Badania holterowskie i psychofizyczne operatorów suwnic The

Scientific Journals
Zeszyty Naukowe
Maritime University of Szczecin
Akademia Morska w Szczecinie
2009, 16(88) pp. 63-69
2009, 16(88) s. 63-69
Badania holterowskie i psychofizyczne operatorów suwnic
The Holter and psychophysic research of cranes operators
Edward Michlowicz
Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Katedra Urządzeń Technologicznych i Ochrony Środowiska
30-059 Kraków, al. Mickiewicza 30/B4, e-mail: [email protected]
Słowa kluczowe: symulacja, zintegrowane systemy informatyczne zarządzania, dynamika systemów
Abstrakt
Operatorzy suwnic podczas wykonywania pracy są narażeni na oddziaływania czynne i bierne. Stanowiska
pracy operatorów poddanych badaniom różniły się stopniem trudności, a więc też stopniem podatności na
stres związany z wykonywanymi czynnościami. Badania przeprowadzono dla operatorów obsługujących trzy
rodzaje suwnic: lejniczą, remontową i kleszczową. W badaniach wykorzystano technikę holterowską oraz testy psychofizyczne według tzw. Listy Dortmundzkiej.
Key words: simulation, integrated management information systems, System Dynamics
Abstract
Cranes operators are exposed both to active and passive influences during work. Work positions of the
operators, who were put through examinations, differed in a degree of complexity, therefore also in a degree
of susceptibility to stress connected with the executed activities. Examinations were carried out for operators
manning three kinds of cranes: teeming crane, repair crane and ingot mould stripper crane. The Holter
technique and psychophysical tests according to the so-called Dortmund List were used.
Człowiek – operator w systemie suwnicy
NADSYSTEM
(człowiek operator)
W ramach projektu badawczego KBN podjęto
temat antropocentrycznego podejścia w projektowaniu stanowisk operatorów suwnic [1, 2, 3]. Badania dotyczyły trzech obszarów:
− właściwości fizycznych operatora (np. wiek,
stan zdrowia);
− właściwości związanych z wiedzą i umiejętnościami (wykształcenie, ukończone kursy);
− właściwości psychofizycznych i psychicznych.
Dodatkowo zaproponowano uwzględnienie
wpływu otoczenia na operatora:
− bliskiego – kabiny (komfort pracy, ergonomia
stanowiska),
− dalszego – proces produkcyjny, usługowy (hala
produkcyjna: hałas, temperatura, drgania konstrukcji suwnicy).
W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że ustalenie jakościowych oddziaływań systemu
i otoczenia na operatora jest możliwe tylko na drodze badań empirycznych.
Zeszyty Naukowe 16(88)
C
M
klasyczny system
suwnica – < E, R >
O
wydzielone otoczenie
– jako system
Rys. 1. Schemat struktury antropocentrycznej
Fig. 1. A scheme of anthropocentric structure
Zdefiniowanie systemu z uwzględnieniem umiejętności sterującego systemem podmiotu (człowieka –
operatora) umożliwia pozostawienie struktury technicznej systemu (elementy konstrukcji, mechanizmów, relacje) bez zmian, natomiast wymaga odrębnego potraktowania struktury dynamicznej
i wzięcie pod uwagę człowieka. Uwzględnienie
operatora suwnicy ma istotny wpływ na efekt końcowy działania całego systemu suwnicy, tj. na wy63
Edward Michlowicz
niki realizacji określonego zadania transportowego.
Otoczenie systemu (np. temperatura, drgania konstrukcji) ma istotny, ale inny wpływ na przedmiot
(suwnicę), a inny na podmiot (operatora). Dlatego
należy przyjąć strukturę hierarchiczną, w której
nadsystemem jest człowiek C (operator suwnicy),
a podsystemami są: suwnica (M) i otoczenie bliskie
(O), w którym realizowany jest proces (rys. 1)
(np. obsługa suwnicy w porcie morskim).
badania holterowskie oraz badanie ankietowe –
testy psychofizyczne według tzw. Listy Dortmundzkiej.
Badania holterowskie przeprowadzono na dziewięciu operatorach:
− trzech obsługiwało suwnicę lejniczą,
− czterech obsługiwało suwnicę remontową,
− dwóch obsługiwało suwnicę kleszczową.
Plan obejmował po dwa badania operatora
(suwnicowego) na każdej z trzech zmian oraz badanie całodobowe. Operatorzy pracowali na następujących zmianach:
− I zmiana: od 600 do 1400,
− II zmiana: od 1400 do 2200,
− III zmiana: od 2200 do 600.
