REGIMES OF WORK OF CAR ASSEMBLY CONVEYOR IN CONDITIONS OF HEATING UP MICROCLIMATE

Full Text

В летний сезон при повышенной температуре наружного воздуха, используемого для вентиляции внутренних помещений, большой плотности оборудования и нагретых поверхностях обрабатываемых изделий у работников конвейера сборки автомобилей наблюдались случаи теплового перегрева (тепловой удар) при повышении температуры воздуха на рабочих местах свыше 31 °С. Это обстоятельство вызвало постановку цели настоящего исследования: установление параметров режима труда - физиологической интенсивности трудового процесса (плотность и темп трудовых действий), времени и условий внутрисмен-ного отдыха, защищающих указанных работников от острого утомления и перегрева. Для достижение указанной цели следовало прежде всего определить взаимосвязи между внутрисменной динамикой температуры тела работников и параметрами режима труда при различных показателей микроклимата на рабочем месте и в пунктах нерегламентированного и регламентированного отдыха. Методы Использовался комплексный подход: наблюдение по ходу рабочего дня за показателями функционального состояния работников, включая температуру различных участков тела, с регистрацией параметров микроклимата; определение скорости снижения температуры тела работника в регламентированных 20 Экология человека 2016.01 Экология человека 2016.01 перерывах в условиях охлаждающего микроклимата; совместный анализ физиологической интенсивности трудовых процессов и затрат энергии организмом работника. Данные о температуре тела работников, полученные экспериментально при исследовании непосредственно на рабочих местах при определенных параметрах режима труда и микроклимата, в приемлемом диапазоне экстраполировались с помощью формул теплового баланса организма работника [5, 11] на другие сочетания этих параметров. Для исследований были отобраны 23 работника (12 мужчин и 11 женщин, возраст 20-29 лет), занятых на 20 рабочих местах, достаточно полно представляющих разнообразие трудовых процессов на конвейере сборки автомобилей. Состав трудовых действий анализировался по их временной структуре [9]. За 100 % принималась суммарная длительность однократного исполнения всего операционного комплекса действий за вычетом времени технологических пауз («машинное время»). Определение гигиенически безопасных параметров режима труда проводилось по двум критериям: допустимое увеличение средней температуры кожи и частоты пульса в зависимости от энергетической нагрузки на рабочем месте: 0,7 °С - допустимое увеличение средней температуры кожи по ходу рабочего дня [6]; 2 уд/мин - допустимое увеличение среднечасовой рабочей частоты пульса на 7-8-м часе смены относительно 2-го часа работы [10]. Соотношение периодов работы (нагревание тела) и периодов отдыха (охлаждение тела) определялось по эмпирически устанавливаемым величинам скорости повышения температуры тела работника при выполнении трудовых действий и скорости снижения температуры тела в технологических паузах и в регламентированных перерывах для отдыха и охлаждения [11]. По ходу рабочего дня у сборщиков регистрировалась частота пульса при работе и после 3-минутного технологического перерыва и 10-минутного регламентированного отдыха; температура кожи (рука, грудь, нога) и в полости рта, наличие субъективные симптомов усталости по [3], теплоощущение по ГОСТ [2]. Регистрация указанных показателей у каждого работника производилась в течение четырех рабочих дней. Определялись: среднее арифметическое показателей (M) и его ошибка (m), коэффициент корреляции (r), коэффициенты линейной регрессии. За исключением нагревающего микроклимата, прочие средовые факторы по P 2.2.2006-05 [8] имели оптимальные и допустимые значения. Алгоритм решения поставленной задачи был следующим: 1. Определение абсолютного (Иабс) и относительного (Иотн) уровня физиологической интенсивности трудового процесса по формулам 1 и 2: И б = П X Т , (1) абс д ’ ' ' где: П и Тд - соответственно среднесменные плотность и темп трудовых действий (Тд = 1 при спокойном, «комфортном» темпе действий). И = И / И , (2) отн абс 1 иду’ ' ' где: Ипду = 0,86 - предельно допустимый уровень физиологической интенсивности труда при 8-часовом рабочем дне и 5-дневной рабочей недели [9, 13]). Плотность трудовых действий (П) определялась на основании карт упрощенного микроэлементного анализа трудового процесса, имеющихся на предприятии, и количества кузовов, обрабатываемых за смену на каждом рабочем месте. Темп трудовых действий определялся несколькими способами: хронометраж с экспертной оценкой Тд, использование микроэлементных нормативов времени [12]. По данным микроэлементного анализа трудового процесса и величин затрат энергии на удержание различных рабочих поз и выполнения различных трудовых движений [4] определялись требуемые энергозатраты (Е, ккал/мин; вт, табл. 1), с учетом изменения Иотн при разном такте и производительности конвейера. По показателю Е рабочие места делились на две группы: 1-я группа - категория работ 1 и 2а по [1]; 2-я группа - категория работ 2б и 3. 2. Эмпирическое определение динамики повышения средней температуры тела (Тт) и кожи (Тк) при выполнении трудовых действий (Tinc, °С/мин) и её снижения в перерывах (Tdec, °С/мин) при значениях интенсивности труда и параметрах микроклимата, наиболее часто наблюдавшихся в ходе исследований (температура, влажность, скорость движения воздуха (Иф; Тф, °С; Вф, %; ф’ Таблица 1 Пример расчета энергозатрат организма работника на рабочем месте Вид рабочих поз и трудовых движений Энергетическая стоимость (Е), ккал/ мин Суммарная длительность за смену (Т), мин* Рабочие энергозатраты за смену (ЕхТ), ккал/ смена Энерготраты, связанные с удержанием рабочей позы и ходьбой 1.1. Сидя 1.2. Стоя 0,67 420 301,5 1.3.Ходьба 2,00 36 72 1.4.Подъем 4,17 20 83,4 Энерготраты, связанные с выполнением трудовых движений и ручных операций Работа пальцами и кистью руки 2.1. Легкая 0,42 0 0 2.2. Тяжелая 0,83 0 0 Работа рукой 2.3. Легкая 1,25 54 67,5 2.4. Тяжелая 2,08 0 0 Физическая работа рук, корпуса, ног 2.5. Легкая 3,33 38 126,5 2.6. Средняя 5,00 50 250 2.7. Тяжелая 6,67 0 0 2.8. Очень тяжелая 8,33 0 0 Всего рабочие энергозатраты 901 Нерабочие энергозатраты, связанные с основным обменом в состоянии покоя 576 Общие энергозатраты 1477 Среднесменные энергозатраты = 1477ккал / 8 час = 185 ккал/час или 215 ватт. Работа с энергозатратами 215 ватт относятся к категории 11а [1] Примечание. * - при выработке за смену 125 кузовов. 21 Экология труда Экология человека 2016.01 Vt^, м/с); определение почасовой динамики Тт и Тк; определение Т при температуре воздуха в диапазоне: +3,5 С° от Тф без изменения В (%) и V. 3. Прогнозирование c использованием формул тепловых потоков [5] динамики средней температуры кожи при одинаковых значениях интенсивности труда, влажности и скорости движении воздуха (Иф, Вф, Vф), но при разных среднесменных температурах воздуха в диапазоне +3,5 °С от Тф и при разных условиях отдыха в технологических паузах и регламентированных перерывах (позы стоя и сидя в паузах, разные варианты параметров охлаждающего микроклимата). Расчёт физиологической интенсивности труда и производительности конвейера, при которых сдвиг средней температуры кожи на 8-м часе работы относительно 2-го часа не превышает допустимого значения. Входные параметры разработанной модели: - показатели продолжительности и условий отдыха (суммарная длительности регламентированных перерывов для отдыха (20-70 мин), возможность отдыха в позе сидя в технологически паузах (0-80 % от длительности технологических пауз); скорость движения воздуха (0,5-2 м/с), снижение температуры воздуха в пунктах отдыха