczną 4800 kcal nie należy uważać za nieprzekraczalną dopuszczalną granice zużycia energii. Fizjolog pracy Lehmann przyjął za normę zużycie przez robotnika w czasie pracy ciężkiej przy stuprocentowej wydajności, 240 kcal ef. na godzinę lub 4 kcal ef. na minutę. Niektórzy fizjologowie zaniżają te wartości - postulują aby dzienny wydatek energetyczny nie przekraczał 1200 kcal netto, tj. 2.5 kcal ef. na minutę. Ciężko pracujący robotnicy instynktownie wybierają taki rytm pracy, który odpowiada zużyciu 240 kalorii pracy na godzinę (tempo pracy oraz oficjalne i ukryte przerwy w pracy zapewniają konieczny odpoczynek). Obliczanie czasu, koniecznego na wykonanie określonego zadania zgodnie z przyjętym postępowaniem opiera się na tej przeciętnej wydajności.

Na ocenę obciążenia fizycznego składają się:

• wydatek energetyczny związany z wielkością rozwijanych sił,

• natężenie wysiłków o charakterze statycznym,

• rodzaj zaangażowanych grup mięśniowych,

• stopień powtarzalności poszczególnych ruchów, ich zakres i tory.

Przy takim samym zużyciu energii zaangażowanie niewielkiej ilości mięśni jest o wiele bardziej męczące niż wykonywanie tej samej czynności przez wiele mięśni na raz. Statyczna praca mięśni wyczerpuje bardziej, niż ta sama praca dynamiczna. Przeprowadzone pomiary i uzyskane wyniki mogą być pomocne przy ustalaniu wysokości wynagrodzenia za pracę, mogą służyć do zmniejszenia uciążliwości pracy. Posiłkując się wynikami można zmieniać organizację pracy,określić strukturę przestrzenną stanowiska roboczego, racjonalnie ustalać zakresy zadań. Zaoszczędzona tak energia pracownika może być wykorzystana do realizacji innych zadań lub przyczyniać się do wzrostu wydajności pracy. Chcąc obliczać wielkość wydatku energetycznego na pracę w zależności od charakteru środowiska pracy można zastosować następujące metody :

• metody chronometrażowo - tabelaryczne,

• metodę gazometryczną (kalorymetrii pośredniej lub bezpośredniej),

• metodę telemetryczną opartą na pomiarze częstości skurczów serca

(pomiarze tętna).

2.1 Metody chronomrtrażowo - tabelaryczne.

Pomiar wydatku energetycznego człowieka podczas pracy na podstawie techniki chronometrażowo - tabelarycznej ma na celu określenie uciążliwości pracy na danym stanowisku. Technika chronometrażowo - tabelaryczna stosowana jest dookreślenia wydatku energetycznego w każdych warunkach. Zaletą tej techniki jest : brak aparatury pomiarowej i to, że dokonywanie oceny nie ma wpływu na przebieg czynności zawodowych. Metoda chronometrażowo - tabelaryczna jest stosowana często ze względu na łatwość jej stosowania (błąd oceny jest niewielki, z reguły nie przekracza 10% - co jest do przyjęcia w badaniach o charakterze praktycznym).Posługiwanie się tą metodą wymaga przeprowadzenia dokładnego chronometrażu czynności wykonywanych przez badanego pracownika na danym stanowisku pracy. Przeprowadzenie chronometrażu dnia pracy polega na wyróżnieniu czynności jednolitych pod względem energetycznym oraz określenia czasu ich trwania. Należy zwracać uwagę na szczegółowe warunki pracy w jakich wykonywana jest dana czynność robocza. Opisana tak czynność umożliwia dokładne obliczenie wydatku energetycznego dla zmiany roboczej (dnia pracy) osoby badanej -prawidłowe dobranie z tablic dla danej czynności jednostkowej wydatku energetycznego.

2.1.1 Metoda chronometrażowo - tabelaryczna na podstawie

szczegółowych tablic wydatku energetycznego.