Obsługiwanie suwnic lejniczych wymaga od
operatorów wysokich umiejętności i najwyższych
kwalifikacji zawodowych. Przemieszczanie ciekłego metalu o temperaturze ponad 1500°C naraża
operatorów na dodatkowy stres.
Badaniom ankietowym poddano 20 operatorów
suwnic, przy czym subiektywnie ograniczono liczbę pytań ankietowych (zamiast standardowej liczby
120 – zadano 26 pytań).
Charakterystyka stanowiska pracy i plan
badań
Operatorzy suwnic są narażeni na oddziaływanie
czynników czynnych i biernych, wynikających
z wykonywanych czynności. Narażenie bierne wynika z ruchu suwnicy po torach, natomiast narażenie czynne związane jest ze sterowaniem suwnicą.
Czynniki czynne i bierne, oddziałujące na operatorów suwnic, zaliczane są do czynników fizycznych. Należą do nich m.in.: drgania suwnicy, hałas,
temperatura, zanieczyszczenie powietrza, wilgotność, ergonomia stanowiska pracy (kabiny).
Narażenie psychiczne operatorów suwnic powodowane może być przez:
− ciągłe napięcie nerwowe związane z przemieszczaniem ładunków o dużej masie (do kilkuset
ton);
− ciągłą koncentrację i konieczność podzielności
uwagi;
− występowanie sytuacji awaryjnych i nietypowych, zwiększających obciążenie psychiczne;
− monotonię pracy;
− konieczność dobrej orientacji przestrzennej;
− presję czasu podczas dużego natężenia pracy;
− konieczność komunikacji z operatorem pomocniczym (komunikacja radiowa, „gesty” – na poziomie hali).
Stanowiska pracy operatorów poddanych badaniom różniły się stopniem trudności, a więc też
stopniem podatności na stres związany z pracą.
Badaniom poddano suwnicowych obsługujących
trzy rodzaje suwnic:
− lejniczą (maks. udźwig 240 ton),
− remontową (maks. udźwig 100 ton),
− kleszczową (maks. udźwig 50 ton).
Operatorzy ww. suwnic są odpowiednio dobranymi pracownikami o wysokich kwalifikacjach
zawodowych (wyróżnia się kilka stopni kwalifikacji umożliwiających pracę na różnym poziomie
trudności) i specyficznych predyspozycjach, ponieważ ich praca związana jest z wysokim obciążeniem psychicznym i fizycznym.
Badania przeprowadzono w Mittal Steel Poland
– Oddział Kraków. Zastosowano dwie techniki:
Badania holterowskie
Metodę badań operatorów suwnic omówiono
szczegółowo w pracach [3, 4, 5]. Do analizy wyników wykorzystano oprogramowanie Holter SiliconBeat 2000 firmy Medea [6]. Producent systemu
SiliconBeat 2000 zaleca stosowanie elektrod żelowych przeznaczonych do badań holterowskich,
gdyż posiadają one wiotki krążek przylepny i są
mocno nasączone odpowiednim żelem, polepszającym kontakt elektrody ze skórą. Do naklejonych
elektrod należy podłączyć przewody, przestrzegając
ustalonego przyporządkowania kolorystycznego,
zalecanego dla uzyskania żądanych odprowadzeń.
Przewody należy zamocować na klatce piersiowej
za pomocą niedrażniącego plastra w ten sposób,
aby między elektrodą a miejscem przyklejenia
przewody tworzyły pętlę zabezpieczającą elektrodę
przed oderwaniem w wyniku poruszenia kabla. Na
fotografii (rys. 2) przedstawiono sposób mocowania elektrod na ciele badanego operatora.
Przed rozpoczęciem badania należy wykonać
również takie czynności, jak:
− sprawdzenie stanu źródła zasilania,
− zanotowanie nazwiska badanego operatora i numeru karty pamięci Flash.
Początkowe wyniki zapisu holterowskiego zawierają m.in. dane operatora, datę przeprowadzenia
oraz czas rozpoczęcia i zakończenia badania, liczbę
zespołów QRS, liczbę markerów pacjenta, dane
64
Scientific Journals 16(88)
Badania holterowskie i psychofizyczne operatorów suwnic
rowe. Na kolejnych wykresach przedstawiono zapisy częstości akcji serca (rys. 4) oraz zmienności
odcinka ST wybranego operatora (rys. 5). Przykładowe wyniki badań dla 2 operatorów zestawiono
w tabelach (1 i 2) oraz na wykresach (rys. 6 i rys.
