Осуществив перечисленные выше действия, переходят к непосредственной разработке эргономических требований к технике и условиям ее функционирования, отдельным ее элементам и рабочим местам, которые затем воплощаются в конструкции и организации всех названных объектов. Система проектных решений и экспертизы проектов, обеспечивающих учет требований эргономики, не представляет однонаправленный процесс последовательного перехода от этапа к этапу, а зачастую включает движение в обратном направлении с последующим возвращением на исходную позицию и дальнейшим продвижением вперед.

Примером практической реализации рассмотренной выше общей схемы эргономического проектирования может служить (в несколько свернутом виде) разработка художественно-конструкторского проекта гидрокопировального станка с программным управлением. Хотя в этом случае имело место не создание нового станка, а модернизация уже существующего, эргономическое проектирование было достаточно глубоким и многосторонним.

Работа началась с детального ознакомления с основными принципами и технологическими особенностями работы токарно-копировальных полуавтоматов, отличающими их от универсальных токарных станков и от токарных полуавтоматов других типов.

На втором этапе с учетом полученных данных и на основе ориентировочной профессиограммы деятельности станочника были сформулированы и уточнены задачи, стоящие перед проектной группой в плане эргономики:

-- решение пространственной организации рабочих мест станочника и наладчика;

-- создание рациональной компоновки органов управления и средств индикации с целью снижения утомления, связанного с особенностями профессиональной деятельности;

-- снижение вероятности ошибочного пользования органами управления;

-- снижение времени, необходимого для обслуживания станка в процессе работы.

В качестве основного реконструируемого рабочего места было выбрано место станочника, как представителя наиболее массовой в эксплуатации станков профессии, а не рабочее место наладчика, как предлагалось первоначально заказчиком. Обусловливалось это и тем, что деятельность станочника отличается повышенной монотонностью, стереотипностью и повторяемостью операций в пределах ограниченного пространства. При монотонной деятельности, как известно, снижается внимание и быстро развивается утомление, что, в свою очередь, может вести к случаям производственного травматизма. Поэтому улучшение организации рабочего места станочника, снижение статической и динамической мышечной нагрузки, улучшение организации сенсомоторного поля должны способствовать созданию оптимальных условий трудовой деятельности, более длительному сохранению высокого уровня работоспособности, экономии человеческих ресурсов, а также повышению эффективности эксплуатации станка.

Третий этап был посвящен профессиографическому анализу деятельности станочника в условиях производства при работе на станках отечественного и зарубежного производства, аналогичных модернизируемому. Были выделены основные трудовые операции, выполнен пооперационный хронометраж, выявлена частота пользования различными органами управления, определен характер контроля за протеканием технологического процесса.

Четвертый этап состоял в эргономическом анализе организации рабочих мест станочника и наладчика на станке-прототипе в режиме наладки и автоматическом режиме. Известно, что пространственное расположение рабочих элементов станка во многом определяет объем и характер сенсомоторной активности оператора, а стало быть, и эффективность его труда. Отсюда большое внимание было уделено изучению специфики трудовых операций, протекающих в рабочих зонах станка.

Пооперационный анализ позволил ранжировать трудовые операции по степени их значимости для технологического процесса, выявить предпочтительные рабочие зоны для каждой из групп операций и соотнести их с существующим конструктивным решением оборудования. Для станочника основной оказалась зона, связанная с установкой детали. Для наладчика таких зон оказалось больше: кроме зоны, связанной с установкой детали, общей и для рабочего и для наладчика, работа последнего может протекать также в зоне программирующей матрицы, расположенной в отдельном шкафу, в зоне барабана устройства и тонкой ручной подналадки положения резцов; есть еще ряд вспомогательных рабочих зон, в которых выполняются операции, носящие эпизодический, разовый характер.

Графический анализ компоновочного решения проводился путем наложения на ортогональные проекции прототипа станка контура максимальных границ сенсомоторного поля, определенных в экспериментах. Отсюда легко было увидеть, что все органы управления, средства индикации и рабочие поверхности находятся в пределах досягаемости работающего человека для двух основных рабочих позиций. Для проявления его трудовой активности в целом условия не были оптимальными ввиду не всегда правильной ориентации рабочих поверхностей. Устранить этот недостаток помогло исследование функций визуального контроля и двигательных операций станочника. Для эргономической оптимизации общекомпоновочного решения предложено было также максимально сократить глубину станка по всему фронту.

