СПОСОБ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА В СИСТЕМЕ "ЧЕЛОВЕК-МАШИНА" Российский патент 2004 года по МПК A61B5/16 

Изобретение относится к области проведения исследований по разработке способов оценки функционального состояния организма человека-оператора в системе “человек-машина”.

В настоящее время известен способ оценки функционального состояния организма человека-оператора, который заключается в определении одной, наиболее характерной трудовой операции (тестового воздействия), последующем ее воспроизведении и проведении оценки наиболее значимых параметров функционального состояния организма [1]. В основу реализации данного способа положено разделение видов работы специалистов в системе “человек-машина” на два вида: умственную и физическую [2].

Использование описанного способа [1] отличается весьма низкой достоверностью получаемых результатов, поскольку характер и условия деятельности специалистов в системе “человек-машина” отличаются очень сложной формой неоднородности и могут варьироваться от информационной: сложно-стереотипной и технологической (осуществление умственных и графических действий, контроль функционирования технических средств по сложному алгоритму) до энергетической: ручной и инструментальной (развертывание - свертывание систем и установок, выполнение операций в пешем порядке при использовании различных орудий).

Кроме того, неоднородность видов деятельности различных специалистов характеризуется большим количеством сочетаний умственных, эмоциональных и физических нагрузок, разнообразием их чередования, в том числе с периодами отдыха.

Задачей настоящего изобретения является повышение достоверности результатов оценки функционального состояния организма человека-оператора в системе “человек-машина”.

В связи с этим предложена классификация видов деятельности операторов в системе человек - машина (табл. 1).

Для каждого выделенного вида выбраны наиболее специфические физиологические и психофизиологические показатели, адекватно характеризующие возможности человека по выполнению трудовых операций и подлежащие контролю: время простой сенсомоторной реакции [2], точность реакции на движущийся объект [3], объем кратковременной памяти [2], надежность обработки сигнала при счете в заданном темпе, время обработки сигнала [3], частота сердечных сокращений [2], артериальное давление [4], температура тела [4]. Следует отметить, что методики определения значений показателей психофизиологического состояния специалистов информационного класса используются как для моделирования информационной нагрузки в качестве теста, так и для проведения оценки исследуемых показателей. Для специалистов энергетического класса физическая нагрузка моделируется с использованием третбана, велоэргометра или степ-теста [5].

Наиболее полное представление о деятельности человека-оператора может быть получено при структурно-логическом анализе трудового процесса на операционном уровне. При этом после определения перечня элементарных операций определенного технологического цикла, составляющих профессиональную деятельность человека, выявления их длительности, последовательности и содержания, представляется возможным осуществить оценку показателей, характеризующих состояние функциональных систем организма, определяющих его возможности по выполнению конкретной профессиональной деятельности.

Таким образом, поставленная задача достигается тем, что при проведении оценки функционального состояния организма человека-оператора в системе “человек-машина” путем определения объема кратковременной памяти, времени простой сенсомоторной реакции, точности реакции на движущийся объект, надежности обработки сигнала при счете в заданном темпе, времени обработки сигнала, частоты сердечных сокращений, артериального давления, температуры тела в состоянии покоя и после тестового воздействия, а также разницы значений показателей до и после тестового воздействия, при этом при реализации данного способа составляют описание деятельности человека на протяжении технологического цикла: определяют параметры тестового воздействия, продолжительность этапов цикла и вид деятельности, в течение которых интенсивность нагрузок является постоянной, проводят тестовое воздействие и оценку параметров функционального состояния, значимых для осуществляемого вида деятельности.

Практическая апробация разработанного способа осуществлена на примере оператора передвижной радиолокационной станции, которая функционирует, например, в системе навигационной службы [6].

Анализ операционных структур деятельности рассматриваемой специальности позволил выделить следующие основные психофизиологические функции, реализующие трудовые операции профессиональной деятельности: ощущение (обнаружение контрольных состояний индикаторов); восприятие (идентификация состояния систем управления); оперативная память (запоминание промежуточных результатов вычислений, запоминание очередности ввода данных в ПЭВМ); репродуктивное мышление (кодировка данных, анализ кодограмм); вычисления (первичная обработка на ПЭВМ); психомоторика (привязка к сигналам эталонного времени).

Проведено составление подробного описания деятельности специалиста на протяжении одного технологического цикла (развертывание станции, одна смена дежурства, свертывание станции). Описанный цикл был разделен на этапы с таким условием, чтобы на протяжении одного этапа значения интенсивности нагрузки (умственной или физической) оставались постоянными. Далее определяется принадлежность трудовых операций на выделенных этапах к определенному виду деятельности, для которого выбираются в соответствии с таблицей 1 профессионально-значимые показатели.

Установленная операционно-временная модель деятельности оператора представлена на чертеже. Полученная модель используется в качестве тестового воздействия на испытателей.

Работа испытателей в соответствии с рассматриваемой операционно-временной моделью деятельности осуществлялась путем выполнения дозированной физической или умственной нагрузки.

Исследования проводились в специальной термокамере [7], позволяющей моделировать требуемые параметры микроклимата. Термокамера имеет внутреннюю герметичную камеру. Обе камеры оборудованы системой приточно-вытяжной вентиляции. Требуемые параметры микроклимата поддерживаются при помощи регулирующего устройства, кондиционера “Hitachi” и устройства подогрева приточного воздуха.

Для моделирования физической деятельности использовался велоэргометр КЕ-12 фирмы “Медикор” [8].

