Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Надежность деятельности и профессиональное здоровье работающих в неблагоприятных условиях

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И МЕДИЦИНСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР - ИНСТИТУТ БИОФИЗИКИ

Щебланов Виктор Ювеналиевич

НАДЕЖНОСТЬ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ЗДОРОВЬЕ РАБОТАЮЩИХ В НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ УСЛОВИЯХ (концепция, методы и критерии оценки)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

РГБ ОД

1 7 ОКТ 1996

На правах рукописи

14.00.07 - Гигиена

Москва 1996

Работа выполнена в Государственном научном центре - Институте биофизики и во Всероссийском центре медицины катастроф "Защита" МЗ и МП РФ (г.Москва)

Научный консультант: доктор биологических наук А.Ф.Бобров

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук профессор С.А.Чепурнов доктор медицинских наук профессор А.В.Седов доктор медицинских наук профессор В.И.Бадиков

Ведущее учреждение: Институт медицины труда РАМН, г.Москва

Защита состоится "_"_1996 г. в_на заседании

Специализированного совета Д.074.30.02 при Госудаственном научном центре - Институте биофизики МЗ и МП РФ (123182, Москва, ул.Живописная д.46) по адресу: Москва, ул.Щукинская д.5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института биофизики

Автореферат разослан "_"_1996 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат медицинских наук

П.В.Ижевский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Количественная оценка надежности деятельности и профессионального здоровья работающих в неблагоприятных условиях является одной из актуальных проблем гигиенической науки. На сегодняшний день становится очевидным, что в целях совершенствования существующих гигиенических и физиологических нормативов традиционная регламентация факторов природной и профессиональной среды по уровню изменения отдельных функций организма должна дополняться регламентацией по более интегральным целевым критериям: уровню изменения надежности деятельности и профессионального здоровья человека.

Это позволит в большей степени предотвратить неблагоприятные последствия научно-технического прогресса.

Гигиеническое и физиологическое нормирование по интегральным целевым критериям особенно важно для производств с потенциально опасными технологиями, для которых, как показывает мировой и отечественный опыт, "цена" снижения надежности деятельности человека чрезвычайно высока. Это требует изучения влияния на человека всей совокупности неблагоприятных факторов внешней и профессиональной среды. То есть комплексного изучения системы "человек-профессиональная среда - внешняя среда" (ЧПВС).

Анализ данных литературы показывает, что в настоящее время как в гигиенической науке, так и других отраслях знаний, отсутствуют комплексные системные разработки концептуальной модели, учитывающие в полной мере все основные взаимодействующие компоненты системы ЧПВС при целевых критериях "надежность деятельности" и '"профессиональное здоровье" для работающих в неблагоприятных условиях.

Исследователи в большинстве своем ограничиваются, как правило, анализом взаимодействия отдельных компонент указанной системы : "человек - профессиональная среда (машина)" [ Б.ФЛомов, 1977; В.М. Ахутан, 1980; В.И.Медаедев, 1988; В.Ф. Вевда, 1992 и др.], "человек-внешняя среда" [П.КАнохин, 1975; Р.М.Баевский, 1979; Н.А.Агад-жанян и др., 1984; Н.Ф.Измеров, А.А.Каспаров, 1986; Р.ФЛфанасье-ва, 1994 и др.]. При этом в большинстве случаев определяются лишь функциональные сдвиги по отдельным показателям без должного учета изменения интегральных (системных) характеристик. Хотя многие из авторов справедливо указывают на необходимость изучения и оценки не отдельных первичных показателей или их ком-

плексов, а изменения взаимоотношений между ними в результате тех или иных неблагоприятных воздействий , учитываемых в системных характеристиках и целевых критериях нормирования.

Анализ данных литературы также показывает, что до настоящего времени нет единого мнения в вопросе о том, что понимать под терминами "надежность деятельности", "профессиональное здоровье" и, главное, как ввести меру их количественной оценки.

Подавляющее большинство известных формулировок определяют надежность деятельности человека как свойство, характеризующее его способность безотказно, качественно, безошибочно выполнять какую-либо деятельность в течении определенного времени при заданных условиях [В.Г.Евграфов, 1977; В.Ф. Венда, 1980; Б.Ф.Ломов, 1982, 1984; А.И. Губинский, А.А.Решетюк, 1985 и др.].

Указанные характеристики следует рассматривать как некоторую интегральную результативность деятельности человека. Однако ориентация только на выходные параметры человеко-машинного взаимодействия оставляет вне сферы рассмотрения принципиальные особенности живых систем. Хотя в работах ведущих исследователей в данной области подчеркивается необходимость при оценке надежности деятельности учитывать изменения функционального состояния человека.

Под "профессиональным здоровьем" ряд исследователей понимают свойство организма сохранять возможности компенсаторных и защитных механизмов, обеспечивающих работоспособность во всех условиях профессиональной деятельности [С.А.Бугров, В.А.Пономаренко, 1987; В.А.Пономаренко, 1990]. Кроме того, профессиональное здоровье тесно связывают с надежностью деятельности [В.А.Пономаренко, 1991; Г.П. Ступаков , 1994]. В научной литературе также имеет место термин "профессионально необходимое здоровье" [С.А.Гозулов,1994], которое рассматривается как база психофизиологической надежности оператора, как гарант от спонтанных отказов при выполнении деятельности. Соглашаясь с представлениями указанных авторов, необходимо в то же время подчеркнуть, что методы его количественной оценки находятся в стадии разработки.

Отсутствие надежных методов количественной оценки взаимоотношений компонент системы ЧПВС, включая оценку системного ответа организма, психофизиологической "цены" деятельности", "цены" адаптации к неблагоприятным факторам профессиональной и внешней среды, интегральной результативности, надежности деятельности и профессионального здоровья работающих в неблагоприятных условиях, существенно затрудняет решение практических задач гигиены и физиологии труда,

медицины катастроф, авиакосмической и морской медицины, инженерной психологии и эргономики.

Целью исследования является разработка концепции оценки надежности деятельности и профессионального здоровья работающих в неблагоприятных условиях.

Основные задачи исследования:

— анализ и обобщение, с использованием системного подхода, существующих представлений о взаимосвязи компонент системы ЧПВС;

— разработка концептуальной модели структурно-функциональных взаимосвязей основных компонент системы ЧПВС;

— создание понятийного аппарата для описания в медико-биологических терминах интегральных характеристик взаимодействия человека с профессиональной и внешней средой, таких как: системный ответ организма, психофизиологическая "цена" деятельности и "цена" адаптации к неблагоприятным факторам среды жизнедеятельности, результативность, надежность деятельности и профессиональное здоровье работающих в неблагоприятных условиях;

— обоснование концепции и иерархической системной технологии получения количественных интегральных характеристик системы ЧПВС;

— количественная оценка надежности моделируемой (индивидуальной и групповой) операторской деятельности, в том числе в условиях космического полета и длительного автономного подводного похода;

— количественная оценка системного ответа организма и "цены" адаптации работающих в условиях Приполярья и 30-ти километровой зоны Чернобыльской АЭС;

— количественная оценка профессионального здоровья подводников в условиях длительного автономного плавания.

Научная новизна исследований. Разработаны концептуальная модель структурно-функциональной взаимосвязи элементов системы ЧПВС , ориентированная на реализацию основных целевых функций системы — надежности деятельности и профессионального здоровья работающих в неблагоприятных условиях; конструктивные определения в рамках медико-биологического понятийного аппарата базисных интегральных характеристик взаимодействия человека с профессиональной и внешней средой; концепция и иерархическая системная технология получения количественной оценки системного ответа организма, психофизиологической "цены" деятельности", "цены" адаптации к неблагоприятным факторам профессиональной и внешней среды, интегральной результативности, надежности деятельности

и профессионального здоровья работающих в неблагоприятных условиях.

Практическая значимость и внедрите результатов исследования. Результаты исследований внедрены в рабочем проекте АСНИ— САПР в части "Подсистема эргономических исследований", выполненной в рамках задания 02.21 Целевой комплексной программы О.Ц.027 Госплана, ГКНТ и АН СССР (РП, книга VI, М., 1984); на стенде АСНИ ВЦМК "Защита" в соответствии с Протоколом N 767/ 880-П завершения пусконаладочных работ и проверки стенда АСНИ II очереди во исполнение Решения N 105/8806-Р (от 25.02.92 г.).

Выпущены: Рекомендации по повышению эффективности и надежности операторского персонала, в том числе и женского коллектива, утвержденные начальником ЗГУ при Минздраве СССР, инв. N 344, 1990; Методические рекомендации "Количественная оценка состояний человека в системе "человек—среда жизнедеятельности", утвержденные зам. директора Института биофизики Минздрава СССР 27.12.89 г.

Результаты исследований используются при чтении курсов лекций на кафедре "Психофизиология труда, реабилитация и радиационная гигиена" Института повышения квалификации Федерального управления экстремальных и медико-биологических проблем МЗ и МП РФ; в цикле "Здоровье человека", читаемого на психологическом факультете Московского государственного университета им.М.В.Ломоносова.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Физиолого-гигиеническая оценка взаимодействия компонент системы ЧПВС работающих в неблагоприятных условиях должна проводиться с использованием целевых критериев "надежность деятельности" и "профессиональное здоровье", что позволяет разрабатывать научно-обоснованные гигиенические нормативы и рекомендации в цепях их оптимизации.

2. Для получения значений целевых критериев при действии неблагоприятных факторов профессиональной и внешней среды необходимо использовать иерархическую системную технологию, предусматривающую последовательный переход от первичных показателей (уровень 1) к интегральным характеристикам системного ответа организма — состояния функциональных систем (уровень 2), психофизиологической "цены" адаптации к условиям жизнедеятельности, профессионально важных качеств и интегральной результативности деятельности (уровень 3).

3. Надежность деятельности определяется способностью человека выполнять предписанные функции своевременно с заданным качеством при сохранении в допустимых пределах психофизиологической "цены" этой деятельности. Количественная оценка надежности деятельности проводится по предложенной системной технологии как 4-й уровень обобщения первичных показателей с учетом интегральной результативности и психофизиологической "цены" деятельности.

4. Профессиональное здоровье определяется как динамическое состояние, отражающее эффективность адаптации организма к условиям профессиональной и внешней среды, которое обусловливает надежность деятельности. Количественная оценка профессионального здоровья проводится по предложенной системной технологии как 4-й уровень обобщения трех групп показателей: системного ответа организма , профессионально важных качеств и надежности выполнения профессиональной деятельности.

Апробация работы. Материалы исследований доложены и обсуждены: на Всесоюзном симпозиуме по стрессу (Кишинев, 1973); Всесоюзной конференции по авиакосмической медицине (Калуга, 1979); Всесоюзной конференции по взаимной адаптации человека и ЭВМ (Ленинград, 1980); Всероссийском семинаре по методологическим вопросам управления (Тверь, 1981); Internacional seminar on digital communications Man-Machine interaction (Zurich, 1982); Всесоюзном съезде советских психологов (Москва, 1983), Всесоюзной конференции "Проблемы оценки функционального состояния человека и прогнозирования здоровья" (Москва, 1985); Всесоюзной конференции по экстремальной физиологии и индивидуальной защите человека (Москва, 1986); 3-м Всесоюзном симпозиуме "Проблемы оценки и прогнозирования функционального состояния организма в прикладной физиологии (Фрунзе, 1988); Всесоюзной конференции "Эргономика-88" (ВДНХ, Москва, 1988); 6 Internacional symposium simulation of systems in biology and medicine (Praga, 1988); Всесоюзных конференциях "Медико-технические проблемы индивидуальной защиты человека" (Москва, 1987, 1989), Ученом совете Института биофизики Минздрава СССР (1989); Всесоюзной конференции по адаптации организма к факторам среды (Новосибирск, 1990); Международной конференции "Медицина катастроф" (Москва, 1990); Всесоюзной конференции "Экстремальная физиология, гигиена и средства индивидуальной защиты человека (Москва, 1990); Научно-практической конференции "Бизнес и здоровье" (Москва, 1994); Международной конференции "Выживание человека: резервные возможности и нетрадиционная медицина" (Москва, 1994); Научно-

практической конференции "Актуальные вопросы военно-морской гигиены, токсикологии и радиологии" (Обнинск, 1994); Собрании Израильской ассоциации прикладной психофизиологии и биофид-бека (Тель-Авив, 1994); Sourasky Medical Center (Tel-Aviv, 1994); Тридцатых Циолковских чтениях (Калуга, 1995); Международном конгрессе "Народная медицина России: Прошлое, настоящее, будущее" (Москва, 1995); Всероссийской научно-практической конференции "Реабилитация здоровья человека" (Москва, 1995); Международном научно-практическом семинаре по психофизиологии и использованию биологической обратной связи (Ки-Уэст, США, 1996).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора литературы, 6 глав по результатам исследований, обсуждения полученных результатов и выводов.

Диссертация изложена на/»"страницах машинописного текста, иллюстрирована f¿ таблицами aJ/ рисунками. Список использованной литературны составляете« источников , в том числе ^/отечественных и í 4 зарубежных .

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования включили в себя материалы, полученные в ходе выполнения НИР в ВНИИ системных исследований АН СССР, в ВНИИ прикладных автоматизированных систем АН СССР, а также в Институте биофизики МЗ СССР, Специализированном центре экстренной медицинской помощи "Защита" МЗ СССР (СЦЭМП) и Всероссийском центре медицины катастроф "Защита" (ВЦМК) МЗ и МП РФ в период с 1973 по 1995 г.

Экспериментальные исследования включают в себя следующие серии:

— исследование деятельности человека-оператора, взаимодействующего с видеотерминальными устройствами отображения информации;

— исследование надежности деятельности космонавтов, выполняющих моделируемую стыковку в условиях реального космического полета;

— исследование надежности деятельности и профессионального здоровья подводников в условиях длительного автономного плавания;

— исследование функционального состояния лиц, работающих в 30-ти километровой зоне Чернобыльской АЭС;

— исследование функционального состояния лиц, проживающих в условиях Приполярья (г.Новый Уренгой).

Всего было проведено 11377 комплексных исследований.

Исследование деятельности человека-оператора, взаимодействующего с видеотерминальными устройствами отображения информации

Исследования проводились на стендовой базе СЦЭМП "Защита" в изолированном помещении, в котором поддерживались комфортные микроклиматические условия. Операторская деятельности проводилась на пяти видах компьютерных моделей, разработанных в СЦЭМП под руководством автора: "Лабиринт", "Динамический лабиринт", три модификации модели "Космос". В исследованиях принимали участие испытатели-добровольцы возраста от 19 до 40 лет, прошедшие ВТЭК. Всего было проведено 8907 человеко-экспериментов.

