Н. А. Бернштейн

Современная биомеханика и вопросы охраны труда ¹²

<...> Основная идея, приобщающая биомеханику, как прикладную науку, к циклу вопросов охраны труда, может быть охарактеризована следующим образом.

Производственный процесс, к какому бы виду производства он ни относился, выполняется системой, состоящей из: 1) орудия производства и 2) работника, обслуживающего это орудие. Деятельность такой системы, очевидно, тем совершеннее, чем лучше она рассчитана в целом и чем ближе соответствие между обеими частями системы — орудием и работником. Если бы можно было, задавшись определенной производственно-конструктивной целью, запроектировать и рассчитать всю систему целиком, а потом изготовить на заводе по чертежам и орудие и работника, то, вероятно, такая система работала бы безукоризненно хорошо.

Однако конструкции и механическая возможность работника предопределены заранее его биологической и анатомо-физиологической сущностью. Самое большее, что иногда можно сделать в порядке приспособления работника к орудию и обстановке данного производства, — это воспользоваться той амплитудой вариаций, которая имеется налицо на рынке труда, и использовать в некоторой степени пути и методы профотбора. Но профотбор — орудие далеко не гибкое: его применимость

72

ограничена скромным размахом естественных биологических вариаций <...>

Если нельзя приспособить работника к орудию и обстановке, то следует приспособить орудие и обстановку к работнику. Если нельзя построить по механическому расчету всю систему «орудие + работник», то следует, по крайней мере, 1) произвести расчет работника, беря его так, как он дан природой, 2) рассчитать и построить орудие так, чтобы согласовать во всех деталях расчет этой второй части системы с уже проведенным расчетом ее первой части; рассчитать орудие так, чтобы вся система была цельной и могла безупречно работать. Это положение определяет роль и участие биомеханики в области охраны труда <...> Но о машинах заботятся еще пока технически более умело, чем о работниках. Когда конструктор рассчитывает подшипник, он знает, что он должен не допустить перегрева металла выше определенной температуры, и знает, как выполнить конструкцию, не допускающую до такого перегрева. Но когда конструктор сооружает топочное устройство, то он не знает температуры перегрева, опасной для кочегара, и часто не заботится о том, чтобы щадить рабочего так же, как он щадит металл. Поэтому охрана труда часто становится бытовым компромиссом почти филантропического порядка, вместо того чтобы лечь в основу норм и расчетов всей работающей системы в целом. Работник охраны труда должен по-настоящему не вносить поправки в готовую конструкцию, сделанную без его участия, а участвовать как необходимый сотрудник в самом созидательном процессе.

В ряду таких необходимых синтезирующих конструктивных расчетов видное место занимает механический расчет. Станок и работник, стоящий или сидящий у него, представляют целостную механическую систему, по отношению к которой должен быть выполнен целостный же предварительный силовой анализ и расчет.

Механические вопросы, относящиеся к человеческому фактору в производстве, начинаются с самой рабочей позы. Для осуществления равновесия организма стоящего или сидящего человека необходима целая сложная система статистических усилий и моментов, которые могут быть большими или меньшими. Как достигается равновесие при той или другой позе? Как

73

достигнуть того, чтобы напряжения в статической системе человеческого тела при позе заданного типа были наименьшими? Вот два совершенно реальных и разрешимых вопроса, которые ставит перед биомеханикой охрана труда. В границах этих вопросов стиль работы биомеханика будет вполне совпадать со стилем работы инженера-конструктора.

Дальше начинается расхождение. Если конструктору требуется в данном узле сооружения сосредоточить большую силовую нагрузку, он увеличивает сечения элементов узла и число заклепок. По отношению к человеку этого сделать нельзя; значит, нужно озаботиться таким распределением усилий в человеческом организме, чтобы большая нагрузка падала на более мощный от природы узел тела, и притом в более выгодном для него направлении. Если это требование невыполнимо, биомеханик должен озаботиться устройством соответствующего «протеза».

В кинематике рабочего процесса снова выступает на сцену необходимость детального изучения взаимоотношений движений механизма и движений работника, обслуживающего этот механизм. Едва ли будет ошибкой сказать, что наибольшая часть производственных травм происходит от нарушения тончайшего соответствия между движениями обеих составляющих частей работающей системы. Опыты, проводившиеся в нашей лаборатории д-ром Могилянской над работой на штамповальных станках, показали, что «пригонка во времени» движений работника к движениям обслуживаемого им станка требует точности до сотых долей секунды, — иначе на неогражденном станке травма будет неминуема. Если обозначить цилиндрическую часть пространства между матрицей и поднятым пуансоном штамповального станка как «опасную зону», то оказывается, что кончики пальцев работника уходят из опасной зоны за 0,02—0,04 сек до того мгновения, когда падающий пуансон уже задел бы их, если бы они в этой зоне задерживались. А необходимо вспомнить, что длительность простой реакции отдергивания составляет 0,10—0,15 сек.

