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

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.

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, .

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

Składniki wydatku energetycznego	Symbol	Wielkości wydatku energetycznego
				w kcal/dobę	w kJ/dobę
Podstawowa przemiana materii	Ppm	1400-1800	5852-7524
Swoiste, dynamiczne działanie pożywienia od 16 do 30% Py	Dpoż	40-510	585-2132
Wydatek czynnościowy poza pracą zawodową	Knzpz	500-600	2090 - 2508
Wydatek czynnościowy podczas pracy zawodowej	Kzpz	0-3500	0-14630
Całkowity wydatek energetyczny	Cpm	2040-6410	8527-26794

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:

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.

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

Stopień ciężkości pracy	Wielkość ogólnego wydatku energetycznego		Wielkość wydatku energetyczne­go podczas pracy zawodowej
	w kcal/dobę	w kJ/dobę	w kcal/dobę	w kJ/dobę
Lekka	2300 - 2800	9623-11715	0-500	0- 2090
Umiarkowana	2801 - 3300	11716-13807	501 -1000	2091- 4184
Średnia	3301 - 3800	13808-15899	1001 -1500	4185- 6276
Ciężka	3801-4300	15900-17991	1501 - 2000	6277- 8368
Bardzo ciężka	4301 - 4800	17 992 - 20 083	2001 - 2500	8369-10460
Niezmiernie ciężka	4801 - 5300	20084-22175	2501 - 3000	10461-12552
Wyczerpująca	5301 - 5800	22176-24267	3001 - 3500	12553-14650

Źródło: Opracowanie własne na podstawie: J. Rosner, Podstawy ergonomii, s. 3

pracy zmian fizjologicznych, ocenę uciążliwości wynikającej z wysiłków statycznych, ocenę uciążliwości związanej z monotypowością ruchów roboczych oraz badanie „odnowy tętna" jako metody stopnia obciążenia pracą⁷.

Pierwsza metoda kalorymetrii bezpośredniej pozwala na jednoczesny pomiar wymiany gazowej i wytworzonego ciepła aparatem Atwatera-Rosa-Benedicta. Zasada oznaczania opiera się na ustalaniu różnicy temperatur wody wchodzącej do układu i wychodzącej z niego. Wentylację zapewnia zamknięty układ krążącego powietrza, a wytwarzany dwutlenek węgla jest absorbowany przez pochłaniacze zawierające wapno sodowe.

— kalorymetria bezpośrednia

Szeroko stosowana jest metoda kalorymetrii pośredniej. Opiera się ona na ilości wykorzystywanego tlenu i wyprodukowanego w tym samym czasie dwutlenek węgla. Do oznaczeń stosowane są dwa systemy aparatów: otwarty z przepływem powietrza i zamknięty, w którym wydychany dwutlenek węgla jest pochłaniany przez wapno sodowe. Zużyty tlen zostaje uzupełniany ze zbiornika, wykazującego jednocześnie wielkość przepływu. Znając ilość tlenu potrzebnego do wytworzenia l kcal oraz współczynnik oddechowy, można obliczyć wielkość wydatku energetycznego człowieka⁸.

— kalorymetria pośrednia

⁷ Por. M. Krause, Ergonomia. Praktyczna wiedza o pracującym człowieku i jego środowisku, wyd. Śląska Organizacja Techniczna, Kraków 1992, s. 39 - 84.

⁸ Pierwszy raz ta metoda została zastosowana 60 lat temu przez fizjologa angielskiego Douglasa.

— metoda chrono-metraiowo-tabela-ryczna

Pomiary wydatku energetycznego zarówno za pomocą kalorymetrii bezpośredniej, jak i pośredniej wymagają odpowiedniej aparatury i specjalnie wyszkolonego personelu. Są one niezwykle pracochłonne i kłopotliwe dla pracowników, na których dokonuje się badań. Dlatego też metody te są stosowane w wyspecjalizowanych laboratoriach badawczych. Potrzeby związane z analizą ciężkości pracy wymagają zastosowania bardziej dostępnych metod oceny wydatku energetycznego na stanowisku roboczym. Celowe wydaje się w związku z tym przedstawienie metod, które stanowią drogi postępowania w tym zakresie.