Metoda ta wykorzystuje wartość jednostkowego zużycia energii podczas wykonywania czynności zawodowych. Fizjolodzy pracy opracowali tablice zawierające jednostkowe wydatki energetyczne w kaloriach pracy przy wykonaniu określonych czynności zawodowych. Aby na podstawie tej metody obliczyć efektywny wydatek energetyczny należy odszukać w tablicach wartość jednostkowych wydatków energetycznych (kcal/min), które odpowiadają pozycjom chronometrażu analizowanego stanowiska roboczego. Następnie należy dokonać mnożenia, ustalonego w chronometrażu czasu wykonywania danej czynności (min) przez wydatek energetyczny odpowiadający czynności jednostkowej (kcal/min). W ten sposób otrzymamy wartość efektywnego wydatku energetycznego przypadającego na poszczególną czynność. Kolejnym etapem jest sumowanie poszczególnych iloczynów (wydatków w kcal/czynnośc) w wyniku którego otrzymuje się wartość efektywnego wydatku energetycznego w kcal dla dnia pracy (zmiany roboczej), ustalonego w chronometrażu.

2.1.2 Uproszczona metoda wg. Lehmanna.

Metoda wg. Lehmanna różni się od metody chronometrażowo - tabelarycznej (szczegółowej) sposobem ustalania jednostkowych wydatków energetycznych dla czynności ujętych w chronometrażu dnia pracy. Metoda Lehmanna, dla każdej czynności określa wartość jednostkowego wydatku energetycznego (kcal/min), który wynika z pozycji ciała podczas pracy oraz rodzaju pracy. Wartość jednostkowego wydatku energetycznego (kcal/min),dla czynności roboczej ujętej w chronometrażu określa się sumując wydatek energetyczny wynikający z rodzaju pracy. Ustalony w chronometrażu czas trwania czynności (min) wg. Lehmanna mnożymy przez jednostkowy wydatek energetyczny (kcal/min) i otrzymujemy wartość efektywnego wydatku energetycznego przypadającego na daną czynność (kcal/czynność).Wartość efektywnego wydatku energetycznego dla dnia pracy (zmiany roboczej) w kcal wg. Lehmanna określana jest jako suma wydatków energetycznych wszystkich czynności chronometrażu. Aby określić stopień ciężkości pracy należy wydatek energetyczny w kcal efektywnych (netto) - obliczony, porównać z wartościami wydatku dla 8 - godzinnej zmiany roboczej. Rozróżnia się stopień ciężkości pracy od bardzo lekkiej do bardzo ciężkiej - a dla mężczyzn i kobiet, określa się różne wartości wydatku energetycznego

2.2 Metoda gazometryczna.

W metodzie gazometrycznej (kalorymetrii pośredniej) ocena wysiłku fizycznego opiera się na pomiarach wskaźników wymiany gazowej w organizmie. Obliczenie wydatku energetycznego dokonuje się wg. ilości zużytego tlenu. Metoda kalorymetrii pośredniej oparta jest na pomiarze ilości zużytego tlenu w czasie pracy i wydzielanego dwutlenku węgla. Pomiędzy ilością pochłoniętego przez organizm tlenu a ilością powstającej w nim energii istnieje ścisła zależność. Stwierdzono, że 1 litr zużytego tlenu wyzwala od 4.7 do 5.05 kcal (wartość wyzwolonych kcal zależy od składników pożywienia). Pomiar ilości zużytego tlenu przez osobę badaną podczas wykonywania swych zajęć zawodowych przeprowadza się tak, że wdycha i wydycha ona powietrze przez ustnik. W czasie wydechu powietrze zużyte dostaje się do gazometru, potem do zbiornika zwanego workiem Douglasa. Powietrze zbiera się przez ściśle określony czas (od 5 do 10 minut). Powietrze mierzone jest w gazomierzu. Próbki powietrza pobierane są z worka a następnie poddaje się je analizie. Pozwala ona obliczyć ilość zużytego tlenu i wydalanego dwutlenku węgla w jednostce czasu. Przyspieszenie oddechu, wprowadzenie większej ilości powietrza do płuc oraz większe zużycie tlenu - spowodowane jest wzrostem intensywności pracy. W czasie oddychania przeciętny skład procentowy powietrza zmienia się następująco (powietrze atmosferyczne - powietrze wydychane) : azot (79.02 - 79.50) , tlen (20.95 - 16.50) , dwutlenek węgla (0.03 - 4.00) , para wodna od 1 - 2 do 5.4%.