7). Operator 1 pracował na suwnicy lejniczej, natomiast operator 2 obsługiwał suwnicę remontową.
Na rysunku 4 prezentowane są trzy wartości
częstości dla każdej z minut zapisu:
− częstość średnia z danej minuty zapisu,
− częstość minimalna w danej minucie zapisu
wyznaczana na pięć kolejnych pobudzeń,
− częstość maksymalna w danej minucie zapisu
wyznaczana na pięć kolejnych pobudzeń.
Na wykresie (rys. 5) przedstawiono trzy wartości obniżenia odcinka ST: średnie obniżenie w ciągu minuty, minimalne i maksymalne obniżenie
występujące w ciągu danej minuty. Podawane wartości liczbowe dotyczą tej minuty zapisu, na której
ustawiony jest pionowy kursor czasu.
Uzyskane wykresy w funkcji czasu podzielono
na trzy fragmenty i na ich podstawie otrzymano
wartości średnie częstości serca dla poszczególnych
przedziałów:
• pierwszy – początek badania, który przyjęto
jako czas od założenia aparatury do pierwszej
godziny zapisu;
• drugi – praca, jest to sześciogodzinny zapis;
• trzeci – koniec badania, jest to ostatnia godzina
pomiaru.
Rys. 2. Prawidłowe rozmieszczenie elektrod na ciele operatora
Fig. 2. The proper distribution of electrodes on the operator’s
body
o częstości rytmu serca, dane dotyczące arytmii,
zmierzone parametry odcinka ST niezależnie dla
kanałów pomiarowych A i B Holtera (rys. 3). Zespół QRS to największy zespół załamków elektrokardiogramu. Opisuje pobudzenie mięśni komór
serca i składa się z jednego lub kilku załamków
określanych kolejno jako Q, R i S, w zależności od
miejsca wystąpienia i kierunku wychylenia. Natomiast uniesienie odcinka ST (ang. ST Elevation
Myocardial Infarction) na elektrokardiogramie jest
opisem ostrego zespołu wieńcowego. Klasyfikator
arytmii zawarty w tym programie wykrywa do 40
klas arytmii. Po wybraniu tej opcji na ekranie wyświetlone zostają arytmie podzielone na trzy grupy:
arytmie nadkomorowe, bradykardie, arytmie komo-
Rys. 3. Przykładowe zbiorcze zestawienie wyników badania
Fig. 3. A model overall list of examination results
Zeszyty Naukowe 16(88)
65
Edward Michlowicz
Rys. 4. Wykres częstości akcji serca operatora w funkcji czasu
Fig. 4. A graph of the frequency of the operator’s heart action in time function
Rys. 5. Wykres częstości akcji serca operatora – obniżone wartości ST
Fig. 5. A graph of the frequency of the operator’s heart action – reduced values ST
66
Scientific Journals 16(88)
Badania holterowskie i psychofizyczne operatorów suwnic
Tabela 2. Wartości średnie pomiarów częstości akcji serca dla
operatora 2
Table 2. Mean values of heart action frequency measurements
for operator 2
Tabela 1. Wartości średnie pomiarów częstości akcji serca dla
operatora 1
Table 1. Mean values of heart action frequency measurements
for operator 1
Nr zmiany, data
Nr
zmiany
Wartość średnia częstości serca [1/min]
Data
Początek
badania
Praca
Koniec
badania
104
102
98
104
103
99
97
85
90
88
73
78
86
80
83
89
78
74
Zmiana 08.04.2005
1
24.04.2005
Zmiana 29.03.2005
2
30.03.2005
Zmiana 03.03.2005
3
04.03.2005
Nr zmiany, data
Badanie
ciągłe
(24 godziny)
Nr
zmiany
80
Początek
badania
94
77
80
82
82
80
Praca
Koniec
badania
Badanie
ciągłe
(24 godziny)
77
81
79
76
67
60
86
85
70
72
76
72
77
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Wartość średnia częstości
akcji serca
100
Wartość średnia częstości
akcji serca
Data
Zmiana 16.03.2005
1
17.03.2005
Zmiana 05.03.2005
2
22.03.2005
Zmiana 25.03.2005
3
28.03.2005
120
80
60
40
20
0
Zmiana
Wartość średnia częstości serca [1/min]
I
I
II
II
Pomiar
Początek badania
Koniec badania
III
III
Zmiana
24 h
Praca
Badanie całodobowe
I
I
II
II
Pomiar
Początek badania
Koniec badania
III
III
24 h
Praca
Badanie całodobowe
Rys. 6. Wartości średnie częstości akcji serca operatora 1
Fig. 6. Mean values of the 1st operator’s heart action frequency
Rys. 7. Wartości średnie częstości akcji serca operatora 2
Fig. 7. Mean values of the 2nd operator’s heart action frequency
Testy psychofizyczne
(17 osób). Najmniej osób skarżyło się na oczy –
drgania obrazu (2 osoby), na nudności (3 osoby).