Модель "Лабиринт" имитирует сенсомоторную нагрузку на оператора, осуществляющего поиск оптимальных решений в рамках контрольно-диагностических работ в условиях непрерывного потока информации и дефицита времени. Психическая регуляция операторской деятельности на этой модели в основном происходит на уровне ощущений и восприятий. Длительность рабочей смены составляла 8 часов.

Визуально модель представляет собой матрицу, изображающую один из вариантов плоского лабиринта. Задачей оператора является максимально быстро провести курсор через лабиринт, стараясь выбрать наиболее короткий путь. По окончанию прохождения каждой матрицы автоматически регистрировались длина пройденного пути в "шагах", число ошибок, время и скорость прохождения матрицы.

"Динамический лабиринт" является усложненной модификацией модели "Лабиринт". В отличие от нее матрица лабиринта разбита на 10 зон прохождения и время прохождения каждой зоны матрицы ограничивается врачом- исследователем. Если оператор не уложился во время прохождения матрицы лабиринта, он отбрасывается назад, в предыдущую зону. По мере продвижения к концу матрицы лабиринта сокращается время на прохождение зоны без отбрасывания. Модель позволяет создавать определенный ритм работы в течение смены оператора, то есть моделировать разную нагрузку. В серии экспериментов с моделью "Динамический лабиринт" операторам предлагалась 4-х часовая работа с 50-ти минутным ритмом возрастания и убывания рабочей нагрузки. В ходе исследований автоматически регистрировался реально пройденный в горизонтальном направлении путь по изменяющемуся лабиринту и затраченное в общей сложности количество "шагов".

Модель "Космос-1" имитирует интеллектуальную нагрузку с моторным компонентом ( логический поиск с регулируемым дефи-

цитом времени). На экране монитора оператору предъявляется произвольная числовая матрица размером 6x6. Необходимо за кратчайший срок найти и подвести курсор ко всем 36 числам по возрастанию. После выполнения задачи автоматически фиксировались среднее время поиска одного числа и среднее время выполнения моторных операций. Работа с моделью проводилась в течении 4-х часов непрерывно.

Модель "Космос-2" является аналогом модели "Космоса-1" с увеличенной интеллектуальной нагрузкой. Оператору необходимо за кратчайший срок найти числа в определенном порядке: выбрать нечетные числа по возрастанию, а четные — по убыванию. После выполнения задачи автоматически регистрировались общее время решения задачи, среднее время поиска одного числа, среднее время выполнения моторных операций, среднее визуальное время поиска, число ошибок, число превышений времени поиска и число обращений за подсказкой. Время работы с моделью составляло 4 часа непрерывно.

Компьютерная модель групповой операторской деятельности "Космос-Г" представляла модификацию индивидуальной модели "Кос-мос-2". Структура коммуникаций программы модели основана на использовании "полной сети", включающей 4 и более участников одного уровня управления. В качестве прототипа данной модели использовалась структурная схема для изучения групповой деятельности операторов АСУ, рекомендованная в руководствах по инженерной психологии. Работа каждого оператора при решении индивидуального и группового теста оценивалась по его личному вкладу в общую результативность деятельности. Эта оценка автоматически представлялась каждому участнику после решения кванта из трех задач. Основные показатели результативности операторской деятельности были аналогичны показателям, использовавшимся в модели "Космос-2", дополненными средним групповым временем решения задачи.

Для решения вопроса об успешности работы каждого оператора в групповом взаимодействии сравнивались результаты его индивидуальной работы в оптимальном темпе с успешностью той же работы в группе, а также максимальный темп работы самостоятельно и в группе.

При выполнении перечисленных видов моделируемой операторской деятельности проводилась непрерывная регистрация ЭКГ с последующим выделением и математическим анализом Я-Я интервалов. Рассчитывались показатели вариационной пульсометрии ритма сердца: среднее значение, мода, среднее квадратичное отклонение, коэффициент вариации, амплитуда моды и вариационный размах динамического рада Я-Я интервалов.

Исследование надежности деятельности космонавтов, выполняющих моделируемую стыковку в условиях реального космического полета

Исследования проводились в рамках договора N 13-54\92(9208) от 01.07.92 г. с Институтом медико-биологических проблем (ИМБП) МЗ СССР. В соответствии с указанным договором ИМБП представлял первичную информацию по показателям функционального состояния и результативности проведения 5 моделируемых стыковок в условиях реального космического полета. В исследованиях приняло участие 5 космонавтов. Их функциональное состояние оценивалось по изменению средней частоты основного тона речи, частоте сердечных сокращений. В качестве показателей успешности выполнения стыковки использовались точность регулирования параметров относительно движения объекта, время выполнения режимов ручного управления, эффективность расхода топлива во время выполнения режимов управления. Всего проведено 25 исследований.

Исследование надежности деятельности и профессионального здоровья подводников в условиях длительного автономного плавания

Исследования проводились в течение летнего и осеннего периода на атомной подводной лодке Северного флота в условиях длительного автономного плавания в рамках договора ВЦМК "Защита" с Центральной медицинской лабораторией ВМФ. Автор являлся научным руководителем указанного договора. Сбор первичной информации осуществлялся врачом-исследователем Д.А.Барковым. Исследования включали: экспертную оценку успешности профессиональной деятельности; оценку актуального психического состояния личности; оценку функционального состояния центральной нервной системы; оценку функционального состояния сердечно-сосудистой системы; изучение операторской работоспособности и профессионально важных качеств офицеров-операторов.

Психодиагностическое обследование проводилось с использованием тестов СМИЛ, Кэттела, Равена, Айзенка и Сгашбергера. В методики экспресс-оценки функционального состояния центральной нервной системы вошли изучение времени простой зрительно-моторной реакции (ПЗМР) и реакции на движущейся объект (РДО). Экспресс-оценка функционального состояния сердечно-сосудистой системы проводилась с использованием показателей вариационной

пульсометрии ритма сердечных сокращений. Изучение операторской работоспособности и профессионально важных качеств (ПВК) проводилось с использованием модели операторской деятельности "Космос 2". На базе данной модели разработаны тестовые методики для исследования функций памяти, внимания, моторики, перцепции. Всего было проведено 2030 исследований.

Исследование функционального состояния лиц, работающих в 30-ти километровой зоне Чернобыльской АЭС и сотрудников завода по переработке газового конденсата г. Новый Уренгой

Исследование функционального состояния и здоровья лиц, работающих в 30-ти километровой зоне Чернобыльской АЭС (200 человек) и сотрудников завода по переработке газового конденсата г.Новый Уренгой (215 человек) проводилось с использованием автоматизированной скрининговой системы "Валеодис", разработанной с участием автора сотрудниками СЦЭМП "Защита", Института медико-биологических проблем МЗ СССР, МОНИКИ и Комитета по информатике и управлению РАН . Указанные группы объединяет проживание в неблагоприятных условиях жизнедеятельности.

Система "Валеодис" включает в себя три подсистемы: "Вита-90", "МАРС" и "Резервы".

Подсистема "Вита-90" проводит автоинтервьюирование обследуемого. В нее заносятся анкетные данные, антропометрические показатели, артериальное давление и частота пульса в положениях сидя, лежа и стоя. Опрос обследуемого включал данные по неблагоприятным условиям труда (18 вопросов); особенностям быта (4 вопроса); образу жизни (5 вопросов); сну, питанию, вредным привычкам (14 вопросов); перенесенным заболеваниям (20 вопросов); основным жалобам (29 вопросов). Для оценки тревожности использовался тест Тейлора . На основании полученных данных вычислялся индекс функциональных изменений.

Средствами подсистемы "Марс" проводился математический анализ ритма сердца с вычислением показателей вариационной пульсометрии, автокорреляционного и спектрального анализа. На их основе проводилась оценка суммарного эффекта регуляции; функции автоматизма; вегетативного гомеостаза; устойчивости регуляции; активности подкорковых нервных центров. Выходным результатом работы подсистемы "Марс" являлась интегральная

оценка активности регуляторных систем (норма, функциональное напряжение, перенапряжение, истощение) и оценка адаптационных возможностей организма : очень высокая, высокая, средняя и умеренная.

Подсистема "Резервы" предназначалась для оценки функциональных резервов организма обследуемого с использованием орто-статической, изометрической и психофизиологической проб. При выполнении указанных функциональных проб проводился анализ кардиоритма с вычислением показателей вариационной пульсомет-рии, автокорреляционного и спектрального анализа.

На основании комплексной диагностики выдавалось заключение по общей оценке уровня функционирования основных систем; оценке степени напряжения регуляторных механизмов; факторам риска; уровню функциональных резервов организма; степени адаптации человека.

В исследования использовался аппаратно-программный комплекс экспресс-оценки функционального состояния человека [А.Ф.Бобров, 1993], позволяющий проводить оценку функционального состояния человека на 3-х условно выделяемых иерархических уровнях: психическом, психофизиологическом и вегетативном. На основании формализованных критериев делалось заключение об уровне психической адаптации, функциональном состоянии центральной нервной и сердечно-сосудистой систем.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Концептуальная модель структурно-функциональных взаимосвязей компонент систем "человек-профессиональная среда-внешняя среда"

Успешность решения проблемы оценки надежности деятельности и профессионального здоровья работающих в неблагоприятных условиях определяется уровнем ее методического обеспечения, составной частью которого является (как один из приемов системного анализа) построение концептуальной модели структурно-функциональных взаимосвязей системы ЧПВС. Рамки анализа указанных взаимосвязей чрезвычайно широки вследствие многогранности, многоуровневости, динамичности и междисцип-линарности проблемы. Поскольку ее всеобъемлющее описание невозможно, в концептуальной модели необходимо представить основные причинно-следственные связи, укладывающиеся в ло-

гическую схему, позволяющую с должной полнотой структурировать знания о системе ЧПВС.

На рис. 1 представлена структурная схема основных компонентов системы "человек—профессиональная среда — внешняя среда", отражающая предлагаемую концептуальную модель данной системы при целевых критериях надежность деятельности" и "профессиональное здоровье".

В соответствии с развиваемыми представлениями центральным элементом схемы является блок "личность".

Личность традиционно рассматривается как система, находящаяся в непрерывном взаимодействии с внешней средой. Одной из основных характеристик личности является ее структура. Последняя представлена определенной взаимосвязью социальных и биологических особенностей, профессинальными навыками, мотивацией, направленной на решение профессии алы шх задач, индивидуальными качествами.

Личность испытывает постоянное влияние факторов среды жизнедеятельности, условно разделяемых нами на факторы внешней и профессиональной среды. Под действием указанных факторов формируется исходное (дорабочее, с которым человек приходит на рабочее место) и рабочее состояние. При неблагоприятных воздействиях особенности личности обусловливают формирование необходимого адаптационного потенциала на новом гомеостатичес-ком уровне [ В.И.Медведев,1988; В.И.Пономаренко,1991].

Этот потенциал является результатом адаптационно-компенсаторных регуляций, активно программирующихся в организме в ответ на полученный объем самой разнообразной информации. На величину потенциала оказывает влияние осознанный контроль выходных параметров рабочей деятельности, при котором происходит сравнение прогнозируемого в соответствии с целями автоматизированной системы результата работы с реальным выходом и возникающей при этом эмоции, а также субъективное отражение "цены" адаптации к условиям производственной и внешней среды. Поведение личности в производственных и непроизводственных условиях определяется глобальной целью —требованием сохранности личности в широком смысле. В анализируемых нами аспектах это требование реализуется в целевую функцию системы ЧПВС — сохранение профессионального здоровья. В то же время доя личности как системы характерно, что в условиях производства она выступает и как элемент более сложных социальных систем. Поэтому в качестве другой глобальной цели системы следует рассматривать необходимость под-

Концептуальная модель взаимосвязи элементов системы "человек-профессиональная среда-внешняя среда"

Рис.1. Концептуальная модель системы "человек — профессиональная среда— внешняя среда" при целевых критериях "надежность деятельности" и " профессиональное здоровье"

держания должного диапазона целевой функции системы ЧПВС, конкретным отражением которой являются значения выходных рабочих параметров и надежности деятельности.

Таким образом, целевые функции выступают основным системообразующим фактором деятельности человека, обусловливающим способ и характер его действий. Для их достижения человек организует свою деятельность, подчас не считаясь с энергозатратами и потерями, т.е. затрачивая в ряде случаев большую биосоциальную "цену". Последняя может быть причиной возникновения преморбид-ных состояний вследствие дезаптационных изменений.

В такой трактовке системный ответ в его традиционном понимании можно рассматривать как количественную характеристику функционального состояния, либо как само функциональное состояние работающего человека [ Н.П.Бехтерева, 1988 ].

Системные ответы индивидуально характеризуются качественным и количественным многообразием вследствие неоднородности персонала автоматизированных систем по возрасту, полу, профессиональным навыкам, индивидуально-личностным особенностям, различию видов выполняемой деятельности и образу жизни вне сферы производства. Поэтому можно ожидать, что системный ответ организма человека, отражая его функциональное состояние, указывает на различную степень адаптации к условиям жизнедеятельности.

Описание системного ответа предусматривает анализ взаимосвязи характеристик состояния систем организма с характеристиками производственной (включая показатели результативности деятельности) и непроизводственной среды. Наличие значимой связи указывает на вклад той или иной исследуемой функциональной системы в системный ответ организма. Такой анализ позволяет сделать следующий шаг по определению цены адаптации к условиям жизнедеятельности, которая складывается в общем случае из "цены" адаптации к факторам внешней и профессиональной среды, воздействующих на человека. Информация о "цене" адаптации позволяет, с одной стороны, перейти к оценке уровня профессионального здоровья человека, с другой (при привлечении данных о результативности выполняемой деятельности) к оценке ее надежности. В обоих случаях задачу можно сформулировать как определение и формирование таких условий внешней и внутренней среды, которые обеспечили бы заданные характеристики системного ответа на необходимый срок выполнения деятельности в должном диапазоне выходных рабочих параметров.

Как следует из изложенной концептуальной модели взаимодействия человека с профессиональной и внешней средой, центральны-

ми ее понятиями являются "надежность" деятельности и "профессиональное здоровье" работающих в неблагоприятных условиях. Дадим наши определения этих категорий.