2.3 Metoda telemetrycznej miary częstości skurczów serca (pom. tętna).

Na podstawie pracy układu krążenia możemy przeprowadzić ocenę obciążenia organizmu za pomocą dwóch wskaźników :

• częstości tętna,

• czasu powrotu tętna do poziomu spoczynkowego Karrasch i Muller do oznaczenia obciążenia pracą uwzględnili :

• tętno spoczynkowe : przeciętna częstość tętna przed pracą ,

• tętno w czasie pracy : przeciętna częstość tętna w czasie pracy ,

• tętno pracy : różnica między tętnem spoczynkowym a tętnem w czasie pracy

• suma tętna wypoczynkowego : suma uderzeń tętna od zakończenia pracy do

osiągnięcia częstości spoczynkowej,

• suma tętna pracy : suma uderzeń tętna od rozpoczęcia pracy do osiągnięcia

szybkości spoczynkowej.

Miarą zmęczenia i odpoczynku dla Mullera jest suma tętna wypoczynkowego.

Łatwość mierzenia tętna ma duże znaczenie praktyczne. Tętno można mierzyć w okolicy nadgarstka, na płatku małżowiny usznej, w okolicy serca . Badanie obciążenia metodą pomiaru częstości tętna może być stosowane przy ocenie prac umiarkowanie ciężkich lub lekkich (z punktu widzenia wydatku energetycznego lub zużycia tlenu) ,prac wymagających znacznego wysiłku statycznego , prac przy których zaangażowana jest ograniczona grupa mięśni. Tętno wzrasta do pewnych granic wprost proporcjonalnie do wykonywanej pracy, przy założeniu, że praca ma charakter dynamiczny i zachowany jest stały rytm ruchów. Przy pracy lekkiej tętno wzrasta szybko do częstości odpowiadającej danej pracy, utrzymuje się na tym poziomie przez czas trwania obciążenia fizycznego. Po kilku minutach od zakończenia pracy tętno spada do częstości wyjściowej, jeśli tętno jest przyspieszone świadczy to o narastającym zmęczeniu. Przy obciążeniu pracą przekraczającą fizjologiczne możliwości organizmu lub gdy warunki środowiskowe obciążają funkcje fizjologiczne poza granice przystosowania - tętno wzrasta w ciągu całego czasu pracy. Wzrost tętna następuje do czasu, gdy praca zostanie przerwana lub człowiek osiągnie stan wyczerpania i zaprzestanie wykonywać daną czynność. Przyspieszenie tętna , które utrzymuje się długo po cięższej pracy polega na zmianach stanu mięśni (np.zwiększenie ilości kwasu mlekowego). Zmiany wpływają poprzez układ nerwowy na ośrodki krążenia. Do zmiany stanu mięśni dochodzi wtedy , gdy wydatkowanie energii przekracza możliwości restytucji na bieżąco zużytej energii (obciążenie jest większe niż bieżący odpoczynek). Wtedy zaburzenie równowagi powoduje wzrost koncentracji kwasów ustrojowych , innych produktów przemiany materii we krwi i w mięśniach co za sprawą układu nerwowego powoduje wzrost tętna i wydłużenie okresu odpoczynku (wysoka suma tętna wypoczynkowego). W powyższym przypadku określenie obciążenia pracą na podstawie częstości tętna jest mało dokładne. Przy stałym wzroście tętna oraz wydłużającym się czasie powrotu tętna do poziomu spoczynkowego po zakończeniu pracy bardziej wskazany byłby czas powrotu tętna do poziomu spoczynkowego. Wysokość dopuszczalnych obciążeń fizycznych można badać znając przeciętną częstość tętna w ciągu pracy i sumę uderzeń tętna w czasie odpoczynku. Karrasch i Muller za dopuszczalną granicę obciążenia fizycznego uznali obciążenie , przy którym tętno w czasie pracy nie wzrasta i wraca do normy spoczynkowej w czasie 15 min po zakończeniu pracy. Największe dopuszczalne obciążenie pracą (określone przez Karrasch'a i Muller'a) określa się czasami mianem , granicy stałej wydajności dla 8-mio godzinnego dnia pracy. Przyjmuje się też , że granicę trwałej wydajności osiąga się wtedy , gdy przeciętna częstość tętna jest o 30-ci uderzeń na minutę większa , od tętna w stanie spoczynku (tętno spoczynkowe mierzy się w takiej pozycji w jakiej wykonywana jest praca). 30-ci uderzeń tętna pracy stanowi granicę trwałej wydajności.Wpływ na pracę serca i krążenie a tym samym na tętno pracy ma : obciążenie termiczne i obciążenie pracą mięśni.Zwiększenie częstości tętna występuje gdy organizm chce pozbyć się nadmiernej ciepłoty ciała .Muller wykazał ,że przy tej samej czynności im mniejsza ilość mięśni bierze udział w pracy tym obciążenie tym krążenia jest większe(np. w czasie wykonywania pracy przez ręce szybciej osiągana jest granica trwałej wydajności w porównaniu z pracą wykonywaną całym ciałem).,