Stosując chronometrażowo-tabelaryczną metodę oceny wydatku energetycznego, posługujemy się tabelami przedstawiającymi wielkości wydatku energetycznego przy różnych czynnościach w k J efektywnych na minutę⁹. Stosując tabele, ograniczymy się do dokładnego chronometrażu czynności wykonywanych przez pracownika. Obliczamy, ile czasu w ciągu zmiany roboczej zużywa pracownik na poszczególne, jednolite pod względem energetycznym czynności, mnożymy uzyskane wartości w minutach przez odpowiednie liczby dżuli zamieszczone w tabelach. Suma tych iloczynów stanowi wielkość efektywnego wydatku energetycznego pracownika. Należy mieć na uwadze, że tabele nie obejmują wszystkich rodzajów prac, jakie wykonuje pracownik. Przy napotkaniu trudności w tym względzie można wykorzystać uproszczoną metodę chronometrażowo-tabelaryczną oceny wydatku energetycznego według Lehmanna.

Metoda ta polega na uwzględnieniu zajmowanej przy pracy pozycji ciała oraz określonego przez rodzaj pracy stopnia zaangażowania układu mięśniowego (por. tab. 7, część A i B). Z tabeli 7 część A odczytujemy liczbę dżuli zużytkowaną na otrzymanie danej pozycji ciała przy pracy. Z tabeli 7 część B odczytujemy zapotrzebowanie energetyczne związane z wykonywaniem pracy zależnie od zajmowanej pozycji. Po zakwalifikowaniu wykonanych czynności do odpowiedniego typu obciążeń dokonujemy chronometrażu na podstawie danych zawartych w tabeli 7 część A i B, a następnie dodajemy obliczone wartości, otrzymując

⁹ Tabele wielkości wydatku energetycznego przy różnorodnych czynnościach zostały opracowane w okresie ostatnich 60 lat za pomocą metody kalorymetrii pośredniej.

Tabela 7. Normatywy cząstkowe wydatku energetycznego w zależności od pozycji ciała i rodzaju wykonywanej pracy

Część A

Pozycja ciała	Wydatek energetyczny
		w kcal/min	w kJ/min
Siedząca	0,3	1,2
Na kolanach	0,5	2,1
Na kucki	0,5	2,1
Stojąca	0,6	2,5
Stojąca pochylona	0,8	3,3
Chodzenie	1,7-3,5	7,1 -14,6
Wchodzenie po pochyłości	0,75	3,1
bez obciążenia	na l m wzniesienia	na l m wzniesienia

Część B

Rodzaj pracy		Wydatek energetyczny
			w kcal/min	w kJ/min
Praca palców, dłoni i przedramienia	lekka średnia ciężka	0,3 - 0,6 0,6-0,9 0,9-1,2	1,2-2,5 2,5 - 3,8 3,8 - 5,0
Praca jednego ramienia	lekka średnia ciężka	0,7-1,2 1,2-1,7 1,7-2,2	2,9-5,0 5,0-7,1 7,1-9,2
Praca obu ramion	lekka średnia ciężka	1,5 - 2,0 2,0-2,5 2,5 - 3,0	6,3- 8,4 8,4-10,5 10,5 -12,6
Praca mięśni kończyn i tułowia	lekka średnia ciężka	2,5- 4,0 4,0- 6,0 6,0- 8,5 8,5-11,5	10,5 -16,7 16,7-25,1 25,1-35,5 35,5 - 48,1

Źródło: Por. H. Kirsctmcr, Obciążenie fizyczne podczas pracy zawodowej i jego ocena, w: Ergonomiczna ocena uciążliwości pracy, pod red. A. Hanscna, wyd. 2, WZ CRZZ, Warszawa 1970, s. 46.