Под надежностью деятельности понимается способность человека выполнять предписанные функции своевременно с заданным качеством при сохранении в допустимых пределах психофизиологической "цены" этой деятельности.

В соответствии с изложенным в определении надежности деятельности учитываются два основных механизма ее формирования — результативность и психофизиологическая "цена" деятельности. Границы допустимых изменений последней устанавливаются по результатам специально проведенных исследований применительно к виду реализуемой деятельности и с учетом индивидуальных особенностей человека.

"Цена" деятельности — степень изменения в ходе деятельности соотношения между исходным, текущим и предельным состоянием функциональных систем оргшшзма, обеспечивающих достижения целей деятельности.

В качестве ведущих выступают системы, показатели функционирования которых наиболее тесно связаны с показателями результативности данной деятельности. Дело в том, что функциональное напряжение организма на фоне конкретной деятельности может более или менее равномерно распределяться между несколькими физиологическими системами, либо охватывать лишь их отдельные звенья. Поэтому перед определением "цены" деятельности необходимо установить, какие именно функциональные системы и отражающие их состояние показатели, регистрируемые в ходе исследования, в наибольшей степени коррелируют с показателями результативности деятельности.

Профессиональное здоровье—динамическое состояние, отражающее эффективность адаптации оргшшзма к условиям жизнедеятельности, которое обусловливает надежность деятельности человека.

На концептуальном уровне в качестве "маркеров" профессионального здоровья, как следует из данного определения, должны быть использованы три группы показателей.

В первую группу включаются показатели системного ответа организма человека, характеризующие основные аспекты здоровья человека вообще. Во-вторую — показатели, характеризующие профессионально важные качества (ПВК), обусловленные требованиями конкретной профессии. В-третью группу - показатели, характеризующие надежность выполнения профессиональной деятельности.

2. Концепция и иерархическая системная технология оценки взаимосвязи компонент системы "человек-оператор — профессиональная среда — внешняя среда"

Для обоснования концепции и иерархической системной технологии количественного анализа характеристик системы ЧПВС в целях разработки критериев оценки надежности деятельности и профессионального здоровья использована методология решения системных задач по Дж.Клиру (1990).

Процедура эмпирического исследования системы описывается четырьмя этапами:

1. Известны объект, цель и ограничения исследований. На объекте определяется исходная система.

2. Для исходной системы собираются данные и представляются в требуемом виде.

3. Данные обрабатываются с целью определения представляющих их формализованных моделей.

4. Модели интерпретируются в соответствии с целью исследования. Формируются окончательные выводы.

Рассмотрим структурно-функциональную взаимосвязь основных компонент системы ЧПВС.

Три основных элемента системы ЧПВС (человек, профессиональная среда, внешняя среда) определяют исходную систему (уровень 0). Термин "исходная система" указывает на то, что подобная система является источником эмпирических данных.

Профессиональная деятельность человека-оператора может быть охарактеризована многомерным набором {У5} прямых или косвенных показателей результативности ее выполнения . Состояние функциональных систем человека при этом характеризуется набором показателей {Х^}, изучаемых на различных иерархических уровнях организации организма (п - порядковый номер показателя, 1 — порядковый номер уровня оценки изучения личности).

Параметры внешней среды обозначены через

Экспериментальные исследования позволяют провести насыщение исходной системы 0-го уровня конкретными данными. Это дает возможность перейти к уровню 1 - формированию системы данных, описываемых на различных, предметных языках: физиологическом и психофизиологическом для функционального состояния человека; эргономическом и техническом для параметров профессиональной деятельности; физиолого-гигиени-ческом для параметров внешней среды.

Следующим по иерархии является уровень изучения порождающих систем (уровень 2), включающих в себя модели, основанные на системе данных.

При изучении системы ЧПВС целесообразно построение двух групп моделей: количественной оценки системного ответа организма человека-оператора на факторы внешней среды и деятельности и классификационных моделей выделения и распознавания типологических состояний функциональных систем, формирующихся в процессе профессиональной деятельности.

Модели количественной оценки взаимодействия компонент системы ЧПС

В процессе количественной оценки системного ответа организма человека возникает задача изучения и количественной оценки архитектоники функциональных систем, формирующейся под воздействий факторов деятельности и внешней среды.

Необходимой информацией при оценке системного ответа организма оператора является информация о корреляционных взаимоотношениях между различными показателями функционального состояния.

Корреляционные взаимоотношения составляют достаточно устойчивый "корреляционный каркас" функционального состояния. Отход от состояния динамического равновесия вызывает как изменения характера и степени связей между различными показателями , так и возникновение новых, дополнительных. Изменение корреляционных взаимоотношений характеризует сдвиги в управлении различными функциями организма и является одним из наиболее ранних признаков отклонений в состоянии организма.

Поэтому в математической постановке задача оценки системного ответа организма человека на воздействие факторов внешней среды и деятельности может рассматриваться, в первую очередь, как задача оценки, интегрирования и интерпретации корреляционных связей между отдельными характеристиками изучаемой системы и (или) их совокупностями.

Методами ее решения являются статистические методы вычисление парных, множественных, канонических коэффициентов корреляции, а также методы факторного и канонического корреляционного анализа.

Важно отметить, что техника факторного и канонического корреляционного анализа позволяет интегрировать в единые (фак-

торный анализ) или связанные (канонический корреляционный анализ) системокомплексы различные по своей природе показатели: психофизиологические, гигиенические, технические и другие. Это позволяет перейти к единому "языку" описания различных элементов системы и их взаимоотношений.

При оценке системного ответа организма человека важная роль принадлежит классификационным моделям.

В математической формулировке задача заключается в классификации множества наблюдаемых состояний оператора с выделением однородных типологических состояний функциональных систем, обеспечивающих его адаптацию к факторам профессиональной и внешней среды.

Статистическими методами решения данной задачи являются методы кластерного анализа.

Построение моделей оценки системного ответа организма человека позволяет количественно оценить системные критерии оценки эффективности взаимодействия компонентов системы ЧПВС: психофизиологической "цены" деятельности, интегральной результативности деятельности и уровня профессионально важных качеств работающих в неблагоприятных условиях. Они определяются на третьем уровне изучения системы ЧПВС.

Количественная оценка надежности деятельности и профессионального здоровья работающих в неблагоприятных условиях

Алгоритм оценки надежности деятельности и профессионального здоровья. На основе предложенной концепции и иерархической системной технологии для четвертого уровня изучения системы ЧПВС разработан алгоритм оценки надежности деятельности и профессионального здоровья человека, работающего в неблагоприятных условиях профессиональной и внешней среды (рис.2).

Основной задачей этапов 1—3 является формирование обучающей выборки (матрицы первичных данных) для расчета "весов" первичных показателей, входящих в различные интегральные критерии.

На этапе 2 вычисляются коэффициенты канонической корреляции между многомерными совокупностями первичных показателей результативности деятельности человека-оператора { У5} и состояния его функциональных систем { Х^}.

Рис. 2. Алгоритм количественной оценки надежности деятельности и уровня профессионального здоровья работающих в неблагоприятных условиях

Если величина коэффициента канонической корреляции оказалась высокой и значимой, то конкретный уровень участвует в функциональном обеспечении данной профессиональной деятельности. Кроме того, канонический корреляционный анализ проводит "свертку" (этап 3) первичных показателей в одномерные многопараметрические системокомплексы (канонические переменные). Они имеют следующий общий вид:

а1-¥1+аг-У1+...+а,-¥в=ЬгХ11+ЬгХ21+...+Ьк-Хш' (1)

или Ьу=ЬхЬ

Постоянные коэффициенты а;, ^ изменяются от 0 до 1 и характеризуют вклад каждого из первичных показателей в выявлен-

ную каноническую корреляционную связь. Чем ближе их значение к 1, тем больше "вклад" данного показателя.

Полученные системокомплексы показателей количественно характеризуют системный ответ организма человека на воздействие факторов жизнедеятельности. После соответствующей физиолого-гигиенической интерпретации они принимались нами за интегральные показатели результативности (Ьу) деятельности и функционального ответа (Ьх1) организма на факторы деятельности.

Введем для полученных интегральных показателей "наилучшее" (+) и "наихудшее" (-) значения. Они выбирались экспертным путем исходя из требований к конкретной профессиональной деятельности. Тогда для оценки психофизиологической "цены" деятельности (Сд) (этап 4) мы использовали следующую "меру":

СД=Б+ / (О. + Б+) (2)

где О+иО. — многомерные "расстояния" текущих (в момент времени I, Ьх;{) значений интегральных показателей системного ответа организма до его "альтернативных" значений (Ьх;+, Ьх;_).

Если в качестве указанных расстояний используется расстояние Махаланобиса, то их вычисления проводится по следующим формулам:

0+2= ( Ьх1+ -1^) '( - (3)

0.2= ( - Ь^) Б. '( -

где Б+, Б. - соответствующие матрицы ковариаций.

Как следует из формулы (2) при совпадении текущего функционального состояния с "наилучшим" альтернативным (0+=0), психофизиологическая "цена" деятельности равна О (Сд=0). Это свидетельствует о низких функциональных затратах организма на ее выполнение. При совпадении текущего функционального состояния с "наихудшим" альтернативным (О. = 0) Сд = 1, что свидетельствует о высоком уровне функциональных затрат организма.

Отметим, что в знаменателе формулы (2) стоит интервал, характеризующий функциональные резервы организма. Положение текущего функционального состояния человека внутри этого интервала характеризует уровень траты функциональных резервов. Аналогичным образом вводится количественная мера "цены" адаптации к неблагоприятным факторам профессиональной и внешней среды: на первом этапе с использованием канонического корреляционного анализа оценивается системный ответ организма с получением интегральных показателей оценки состояния профессиональной и внешней среды (канонические переменные, аналогичные формуле 1), задаются "альтернативные" состояния и вычисляются мно-

гомерные расстояния (аналогично формулам 3) текущего функционального состояния от его альтернативных значений.

"Цена" адаптации к неблагоприятным факторам профессиональной и внешней среды может быть определена по формуле:

Са=Э+/(0.+ 0+), (4)

где соответствующие расстояния вычисляются от канонических переменных, аналогичных формуле 1 с тем отличием, что в правой части равенства стоят показатели, характеризующие неблагоприятные факторы внешней среды Ъ^.

Интерпретация результатов оценки аналогична описанной выше. Заметим, что сумма психофизиологической "цены" деятельности и "цены" адаптации к неблагоприятным факторам внешней среды характеризует общую "цену" адаптации (Сж) к факторам жизнедеятельности:

Сж = Сд + Са. (5)

Для оценки интегральной результативности деятельности используется каноническая переменная Ьу (формула 1). Она включает в себя "взвешенную" сумму первичных показателей успешности выполнения профессиональной деятельности. Аналогичным образом для нее вводятся "альтернативные" значения и вычисляются соответствующие многомерные расстояния текущих значений канонической переменной до их "альтернатив". Интегральная результативность деятельности вычисляется по формуле:

Т>л=ъ.пъ. + Т)+). (6)

При совпадении текущих значений показателей результативности деятельности с "наилучшей" альтернативой (¿+=0) интегральная результативность деятельности равна 1 (Рд = 1). Она равна 0 (Рд=0) при совпадении текущих значений с "наихудшей" альтернативой.

Оценка надежности деятельности. Оценка надежности профессиональной деятельности проводится по формуле:

Нд=кгРд(1-к2-Сд). (7)

где Рд, Сд — соответственно интегральная результативность и психофизиологическая "цена" деятельности, к,, к2 — весовые коэффициенты, отражающие "вклад" в надежность деятельности ее составляющих.

Введение весовых коэффициентов обусловлено тем, что для разной по характеру деятельности соотношение результата и психофизиологических затрат на его достижение может меняться. Например, если необходимо выполнять деятельность "любой ценой", невзирая на уровень психофизиологических затрат, то величины указанных коэффициентов могут быть равными К1=0.9, К2=0.1. Соотношение коэффициентов к,, к2устанавливается экспертным путем.

Из формулы (7) следует, что минимальная надежность профессиональной деятельности (Нд=0) соответствует или нулевой (Рд=0) ее результативности или максимальной (Сд=1) ее психофизиологической "цене". Максимальная надежность (Нд= 1) — при максимальной ее результативности и минимальной "цене" (Рд=1 и Сд=0). В остальных случаях надежность деятельности будет изменяться в интервале от 0 до 1. Для практического использования целесообразно выделить пять интервалов изменения надежности деятельности: 1) очень низкий (О <НД <=0.2); 2) низкий (0.2 <НД <=0.4;3) средний (0.4 <НД <=0.6); 4) высокий (0.6 <НД <= 0.8; 5) очень высокий (0.8 <НД <1.0) уровень надежности профессиональной деятельности.

Необходимо отметить, что введенные понятие "надежность деятельности" и количественная мера ее оценки не имеют традиционного для технических систем смысла вероятности сбоя или отказа системы. Суть предлагаемой оценки (на уровне первичных показателей успешности выполняемой деятельности и функционального состояния человека) заключается в том, что, например, при высоком уровне надежности деятельности с вероятностью 0.95 дается заключение, что значения первичных показателей успешности деятельности будут не хуже, чем из указываемого интервала. При этом изменение изучаемых функций организма не будет превышать заданных значений.

Оценка уровня профессионального здоровья. Оценка профессионального здоровья (ПЗ) работающих в неблагоприятных условиях проводится по формуле:

ПЗ = 1/3(1^- Сг + к2 • Сч +к3 • Сь), (8)

где Си Сч, Сь — степень отклонения показателей системного ответа организма человека на факторы жизнедеятельности, профессионально важных качеств и надежности деятельности от "наилучшей" и "наихудшей" альтернатив. Они вычисляются по формулам, аналогичным формуле (4), то есть являются нормированными в шкале (0,1). При этом величина ПЗ также находится в этом диапазоне. Коэффициенты к1, к2 и кЗ характеризуют "вклад" каждой из выделяемых компонент в уровень профессионального здоровья. Они определяются экспертным путем, исхода из специфики конкретного вида деятельности и условий ее протекания.

Оценку профессионального здоровья целесообразно проводить по 5 градациям: 1) очень низкий (0<ПЗ <=0.2); 2) низкий (0.2 <ПЗ <=0.4;3) средний (0.4 <ПЗ<=0.6); 4) высокий (0.6 <ПЗ<= 0.8; 5) очень высокий (0.8 <ПЗ<=1.0) уровень профессионального здоровья работающего в неблагоприятных условиях.