Самым существенным недостатком в организации рабочего места являлось пространственное разнесение зон управления и контроля за предметом труда и обрабатывающим инструментом, т. е. зон моторной и сенсорной активности работающего, которое ведет к ненужным затратам его мышечной и психической энергии. Особенно недопустимы подобные перегрузки в работе наладчика, поскольку от точности и качества наладки зависит качество всей серии изделий, произведенных впоследствии на станке. Известные неудобства возникали и при выполнении тонкой ручной подналадки с помощью лимбов, при вращении которых рабочий закрывает рукой диски с делениями.

Ряд конструктивных недочетов был выявлен при анализе вспомогательных операций. В частности, неудачное расположение верхнего копира требует большой затраты физических сил при фиксации детали, ненужных перемещений наладчика в процессе работы; неудачное решение защитных экранов приводит к появлению лишних операций и удлинению цикла обработки.

Эргономический анализ позволил обнаружить недостатки пульта управления, на котором сосредоточено значительное количество органов управления, индикаторов и средств контроля. Именно в зоне пульта осуществляется большая часть наиболее ответственных операций, о чем, в частности, свидетельствует частота обращения к этой зоне наладчика. При работе в автоматическом режиме пульт становится основным элементом рабочего места, т. е. средоточием моторной активности рабочего. Как показал анализ, значительная часть пульта расположена ниже оптимальной зоны сенсомоторной деятельности как наладчика, так и станочника, а в размещении органов управления отсутствует единый принцип их группировки по функциям, последовательности действий и т. д. С точки зрения наладчика, неудобным является горизонтальное расположение органов управления и индикаторов, относящихся к работе с верхним копировальным суппортом. Необходимость максимального смещения вправо органов управления этим суппортом делает предпочтительным не горизонтальное их размещение, а вертикальное.

Итогом проделанной аналитической работы эргономистов явилось задание дизайнерам, которое в общем виде свелось к следующим главным пунктам:

-- улучшить условия координации сенсорной (прежде всего зрительной) и моторной деятельности рабочего-станочника и наладчика;

-- улучшить соответствие пространственных параметров станка антропометрическим данным работающих на нем людей;

-- совместить программирующую матрицу с пультом управления;

-- оптимизировать расположение органов управления на пульте в соответствии с особенностями работы основных групп специалистов, эксплуатирующих и обслуживающих данный станок.

Конкретные эргономические рекомендации заключались в следующем:

-- стремиться к уменьшению глубины станка;

-- установить дублирующие органы управления на заднюю бабку;

-- перенести устройство предварительной установки суппорта на пульт управления;

-- увеличить высоту расположения пульта для размещения всех органов управления в оптимальной зоне;

-- придать наклон пульту управления;

-- сгруппировать органы управления и контроля по функциональному признаку;

-- осуществить вертикальную компоновку органов управления вместо горизонтальной;

-- дополнительно выделить зрительно каждую функциональную группу органов управления (например, цветом);

-- рабочие органы, связанные с верхним копировальным суппортом, разместить в правом верхнем углу пульта управления на высоте 120--150 см от пола, органы управления нижним копировальным суппортом расположить рядом с ними или несколько ниже.

Кроме того, было сделано несколько частных замечаний:

-- предусмотреть возможность установки деталей любых размеров без снятия защитных экранов;

-- переработать конструкцию ручек защитных экранов;

-- предусмотреть местное освещение станка;

-- предусмотреть устройства для поддержания копира, особенно при значительной его длине, для облегчения операции установки и тем самым уменьшения физического напряжения рабочего.

Для проведения экспериментальных эргономических исследований был изготовлен специальный стенд, позволяющий оперативно воспроизводить пространственные условия деятельности станочника. С помощью скользящих стержней и навесного оборудования, имитирующего основные рабочие элементы станка (зажимной патрон, заднюю бабку и т. п.), на стенде последовательно воспроизводился ряд объемных моделей станка и рабочей зоны. Во время работы на моделях у испытуемых записывалась биоэлектрическая активность мышц. Полученные миограммы позволили выбрать из ряда исследуемых моделей одну, размеры и геометрическая форма которой обусловливали минимальное напряжение мышц станочника по поддержанию рабочей позы.

Заключительным этапом работы было сравнение двух вариантов станка-прототипа с проектом модернизированного станка. В качестве основных методик использовались графоаналитические методы и метод электромиографии (запись биопотенциалов мышц).