-na podstawie mechanicznego efektu pracy

— na podstawie zachodzących zmian fizjologicznych

—ocena uciążliwości wysilku statycznego

—wpływ monotypowości ruchów roboczych

poszukiwany wydatek energetyczny przy danym, rodzaju wykonywanej pracy.

Kolejna metoda oceny wydatku energetycznego na podstawie mechanicznego efektu pracy jest możliwa do zastosowania tam, gdzie mechaniczny efekt pracy może być łatwo wymierzony w kilogramometrach. W warunkach produkcyjnych ma to miejsce wówczas, gdy mięśnie dynamicznie przeciwdziałają sile ciężkości, np. przenoszenie ciężarów na pewną wysokość, ładowanie itp.

Pomiaru wydatku energetycznego można dokonać także na podstawie zachodzących w czasie pracy zmian fizjologicznych. Fakt ten umożliwia wykorzystanie kształtowania się pewnych parametrów hemodynamicznych i respiracyjnych do oceny natężenia wysiłku fizycznego pracownika. W tym przypadku dokonuje się pomiaru wentylacji płuc, częstości tętna i temperatury ciała (por. tab. 8). Liczby dżuli podane w tabeli ujmują zarówno efektywny wydatek energetyczny, jak i przemianę podstawową. Są to tzw. dżule brutto. W celu wyliczenia dżuli efektywnych, bez uwzględnienia przemiany podstawowej, odejmujemy od załączonych wartości 4,2 kJ.

W trakcie wykonywania pracy występuje zawsze obciążenie statyczne. W związku z tym celowe wydaje się stosowanie metody oceny uciążliwości wynikającej z wysiłków statycznych. Ocena obciążenia statycznego nie może być oparta na ścisłych metodach naukowych jako zbyt kłopotliwych. W związku z tym dla celów praktycznych można zastosować analizę pozycji ciała zajmowanej przez pracownika przy pracy. Klasyfikację opartą na tym kryterium przedstawia tabela 9. Podane w tabeli przykłady mają charakter orientacyjny.

Kolejna metoda polega na badaniu wpływu monotypowości wykonywanych ruchów na wzrost ogólnego obciążenia fizycznego. Stosowana klasyfikacja stopnia obciążenia wynikającego z monotypowości ruchów opiera się na założeniu, iż mamy do czynienia z powtarzającą się operacją roboczą, obarczającą tylko pewne grupy mięśni, co wywołuje stany lokalne zmęczenia. W celu wyliczenia wielkości zmęczenia bierzemy pod uwagę liczbę powtórzeń stereotypowej operacji roboczej w ciągu zmiany i wielkość użytej przy tym siły (por. tab. 10).

Należy zwrócić uwagę, że monotypowość ruchów ma pewien związek z tzw. monotonią pracy. Wielokrotne powtarzanie ograniczonych przestrzennie operacji roboczych stanowi podstawowy

Tabela 8. Zmiany fizjologiczne zachodzące w organizmie człowieka podczas pracy w zależności od natężenia wysiłku fizycznego

Natężenie wysiłku fizycznego	Wydatek energetyczny		Zużycie tlenu (w l/min)
		kcal/min		kJ/min
Bardzo lekki	<2,5	<10,5	<0,5
Lekki	2,5- 5,0	10,5-21,0	0,5 -1,0
Średni	5,1- 7,5	21,1-31,6	1,1 -1,5
Ciężki	7,6-10,0	31,7-41,9	1,6 - 2,0
Bardzo ciężki	10,1 -12,5	42,0-52,6	2,1-2,5
Niezmiernie ciężki	12,6-15,0	52,7-62,7	2,6 - 3,0
Wyczerpujący	>15,0	>62,7	>3,0

cd. tab. 8

Natężenie wysiłku fizycznego	Wentylacja pluć (w l/min)	Częstotliwość tętna na min	Temperatura ciała °C
Bardzo lekki	<10	<75	<37,1
Lekki	10-20	76 -100	37,1 - 37,5
Średni	21-35	101 -120	37,6 - 38,0
Ciężki	36-50	121 -140	38,1 - 38,5
Bardzo ciężki	51-65	141 -160	38,6-39,0
Niezmiernie ciężki	66-85	161 -180	39,1-39,5
Wyczerpujący	>85	>180	>39,5