С использованием предложенной концепции оценки взаимодействия человека с профессиональной и внешней средой нами был ре-

шен ряд конкретных задач. При изложении результатов экспериментальных исследований использован не предметный, а функциональный подход. Это определено следующими соображениями.

Каждое из отдельных экспериментальных исследований имеет свою научную и практическую значимость. На многие из них получены соответствующие акты о внедрении научных результатов в практику. Но основная направленность диссертационной работы является методологической, поскольку мы считали более важным не охватить как можно больше практических задач (число которых безгранично), а предложить общий подход для их решения.

3. Количественная оценка системного ответа человека-оператора, взаимодействующего с ЭВМ

При количественной оценке системного ответа человека-оператора на неблагоприятные факторы внешней и профессиональной среды в гигиенических исследованиях возможны две ситуации.

В первой исследователь имеет фактические данные как по состоянию функциональных систем организма, так и по показателем профессиональной и внешней среды. В этом случае задача оценки системного ответа человека рассматривается как задача поиска корреляционных взаимосвязей между показателями функционального состояния, профессиональной и внешней среды. Если функциональное состояние изучается на нескольких иерархических уровнях, то появляется дополнительная возможность оценки не только взаимосвязи каждого из них с показателями среды жизнедеятельности, но и их взаимосвязи между собой.

Мы обозначим данную задачу как задачу оценки системного ответа организма путем анализа межсистемных связей. Результаты решения данной задачи с использованием канонического корреляционного анализа проиллюстрируем на примере оценки системного ответа человека-оператора, работающего с различными моделями деятельности.

Во второй ситуации исследователь обладает данными только о функциональном состоянии человека, работающего в неблагоприятных условиях. Такая задача является достаточно типичной для массовых донозологических обследований населения и различных профессиональных групп. Тогда уровень влияния неблагоприятных факторов профессиональной и внешней среды может быть оценен только по изменению функционального состояния обследуемых лиц. Оценка системного ответа может проводится путем анализа корре-

ляционных взаимоотношений между оцениваемыми функциями организма человека.

Такую задачу мы рассматриваем как задачу оценки внутрисистемных связей. Результаты ее решения с применением методов факторного анализа приведены для оценки системного ответа лиц, проживающих в условиях Приполярья и в 30-ти километровой зоне Чернобыльской АЭС.

Оценка системного ответа операторов, выполняющих моделируемую деятельность

Рассмотрим пять серий исследований, посвященных изучению моделируемой операторской деятельности различного вида сложности: от простейшей сенсомоторного типа до моделей коллективного взаимодействия. Это модели "Лабиринт","Динамический лабиринт", "Космос-1", "Космос-2" и модель групповой деятельности "Кос-мос-Г".

В качестве методики оценки системного ответа организма человека-оператора на вегетативном уровне использовалась вариационная пульсометр ия.

В таблице 1 приведены значения коэффициентов канонической корреляции (р) взаимосвязи показателей успешности выполнения операторской деятельности и ее вегетативного обеспечения, а также уровень их значимости (р).

Таблица 1

Значение коэффициента канонической корреляции показателей успешности деятельности и ее вегетативного обеспеченна

Модель Коэффициент кжвокичоасой корреляции Уровень значки оств р

Космос-Г 0.67 0.0001

Динамический лабиринт 0.55 0.001

Космос-2 0.45 0.001

Космос-1 .0.22 0.001

Лабиринт 0.08 0.001

Как следует из приведенных данных, наибольшую взаимосвязь с показателями успешности деятельности имеет вегетативный ответ

операторов, выполняющих сложные виды деятельности. Так наибольшее значение коэффициента канонической корреляции (р=0.67) имеет групповая деятельности. Более низкий (0.55) имеет модель "Динамический лабиринт", работа с которой связана с дефицитом времени на выполнение операций. Взаимосвязь показателей результативности деятельности с показателями ее вегетативного обеспечения для простейшей модели "Лабиринт" отсутствует.

Для интерпретации установленной взаимосвязи рассмотрим факторную структуру соответствующих ей канонических переменных (табл.2). Поскольку коэффициенты канонической корреляции для моделей "Космос-1", "Космос-2"и "Лабиринт" оказались низкими, эти модели в таблицу не включены.

Таблица 2

Факторная структура канонических переменных при оценке взаимосвази показателей успешности выполнения операторской деятельности и ее вегетативного обеспечения

Внд операторской деятельности

Джн&мнчеспЙ лабиринт Космос - Г

Показателя успешности деятельности 1л Показателя утешносте детльяоетя Ьи

р=0.55 (р=0.0007) р=0.67 (р=0.0003)

р1 -0.34 Тоб 0.13

¡г 0.68 № 0.22

Ы -0.60

1в 0.76

Кош 0.66

Коп 0.19

Кспр -0.04

tg 0.39

Показатели игетатианого отита 1. Показатели игетатианого отита 1.1

М 0.70 М 0.83

э 0.41 8 0.42

V 0.31 У 0.26

эх 0.29 ЭХ 0.41

Мо 0.37 ' Мо 0.62

Ашо -0.41 Ашо -0.27

В таблице 2 использованы следующие сокращения: р1 — "путь" по изменяющемуся лабиринту, — общее количество шагов, Тоб — общее время решения задачи, Ш—среднее время поиска одного числа , 1м — среднее моторное время, 1в — среднее визуальное время поиска , кош — число ошибок , коп — число превышений времени поиска, кспр —число обращений за подсказкой, tg— среднее время решения задачи группой; М — средняя длительность (сек), Мо — мода (сек), Б — среднеквадратичное отклонение (сек), V — коэффициент вариации (%), ОХ — вариационный размах (сек), Апю — амплитуда моды (%) динамического ряда 100 Я-Я интервалов электрокардиограммы (ЭКГ).

Рассмотрим физиологический смысл канонических переменных Ц, характеризующий вегетативный ответ операторов на выполнение моделируемой деятельности.

В них с одинаковыми по знаку весовыми нагрузками вошли все показатели вариационной пульсометрии, кроме амплитуды моды. Согласно данным Р.М.Баевского (1979,1982) показатели ¡5, V, ОХ, Амо характеризуют состояние и взаимодействие разных отделов вегетативной нервной системы и степень активации автономного контура регуляции, где основное значение придается изменению тонуса ядер блуждающих нервов. Среднее значение (М) отражает конечный результат всех регуляторных влияний на систему кровообращения в целом. Величина моды (Мо) характеризует наиболее вероятный уровень функционирования системы кровообращения.

Противоположные знаки между амплитудой моды и остальными показателями вариационной пульсометрии свидетельствуют о том, что мобилизационный эффект централизации управления ритмом сердца происходит за счет усиления симпатических влияний. При этом вегетативный гомеостаз смещается в сторону усиления симпатических влияний, приводя к увеличению ЧСС. Все это свидетельствует о росте уровня напряжения регуляторных механизмов сердечно-сосудистой системы и всего организма в целом.

Таким образом, полученный одномерный шестипараметричее-кий интегральный показатель (каноническая переменная Ц) характеризует уровень активации вегетативных функций человека-оператора.

Из табл.2 следует, что работа с моделью "Динамический лабиринт" увеличивает уровень активации вегетативных функций операторов. При этом увеличивается общий путь прохождения лабиринта и уменьшается число шагов. То есть увеличение уровня напряжения регуляторных механизмов сердечно-сосудистой системы (как отражение ухудшения функционального состояния человека-оператора) приводит к неоптимальной стратегии деятельности и

снижению ее качества. Аналогичный вывод можно сделать и на основании анализа взаимного изменения показателей результативности деятельности и ее вегетативного обеспечения для модели "Космос-Г".

Таким образом, результаты канонического корреляционного анализ позволили разработать одномерные многопараметрические интегральные показатели оценки результативности операторской деятельности (Ьц) и ее вегетативного обеспечения (1^).

Очевидно, что уровень напряжения регуляторных механизмов сердечно-сосудистой системы изменяется в определенном континууме типологических состояний. Он определяется как напряженностью операторского труда, формируемого моделью деятельности, так и индивидуальными особенностями лиц, работающих с данной моделью. С использованием методов автоматической классификации установлено, что указанный континуум включает в себя три класса, которые могут быть проранжированны по уровню напряжения регуляторных механизмов сердечно-сосудистой системы. Для идентификации выделенных классов разработаны формализованные решающие правила в виде вероятностных номограмм [А.Ф.Бобров, 1993].

Оценка системного ответа космонавтов, выполняющих моделируемую стыковку в условиях реального космического полета

Моделируемая стыковка в условиях космического полета является экстремальным фактором, оказывающим сильное психоэмоциональное воздействие на космонавтов-операторов, проводящих данную операцию.

В таблице 3 приведена факторная структура канонических переменных, отражающих взаимосвязь нормированных показателей результативности проведения стыковки (К( — точность регулирования параметров относительного движения объекта, Ку— время выполнения режимов ручного

Таблица 3

Факторная структура канонических перменных функционального состояния операторов и успешности проведения моделируемой стыковки

Показателя функционального состояли Факторны« нагрузка канонхческой переменной 1д

усл.ед. 0.605

<с, усл.ед. 0.987

Показателя результативности стыковки Факторные нагрузкн канонической переменной Ьи

<1, усл.ед. 0.941

<р, усл.ед. 0.756

<у, усл.ед. 0.576

управления, Кр — эффективность расхода топлива во время выполнения режимов управления), и основных нормированных показателей оценки функционального состояния: Кг — изменение средней частоты основного тона речи у оператора, Кс — частота сердечных сокращений у оператора. Величина коэффициента канонической корреляции между указанными первичными показателями оказалась достаточно высокой (р = 0.65) и значимой (р=0.0079).

Каноническая переменная Ц с высокими и достаточно однородными по значению "весами" включает в себя как характеристику основного тона речи Кг (весовая нагрузка 0.6053), так и состояние вегетативных функций, оцениваемое по величине ЧСС Кс (0.9886). Поэтому она может быть принята за интегральный показатель функционального состояния операторов: 0.6053 Кг + 0.9886 Кс Высоким значениям данного интегрального показателя соответствует высокий, низким — низкий уровень психоэмоционального напряжения. В каноническую переменную Ьи также с достаточно близкими весовыми нагрузками вошли все первичные показатели результативности проведения моделируемой стыковки. Она может быть принята за интегральный показатель успешности проведения стыковки:

= 0.94135 К1 + 0.75648 Кр + 0.57588 Высоким значениям Ьи соответствует низкий, низким значениям — высокий уровень результативности проведения стыковки.

Согласно установленной канонической корреляционной связи и равенства значений канонических племенных (1^=1^), при высоком уровне психоэмоционального напряжения космонавта повышались временные и ресурсные затраты стыковки. Этот вывод подтверждает и анализ изменения первичных показателей. Выявленная связь позволяет прогнозировать ожидаемый уровень временных и ресурсных затрат по уровню психоэмоционального напряжения космонавта-оператора.

Методом автоматической классификации выделено два типологических состояния уровня психоэмоционального напряжения космонавтов-операторов (низкий и высокий) и три класса уровня ресурсных и временных затрат на проведение стыковки.

Для прогнозирования результативности выполнения моделируемой стыковки разработана вероятностная номограмма (рис.3).

По оси абсцисс отложена величина интегрального показателя уровня психоэмоционального напряжения, по оси ординат — вероятности высокой (линия с кружками) результативности деятельности, низкого (линия с квадратами) и высокого (линия с ромбами) уровня психоэмоционального напряжения.

1::: Вероятностная номограмма прогнозирования успешности моделируемой стыковки По оси абсцисс - величина 1.3, усл.ед.

0.8

0.6

0.4

0.2

0

Рис.3. Вероятностная номограмма оценки соответсвия психоэмоционального состояния космонавта результативности проведению моделируемой стыковки.

Заштрихованная область отражает состояние "нормы", которому соответствует как низкий уровень психоэмоционального напряжения , так и высокий уровень результативности выполнения моделируемой стыковки Использование указанной номограммы позволяет проводить индивидуальную оценку и прогноз числа необходимых тренировок. Так если после постановки задачи на стыковку у конкретного космонавта сформировалось функциональное состояние, соответствующее верхней границы состояния "норма", то тренировочный режим может быть отменен. В случае выхода за границы указанного состояния необходима дополнительная тренировка. Число попыток определяется степенью удаления текущего состояния от нормативных границ: чем больше величина сдвига, тем большее требуется тренировочных попыток.

Оценка системного ответа офицеров-операторов атомной подводной лодки (ПЛА), взаимодействующих с ЭВМ в условиях длительного автономного плавания

Для изучения системного ответа операторов ПЛА на комплекс факторов жизнедеятельности в условиях длительного похода использовалась модель деятельности "Космос-2".

Качество выполняемой операторской деятельности оценивалось по следующим показателям: общему времени выполнения задания (10,сек), среднему времени поиска нужной цифры (1р,сек), моторному времени подведения метки к найденной цифре (1т,сек), визуальному времени поиска нужной цифры (IV,сек), количеству ошибок к], кг, кз.

Уровень активации вегетативных функций при выполнении деятельности оценивался по показателям вариационной пульсометр ни.

Результаты использования канонического корреляционного анализа позволили установить достаточно тесную (р=0.53) достоверную (р<0.05) взаимосвязь между показателями результативности деятельности и ее вегетативного обеспечения.

Факторная структура канонических переменных показателей результативности деятельности (Ы) и ее вегетативного обеспечения (Ь2) представлены в таблице 4.

Обратные знаки факторных нагрузок показателей и>, 1р, IV, к1, к2 и показателей уровня функционирования сердечно-сосудистой системы М, Мо, а также вариабельности Я-К интервалов ЭКГ (Б, V) свидетельствуют о том, что увеличение вегетативной "цены" деятельности, отражающейся в увеличении уровня активации вегетативных функций — повышение ЧСС и снижение вариабельности Я-Я интервалов — приводит к снижению ее качества. Высокие положительные факторные нагрузки ("веса") показате-

Таблица 4

Факторная структура канонических переменных показателей результативности деятельности (Ы) и ее вегетативного обеспечения (Ь2) операторов-подводников

Показатель деятельности Факторные нагрузка Ы

Тоб 0,59

1р 0,59

ы -0,11

IV 0,85

1с1 0,52

к 2 0,44

кЗ -0,12

Показатели вегетативного обеспечение Факторные нагрузка 1.2

М -0,75

Б -0,24

V -0,26

ЭХ -0,02

Мо -0,68

Ато 0,76

лей времени визуального (1у) поиска (величина нагрузки 0.85), общего 0о) и среднего времени поиска (0.59 и 0.59 соответственно, имеющих прямую корреляцию с числом ошибок К[, К2, свидетельствуют о том, что именно данные показатели в первую очередь ухудшаются при росте вегетативной "цены" деятельности.