Наличность и необходимость ограждений на опасных станках отнюдь не устраняют нужды в таком кинематическом анализе, а лишь переводят его в новую фазу. Ограждение станка должно быть построено так,

74

чтобы оно не мешало работнику, — это будет удовлетворительное решение вопроса. Если же устройство ограждения будет таково, что будет помогать рабочему, ускорит его работу и сэкономит его силы, то такое решение будет идеальным. А между тем кинематика человеческого организма сложна и прихотлива. Не все траектории движений для него возможны; еще гораздо меньшее количество траекторий удобно, и уже совсем малое количество траекторий — естественно и привычно. То же нужно сказать о скоростях и темпах. Конечность человека представляет собой сложную шарнирно-рычажную систему, движения которой несравненно труднее рассчитать, нежели движения большинства искусственных рычажных механизмов. Клавиш пишущей машинки и батан ткацкого станка имеют по одной степени свободы деформации — рука человека от плеча имеет их сорок три. Какова должна быть конструкция ограждения и его кинематика, можно решить только на основе тщательного анализа естественных движений конечностей рабочего, обслуживающего данный станок; и уже из предыдущего изложения ясно, что точность такого анализа должна быть очень значительной — до миллиметров в пространстве и до тысячных долей секунды во времени.

В этом направлении огражденные станки представляют едва ли не большее поле для изучения и биомеханической рационализации, нежели неогражденные. Полное отсутствие у конструкторов знакомства с биомеханикой приводит к тому, что создаваемые ими ограждения зачастую очень неудобны для работника, требуют от него неестественных и трудно-выполнимых приемов. Нам известны случаи, когда рабочие подвязывали предохранительные приспособления, выключая их из рабочего процесса и предпочитая риск серьезной, но все же редкой травмы постоянной и назойливой помехе плохо продуманного ограждения.

Еще более серьезные и ответственные задачи стоят перед прикладной биомеханикой в области динамики рабочего процесса. Так как большинство станков, употребляемых в производстве, приносит в процесс механическую энергию извне, требуя ее от рабочего в минимальном количестве, то в области динамики рабочих движений преимущественное внимание биомеханика переносится в область немашинных производственных

75

операций. Поэтому мы не задержимся здесь на обзоре задач, предъявляемых биомеханике старомодными ножными и ручными станками, еще сохранившимися кое-где у нас на производстве, и будем надеяться, что эти ветераны доживают уже последние свои годы; укажем только, что некоторые из станочных операций — даже на станках, питаемых энергией извне, — требуют от рабочего постоянного применения немалой физической силы (например, распиловка дерева на циркулярной пиле), а иногда и исключительного, почти акробатического синтеза силы и ловкости <...>

Задачи, стоящие перед «охрано-трудовской», если можно так выразиться, биомеханикой на немашинном производстве, группируются по двум линиям: по линии нормирования и по линии рационализации. Вопросы физиологического нормирования силовых операций поставлены перед охраной труда уже давно и очень удовлетворительно обслуживаются весьма распространенной сейчас и хорошо разработанной энергетической методикой изучения газообмена. Механический и биомеханический подход к этой проблеме только еще намечается, но можно с несомненностью полагать, что сопоставление данных биомеханического анализа операций с данными ее энергетического баланса позволит гораздо глубже и реальнее подойти к ее нормированию, нежели одни только данные суммарной энергетики <...>

В области рационализации операций биомеханика до сих пор властвует почти безраздельно, и это — наиболее старая область ее прикладного применения. В направлении биомеханической рационализации операций начали работать еще Франк и Лилиана Гилбрет, хорошо известные русскому читателю; в том же направлении имеются работы Туна, Фремона, Бружеса, Бернштейна, Поповой и др. Работа в этой области прикладной биомеханики налажена лучше всех остальных и в наибольшей степени пользуется признанием.

Надо подчеркнуть, однако, что не только методы, но и самое понятие рационализации движений далеко не так просты, как это мыслилось раньше. Нехитрая борьба Тэйлора, а позднее Гилбретов с «лишними движениями» и понимание биомеханической операции как простой суммы последовательных движений, которую можно просеивать, как зерно на сортировке, начинают

76

уступать свое место пониманию двигательного комплекса как органического нераздельного целого, всегда отзывающегося на изменения в какой-нибудь одной детали перестройкой всех остальных. Автору удалось экспериментально проследить эту внутреннюю спайность на примере работы молотком при рубке зубилом и убедиться в существовании необычайного богатства внутренних соответствий и корреляций между отдельными деталями сложного движения. Сейчас мы видим задачу рационализации движения не в том, чтобы очистить движение от добавочных и «лишних» ингредиентов, а в том, чтобы найти физиологически возможный двигательный комплекс, который достигал бы поставленной цели с наименьшим ущербом для работающего. Таким образом в основу рационализации приходится положить углубленное прагматическое изучение двигательного процесса как в существующей его форме, так и в том виде, который предполагается ввести в порядке рационализации. Поскольку движение есть органическое целое, легко понять, что его рационализацию нельзя основывать на одном только хронометраже, ни даже на примитивной циклографии; движение должно быть тонко изучено по существу, прослежено во всех его внутренних корреляциях, а это осуществимо только с помощью надежных и чувствительных экспериментальных методов значительной точности <...>

76