Źródło: Opracowanie własne na podstawie: J. Rosncr, Podstawy ergonomii, s. 31; S. Klonowicz, Wybrane zagadnienia jlijologii pracy, w: Ergonomia. Zagadnienie przystosowania pracy do alowieka, pod red. J. Rosnera, KiW, Warszawa 1974, s. 139.

— metoda badania „odnowy tętna"

czynnik w wywoływaniu monotonii. Zjawisko to znajduje reperkusje przede wszystkim w sferze psychicznej pracownika.

Ostatnią z omawianych metod, służącą do oceny wydatku energetycznego, jest badanie „odnowy tętna". Wykonanie znaczniejszego wysiłku fizycznego wymaga zaangażowania wielu funkcji fizjologicznych. Pomiar częstości tętna stanowi najbardziej dostępną metodę badania reakcji układu krążenia w czasie pracy zawodowej. Częstość tętna badać możemy podczas wysiłku lub w czasie przerwy między kolejnymi wysiłkami. Ten ostatni sposób pozwala na sporządzanie tzw. krzywych odnowy tętna.

Tabela 9. Przyjęte wartości efektywnego wydatku energetycznego w kcal/min i kJ/min u kowala huty „Warszawa"

Rodzaj czynności	Czas trwania w min	Jednostka miary	Przyjęta wartość efektywnego wydatku energetycznego w kca i kJ/min
						na podstawie szczegółowych tabel wydatku energetycznego	według uproszczonej metody Lehmanna	na podstawie pomiaru tętna
Kucie	190	kcal kJ	5,5 (liczba odpowiadająca wy- 23,0 datkowi energetycznemu przy obsłudze dużego miota)	5,6 (przy założeniu, że mamy do 23,4 czynienia ze średnią pracą kończyn i tułowia w pozycji stojącej)	4-6,5 16,7-27,2 wzrost liczby ude­rzeń tętna podczas pracy w granicach 100-125
Sadzenie do pieca	45		jak wyżej	jak wyżej
Czynności transportowe	115	kcal U	4,0 (liczba odpowiadająca wy- 16,7 datkowi energetycznemu przy pchaniu taczek z ciężarem 57 kg po drodze beton­wej)	4,2 (przy założeniu, że mamy do 17,6 czynienia ze średnio ciężką pracą ramion wykonywaną w czasie powolnego chodzenia)	-
Przebudowa kowadła	18	kcal kJ	3,2 (liczba odpowiadająca wy- 13,4 datkowi energetycznemu przy ślusarskich robotach montażowych)	3,85 (przy założeniu, że mamy do 16,1 czynienia z lekką pracą kończyn i tułowia w pozycji stojącej)	-
Przygotowanie narzędzi	10	kcal U	3,0 (liczba odpowiadająca gór- 13,4 nej granicy wydatku energetycznego przy pracach domowych typu: ścieranie kurzu, mycie okien itp.)	3,45 (przy założeniu, że mamy do 14,4 czynienia z lekką pracą ramion wykonywaną w czasie powolnego chodzenia)	-
Razem	378	X	X	X	x

Źródło: Por. H. Kirschner, Obciążenie fisyczne, s. 54.

Tabela 10. Ocena stopnia monotypowosci ruchów

Stopień monotypowosci ruchów	Liczba punktów	Liczba powtórzeń stereotypowej operacji roboczej
		siła < 10 kG	siła > 10 kG
mI mały	l- 30	<800	<300
mII średni	31- 60	800-1000	300-800
MIII duży	61-100	>1600	>800

Źródło: Por. H. Kirschmer, Obciążenie fizyczne, s. 60.