Сравнение полученной величины коэффициента канонической корреляции с данными, приведенными в табл.1 показывает, что работа с одной и той же моделью деятельности (Космос 2) сопровождается усилением взаимосвязи показателей результативности деятельности и ее вегетативного обеспечения. Это можно объяснить более выраженным воздействием факторов жизнедеятельности ПЛА на человека—оператора. Об этом же свидетельствует сравнительный анализ полученных "весовых" нагрузок показателей вариационной пульсометрии с соответствующими нагрузками для более сложных моделей операторской деятельности "Динамический лабиринт" и "Космос-Г" (табл.2). Увеличение в 2 и более раза "вклада" амплитуды моды (Амо) в характер вегетативного ответа у офицеров-подводников при работе с более простой моделью "Космос 2" свидетельствует о смещении вегетативного гомеостаза в сторону симпатотонии и увеличении уровня напряжения регуляторных механизмов сердечно-сосудистой системы.

4. Количественная оценка системного ответа лиц, работающих в условиях Приполярья и 30-ти километровой зоны ЧАЭС

Количественная оценка системного ответа на факторы жизнедеятельности проводилась у работников предприятий Приполярья и 30-ти километровой зоны Чернобыльской АЭС по пяти группам показателей.

В первую группу вошли показатели вариационной пульсометрии, автокорреляционного и спектрального анализа ( АКФ1 — величина коэффициента корреляции при первом сдвиге автокорреляционной функции (усл.ед.), АКФ2 — число сдвигов автокорреляционной функции до первого отрицательного значения коэффициента корреляции (шт.), 5га и Б0 — мощность спектра на частоте дыхательных, медленных волн и при нулевой частоте (соответственно) ритма сердца. В число показателей этой группы включен индекс напряжения регуляторных систем (ИН, усл.ед.) Р.М.Баевского.

Во вторую группу включены показатели, характеризующие функционирование системы гемодинамики: среднединамическое давление (СДД, мм.рт.ст.), систолическое и диастолическое артериаль-

ное давление (САД и ДАД соответственно, мм.рт.ст.), пульсовое давление (ПАД, мм.рт.ст.) и производные показатели — минутный объем кровотока (МОК, л), ударный объем кровообращения (УОК), сердечный индекс (СИ), "двойное произведение" (ДП, уд/мин • мм.рт.ст.).

В третью группу вошли показатели, характеризующие реакцию системы кровообращения на ортостатическую пробу: систолическое и диастолическое давление в положениях лежа и стоя. По значениям этих показателей вычислялся индекс ортостатической устойчивости (ОИ, усл.ед.).

В четвертую — показатели, характеризующие реакцию обследуемых на динамометрическую пробу: величина максимального "жима" (Жмакс, кг), 70% величина максимального жима (Ж70, кг), время удержания данного усилия (ТЖ, сек). В пятую группу — показатели, характеризующие по анкетному опросу интенсивность факторов риска (ИФР, баллы), и суммарный фактор риска (СФР, баллы).

Для построения интегральных показателей системного ответа использовался факторный анализ. В результате вычислений выделено 6 факторов, описывающих 87% общей дисперсии первичных показателей (таблица 5).

С первым фактором (F1) в наибольшей степени коррелируют показатели, характеризующие вариабельность ритма сердца. В него же с противоположным знаком вошли Амо и ИН. Полученный сис-темокомплекс показателей характеризует уровень активации автономного контура регулирования ритма сердца [Р.М.Баевский,1989]. Высоким положительным значениям данного фактора соответствует высокий, низким отрицательным — низкий уровень напряжения ре-гуляторных механизмов сердечно-сосудистой системы. Поэтому F1 может быть принят за интегральный показатель, характеризующий уровень активации автономного контура регуляции ритма сердца.

Со вторым фактором (F2) в наибольшей степени коррелируют показатели спектрального анализа ритма сердца. Полученный системокомплекс первичных показателей характеризует уровень влияния центрального контура регуляции ритма сердца на автономный. Как показано Р.М.Баевским (1989), чем выше уровень напряжения регуляторных механизмов сердечно-сосудистой системы, тем больше влияния центрального контура на автономный. Согласно знакам факторных нагрузок, высокому уровню влияния центрального контура соответствуют положительные, низкому — отрицательные значения второго фактора. Данный фактор может быть принят за интегральный показатель, характеризующий уровень активации центрального контура регуляции ритма сердца.

Таблица 5

Факторная структура показателей оценки функционального состояния лиц, работающих в неблагоприятных условиях

Показателя Фяхтор

ГС РЗ Р4 И5

5 -0.94

\шо 0.83

Ин 0.77

ОХ -0.87

V -0.94

А.КФ2 0.86

5о 0.75

А.КФ1 0.21 0.63

3<1 -0.26 -0.56

Зт -0.23

МОК 0.86

СИ 0.85

цп 0.76

м -0.81

эи -0.77

УОК 0.77

пгд 0.73

Гж 0.95

Жтах 0.66

Ж70 0.65

ИФР 0.91

СФР 0.91

сдд 0.68

С фактором ИЗ в наибольшей степени коррелируют МОК, ДП и СИ. Анализ значений этих и других показателей гемодинамики позволяет утверждать, что данный фактор характеризует уровень функционирования гемодинамической системы. Причем низким его отрицательным значениям соответствует состояние "нормы", высоким положительным — высокий уровень функционирования данной системы с выраженным напряжением ее регуляторных механизмов. ИЗ, таким образом, может быть принят за интеграль-

ный показатель оценки уровня функционирования гемодинами-ческой системы.

Фактор Б4 оказался связанньш с показателями, характеризующими уровень ортосгатической устойчивости человека. Об этом свидетельствует его высокая корреляция с ОИ. Как показывает анализ значений показателей гемодинамики , низкие отрицательные значения данного фактора соответствуют высокой, высокие положительные — низкой ортосгатической устойчивости.

В фактор вошли показатели, отражающие успешность выполнения пробы с изометрической нагрузкой. Причем наибольший коэффициент корреляции с данным фактором имеют не абсолютные показатели достигаемого усилия, а время удержания заданной нагрузки (Тж). Фактор Р5 может быть принят за интегральный показатель изометрической выносливости человека.

С шестым фактором (Р6) в наибольшей степени коррелируют показатели, характеризующие по анкетному опросу ИФР и СФР. Включение в данный фактор двух гемодинамических показателей (ПД и СДД) свидетельствует по нашему мнению о том, что большой уровень риска связан и с изменением артериального давления крови. Низким отрицательным значениям Р6 соответствует низкий, высоким положительным — высокий уровень "риска" развития патологий.

Таким образом, получены шесть интегральных показателей, характеризующих различные аспекты системного ответа организма работающих в неблагоприятных условиях. Возможность использования при характеристике системного ответа достаточно ограниченного числа интегральных показателей существенно облегчает понимание полученных результатов и упрощает количественную оценку "цены" адаптации человека к неблагоприятным факторам условий жизнедеятельности.

5. "Цена" адаптации лиц, проживающих в неблагоприятных условиях

Автоматическая классификация лиц, проживающих в неблагоприятных условиях Приполярья и 30-километровой зоны ЧАЭС, показала, что они могут быть разбиты на три однородные класса.

Для первого характерны отрицательные значения интегральных показателей системного ответа организма, что, как показала их верификация, соответствует состоянию "нормы" или удовлетворительной адаптации к неблагоприятным факторам внешней среды. Из всей группы в данный класс вошло 30.4% обследованных.

Полярным ему является третий класс ( 38.3%), в котором значения интегральных показателей системного ответа имеют положительные значения. Такое состояние мы относим к состоянию неудовлетворительной адаптации с высоким уровнем напряжения адаптационных механизмов организма.

Второй класс является промежуточным. Состояние вошедших в него лиц (31.3% всей выборки) можно охарактеризовать как состояние с функциональным напряжением механизмов адаптации.

В соответствии с формулой (4) по значениям интегральных показателей Р1-Р6 системного ответа была рассчитана психофизиологическая "цена" адаптации к неблагоприятным факторам внешней среды. В качестве "наилучшей" альтернативы принимались значения интегральных показателей системного ответа равные -2.5 усл.ед., в качестве "наихудшей" — +2.5 усл.ед.

В таблице б приведено процентное распределение обследуемых по уровням "цены" адаптации в трех выделенных типологических классах системного ответа работающих в неблагоприятных условиях. Достоверность взаимосвязи "цены" адаптации с классами системного ответа организма оценивалось методом анализа частот сопряженных признаков с использованием критерия хи-квадрат. Она оказалась значимой (хи-квадрат=44.6) с уровнем доверительной вероятности 0.0001.

Таблица 6

Процентное распределение лиц с разным уровнем "цены" адаптации по типологическим классам системного ответа организма

Типологический класс системного ответ* Уровень "цены" адаптация

Очень низкий Низкий Средний Высокий Очень высокий

Удовлетворительная адаптация 37 56 7 0 0

Напряжение механизмов адаптации 0 12 67 18 3

Неудовлетворительная адаптация 0 0 15 48 37

Как следует из приведенных данных, в классе лиц с удовлетворительной адаптацией 93% лиц имели очень низкую и низкую "цену" адаптации. В классе обследованных с напряжением механизмов адаптации 67% имели среднюю и 18% высокую "цену" адаптации. Лица с неудовлетворительной адаптацией в 85% случаев имели высокую и очень высокую "цену" адаптации к неблагоприятным факторам внешней среды. Их следует отнести к группе "риска", нужда-

ющейся в специальном обследовании с последующим проведением лечебно-восстановительных мероприятий.

В таблице 7 приведено процентное распределение различных уровней "цены" адаптации для обследуемых Приполярья (1) и 30-ти километровой зоны ЧАЭС (2).

Таблица 7

Процентное распределение лиц с разным уровнем "цены" адаптации по группам обследованных

Группа Уровень "дены" ждаптдцни

ОчеНЬ итячпгЗ Низкий Средний Высокий Зчещ, высокий

1 (Приполярье) 27 10 42 13 8

2 (ЧАЭС) 10 12 26 28 24

Как следует из приведенных данных, 37% лиц из группы 1 имеют очень низкую и низкую "цену" адаптации. Для условий Севера это высокий показатель, который возможно указывает на то, что для работы в этих условиях люди проходят естественный "фильтр" и из общего числа приезжающих остаются лишь приспособленные к этим условиям лица. Группа "риска" не очень велика — 21%.

Характер "цены" адаптации лиц из группы 2 существенно отличается от описанного. К группе "риска" относятся 52% обследованных лиц, в то время как низкую и очень низкую "цену" адаптации имеют лишь 22% обследованных. Высокий процент лиц, входящих в группу риска, очевидно не связан, по полученным данным, с непосредственным воздействием радиационного фактора. Высокая "цена" адаптации в большей степени оказалась обусловленной повышенной степенью напряжения регуляторных механизмов сердечно-сосудистой системы (выраженные положительные значения факторов П, Р2). По нашему мнению ведущая роль в наблюдаемых изменениях принадлежит психоэмоциональным переживаниям, связанным с пребыванием на данной территории.

6. Количественная оценка психофизиологической "цены" и надежности деятельности человека-оператора, взаимодействующего с ЭВМ

Определение психофизиологической "цены" и надежности моделируемой операторской деятельности проводилось в лабораторных исследованиях на 5-ти типах моделей; в условиях космического полета и в период длительного подводного плавания. Вычисления осуществлялись по интегральным показателям оценки системного ответа операторов и соответствующих формул, приведенных в разделе 2.

Результаты лабораторных исследований

Средние значения интегральной результативности (Р), вегетативной "цены" (С) и надежности (Н) деятельности операторов приведены в таблице 8.

Таблица 8

Средние значения интегральной результативности (Р), вегетативной "цены" (С) и надежности (Н) различных видов операторской деятельности (М ± ш)

Мадим операторасомй дтгшюста Р С н

Лабиркит 0.84 ±0.01 0.19 ±0.01 0.68 ±0.01

Динамический лабиринт 0.55 ± 0.02 0.49 ±0.01 0.58 ±0.02

Космос • 1 0.57 ± 0.02 0.23 ± 0.02 0.44 ±0.02

Космос - 2 0.81 ±0.01 0.46 ± 0.02 0.48 ± 0.02

Космос - Г 0.69 ± 0.02 0.58 ± 0.02 0.41 ±0.02

Как следует из приведенных данных максимальная надежность моделируемой операторской деятельности характерна для наиболее простого ее типа — модели "Лабиринт". При этом вегетативная "цена" деятельности минимальная. Наименьшая надежность деятельности и ее наибольшая "цена" отмечалась при групповом взаимодействии операторов. Работа на моделях "Космос-1" и "Космос-2" по надежности деятельности операторов достоверно не отличается. Однако вегетативная "цена" деятельности при работе с моделью "Космос-2" достоверно выше. Низкий уровень надежности деятельности из-за высокой ее вегетативной "цены" наблюдался при работе с моделью "Динамический лабиринт".

Характерная динамика изменения интегральной результативности, вегетативной "цены" и надежности деятельности приведена на рис.4, для модели "Космос-1".

Необходимо особо подчеркнуть, что учет вегетативной "цены" деятельности существенно уточняет оценку и прогноз изменение ее надежности. Как видно из рисунка, к концу 2-го, началу 3-го часа работы отмечается достаточно высокий уровень результативности деятельности. По традиционным оценкам отсюда следует вывод о высокой надежности деятельности. Однако, если обратиться к изменению ее "цены", то с конца 2-го часа отмечается ее рост. Это, как следствие, снижает надежность деятельности необходимо отме-

тить, что в начале 3-го часа с некоторым запаздыванием относительно момента роста "цены" деятельности происходит падение и результативности деятельности. То есть предложенный подход, предусматривающий учет "цены" деятельности в оценке и прогнозировании надежности, является, по нашему мнению, более точным и корректным в сравнении с традиционными, поскольку позволяет проследить в динамике начальную стадию снижения надежности деятельности и за 20-30 минут предвидеть падение результативности деятельности. Это позволяет через административно-организационные, либо коррегирующие вмешательства предотвратить ее возможный срыв.