3. Tabelaryczne zestawienie czynności roboczych.

Lp.1 - Dojście do miejsca pracy z ciężarem, który stanowi odzież ochronna i

część narzędzi.

Lp.2 - Wejście na drabinę z młotkiem i przecinakiem.

Lp.3 - Kucie wnęki w murze pod rurki z tworzywa sztucznego .

Lp.4 - Zejście z drabiny z młotkiem i przecinakiem.

Lp.5 - Wejście na drabinę z wiertarką.

Lp.6 - Wiercenie otworów w ścianie pod puszkę instalacyjną.

Lp.7 - Zejście z drabiny z wiertarką.

Lp.8 - Przerwa na posiłek.

Lp.9 - Docinanie rurek z tworzywa sztucznego na przewody.

Lp.10 - Wejście na drabinę z rurkami z tworzywa sztucznego.

Lp.11 - Założenie rurek we wnęki i przewodów elektrycznych w rurkach.

Lp.12 - Zejście z drabiny bez obciążenia.

		Czas trwania	Wielkość efektywnego wydatku energetycznego
Lp.	Rodzaj czynności i warunki pracy na stanowisku wg metody 1 i 2	czyn- ności	1.Na podstawie szczegółowych tablic wydatku energetycznego		2.Wg uproszczenej metody Lehmanna
		min	kcal/min	kcal/czynność	kcal/min			kcal/czynność
1	1.Chodzenie z ciężarem na plecach po równej twardej drodze z ciężarem 10kg i pręd. 4km/h 2.Chodzenie ,praca obu ramion lekka.	20	3.6	72	1.9	1.7	3.6	72
2	1.Wchodzenie pod górę po drabinie przy pochyłości 50^0 i odstępie szczebli 17cm z prędkością 9.12 m/min. Z obciążeniem 20 kg. 2.Wchodzenie bez obciążenia po pochyłości 10^0 (1m wzniesienia).Praca mięśni kończyn i tułowia.	0.1	8.4	0.84	0.75	7.65	8.4	0.84
3	1.Praca młotem przy ciężarze młota 4.4kg i 15 uderzeniach oburęcznych z całej siły na min. Uderzenia zwykłe. 2.Pozycja ciała stojąca pochylona. Praca mięśni kończyn i tułowia ciężka.	270	7.3	1971	0.8	6.5	7.3	1971
4	Jak w Lp.2	0.1	8.4	0.84	0.75	7.65	8.4	0.84
5	Jak w Lp.2	0.1	8.4	0.84	0.75	7.65	8.4	0.84
6	1.Wiercenie przy użyciu wiertarki. 2.Pozycja ciała stojąca pochylona .Praca mięśni kończyn i tułowia średnia.	30	5	150	0.8	4.2	5	150
7	Jak w Lp.2	0.1	8.4	0.84	0.75	7.65	8.4	0.84
8	1.Przerwa na posiłek. 2.Pozycja ciala siedząca. Praca palców, dłoni i przedramienia lekka.	20	0.6	12	0.3	0.3	0.6	12
9	1.Stolarstwo (ogólnie). 2.Pozycja ciała stojąca pochylona. Praca obu ramion średnia.	60	3.4	204	0.8	2.5	3.3	198
10	1.Wchodzenie pod górę po drabinieprzy pochyłości 50^0 i odstępie szczebli 17cm z pręd. 9.12 m/min bez obciążenia. 2.Wchodzenie bez obciążenia po pochyłości 10^0 na 1m wzniesienia. Praca mięśni kończyn i tułowia średnia.	0.1	6.6	0.66	0.75	5.85	6.6	0.66
11	1.Elektrotechnika. 2.Pozycja ciala stojąca pochylona. Praca obu ramion średnia.	60	1.8	108	0.8	1.1	1.9	114
12	Jak w Lp.10	0.1	6.6	0.66	0.75	5.85	6.6	0.66
Razem		460.6	-	2521.68	-			2521.68