Po zakończeniu pracy zaczyna się okres odpoczynku, podczas którego odbywa się restytucja, czyli powrót do normy (por. rys. 8).

Rys. 8. Przebieg procesu restytucji (według G. Lehmanna) Źródło: Por. G. Lehmann, Praktyczna, s. 56

Na podstawie dynamiki zmian częstości tętna w okresie restytucji możemy wnioskować o ilościowych i jakościowych cechach jego odnowy. Sporządzenie krzywych odnowy tętna pozwala na bardziej pogłębioną analizę uciążliwości wykonywanej pracy. Analiza taka jest pełniejsza i bardziej obiektywna.

2.4. Fizjologiczna krzywa pracy, zmęczenie i trening

Funkcje biologiczne organizmu człowieka są zależnie od wielu czynników zewnętrznych (egzogennych). Do takich zaliczamy ruch obrotowy (wokół osi) i obiegowy Ziemi (dookoła Słońca) oraz obieg Księżyca dookoła Ziemi, z którym są związane rytmy biologiczne: okołodobowy, sezonowy oraz tzw. księżycowy. Ponadto w organizmie człowieka wyodrębniono tzw. rytmy endogenne, czyli wewnętrzne, których pochodzenie nie jest jeszcze poznane.

Problematyka biorytmów znalazła się w kręgu zainteresowania badaczy już w czasach starożytnych oraz średniowiecznych, przy czym powstałe wtedy koncepcje rozwiązań przetrwały do pierwszej połowy XIX wieku. Natomiast druga połowa stulecia przyniosła bardziej zróżnicowany rozwój wyobrażeń o biorytmice.

Rozwój biochemii, psychologii i fizjologii znalazł odzwierciedlenie w nowej nauce — chronobiologii, a wzrastające zainteresowanie uczonych tym zjawiskiem doprowadziło do utworzenia w roku 1935 w Roneby (Szwecja) pierwszego Międzynarodowego Towarzystwa do Badań Rytmów Biologicznych (International Society for the Study of Biological Rhytms)¹⁰.

Wieloletnie badania zapoczątkowane przez Glassa i Langego (1888), a kontynuowane przez Vossa (1899), Gampera (1926), Hansa Bergera (1924 -1931), Fliessa i Otto Grafa (1893 -1965) pozwoliły na wyodrębnienie około osiemdziesięciu rytmów klasyfikowanych zgodnie z różnymi kryteriami. Ze względu na okres — czas przebiegu okresowo występujących wyładowań w układzie nerwowym w ciągu jednego cyklu — wyróżnia się wiele rodzajów rytmów biologicznych. Istotne znaczenie przy planowaniu kolejności wykonywania czynności o zróżnicowanym poziomie trudności ma znajomość niektórych rodzajów rytmów biologicznych, określających fizjologiczne wahania w funkcjonowaniu organizmu człowieka.

¹⁰ Por. Z. Jończyk, M. Juszczyk, Tajemnica biorytmów, MON, Warszawa 1982, s. 92 i 93.

biologiczne

rytmy wydolności

fizycznej,

psychicznej

i intelektualnej:

— faza pozytywna i negatywna

Dla praktycznego stosowania wiedzy o biorytmach w planowaniu i zarządzaniu można zaproponować następujący podział:

biologiczne rytmy wydolności fizycznej i psychicznej (emocjonalny), sprawności intelektualnej (dyspozycji twórczej) oraz rytmy o okresach rocznych, tygodniowych i dobowych (okołodobowych).

Rytm wydolności fizycznej o okresie 23 dni warunkuje siłę fizyczną i odporność organizmu, wytrzymałość i koordynację ruchów. Rytm psychiczny (28 dni) określa stan psychiki, samopoczucie, intuicję, wrażliwość na urazy psychiczne i emocjonalne. Natomiast rytm intelektualny o okresie 33 dni wpływa na pamięć, zdolność logicznego myślenia oraz dyspozycje twórcze.