относительно её величины на рабочем месте (АТ + 2-6 °С); - физиологическая интенсивность трудового процесса ( Иабс 0,42-0,64 при П 0,42-0,64 и Тд= 1), энергозатраты (см. табл. 1); - показатели микроклимата на рабочем месте (температура воздуха Т 25-31 °С; скорость движения воздуха V + 0.5-1 v/c; влажность В = const (45-50 %). Выходные параметры модели: - показатели тренда средней температуры кожи и тела при выполнении трудовых действий (TInc ) и во время технологических пауз и регламентированных перерывов (Tdec); - увеличение средней температуры кожи и тела к концу смены относительно её значения на 1-2-м часах работы. Из множества различных сочетаний интенсивности труда с вариантами условий отдыха и параметрами нагревающего микроклимата отбирались те, при которых сдвиг средней температуры кожи к концу смены не превышал допустимого значения. Это наблюдается, когда соотношение времени трудовых действий и времени перерывов равняется отношению (TInc - TInc ) / (Tdec + TIncJ. TIncA= 0,0026 °С/мин - физиологически допустимая среднесменная скорость повышения средней температуры кожи работника [11]. Результаты При плановой производительности конвейера (ПК) 125 кузовов автомобилей в смену (100 % плановой нормы для условий оптимального микроклимата) количество повторений комплекса трудовых движений (операционного цикла) на разных рабочих местах составило от 63 до 250 раз за смену. Временная структура трудовых действий: 64-96 % (среднее 81 %) - динамические движения рук, некоторые из которых с усилиями до 1,5 кг; 0-23 % (2 %) - время статических действий с теми же усилиями; 3-27 % (13 %) - ходьба; 0-19 % (4 %) - не физические действия (осмотр деталей, кузова с выбором решений). На пяти рабочих местах состав трудовых действий был переменным - изменялся каждый цикл операции в зависимости от состояния обрабатываемого кузова. Темп трудовых действий на всех местах был спокойный, комфортный Т = 1, их плотность П + 0,5-0,79 (средняя 0,61). Суммарное время перерывов в трудовом процессе (технологических пауз - «машинное время» и регламентированных перерывов для отдыха) составило в среднем 49 % рабочего времени смены. Таблица 2 Теплоошущение, температура кожи и частота сердцебиений у конвейерных рабочих при различной температуре воздуха на рабочем месте (M + m) Показатель Пол Температура воздуха на рабочем месте, °С (В + 45-50 %, V + 0,5 -1,0 м/с) 24,8+0,1 25,9+,1 26,7+0,1 27,5+0,1 29,1 + 0,1 Теплоошущение, балл Муж. 1,3 +0,2 1,5 +0,2 2,1 +0,3 1,8 +0,3 2,5 + 0,2 Жен. 1,7 + 0,5 1,8 + 0,2 2,1 + 0,3 2,6 + 0,3 3,0 +0,2 Температура в полости рта, °С Муж. 36,6 + 0,3 36,7 + 0,1 36,6 + 0,2 36,6+0,2 36,7 + 0,1 Жен. 36,7 + 0,1 36,6 + 0,3 36,6 + 0,2 36,8+0,1 36,7+0,2 Температура кожи рук, °С Муж. 33,8 + 0,3 34,6+0,2 34,3 + 0,2 35,4+0,2 35,6 + 0,2 Жен. 34,0 + 0,2 34,6 + 0,3 34,8 + 0,2 35,7+0,2 36,0+0,3 Температура кожи ног, °С Муж. 33,6 +0,3 34,3 + 0,3 34,2 + 0,3 34,7+0,2 34,6 + 0,2 Жен. 32, 0+0,2 33,6 + 0,2 33,6 + 0,2 34,3+0,1 34,6 + 0,2 Температура кожи груди, °С Муж. 35,0 + 0,3 35,5 + 0,3 35,4 + 0,2 35,0+0,2 35,4 + 0,3 Жен. 34,8 + 0,5 34,8 + 0,3 34,8 + 0,3 35,7+0,2 35,5+0,2 Средняя температура кожи Муж. 34,4 35,0 34,9 34,9 35,1 Жен. 34,0 34,4 34,4 35,2 35,2 Частота пульса при работе, уд/мин Муж. 85,0 + 4,1 84,4 + 3,2 78,2 + 4,4 79,6+4,7 85,3 + 6,0 Жен. 80,2 + 2,8 83,3 + 3,3 81,3 + 3,4 82,4 + 1,9 89,2+2,7 22 Экология человека 2016.01 Экология труда В табл. 2 представлены значения изученных физиологических показателей при различной температуре воздуха на рабочем месте. На рис. 1 показана вну-трисменная динамика риска общей сильной усталости и её симптомов. Зависимость между степенью общей усталости (У) рабочих и производительностью конвейера ПКф (кузовов в смену) при одинаковой расстановке работников и условий микроклимата (Т = 26,7 °С, В = 46 %,V = 1 м/с) имеет вид: У (баллы) = 1,8 + 0,2 х (ПКф - 95) (3) Руни Ноги Поясница Шея Общая г V . ïï^*~a , и 1 3-4 7-8 1 Усталость глаз 3-4 7-8 1 3-4 7-S Часы работь Шум в ушах і 3-4 7-а і гл 7-е Боль, тяжесть в голове 1-2 3-4 7-а 1-2 3-4 7-8 1-2 3-4 7-8 Часы работы Ш мужчины " * " женщины Рис. 1. Риск появления симптомов функционального перенапряжения по часам рабочего дня у сборщиков автомобилей (И = 0,48, Тф = 26,7 °С, В = 46 %,V = 0,8 м/с) На рис. 2 представлена динамика оценки тепло-ощущения (ТО) работников конвейера по ходу рабочего дня при интенсивности труда И = 0,48 (ПКф = 95 кузовов за смену) и при вышеуказанных параметрах микроклимата. Максимальное значение ТО в послеобеденное время вызвано специфическим динамическим действием пищи, которое, по данным физиологических исследований, усиливается в условиях повышенной температуры окружающей среды. Во второй половине смены 29 % рабочих оценивали своё тепловое состояния как «жарко», 15 % - как «очень жарко». Зависимость ТО от температуры воздуха (Тф) на рабочем месте апроксимируется регрессией: ТО (балл) = -6,7 + 0,33 х Тф (°С) (4). з 0 I г-і-і-і ачЗО'Шч Юч'11чЭ0 14ч<15ч20 15ч2СМбчЗО Часы работы, час Рис. 2. Динамика теплоощущения по ходу рабочего дня у работников сборочного конвейера автомобилей (M ± m). По ординате оценка теплоощущения в баллах: 0 - ни тепло, ни холодно; 1 - слегка тепло; 2 - тепло; 3 - горячо; 4 - очень горячо Статистическая ошибка коэффициента регрессии незначительная 0,33 ± 0,06. Корреляция (r) ТО c симптомами усталости составила от 0,37 до 0,63 (табл. 3). Все величины r статистически значимы (р < 0,001). Таблица 3 Корреляция (г) оценки теплоощущения с симптомами усталости Симптом г Симптом г Симптом г Общая усталость 0,58 Усталость в пояснице 0,61 Головная боль 0,37 Усталость мышц рук 0,59 Усталость шеи 0,54 Тяжесть в голове 0,48 Усталость мышц ног 0,63 Усталость глаз 0,47 Шум в ушах 0,44 При интенсивности труда Иабс = 0,48 (ПК = 95 кузовов) и параметрах микроклимата Тф = 26,7 °С, В = 46 %,V = 0,8 м/с у работников с меньшими энергозатратами (1-я группа) тренд повышения средней температуры кожи составил Tinc = 0,00107 °С/ мин); у работников с большими энергозатратами (2-я группа) Тіте = 0,00117 °С/мин. Тренд снижения средней температуры кожи во время отдыха в условиях снижения температуры воздуха до 24 °С составил Tdec = 0,015 °С/мин. Для среднесменных значений параметров микроклимата Тф = 29 °С и В = 45 % в табл. 4 показаны гигиенически допустимые варианты режимов труда и условий отдыха работников 2-й группы, при которых средняя температура кожи повышается к концу смена на 0,67-0,70 °С относительно 1-2-го часа работы. Аналогичные данные получены для обеих групп рабочих мест для Тф от 25 до 31 °С. Таблица 4 Варианты допустимых режимов работы и условий отдыха при температуре и влажности воздуха на рабочем месте 29 °С и 45 % Интен сивность труда, Иабс Производительность конвейера, ПК, кузовов в смену Время регла-ментиро-ванных перерывов, мин Снижение температуры воздуха в пунктах отдыха, ЛТ,°С Скорость движения воздуха при отдыхе, V, м/с Доля времени отдыха в позе сидя 0,47 105 20 2 0.5 0.8 0,47 105 30 4 0.5 0.8 0,47 105 40 6 0.5 0.0 0,47 105 60 4 0.5 0.0 0,51 115 40 6 1.0 0.0 0,51 115 70 4 1.0 0.0 0,51 115 70 6 0.5 0.8 0,51 115 80 4 1.0 0.0 0,56 125 40 2 2.0 0.0 0,60 135 20 4 2.0 0.8 Обсуждение результатов По шкале [9, 13] уровни физиологической интенсивности труда Иотн + 0,51 - 0,70 являются 23 Экология труда Экология человека 2016.01 низкими; уровни Иотн + 0,71-0,90 - пониженными; Иотн ^ 0,91 - 1,0 - средними; Иотн ^ 1,01 - 1,20 - повышенными; И + 1,21 - 1,35 - высокими. отн При плановой ПК = 125 кузовов в смену, установленной на предприятии в качестве нормы для условий оптимального микроклимата, абсолютное значение физиологической интенсивности труда на разных рабочих местах находится в диапазоне Иабс + 