4. Uwagi i wnioski o przydatności zastosowanych metod do

analizy stanowiska roboczego.

W metodzie uproszczonej wg Lehmanna zużycie kalorii jest jedną z miar ciężkości pracy - nie mówi nam jednak nic na temat zaangażowania umysłu , koncentracji uwagi, zręczności, spostrzeganiu. Zużycie kalorii jako miara nie uwzględnia dodatkowych obciążeń organizmu spodowanych np. nadmierną temperaturą w miejscu pracy lub jednostronnym obciążeniem statycznym. Miara zużycia kalorii (energii) służy wyłącznie do oceny wyczerpujących prac fizycznych. Nie należy stosować jej jako kryterium przy badaniu pracy umysłowej, prac wymagających zręczności.W praktyce nie zawsze możliwe jest stosowanie metod kalorymetrycznych do pomiaru obciążenia pracą na danym stanowisku roboczym. Metody kalorymetryczne wymagają stosowania specjalnego wyposażenia laboratoryjnego. Aparatura pomiarowo-analityczna musi być obsługiwana przez odpowiednio wyszkolony personel techniczny. Stosowanie metod kalorymetrycznych jest ograniczone ze względu na swą uciążliwość dla osób badanych , jest pracochłonne , może zakłócić przebieg pracy. Zaletą tej metody jest duża dokładność wyników. Statyczna praca mięśni obciąża w większym stopniu serce i układ krążenia niż praca dynamiczna. W związku z tym dla czynności , które wymagają wiele pracy statycznej granice trwałej wydajności są niskie, leżą znacznie poniżej zużycia 2000 cal-rii pracy dziennie na jedną zmianę. Tętno pracy jest wielkością która zależy nie tylko od zużycia energii , ale także od ciepła i sposobu obciążenia mięśni. Wynika więc z powyższego, że tętno jest bardziej miarodajne w ocenie obciążenia fizycznego niż zużycie energii. Metodę kalorymetryczną oraz metodę opartą na pomiarze częstości tętna można stosować na tych stanowiskach , gdzie aktualnie odbywa się praca. W porównaniu z tymi metodami zaletą metod chronometrażowo-tabelarycznych jest możliwość ich stosowania w zakładach funkcjonujących lub dopiero projektowanych (stopień ciężkości pracy może być określony dla nowych, przewidywanych stanowisk pracy). Czynności robocze na stanowisku pracy zamieszczone w tabeli dotyczą wykonywania instalacji elektrycznej w pomieszczeniu o pow. 8m². W czasie pracy przewidziano przerwę na spożycie posiłku regeneracyjnego ponieważ wykonywana praca była bardzo ciężka.

---