В течение первого этапа испытатели выполняют физическую нагрузку (А), моделирующую деятельность при развертывании внешних устройств станции (антенны радиопеленгатора, радиодальномера, регистрирующих устройств и электростанции) и умственную нагрузку (Б), моделирующую деятельность при ориентировании с помощью гирокомпаса по подготовке к работе ЭВМ и подготовке каналов служебной связи.

В течение второго-шестого циклов испытатели выполняют преимущественно умственную нагрузку, моделирующую операции по контролю за работоспособностью оборудования, наблюдению за поступающей информацией, ее обработке и передаче, принятию решения. Причем, учитывая выраженную стохастичность ситуации в ходе профессиональной деятельности оператора, ее интенсивность изменяется в широких пределах: 30-90% от коэффициента максимальной нагрузки.

В течение седьмого этапа испытатели выполняют преимущественно физическую нагрузку, моделирующую деятельность по свертыванию радиолокационной станции.

При выполнении дозированной физической или умственной нагрузки, а также до и после тестового воздействия проводят регистрацию и оценку показателей функционального состояния организма оператора, значимых для осуществляемого вида деятельности.

В табл. 2 приведены данные, характеризующие динамику функционального состояния человека-оператора при осуществлении деятельности по заданному алгоритму в условиях нагревающего микроклимата.

Анализ данных таблицы показывает, что предлагаемый способ оценки функционального состояния человека-оператора в системе “человек-машина” достаточно чувствителен к изменению характера и содержания деятельности на каждом моделируемом этапе. В частности, улучшение основных показателей работоспособности на втором часе работы по сравнению с первым вполне соответствует переходу испытателя от выполнения мышечной к сложностереотипной операции и адаптации его к изменившемуся характеру работы.

Последующая работа испытателя сопровождалась плавным изменением значений контролируемых показателей, отражающих развитие утомления и избыточного теплонакопления.

Достоверность результатов подтверждается высокой степенью сходимости значений показателей физиологического статуса организма человека, полученных при моделировании деятельности оператора в лабораторных условиях, с результатами оценки функционального состояния в ходе реальной деятельности.

Таким образом, применение заявляемого способа позволяет с высокой достоверностью проводить оценку функционального состояния организма человека-оператора в системе “человек-машина”, основанную на моделировании реальных условий его функционирования. Дополнительными достоинствами заявляемого способа является то, что его реализация возможна и для осуществления прогнозной оценки в гипотетических условиях функционирования (исследование влияния изменения внешних воздействующих факторов, порядка выполнения технологических операций, вариантов использования рабочей одежды, в том числе средств индивидуальной защиты и т.д.)

Источники информации

1. Загрядский В.П., Сулимо-Самуйло З.К. Методы исследования в физиологии труда. - Л.: Наука, 1976. - 95 с.

2. ГОСТ В 23534-79. Система “человек-машина”. Человек-оператор. Критерии тяжести физической и напряженности умственной работы. - М.: Изд-во стандартов, 1979. - 5 с.

3. Шибанов Г.П. Количественная оценка деятельности человека в системах человек - техника. - М.: Машиностроение, 1983. - 263 с.

4. Ажаев А.Н. Физиолого-гигиенические аспекты действия высоких и низких температур //Проблемы космической биологии. - М.: Наука, 1979, - 264 с.

5. Карпман В.Л. Исследование физической работоспособности в клинике и спорте. - Л.: Медицина, 1990. - 190 с.

6. Кан Л.К., Авегикян Ш.Т. Адаптация авиадиспетчеров к профессиональным факторам труда // Экстремальная физиология и индивидуальная защитачеловека. - М.: ИБФ МЗ СССР, 1982. - С.106-115.

7. Городинский С.М. Средства индивидуальной защиты для работ с радиоактивными веществами. - М.: Атомиздат, 1979. - 296 с.

8. Инструкция “Велосипедный эргометр КЕ-12”. - Будапешт: Медикор, 1974. - 42 с.

Изобретение относится к области медицины, а именно к гигиене труда. Определяют объем кратковременной памяти, время простой сенсомоторной реакции, точность реакции на движущийся объект, надежность обработки сигнала при счете в заданном темпе, время обработки сигнала, частоту сердечных сокращений, артериальное давление, температуру тела в состоянии покоя и после тестового воздействия, а также разницы значений показателей до и после тестового воздействия. При этом составляют описание деятельности человека на протяжении технологического цикла, определяют параметры тестового воздействия: продолжительность этапов цикла и вид деятельности, в течение которых интенсивность нагрузок является постоянной, и устанавливают операционно-временную модель деятельности оператора. Полученную модель используют в качестве тестового воздействия, а оценку параметров функционального состояния проводят по тестам, которые значимы для осуществления данного вида деятельности. Способ позволяет повысить достоверность оценки функционального состояния человека-оператора. 2 табл., 1 ил.

Способ оценки функционального состояния организма человека-оператора в системе “человек-машина”, включающий определение объема кратковременной памяти, времени простой сенсомоторной реакции, точности реакции на движущийся объект, надежности обработки сигнала при счете в заданном темпе, времени обработки сигнала, частоты сердечных сокращений, артериального давления, температуры тела в состоянии покоя и после тестового воздействия, а также разницы значений показателей до и после тестового воздействия, отличающийся тем, что составляют описание деятельности человека на протяжении технологического цикла, определяют параметры тестового воздействия: продолжительность этапов цикла и вид деятельности, в течение которых интенсивность нагрузок является постоянной и устанавливают операционно-временную модель деятельности оператора; полученную модель используют в качестве тестового воздействия, при этом проводят тестовое воздействие и оценку параметров функционального состояния, значимых для осуществления данного вида деятельности.