Динамика интегральной результативности (Р), вегетативной "цены" (С) и надежности (Н) деятельности при работе с моделью "Космос 1" По оси абсцисс- время работы (мин)

Рис.4. Динамика надежности, "цены" и результативности деятельности при работе с моделью деятельности "Космос 1"

Характерные особенности изменения надежности деятельности человека-оператора установлены для модели "Динамический лабиринт".

Для операторов, успешно выполнявших прохождение лабиринта, после первого часа работы отмечается увеличение уровня акти-

вации вегетативных функций на "пиках" напряженности операторского труда. Иными словами, навязанный ритм деятельности обуславливает ритмический вегетативный ответ организма. Результативность, имея общую тенденцию к росту, в то же время периодически возрастает при низкой нагрузке и снижается при ее возрастании. "Цена" вегетативного обеспечения деятельности повышается при росте нагрузки и несколько снижается при ее уменьшении в первой половине смены, затем не изменяется и к концу работы снова испытывает колебания. Аналогичным образом изменяется надежность деятельности.

Для "неуспешных" операторов описанная закономерность не выявлена.

Результаты оценки надежности деятельности при

моделируемой стыковке в условиях космического полета

Анализ индивидуальной динамики изменения интегральной результативности, психофизиологической "цены" и надежности выполнения пяти попыток выполнения стыковки для 5 космонавтов-операторов дал следующие основные результаты.

Наибольший уровень надежности деятельности показал оператор САЯ. Кривая изменения надежности деятельности у него наиболее стабильная. Причем уже с первой попытки надежность деятельности относилась к среднему уровню. С увеличением числа попыток показатель надежности увеличивался и на последней попытке достиг высокого уровня. Близких конечных результатов достиг и оператор ВВА. Однако на первой попытке для него был характерен очень низкий уровень надежности деятельности (Н = 0.1). Сходную с последней динамику надежности деятельности показал оператор АВМ. Однако уровень надежности деятельности на последней 5 попытке у него средний (Н = 0.7). Наилучшие результаты им были показаны на 4 попытке. Наихудшие результаты были показаны операторами JIAC и МГМ. Оба они не выполнили первую моделируемую стыковку, что соответствует нулевой надежности их деятельности. Надежность деятельности на последней попытке наибольшая (средний уровень) была у оператора ЛАС. Она достигнута за счет большего уровня интегральной результативности деятельности (Р = 1). Оператор МГМ показал наименьшую интегральную результативность за все проведенные им 4 попытки. Причем уровень надежности деятельности даже на последней попытке был низким (Н = 0.45). Таким образом, по среднему за все попытки уровню надежности деятельности операторы были

проранжированы в следующем порядке: 1) САЯ (Нср = 0.690.03), 2) ВВА (Нср = 0.51 0.15), 3) АВМ (Нср =0.440.15 ), 4) ЛАС (Нср = 0.40.15 ), 5) МГМ (Нср = 0.350.1 ).

В заключении необходимо подчеркнуть, что приведенное ранжирование космонавтов-операторов по уровню надежности деятельности полностью совпало с экспертной оценкой, проведенной сотрудниками Института медико-биологических проблем МЗ и МП РФ и Центра подготовки космонавтов им.Ю.А.Гагарина.

Результаты оценки надежности моделируемой операторской деятельности офицеров-подводников в условиях длительного автономного плавания

Как показали полученные результаты, неблагоприятные факторы длительного автономного плавания снижают надежность деятельности офицеров-операторов.

Если на первом и втором этапах похода достоверных изменений интегральной результативности, вегетативной "цены" и надежности деятельности не обнаружено, то к заключительному 3-му этапу результативность и надежность моделируемой операторской деятельности снизились более чем на треть. При этом вегетативная "цена" деятельности возросла почти в 2.5 раза. Установлена достоверная (р=0.008 при величине критерия хи-квадрат 14.05) зависимость изменения частотного распределения классов по уровню надежности деятельности. На 1-м этапе похода 80% операторов имели высокий, 20% — средний уровень надежности деятельности. На 2-м этапе 10% обследованных , а на 3-м этапе - уже 33% офицеров-операторов имели низкий уровень надежности деятельности.

Для решения задачи прогнозирования надежности операторской деятельности по показателям оценки психофизиологического состояния был использован индекс функциональной надежности (ИФН), разработанный А.Ф.Бобровым (1989), вычисляемый на основе показателей иерархической экспресс-оценки состояния функциональных систем.

Характер изменения указанного индекса полностью идентичен динамике надежности деятельности операторов-подводников на этапах похода. Результаты корреляционно-регрессионного анализа подтвердили высокую связь ИФН с надежностью моделируемой деятельности. При величине коэффициента парной корреляции 0.95 (р<0.05) эта взаимосвязь имеет вид:

Н = 1.1639 +0.1311 • ИФН

Диапазон (-8.8; -6.6) изменения ИФН соответствует низкому, (-6.6; -4.3] — среднему, (-4.3; -1.25) — высокому прогнозируемому уровню надежности деятельности.

Таким образом, использование вычисленных значений ИФН позволяет проводить оценку и прогноз надежности моделируемой деятельности на основе данных экспресс-оценки функционального состояния оператора-подводника.

7. Оценка профессионального здоровья офицеров-подводников в условиях длительного автономного плавания

В рамках предложенной концепции для оценки уровня профессионального здоровья человека необходимо использовать три группы показателей: системного ответа организма человека, характеризующие основные аспекты здоровья человека вообще; показатели, характеризующие профессионально важные качества (ПВК) и показатели, характеризующие надежность выполнения профессиональной деятельности.

Системный ответ организма офицеров-подводников оценивался средствами системы иерархической экспресс-оценки функционального состояния [А.Ф.Бобров,1989].

Результаты оценки показали, что 1-й и 2-й этапы похода характеризуются средним уровнем напряжения механизмов психической адаптации. Это свидетельствует об уравновешенности психического состояния с факторами внешней среды, адекватной активации интрапсихических механизмов психической адаптации. На 3-м этапе похода наблюдается возрастание уровня напряжения механизмов психической адаптации, характеризуемое появлением ощущения внутреннего психического напряжения, выраженных тревожных реакций, затруднением дифференциации существенных и индифферентных раздражителей.

Для первых 2-х этапов похода характерен высокий уровень функциональных возможностей ЦНС офицеров-операторов ПЛА. На 3-м этапе отмечается снижение уровня функциональных возможностей ЦНС. Церебральный гомеостаз на протяжении 1 и 2-го этапов оценивался как сохраненный. К 3-му этапу наблюдалось преобладание активирующих внутрицентральных взаимодействий, свидетельствующее о тенденции к развитию неблагоприятных изменений в функциональном состоянии ЦНС по типу гиперактивации корковых процессов.

Уровень функциональных возможностей сердечно-сосудистой системы на разных этапах похода снижался от среднего (1-й этап)

к низкому (3-й этап). При этом с середины похода у офицеров-операторов отмечалось преобладание симпатического тонуса, что свидетельствует об увеличении вегетативной "цены" адаптации к факторам жизнедеятельности.

Для оценки профессионально важных качеств (ПВК) офицеров-операторов под нашим руководством были разработаны многоцелевые автоматизированные средства тестовой имитации деятельности человека-оператора, ориентированные на решение широкого круга исследовательских и практических задач. В основу построения этих средств был положен известный в эргономике и инженерной психологии метрологический подход, предусматривающий построение количественных шкал, позволяющих численно характеризовать ПВК конкретного оператора. Стержнем данного подхода является возможность декомпозиции реальной или моделируемой деятельности, заключающаяся в разбиении последней на составные части (субтесгы) и в последующем измерении ими элементарных психологических функций, актуализируемых при выполнении задачи.

В проведенных исследованиях реальной деятельности операторов-подводников в качестве базовой задачи был взят классический тест "Отыскивания чисел" [Е.А.Милерян,1986], дополненный заданием на переключение внимания. В отличие от красно-черной таблицы Шульте-Платонова в указанном тесте отыскиваются попеременно четные и нечетные числа. Сама матрица составлена из 2-х значных чисел для однородности тестового материала.

Установленное резкое снижение результативности и надежности моделируемой операторской деятельности на 3-м этапе похода, сопровождаемое ростом ее "цены", предполагает изменения в течении психических процессов, обусловливающих реализацию таких функций , как память, внимание, моторика, мышление и перцепция, лежащих в основе ПВК оператора и по сути ими являющиеся.

Разработанные автоматизированные средства в составе модели "Космос 2" в виде отдельных 5 субтестов позволили на основе 11 показателей продуктивности (скорости) и 9 — точности их решения количественно охарактеризовать на 3-х этапах похода динамику следующих психических функций: произвольная и непроизвольная память, переключение внимание, опознавание, моторика.

В ходе исследований установлено, что на 2-м этапе похода по сравнению с данными 1-го либо не отмечалось существенных изменений в показателях решения задач субтестов, либо отмечалось статистически достоверное улучшения ряда функций. Последнее наиболее отчетливо наблюдалось при анализе функций перцепции и моторики. Однако на 3-м этапе обнаруживаются значительные из-

менения в сторону ухудшения всех ПВК, за исключением тех, которые требуют актуализации произвольной памяти.

Наиболее существенные негативные сдвиги регистрируются при выполнении самого сложного субтеста "Переключение внимания", требующего мобилизации также оперативного мышления. В процессе реализации данного субтеста максимальные изменения происходили с точностными показателями, отражающими рост числа обращений к подсказке (р<0.0006) и количества ошибочных действий (р<0.009). В тоже время показатели, отражающие динамику относительно простых моторных операций на 3-м этапе похода имеют лишь незначительную тенденцию к ухудшению. Функция перцепции в указанный период значительно снизилась. Количество ошибок при опознавании возросло более чем в 2 раза.

Таким образом, на 3-м этапе похода выявляются существенные снижения ПВК, базирующихся на функциях перцепции, памяти, внимания и оперативного мышления. При этом в большей степени изменения касаются психологического обеспечения сложных форм деятельности операторов-подводников.

На основе описанных результатов, а также данных по изменению надежности деятельности, представленных в предыдущем разделе, было рассчитано изменение профессионального здоровья офицеров-подводников в ходе длительного автономного плавания (табл.9). Вычисления проводились в соответствии с формулой 8. Весовые коэффициенты К], кг и кз принимались равными 1. "Альтернативные" состояния на показатели системного ответа выбирались исходя из нормативных диапазонов изменения критериев экспресс-оценки [ А.Ф.Бобров, 1989], на показатели ПВК и надежности деятельности — исходя из их фоновых значений (перед походом).

Таблица 9

Процентное распределение классов профессионального здоровья офицеров-подводников на разных этапах похода

Этапы похода Уровень профессионального здоровья

Очень низкнй Низкий Средний Высокий Очень высокий

1 0 5 28 37 30

2 3 8 48 26 15

3 9 20 51 15 5

Как следует из приведенных данных, на 1-м этапе похода 67% офицеров-подводников имели высокий и очень высокий уровень профессионального здоровья. Лица с низким и очень низким уровнем ПЗ составляли 5% обследованных. Наиболее выраженные изменения регистрировались на заключительном этапе похода: число лиц с очень низким и низким уровнем ПЗ составило 29%, высоким и очень высоким — всего 20%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Главная цель гигиенической науки — сохранение и укрепление здоровья человека — достигается, в частности, путем регламентирования степени воздействия неблагоприятных факторов среды жизнедеятельности человека и уровней изменения его функционального состояния. Интенсификация труда, возрастание роли человеческого фактора в современном производстве, ухудшение экологической обстановки выдвигает на первый план "проблему поддержания должной надежности деятельности и сохранение профессионального здоровья работающих в неблагоприятных условиях.

Результаты проведенных исследований показали перспективность использования системного подхода для решения задачи количественной оценки взаимодействия основных компонент системы ЧПВС. Его применение для решения задач указанного характера позволило предложить концепцию и иерархическую системную технологию разработки критфиев количественной оценки интегральных характеристик, отражающих эффективность указанного взаимодействия. Это способствовало объединению разнохарактерных процессов и явлений, выходящих за пределы традиционных рамок гигиены.

Проведенный на первом этапе исследований анализ показал, что все основные интересующие нас задачи гигиены труда могут быть сведены к изучению причинно-следственных связей между следующими интегральными характеристиками: системный ответ организма на неблагоприятные факторы профессиональной и внешней среды, "цена" деятельности и "цена" адаптации к условиям жизнедеятельности, профессионально важные качества, интегральная результативность деятельности. Они, в русле предложенной концепции, лежат в основе обеспечения надежности деятельности и профессионального здоровья работающих в неблагоприятных условиях, которые, по нашему мнению, являются целевыми критериями при разработке научно-обоснованных гигиенических нормативов и рекомендаций.

Применение методологии решения системных задач [Дж.Клир,1990] и системных принципов, предложенных в отечественной физиологии и психологии ( П.К.Анохин (1973), Б.ФЛомов (1977), В.И.Медведев (1988), Н.П.Бехтерева (1989), К.В.Судаков (1993), В.П.Зинченко (1994)), позволило дополнить предлагаемую концепцию способами разработки количественной оценки интегральных характеристик эффективности взаимодействия ЧПВС. Нами выделено 5 иерархических уровней обобщения разноплановой информации, получаемой из различных областей знаний: гигиены, физиологии, инженерной психологии и эргономики, психофизиологии и психологии, техники и др. При этом уже на уровне получения интегральных показателей системного ответа работающих в неблагоприятных условиях происходит перевод первичной информации разной природы и размерности в стандартизованные характеристики, которые можно условно рассматривать как безразмерный "алфавит" обобщенного метаязыка. На более высоких иерархических уровнях проводится метрическое шкалирование и системная свертка интегральных показателей нижележащих уровней.

Основные положения предложенной концепции оценки эффективности взаимодействия компонент системы ЧПВС проиллюстрированы на конкретных примерах. Их круг, по нашему мнению, достаточно широк: лабораторные исследования взаимодействия человека с ЭВМ, натурные исследования взаимодействия человека-оператора с ЭВМ в условиях космического полета и длительного подводного автономного плавания, скрининговые обследования работающих в неблагоприятных условиях. Тем не менее мы не считаем рассматриваемую проблему полностью разрешенной. В частности, представляется целесообразным использование предложенных подходов в классическом гигиеническом исследовании с непосредственной оценкой факторов профессиональной и внешней среды. Для верификации изменения уровня профессионального здоровья представляется необходимым использование клинических данных.