Графоаналитические методы в сочетании с фотографией использовались преимущественно при анализе характеристик зон рабочего пространства, основных рабочих положений тела и зон зрительного контроля. Электромиография использовалась для анализа суммарных энергетических затрат организма рабочего при выполнении основных производственных операций, при изменении пространственной организации моторной зоны (сравнивались данные по прототипу и модифицированному варианту станка). Исследование велось на уже упоминавшемся стенде, позволяющем быстро воспроизводить любые пространственные условия деятельности (например, параметры основных рабочих зон прототипа и модифицированного варианта при выполнении операции установки детали и т. д.). С помощью этих методов было выявлено также оптимальное размещение органов точной настройки (рукояток с лимбами).

Анализ полученных данных показал, что при работе на модифицированном варианте станка у оператора (как станочника, так и наладчика) значительно снижается мышечное утомление (особенно мышц спины и живота) и уменьшается асимметрия работы наиболее мощных мышц, несущих статическую нагрузку, что в целом сокращает энергозатраты организма. Одновременно повышаются скорость и точность считывания показаний с индикаторов и средств контроля, причем в ходе сравнительного анализа выявилась возможность дополнительного дизайнерского усовершенствования отдельных узлов и деталей станка.

В итоге эргономическая экспертиза двух вариантов станка показала преимущества разработанного художественно-конструкторского проекта с точки зрения обеспечения оптимальных условий трудовой деятельности и повышения эффективности эксплуатации станка. Оперативные и наладочные работы облегчены благодаря расположению панели набора программ и пульта управления станка в одном месте, рядом, на одной плоскости, в удобной для работающего человека зоне; замене ручной установки упоров приборами для отсчета циклов; размещению на задней бабке дублирующего пульта управления; значительному увеличению площади остекления защитных экранов и снижению их веса; введению подсечки по передней и боковым сторонам станка с целью обеспечения нормального положения ног и соответственно позы работающего; а также благодаря другим усовершенствованиям, упрощающим обслуживание станка и уход за ним. Рациональное решение электрических и гидравлических систем станка, поиск которых продиктован был также задачами обеспечения удобного обслуживания и ухода за станком, позволило уменьшить его габаритные размеры: длину--на 250 мм, ширину -- «а 253 мм, >в результате чего занимаемая им площадь уменьшилась на 1,5 м². Помимо этого была обеспечена целостность композиции и цветофактурного решения станка. Вместе с тем следует признать, что невозможность внесения радикальных изменений в конструкцию и компоновку данного станка существенно ограничила приближение к оптимуму условий работы станочника и наладчика.

Многие эргономические нормы и требования нашли отражение в ГОСТах: Системы «человек -- машина», Системы стандартов безопасности труда (ССБТ), Санитарных норм и правил, Стандартов на термины и номенклатуру эргономических показателей качества -- и других нормативных документах. Учет требований эргономики при проектировании техники предполагает неукоснительноесоблюдение указанных нормативно-технических документов. В табл. 2 приводится примерное содержание работы, которая в полном объеме должна выполняться по учету требований эргогномики «а всех стадиях разработки сложных объектов техники.

Литература

1. М а р к с К. и Энгельс Ф. Соч., т. 46, ч. II.

2. В и л е н с к и й М. А. Социально-экономическая эффективность научно-технического прогресса. В сб.: Методологические вопросы определения социально-экономической эффективности новой техники. М., «Наука», 1977.

3. Г а т о в с к и й Л. М. Научно-технический прогресс и экономика развитого социализма. М., «Наука», 1974.

4. Г а т о в с к и й Л. М. Критерии определения экономической эффективности использования новой техники в народном хозяйстве. В сб.: Советско-американский симпозиум экономистов. М., «Прогресс», 1978.

5. Г у б и н с к и й А. И., Е в г р а ф о в В. Г. Эргономическое проектирование судовых систем управления. Л., «Судостроение», 1977.

6. Джонс Дж. К.. Инженерное и художественное конструирование. Современные методы проектного анализа. Пер. с англ. Под ред. В. Ф. Венды и В. М. Мунипова. М., «Мир», 1976.

7. Д о б р о л е н с к и й Ю. П., 3 а в а л о в а Н. Д., П о н о м а р е н к о В. А., Ту в а ев В. А. Методы инженерно-психологических исследований в авиации. М., «Машиностроение», 1975.

8. Д у б р о в с к и й В. Я-, Щедровицкий Л. П. Инженерная психология и развитие системного проектирования. В сб.: Инженерно-психологическое проектирование, вып. 2. М., Изд-во Моск. ун-та, 1970.

9. 3 а р а к о в с к и й Г. М. Психофизиологический анализ трудовой деятельности. М., «Наука», 1966. 10. Леонтьев А. Н. Деятельность. Сознание. Личность. М., Политиздат, 1975.