Powodowane to było głównie charakterem pracy
(praca na zmiany, wysoka temperatura). Wyniki
badań przedstawiono na rysunku 8.
Na wykresie (rys. 9) przedstawiono subiektywną
ocenę poszczególnych uciążliwości (w skali 0-3).
Uwzględnione oceny podają, w jakim stopniu dany
objaw był uciążliwy dla osoby lub osób, które ten
objaw zaznaczyły.
Wykres następny (rys. 10) przedstawia ocenę
uciążliwości w odniesieniu do całej grupy badanych (20 osób).
Biorąc po uwagę całą badaną grupę (20 osób),
można zauważyć, że lęk, drżenie rąk, nudności,
wymioty, drgania obrazu czy drgania głowy mają
niską wartość (wszystkie poniżej 0,4). Najwyższe
wartości osiągnęło uderzenie gorąca (2,75) oraz
nadmierne pocenie się (2,25).
Pełna lista uciążliwości wg Listy Dortmundzkiej
obejmuje 120 pozycji. Dla celów badań suwnicowych opracowano wersję skróconą, tj. obejmującą
26 rodzajów uciążliwości.
Badania przeprowadzono na 20 suwnicowych.
Przykładowe wyniki badań przedstawiono w postaci wykresów na rysunkach 8–10.
Do oceny badanej uciążliwości przyjęto następującą skalę:
•
•
•
•
0 – brak uciążliwości,
1 – uciążliwość mała,
2 – uciążliwość umiarkowana,
3 – uciążliwość duża.
Uczestnicy eksperymentu najbardziej skarżyli
się na senność (20 osób), uderzenia gorąca (19
osób), nadmierne pocenie (18 osób) i rozdrażnienie
Zeszyty Naukowe 16(88)
67
Drgania głowy
Dzwonienie w uszach
Ucisk w uszach
Szum w uszach
Zaburzenia widzenia
Bóle głowy
Zawroty głowy
Nudności
Wymioty
Szczękościsk
Duszność
Zaburzenia pracy serca
Inne wrażenia
Dzwonienie w uszach
Ucisk w uszach
Szum w uszach
Zaburzenia widzenia
Bóle głowy
Zawroty głowy
Nudności
Wymioty
Szczękościsk
Duszność
Zaburzenia pracy serca
Inne wrażenia
0,00
Drgania głowy
0,50
Drgania obrazu
1,00
Drgania obrazu
1,50
Drgania kończyn
2,00
Drgania kończyn
2,50
Drgania jamy brzusznej
3,00
Drgania jamy brzusznej
Rys. 9. Ocena poszczególnych uciążliwości
Fig. 9. Assessment of particular troublesomenesses
Drgania klatki piersiowej
Wystąpienie uciążliwości
68
6
Inne wrażenia
9
Zaburzenia pracy serca
14
Duszność
Szczękościsk
2
Wymioty
7
Nudności
11
Zawroty głowy
15
Bóle głowy
5
Zaburzenia widzenia
12
Szum w uszach
5
Ucisk w uszach
10
Dzwonienie w uszach
5
Drgania głowy
Drgania obrazu
10
Drgania kończyn
5
Drgania jamy brzusznej
Drgania klatki piersiowej
Drżenie rąk
Napinanie mięśni
6
Drgania klatki piersiowej
Drżenie rąk
Napinanie mięśni
Uderzenia gorąca
Uderzenia zimna
5
Drżenie rąk
Napinanie mięśni
Uderzenia gorąca
Uderzenia zimna
18
Uderzenia gorąca
Uderzenia zimna
Nadmierne pocenie
Lęk
16
Nadmierne pocenie
Lęk
Napięcie psychiczne
20
Nadmierne pocenie
Lęk
Napięcie psychiczne
Rozdrażnienie
Senność
17
Napięcie psychiczne
Rozdrażnienie
Senność
Ocena uciążliwości
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
Rozdrażnienie
Senność
Ocena uciążliwości
Edward Michlowicz
19
14
7
10
3
0
Brak uciążliwości
Rys. 8. Procentowe wystąpienie wskazanych objawów
Fig. 8. The percentage appearance of the indicated symptoms
3,00
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
Rys. 10. Ocena poszczególnych uciążliwości dla całej grupy
Fig. 10. Assessment of particular troublesomenesses for the whole group
Scientific Journals 16(88)
Badania holterowskie i psychofizyczne operatorów suwnic
Wnioski
powinno się rejestrować także inne wielkości, takie
na przykład jak: drgania w kabinie oraz poziom
hałasu (w kabinie, na zewnątrz).