ВЫВОДЫ

1. Адекватность концепции и иерархической системной технологии оценки интегральных характеристик (системный ответ организма, "цена" деятельности и "цена" адаптации, интегральная результативность деятельности, профессионально важные качества, надежность деятельности, профессиональное здоровье) взаимодействия человека с профессиональной и внешней средой получила подтверждение в проведенных сериях лабораторных исследований взаимодействия человека и ЭВМ, натурных исследованиях взаи-

модействия человека-оператора с ЭВМ при имитации стыковки в условиях космического полета, длительного подводного автономного плавания, а также скрининговых обследований работающих в неблагоприятных условиях.

2. Оценка системного ответа организма на основе предложенной концептуальной модели взаимодействия человека с профессиональной и внешней средой позволяет дифференцировать выполняемую деятельность по степени ее сложности. Это подтверждают результаты лабораторных исследований пяти различных по сложности моделей операторской деятельности. Для наиболее сложной модели группового взаимодействия коэффициент канонической корреляции показателей результативности деятельности и ее вегетативного обеспечения равен 0.67 (р<0.001) при величине данного коэффициента для модели сенсомоторного типа 0.08.

3. Количественная оценка системного ответа при массовых скрининговых обследованиях работающих в неблагоприятных условиях позволяет определить степень воздействия факторов жизнедеятельности на функциональные системы организма. Представительство лиц с неудовлетворительным уровнем адаптации в 30-ти километровой зоне ЧАЭС на 30% выше, чем у работающих в условиях Приполярья.

4. Предложенная концепция и технология количественной оценки "цены" адаптации позволяет выделять группы "риска" среди работающих в неблагоприятных условиях. Установлено, что группа "риска" среди лиц, работающих в 30-ти километровой зоне ЧАЭС составляет 52%, работающих в условиях Приполярья — 21%. На третьем этапе длительного подводного плавания группа "риска" увеличилась с 18% до 46%.

5. При оценке надежности деятельности человека необходимо учитывать ее психофизиологическую "цену", что подтверждает анализ совместной динамики изменения результативности и "цены" моделируемой операторской деятельности. Выявленной тенденцией, характерной при высокой степени функционального напряжения работающего, является опережающее увеличение "цены" деятельности с отсроченным до 30 минут и более падением ее результативности.

6. Исследования надежности деятельности показали, что в условиях реального космического полета надежность моделируемой стыковки носит индивидуальный характер. Учет психофизиологической "цены" деятельности космонавтов, выполняющих моделируемую стыковку, позволяет прогнозировать успешность данной операции, а также оптимизировать процесс поддержания необходимых профессиональных навыков.Воздействие факторов длительного

автономного плавания под водой приводит к снижению (в среднем) на 25% на заключительном этапе похода надежности моделируемой деятельности операторов-подводников.

7. Предложенная концепция количественной оценки профессионального здоровья, основанная на анализе трех его функциональных компонент: показателей состояния основных функциональных систем (системного ответа организма), профессионально важных качеств и надежности деятельности, позволила выделить среди операторов-подводников лиц со сниженным уровнем профессионального здоровья. На заключительном этапе длительного подводного автономного плавания их число увеличилось на 21.1%.

9. Предложенная иерархическая системная технология количественной оценки целевых критериев эффективности взаимодействия компонент системы ЧПВС позволяет разрабатывать научно-обоснованные гигиенические нормативы и рекомендации, обеспечивающие сохранение надежности деятельности и профессионального здоровья работающих в неблагоприятных условиях.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Влияние стимуляции различных эмоциогенных зон на течение стрессовых реакций //Матер, научн. конф. — Кишинев, 1973. —С. 116-117.

2. Некоторые психофизиологические аспекты проблемы повышения эффективности операторской деятельности //Авиакосм, медицина. — М., 1979. — Т.2 — С. 36-38 (в соавт. с Мартенсом В.К., Талалаевым A.A., Медведевым A.A., Ильиным В.И.).

3. Особенности структуры личности как фактор определяющий эффективность психофизиологической адаптации человека-опреатора // Инженерная психология. — М., 1979. — Т. 3. — С. 58-59. (в соавт. с Мартенсом В.К., Талалаевым A.A. и др.).

4. Оценка адаптации человека-оператора //Психолог, журн. — 1980. — Т. 1, N4, С.116-122 (в соавт. с Мартенсом В.К., Талалаевым A.A.).

5. О роли систем подкрепления гипоталамуса в проявлении судорожной активности //Успехи физиологических наук. — Т. 11.— М., 1980. — С. 99-114. (в соавт. с Неробковой Л.Н., Толмасской Э.С.).

6. Психофизиологические аспекты деятельности человека в автоматизированных эргатических системах //Препринт ВНИИСИ ГКНТ и АН СССР. — М., 1980. — 80с (в соавт. с Павленко А.Г., Шауровым В.В.).

7. О ранних изменениях биоэлектрической активности при острых нарушениях кровообращения в экстракраниальных сосудах мозга

в эксперименте // Современные методы исследования в клинике и эксперименте. — Казань, 1981. — С. 98-104. (в соавт. с Яхиным Ф.А.).

8. Один из путей реализации системного подхода к учету человеческих факторов в системе "человек - машина". //Труды ВНИИ системных исследований АН СССР. М., 1981. - Т. 7. - С. 28-36 (в соавт. с Шауровым В.Н.).

9.0 системной характеристике оптимальности взаимодействия человека и ЭВМ. //Методологические вопросы оптимизации управления. - Калинин, 1981.-С. 198-201.

10. Профессиональная адаптация человека-оператора //Матер. III Всес. конф. по адаптации. — Ашхабад, 1981. — С. 64. (в савт. с Мартенсом В.К., Талалаевым A.A., Медведевым А.Н.).

11. Systems analysis of human factors in man-machine interactions based on the concept of proffessional adaptation II International Zurich Seminar on Digital Communications Man-Machine Interaction. Proceedings. — New-York, 1982. — P. 189-193. (в соавт. с Shaurov V.N.)

12.0 роли индивидуально-психологических особенностей в профессиональной адаптации человека-оператора //Матер. VI Всес. съезда советских психологов. — М., 1983. — С. 430-432. (в соавт. с Мартенсом В.К., Талалаевым A.A.).

13. Подсистема эргономических исследований АСНИ-САПР. Рабочий проект (книга 6) //Отчет ВНИИПАС АН СССР по заданию 02.21. ЦКП 0.Ц.027 — М., 1984. (в соавт. с Шауровым В.Н.). — 76 с.

14. К проблеме обеспечения надежности деятельности и прогнозирования здоровья пользователей информационно-вычислительных систем // Проблемы оценки функциональных возможностей человека, прогнозирование здоровья. — М., 1985. — С. 470.

15. Организация и автоматизация медико-биологического эксперимента //Физиология экстремальных состояний и индивидуальная защита человека. — М., 1988. — С.384 (в соавт. с Алымовым И.М., Кипором Г.В.).

16. Об использовании экспериментальных данных для прогнозирования успешности деятельности человека, взаимодействующего с ЭВМ. //Там же. — С. 71.

17. Комплексная оценка модели группового взаимодействия операторов с ЭВМ /Медико-технические проблемы индивидуальной защиты человека. — М., 1987. — С. 127-134. ( в соавт. с А.Ф.Бобровым).

18. Многоцелевые автоматизированные средства тестовой имитации деятельности // Proceedings of the 6 Intern. Symphosium Simulation of Systems in Biology and Medicine. — Praga, 1988. — P. 767. ( в соавт. с Лепским В.Е.).

19. Некоторые математические подходы к разработке количественных критериев оценки и прогнозирования функциональных состояний человека в экстремальных условиях //Матер. III Всес. симпоз.

"Проблемы оценки и прогнозирования функционального состояния организма в прикладной физиологии". — Фрунзе, 1988. — С. 27-28. (в соавт. с Бобровым А.Ф., Райхманом С.П.).

20. Количественная оценка психофизиологической цены адаптации человека к экстремальным условиям //Там же. — С. 28-30. (в соавт. с Бобровым А.Ф., Соколовым С.Н, Черниковой А.Г.).

21. Оценка надежности деятельности человека, взаимодействующего с ЭВМ // Медико-технические проблемы индивидуальной защиты человека. — М., 1988. — С. 110-117.

22. Оценка динамики эффективности и надежности деятельности человека при ее системном квантовании /Научно-техническая революция: человек-машина. — М.: IММИ, 1989. — С. 39-51. (в соавт. с Бобровым А.Ф.).

23. Здоровье работающего человека и некоторые подходы к его количественной оценке //Гигиена и санитария. — 1989.—N 9. — С. 4-8. ( в соавт. с Кощеевым B.C., Бобровым А.Ф.).

24. Нормирование трудовой деятельности персонала аварийно-спасательных команд при ликвидации катастроф //Медицина катастроф. Матер, международн. конф. — М., 1990. — С. 184. (в соавт. с Кощеевым B.C., Бобровым А.Ф.).

25. К созданию теоретических основ количественной оценки термоадаптации организма человека //Система терморегуляции при адаптации организма к факторам среды. Матер. Всес. конф. — Новосибирск, 1990. — С. 24. (в соавт. с Кощеевым B.C., Кузнецом Е.И.).

26. Физиолого-гигиеническое обоснование создания автоматизированной системы оценки взаимодействия "человек-машина" //Экстремальная физиология, гигиена и средства индивидуальной защиты человека. Матер. III Всес. конф. — М., 1990. — С. 522.

27. Математические методы разработки алгоритмического обеспечения диагностических подсистем автоматизированной оценки эффективности взаимодействия "человек-ЭВМ-внешняя Среда" //Там же. — С. 458-459. (в соавт. с Бобровым А.Ф., Соколовым С.Н.).

28. Количественная оценка функционального состояния организма в условиях действия экстремальных факторов внешней Среды //Там же. — С. 113-114. (в соавт. с Кощеевым B.C., Кузнецом Е.И.).

29. К проблеме обеспечения надежности деятельности и индивидуальной защиты в автоматизированных системах на основе управления функциональным состоянием человека /Медико-технические проблемы индивидуальной защиты человека. — М., 1989. — С. 3-11. (в соавт. с Кощеевым B.C., Кузнецом Е.И.).

30. Количественная оценка состояний человека в системе "человек-среда жизнедеятельности" //Методические рекомендации. Утв. зам. директора ИБФ МЗ СССР Л.А.Булдаковым 27.12.89 г. (в соавт. с Бобровым А.Ф.).

31. Надежность деятельности человека в автоматизированных системах и ее количественная оценка // Психолог, журн. — 1990 — Т. 11. — N 3. — С. 60-69. (в соавт. с Бобровым А.Ф.).

32. Рекомендации по повышению эффективности и надежности операторского персонала, в том числе и женского коллектива. // Методические рекомендации. — Библ. ИБФ. Инв. N 344. — М., 1990. (в соавт. с Кипором Г.В., Бобровым А.Ф. и др.).

33. Количественная оценка надежности человеческого фактора в системах "человек-машина-внешняя среда". // Функциональное состояние человека и методы его исследования. М.: Наука, 1992. — С. 22-31. (в соавт. с Бобровым А.Ф., Соколовым С.Н.).

34. Оценка надежности деятельности человека-оператора в стрессогенных ситуациях //Медицина катастроф. — М., 1993. — N 2 (4). — С. 93-101. (в соавт. с Бобровым А.Ф.).

35. Концепция разработки автоматизированных систем для экспресс-контроля функционального состояния и работоспособности персонала предприятий с потенциально опасными технологиями (ППОТ) //Матер, конф. "Актуальные проблемы военной и экстремальной медицины". — М., 1994. — С. 185-186. (в соавт. с Мартен-сом В.К., Бобровым А.Ф., Лихачевым Ю.В., Трофимовым А.И.).

36. Системная оценка функционального состояния специалистов ПЛА в условиях длительного похода в целях повышения боеготовности экипажа //Там же. — С. 144-146. (в соавт. с Барковым Д.А., Бобровым А.Ф., Бутаковым С.С., Соколовым С.Н.).

37. Нормирование функционального состояния персонала аварийно-спасательных формирований при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций // Там же. — С. 148-149. (в соавт. с Бобровым А.Ф., Кузнецом Е.И.).

38. Профессиональное здоровье и методы его количественной оценки//Международн. конф. "Бизнес и здоровье","Асклепейон". — М., 1994. — Т. 1. — С. 17-18. (в соавт. с Гончаровым С.Ф., Бобровым А.Ф.).

39. К проблеме оценки резервных возможностей функциональной реабилитации человека в экстремальных условиях //Тез. меж-дународн. конф. "Выживание человека: резервные возможности и нетрадиционная медицина". — М., 1994. (в соавт. с Гончаровым С.Ю., Зубаревым А.Ф., Татаринцевой Н.Я.).

40. Количественная оценка профессионального здоровья и надежности деятельности в решении задач повышения боеспособности личного состава ПЛА //Матер, научн.-практ. конф., поев. 35-летию ПМЛ ВМФ. — Обнинск, 1994. — С. 16-18. (в соавт. с Бобровым А.Ф., Барковым Д.А., Кондратовым И.М., Бутаковым С.С.).

Количественная оценка надежности деятельности и профессионального здоровья работающих в неблагоприятных условиях является одной из актуальных проблем гигиенической науки. На сегодняшний день становится очевидным, что в целях совершенствования существующих гигиенически/? и физиологических нормативов традиционная регламентация факторов природной и t профессиональной среды по уровню изменения отдельны^ функций организма ф должна дополняться регламентацией по более интегральный целевым критериям: уровню изменения надежности деятельности и профессионального здоровья человека.

Это позволит в большей степени предотврат* последствия научно-технического прогресса.

Гигиеническое и физиологическое нормирование по Интегральным целевым критериям особенно важно для производств с потенциально опасными технологиями, для которых, как показывает мировой и I

0 "цена" снижения надежности деятельности человека чрезвычайно высока. Это требует изучения влияния на человека всей совокупнфти неблагоприятных факторов внешней и профессиональной среды. То есть комплексного изучения системы "человек-профессиональная среда - внешняя среда"

Анализ данных литературы показывает, что в настоящее время как в гигиеническои науке, так и других отраслях знании, отсутствуют комплексные системные разработки концептуальной модели, учитывающие в полной мере все основные взаимодействующие компоненты системы ЧПВС при целевых критериях "надежность деятельности" и "профессиональное здоровье" для ^ работающих в неблагоприятных условиях. отечественный опыт, чпвс>.