Każdy z tych okresów dzieli się na dwie fazy: pozytywną i negatywną. Pierwsza połowa dni z każdego cyklu jest pozytywna, druga zaś negatywna. Do najbardziej krytycznych należy dzień przechodzenia z fazy pozytywnej (dodatniej) w negatywną (ujemną) i na odwrót. W cyklu fizycznym bywa to często dzień nieszczęśliwych wypadków. Podobnie zaznacza się „minusowa" skłonność w cyklu psychicznym, sprzyjająca powstawaniu konfliktów w stosunkach międzyludzkich. Krytyczny dzień w cyklu intelektualnym nie jest groźny, jeśli nie zbiegnie się przypadkowo z dniem krytycznym jednego z pozostałych cykli (fizycznego bądź psychicznego), które wzmocniły jego „minusowość".

Spostrzeżenia te są wykorzystywane w praktyce. I tak przykładowo Japońskie Towarzystwo Kolejowe „Ohmi" stosuje system kart ostrzegających. Są one wręczane tym kierowcom z danej zmiany, którzy przeżywają dni krytyczne. Kierowcy ci prowadzą wówczas wozy z uwagą, zwłaszcza w okręgach znanych z nasilenia wypadków drogowych. Po wprowadzeniu tego systemu w 1969 r. liczba wypadków spadła wówczas do 50%, wykazując stałą tendencję zniżkową.

W ślad za Japonią wiele firm na Zachodzie związanych szczególnie z komunikacją opracowuje biogramy w celu zmniejszenia liczby nieszczęśliwych wypadków wśród pracowników. Natomiast Szwajcarskie Biuro Systemów Transportowych stale poddaje biorytmicznej analizie wypadki drogowe, a wielu lekarzy korzysta z tej teorii przy wyznaczaniu dnia najlepszego do przeprowadzenia zabiegów chirurgicznych.

roczny rytm biologiczny

Podobne badania w polskich kopalniach węgla kamiennego prowadził w latach 1970 -1972 inż. Kazimierz Mruk. Z badań tych wynika, że wypadki spowodowane przyczynami organizacyjno-ludzkimi zdarzały się najczęściej w ujemnej fazie wszystkich trzech rytmów biologicznych, a zwłaszcza w dniach krytycznych.

W organizmie człowieka stwierdzono również występowanie rocznego, tygodniowego i dobowego rytmu biologicznego. Z rysunku 9 wynika, że w ciągu roku kalendarzowego zmienia się dyspozycyjność organizmu człowieka do pracy. Największa zdolność psychofizjologiczna występuje w styczniu i marcu, wrześniu i listopadzie, najmniejsza natomiast w miesiącach letnich. Informacje te winny być wykorzystywane przez służby pracownicze w zakładach pracy np. do planowania urlopów wypoczynkowych itp.

Rys. 9. Wahania wydajności pracy w ciągu roku kalendarzowego

Źródło: Por. G. Lehmann, Praktyczna, s. 110

tygodniowy rytm biologiczny

O wiele wcześniej niż zapoczątkowano badania biorytmów i ich wpływu na przebieg pracy powstała nazwa „szewski poniedziałek", związana z tygodniowym rytmem biologicznym (por. rys. 10).

Wielu ludzi po dniu wolnym nie ma ochoty robić czegokolwiek, a niektórzy wcale nie przychodzą do pracy. Wiadomo też, że produkcja pochodząca z pierwszych godzin początku tygodnia charakteryzuje się największą liczbą braków. Na początku i końcu tygodnia odnotowuje się także znaczne zwiększenie częstot-

fizjologiczne kryterium klasyfikacji postaci pracy

schemat klasyfikacyjny wg A. Atzlera

Ppm

D poż

K sps

K nsps

---