0,5-0,79 (формула 1), а её относительный уровень в диапазоне Иотн ^ 0,58-0,87 (формула 2). Таким образом, уровни среднесменной физиологической интенсивности работников находятся в диапазоне «низкий - пониженный». Затраты энергии организмом работников при ПК = 125 кузовов в смену составили от 179 до 254 ккал/мин или от 207 до 290 ватт, что соответствует категориям работ от 2а до 3 [1]. При фактически наблюдавшейся производительности ПК = 96 кузовов в смену в условиях нагревающего микроклимата интенсивность трудовых процессов снижалась в 1,3 раза до диапазона «очень низкий - низкий». В диапазоне Иабс «очень низкий - пониженный» снижение интенсивности происходит только за счет уменьшения плотности трудовых действий, а их темп не меняется (Т = 1) В этом случае уровень энергозатрат работников снижается в той же пропорции, что и Иабс, т. е. в 1,3 раза, что приводит к снижению категории работ по [1] на одну градацию. При плановой «нормальной» производительности конвейера ПК = 125 кузовов в смену при параметрах микроклимата Т = 26,7 °С, В = 46 %,V = 1 м/с степень усталости работников, определенная по формуле 3, соответствует 3 баллам, т. е. «большой усталости» (1,8 + 0,2 х (125-95)). При большой усталости работников резко повышаются гигиенические риски нарушения их здоровья: тепловой перегрев, перенапряжение опорно-двигательного аппарата, нервный срыв [3, 13]. Эти риски будут наблюдаться при ПК = 125, несмотря на пониженный уровень физиологической интенсивности трудовых действий (Иотн ^ 0,58-0,87). Анализ изменения ТО по ходу перерывов в работе показал, что в первой половине смены 15-минутный перерыв снижает оценку теплового состояния на 1 балл. Исходя из того, что 1 балл ТО соответствует 30 ккал [7, с.106], можно ориентировочно определить среднюю скорость вывода из организма накопленной тепловой энергии в перерыве в работе: 30 ккал / 15мин = 2 ккал/мин. Динамика ТО по часам работы (ЧР ^ 1-8 час) описывается регрессией: ТО (баллы) = -0,14 + 0,17 X ЧР, которая соответствует накоплению тепловой энергии в организме работающих со скоростью 5,1 ккал в час и 40,8 ккал за смену, Последняя величина приводит к повышению средней температуры тела на 0,5 °С. Эта величина примерно в 1,5 раза ниже допустимого уровня и совпадает с данными, полученными путем изучения динамики средней температуры тела работающих. Таблица 5 Допустимая физиологическая интенсивность труда и производительность на рабочих местах конвейера сборки автомоби лей при Тф + 26-31 °С и В + 40-50 % Группа рабочих мест Интенсивность и производительность Температура воздуха на рабочем месте, °С 26 27 28 29 30 31 Первая И. 0,64 0,62 0,60 0,56 0,51 0,45 ПК, кузовов в час 18,1 17,5 16,9 15,6 14,4 12,5 ПК, кузовов в смену 145 140 135 125 115 100 Вторая И. 0,60 0,58 0,56 0,51 0,48 0,42 ПК, кузовов в час 16,9 16,3 15,7 14,5 13,4 11,6 ПК, кузовов в смену 135 130 126 116 107 93 С использованием предложенного метода разработки динамических режимов труда, включающего регулирование физиологической интенсивности труда и условий отдыха, установлены гигиенически допустимые величины производительности конвейера при повышении температуре воздуха на рабочем месте до 31 °С и сохранении численности бригады рабочих (табл. 5). Разработанные режимы труда приняты администрацией завода к использованию на конвейере сборке автомобилей при различной температуре воздуха и относительной влажности 40-50 % и определенных условиях отдыха (V = 1 м/с; ДТ = 4 °С). В летнее время Тф может возрастать от 22 - 24 °С в начале утренней смены до 30-31 °С в конце рабочего дня, поэтому скорость конвейера уменьшается в соответствие с рекомендованными величинами.

About the authors

G A Sorokin

Federal State Establishment of Science «Northwest Public Health Research Center»

Email: sorgen50@mail.ru
Saint-Petersburg

References

Supplementary files