Исследователи в большинстве своем ограничиваются, как правило, анализом взаимодействия отдельных компонент указанной системы : "человек -профессиональная среда (машина)" [ Б.Ф.Ломов, 1975,1982-1985; В.Ф. Венда I9S0, 1982,1985,1990,1992; В.М. Ахутин, 1989, В.И.Медведев, 1986,1988; А.Г. Афанасьев, г

1990; и др.]. "человек-внешняя среда" [П.К.Анохин ,1975, 1978; Н.А.Аг4джанян,

А.Ю. Катков ,1990; и др.,; Р.М.Баевский, 1979; Н.Ф.Измеров, A.A.Kacnapf в, Ю.В. i je

Мойкин, Н.В.Саноцкий,1986; Р.Ф.Афанасьева, 1977 и др.]. При |этом в I большинстве случаев определяются лишь функциональные сдвиги по отдельным показателям без должного учета изменения интегральных (си< темных) характеристик. Хотя многие из авторов справедливо указыв дат на необходимость изучения и оценки не отдельных первичных показателе! или их комплексов, а изменения взаимоотношений между ними в результате тех t ли иных неблагоприятных воздействий , учитываемых в системных характеристиках и целевых критериях нормирования.

Анализ данных литературы также показывает, что до настоящего времени нет единого мнения в вопросе о том, что понимать под терминами "на; ежность деятельности", "профессиональное здоровье" и, главное, как ввести меру их количественной оценки.

Подавляющее большинство известных формулировок определяют надежность деятельности человека как свойство, характеризующ* е его способность безотказно, качественно, безошибочно выполнять какую-либо деятельность в течении определенного времени при заданных Условиях [Б.Ф.Ломов. 1982, 1984; В.Ф. Венда, 1980; А.И. Губинский, В.Г.Евграфов, 1977; А.А.Решетюк, 1985 и др.].

Указанные характеристики следует рассматривать как некоторую интегральную результативность деятельности человека. Однако ориентация только на выходные параметры человеко-машинного взаимодействия оставляет вне сферы рассмотрения принципиальные особенности живых систем. Хотя в работах ведущих исследователей в данной области подчеркивается необходимость при оценки надежности деятельности учитывать изменения функционального состояния человека.

Под "профессиональным здоровьем" ряд исследователей понимают свойство организма сохранять возможности компенсаторных и защитных ^ механизмов, обеспечивающих работоспособность во всех условиях профессиональное деятельности [С-А.Бугров, В.А.Пономаренко, 1987; В.А.Пономаренко,1990]. Кроме того, профессиональное здоровье тесно связывают с надежностью деятельности [В.А.Пономаренко, 1991; Г.П. Ступаков , 1994]. В научной литературе также имеет место термин "профессионально необходимое здоровье" [С.А.Гозулов, 1994], которое рассматривается как база психофизиологической надежности оператора, как гарант от спонтанных отказов при выполнении деятельности. Соглашаясь с представлениями указанных авторов, ф необходимо в тоже время подчеркнуть, что методы его количественной оценки находятся в стадии разработки.

Отсутствие надежных методов количественной оценки взаимоотношений компонент системы ЧПВС, включая оценку системного ответа организма, психофизиологической "цены" деятельности", "цены" адаптации к неблагоприятным факторам профессиональной и внешней среды, интегральной результативности, надежности деятельности и профессионального здоровья работающих в неблагоприятных условиях, существенно затрудняет решение практических задач гигиены и физиологии труда, медицины катастроф, авиакосмической и морской медицины, инженерной психологии и эргономики.

Целью исследования является разработка концепции оценки надежности деятельности и профессионального здоровья работающих в неблагоприятных условиях.

Основные задачи исследования :

- анализ и обобщение, с использованием системного подхода, существующих представлений о взаимосвязи компонент системы ЧПВС; разработка концептуальной модели структурно-функциональных взаимосвязей основных компонент системы ЧПВС;

- создание понятийного аппарата для описания в медико-биологических терминах интегральных характеристик взаимодействия человека с профессиональной и внешней средой, таких как: системный ответ организма, психофизиологическая "цена" деятельности и "цена" адаптации к неблагоприятным факторам среды жизнедеятельности, результативность, надежность деятельности и профессиональное здоровье работающих в неблагоприятных условиях;

- обоснование концепции и иерархической системной технологии получения количественных интегральных характеристик системы ЧПВС;

- количественная оценка надежности моделируемой (индивидуальной и групповой) операторской деятельности, в том числе и в условиях космического полета и длительного автономного подводного похода;

- количественная оценка системного ответа организма и "цены" адаптации работающих в условиях Приполярья и 30-ти километровой зоны Чернобыльской АЭС;

- количественная оценка профессионального здоровья подводников в условиях длительного автономного плавания.

Научная новизна исследований:

Разработаны концептуальная модель структурно-функциональной взаимосвязи элементов системы ЧПВС , ориентированная на реализацию основных целевых функций системы - надежности деятельности и профессионального здоровья работающих в неблагоприятных условиях; принципы оценки взаимодействия человека с профессиональной и внешней средой; конструктивные определения в рамках медико-биологического понятийного аппарата базисных интегральных характеристик взаимодействия человека с профессиональной и внешней средой; концепции и иерархической системной технологии количественной оценки системного ответа организма, психофизиологической "цены" деятельности", "цены" адаптации к неблагоприятным факторам профессиональной и внешней среды, интегральной результативности, надежности деятельности и профессионального здоровья работающих в неблагоприятных условиях.

Практическая значимость и внедрение результатов исследования

Результаты исследований внедрены в рабочем проекте АСНИ-САПР в части "Подсистема эргономических исследований", выполненной в рамках задания 02.21 Целевой комплексной программы О.Ц.027 Госплана, ГКНТ и АН СССР (РП, книга VI, М., 1984); на стенде АСНИ ВЦМК "Защита" в соответствии с Протоколом N 767/880-П завершения пуско-наладочных работ и проверки стенда АСНИ II очереди во исполнение Решения N 105/8806-Р (от 25.02.92 г.).

Выпущены: Рекомендации по повышению эффективности и надежности операторского персонала, в том числе и женского коллектива, утвержденные начальником ЗГУ при Минздраве СССР, инв. N 344, 1990; Методические рекомендации "Количественная оценка состояний человека в системе "человексреда жизнедеятельности", утвержденные зам. директора Института биофизики

Минздрава СССР 27.12.89 г.

Результаты исследований используются при чтении курсов лекций на к ■ дре "Психофизиология труда, реабилитация и радиационная гигиена" s

I i ! итута повышения квалификации Федерального управления экстремальных и мецнко-биологических проблем МЗ и МП РФ; в цикле "Здоровье человека", i читаемого на психологическом факультете Московского государственного ф университета им.М.В.Ломоносова.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Физиолого-гигиеническая оценка взаимодействия компонент системы ЧГ|ВС работающих в неблагоприятных условиях должна проводиться с использованием целевых критериев "надежность деятельности" и "профессиональное здоровье", что позволяет разрабатывать научно-обоснованные гигенические нормативы и рекомендации в целях их оптимизации.

2. Для получения значений целевых критериев при действии ф не( благоприятных факторов профессиональной и внешней среды необходимо ис1 ользовать иерархическую системную технологию, предусматривающую последовательный переход от первичных показателей (уровень 1) к интегральным характеристикам системного ответа организма - состояния функциональных систем - (уровень 2). психофизиологической "цены" адаптации к условиям жизнедеятельности, профессионально важных качеств и интегральной результативности деятельности (уровень 3).

3. Надежность деятельности определяется способностью человека выполнять предписанные функции своевременно с заданным качеством при сохранении в допустимых пределах психофизиологической "цены" этой деятельности. Количественная оценка надежности деятельности проводится по

Апробация Материалы симпозиуме по предложенной системной технологии как 4-й уровень обобщения первичных ^ показателей с учетом интегральной результативности и психофизиологической "цены" деятельности.

4. Профееог©нальное здоровье определяется как динамическое х состояние, отра>|йк>щее эффективность адаптации организма к условиям профессиональна» и внешней среды, которое обусловливает надежность деятельности. Количественная оценка профессионального здоровья проводится по ф предложенной системной технологии как 4-й уровень обобщения трех групп показателей: сист ;много ответа организма , профессионально важных качества и надежности выпо шения профессиональной деятельности, заботы исследований доложены и обсуждены: на Всесоюзном стрессу (Кишинев, 1973): Всесоюзной конференции по авиакосмической Медицине (Калуга, 1979); Всесоюзной конференции по взаимной адаптации челов«ка и ЭВМ (Ленинград, 1980); Всероссийском семинара по ф методологический вопросам управления (Тверь, 1981); Internacional seminar on digital coramunicE tions Man-Machine interaction (Zurich, 1982); Всесоюзном съезде советских психологов (Москва, 1983), Всесоюзной конференции "Проблемы оценки функционального состояния человека и прогнозирования здоровья" (Москва, 1985); Всесоюзной конференции по экстремальной физиологии и индивидуальной защите человека (Москва, 1986); 3-м Всесоюзном симпозиуме "Проблемы оценкк и прогнозирования функционального состояния организма в прикладной физиологии (Фрунзе, 1988); Всесоюзной конференции "Эргономика-88" (ВДНХ, Москва, 1988); 6 Internacional symposium simulation of systems in biology and medicine (Praga, 1988); Всесоюзных конференциях "Медико технические проблемы индивидуальной защиты человека (Москва, 1987, 1989),

Ученом совете Института биофизики Минздрава СССР (1989); Всесоюзной ^ конференции по адаптации организма к факторам среды (Новосибирск, 1990); Международной конференции "Медицина катастроф" (Москва, 1990); Всесоюзной конференции "Экстремальная физиология, гигиена и средства индивидуальной защиты чеп|»вка (Москва, 1990); Научно-практической конференции "Бизнес и здоровье;" (Москва, 1994); Международной конференции i f

Выживание человека: резервные возможности и нетрадиционная медицина" д (Москва, 1994); Научно-практической конференции "Актуальные вопросы ^ 1 военно-морской гигиены, то!сикологии и радиологии" (Обнинск, 1994); Собрании Израильской ассоциаи ии прикладной психофизиологии и биофидбека (Тель-Авив, 1994); Sourasky 1 Medical Center (Tel-Aviv, 1994); Тридцатых Циолковских чтениях (Калуга, 1995); Международном конгрессе "Народная медицина России: Прошлое, настоящее, будущее (Москва, 1995); Всероссийской научно-практической конференщи "Реабилитация здоровья человека" (Москва, 1995); Международном научно-фактическом семинаре по психофизиологии и » использованию биологической of ратной связи (Ки-Уэст, США, 1996).

ВЫВОДЫ

1. Адекватность концепции и иерархической системной технологии оценки интегральных характеристик (системный ответ организма, "цена" деятельности и цена" адаптации, интегральная результативность дейггльности, профессионально I важные качества, надежность деятельности, профессиональное здоровье) взаимодействия человека с профессиональной и | внешней средой получила подтверждение в проведенных сериях лабораторных исследований взаимодействия человека и ЭВМ, натурных исследованиях взаимодействия человека-оператора с ЭВМ при имитации стыковки в условиях космического полета, длительного подводного автономного плав; обследований работающих в неблагоприятных условр ях.

2. Оценка системного ответа организма концептуальной модели взаимодействия человека с профессиональной и внешней средой позволяет дифференцировать выполняемую сложности. Это подтверждают результаты лабораторных исследований пяти ния, а также скрининговых на основе предложенной деятельность по степени ее еятельности. Для наиболее оэффициент канонической ности и ее вегетативного различных по сложности моделей операторской i сложной модели группового взаимодействия к корреляции показателей результативности деятель обеспечения равен 0.67 (р<0.001) при величине данного коэффициента для модели сенсомоторного типа 0.08.

3. Количественная оценка системного ответа при массовых скрининговых обследованиях работающих в неблагоприятных условиях позволяет определить степень воздействия факторов жизнедеятельности t а функциональные системы организма. Представительство лиц с неудовлетворительным уровнем адаптации в 30-ти километровой зоне ЧАЭС на 30% выше, че\| у работающих в условиях Приполярья.

4. Предложенная концепция и технология количественной оценки "цены" адаптации позволяет выделять группы "риска" среди работающих в неблагоприятных условиях. Установлено, что группа "риска" среди лиц, работающих в 30-ти километровой зоне ЧАЭС составляет 52%, работающих в 1 условиях Приполярья - 21%. На третьем этапе длительного подводного плавания группа "риска" увеличилась с 18% до 46%. I С

5. При оценке надежности деятельности человека необходимо ^учитывать ее А психофизиологическую "цену", что подтверждает анализ совместней динамики еятельности. ционального ие "цены" изменения результативности и цены моделируемои операторской Выявленной тенденцией, характерной при высокой степени фут напряжения работающего, является опережающее увеличе! деятельности с отсроченным до 30 минут и более падением ее результ тивности.

6. Исследования надежности деятельности , что в условшх реального космического полета надежность моделируемой стыковки носит инд гаидуальный характер. Учет психофизиологической "цены" деятельности : сосмонавтов, выполняющих моделируемую стыковку, позволяет прогнозировать успешность данной операции, а также оптимизировать процесс поддержания необходимых профессиональных навыков.Воздействие факторов длительного автономного плавания под водой приводит к снижению (в среднем) на 25% на заключительном этапе похода надежности моделируемой деятельности операторов-по; водников.

7. Предложенная концепция количественной оценки профессионального здоровья, основанная на анализе трех его функциональных компонент: показателей состояния основных функциональных систем (систеч* организма), профессионально важных качеств и надежности i ного ответа еятельности, позволила выделить среди операторов-подводников лиц со сниженным уровнем профессионального здоровья. На заключительном этапе длительного подводного автономного плавания их число увеличилось на 21.1%.

9. Предложенная иерархическая системная технология количественной оценки целевых критериев эффективности взаимодействия компонент системы и,

ЧПВС позволяет разрабатывать научно-обоснованные панические нормативы и рекомендации, обеспечивающие сохранение надежности деятельности и профессионального здоровья работающих в неблагоприятных условиях.