Antropocentryczne podejście do badań zachowania człowieka (operatora) w systemach technicznych wymaga dokładnych badań systemu pracy,
otoczenia i samego operatora. Wnioskowanie
o wpływie człowieka na proces techniczny wymaga
ustalenia korelacji pomiędzy „kondycją” człowieka
(jego stanem fizycznym i psychicznym) i warunków otoczenia a jakością zadań realizowanych
przez operatora.
Na podstawie przeprowadzonych badań, opracowanych wyników w tabelach i na wykresach,
można wyciągnąć następujące wnioski szczegółowe:
1. Występują pewne wahania średniej częstości
rytmu serca pomiędzy operatorami pracującymi
na suwnicach lejniczych i kleszczowych a operatorami suwnic gospodarczo-remontowych.
Związane jest to z charakterem wykonywanej
pracy, ponieważ praca na suwnicach remontowych jest mniej stresująca i uciążliwa. Jest ona
również mniej absorbująca (częste przerwy,
zwłaszcza zmiany nocne).
2. Wartość średnia częstości serca na początku
badania jest wyższa od pozostałych przypadków
w 82% wszystkich przeprowadzonych pomiarów. Przyczyną może być stres związany z rozpoczęciem wykonywania określonych zadań jako operatora suwnicy, tuż po przyjściu do pracy
(zmiana środowiska: z domowego na środowisko pracy).
3. Dla trzech przebadanych operatorów średnie
częstości rytmu serca są do siebie bardzo zbliżone na wszystkich trzech zmianach oraz
w badaniu 24-godzinnym. Świadczyć to może
o przyzwyczajeniu organizmu do warunków
i rytmu pracy, dużej odporności na stres związany z wykonywaną pracą oraz o dobrej kondycji
fizycznej tych operatorów.
4. Dla sześciu przebadanych operatorów zaobserwowano obniżone wartości rytmu serca na
zmianach nocnych. Związane jest to prawdopodobnie z zapotrzebowaniem organizmu na sen,
co podczas przerw objawiało się znużeniem
i sennością (senność była jedną z najczęstszych
uciążliwości, na jakie uskarżali się suwnicowi).
Oprócz badań holterowskich powinny być przeprowadzone pomiary temperatury, ciśnienia i wilgotności w kabinie suwnicy, które mają istotny
wpływ na organizm operatora. Równocześnie
Zeszyty Naukowe 16(88)
Bibliografia
1. MICHLOWICZ E., SZPYTKO J., DRZYMAŁA Z.: Morfologiczny
opis systemu operator – suwnica specjalistyczna – walcownia. Niezawodność i Bezpieczeństwo Systemów
Transportowych. Wydawnictwo Uczelniane Politechniki
Szczecińskiej, Szczecin 2002, s. 221–228.
2. MICHLOWICZ E., DRZYMAŁA Z., SZPYTKO J.: Operator suwnicy hutniczej jako obiekt badań. Problemy Maszyn Roboczych. 2002, 19, 127–134.
3. DRZYMAŁA Z., KISIEL P., MICHLOWICZ E.: Techniki holterowskie w badaniach operatorów suwnic – ujęcie antropocentryczne. Wisnik Technologicznogo uniwersitetu Podilja.
Naukowyj Žurnal 2003, 6, Cz. 1, tom 2. Chmielnickij
(Ukraina), 2003, 72–77.
4. MICHLOWICZ E., KISIEL P.: Badania operatora suwnicy
technikami holterowskimi. Transport zintegrowany. Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, Szczecin 2004, 155–160.
5. OZIEMSKI S. (RED.), SŁOWIKOWSKI J., SZUBA G., MICHAŁOWSKI S., STOLARSKI B., MICHLOWICZ E., HANN M.:
Człowiek w maszynie. Podstawy antropocentrycznego projektowania stanowisk operatorów maszyn. Wydawnictwo
Instytutu Technologii i Eksploatacji. Radom 2004.
6. PRACA ZBIOROWA: Instrukcja obsługi systemu HOLTER
SiliconBeat 2000 firmy MEDEA. Gliwice 2001.
Recenzent:
dr hab. inż. Włodzimierz Rosochacki
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny
w Szczecinie
69