11. Ломов Б. Ф. О путях построения теории инженерной психологии на основе системного подхода. В кн.: Инженерная психология. Теория, методология, практическое применение. М., «Наука», 1977.

12. Me л е ще нко Ю. С. Техника и закономерности ее развития. Л., Изд-во Ленингр. ун-та, 1970.

13. Основы технической эстетики (расширенные тезисы). М., изд. ВНИИТЭ, 1970.

14. Ронжи н О. Н. Информационные методы исследования эргатических систем. М., «Энергия», 1976.

15. Смолян Г. Л. Концепция взаимодействия человека и машины: истоки, развитие, значение. «Вопросы философии», 1978, № 4.

16. Суслов В. Я. Труд в условиях развитого социализма. М., «Наука», 1976.

17. Укреплять взаимосвязь общественных, естественных и технических наук. «Коммунист», 1978, № 1.

18. Формирование духовного мира человека и НТР (методологические проблемы анализа духовного мира человека развитого социалистического общества). Под ред. С. Ф. Анисимова и Н. И. Дряхлова. М., Изд-во Моск. ун-та, 1977.

6. Эргономические основы организации рабочего места

6.1 Общие эргономические требования

Под рабочим местом понимается зона, оснащенная необходимыми техническими средствами, в которой совершается трудовая деятельность исполнителя или группы исполнителей, совместно выполняющих одну работу или операцию. Организацией рабочего места называется система мероприятий по оснащению рабочего места средствами и предметами труда и их размещению в определенном порядке.

По уровню механизации рабочие места делятся на автоматизированные, механизированные и рабочие места, где выполняются ручные работы. Рабочие места подразделяются на индивидуальные и коллективные. В зависимости от специализации рабочие места могут быть: универсальными, специализированными и специальными {4].

Под рабочим местом человека-оператора автоматизированной системы управления понимается место в системе «человек -- машина», оснащенное средствами отображения информации, органами управления и вспомогательным оборудованием, где осуществляется трудовая деятельность указанного специалиста.

Рабочее место должно быть приспособлено для конкретного вида труда и для работников определенной квалификации с учетом их физических и психических возможностей и особенностей. Для некоторых групп рабочих мест можно определить общие требования [1]. При проектировании рабочего места необходимо исходить из конкретного анализа трудового процесса человека на данном оборудовании и учитывать антропометрические данные, физиологические и психологические характеристики трудового процесса, санитарно-гигиенические условия работы.

Пространственная организация рабочего места включает в свой состав учет антропометрических данных, выбор рационального расположения рабочих зон, рабочих поверхностей, физиологически рациональной рабочей позы, а также проектирование рациональных конструкций оргоснастки.

При конструировании рабочих мест должны быть соблюдены следующие основные условия:

-- достаточное рабочее пространство для работающего человека, позволяющее осуществлять все необходимые движения и перемещения при эксплуатации и техническом обслуживании оборудования;

-- достаточные физические, зрительные и слуховые связи между работающим человеком и оборудованием, а также между людьми в процессе выполнения общей трудовой задачи;

-- оптимальное размещение рабочих мест в производственных помещениях, а также безопасные и достаточные проходы для работающих людей;

-- необходимое естественное и искусственное освещение для выполнения трудовых задач, технического обслуживания;

-- допустимый уровень акустического шума и вибрации, создаваемых оборудованием рабочего места или другими источниками шума и вибрации;

-- должны быть предусмотрены необходимые средства защиты работающих от действия опасных и вредных производственных факторов (физических, химических, биологических и психофизиологических).

При конструировании и размещении рабочих мест следует предусматривать меры, предупреждающие или снижающие преждевременное утомление работающего человека, предотвращающие возникновение у него психофизиологического стресса, а также появление ошибочных действий.

Конструкция рабочего места должна обеспечивать быстроту, безопасность, простоту и экономичность технического обслуживания в нормальных и аварийных условиях; полностью отвечать функциональным требованиям и предполагаемым условиям эксплуатации [2].

При организации рабочего места необходимо принимать во внимание:

-- рабочую позу (работа «сидя», «стоя», «сидя-стоя»);

-- конфигурацию и способ размещения панелей индикаторов и органов управления;

-- потребность в обзоре рабочего места (пульта);

-- необходимость использования рабочей поверхности для письма или других работ, для установки телефонных аппаратов, а также хранения инструкций и других материалов, используемых работающими людьми или обслуживающим персоналом;

-- пространство для ног и стоп при работе «сидя». При конструировании необходимо обеспечивать зоны оптимальной и легкой досягаемости моторного поля рабочего места. Моторное поле -- пространство рабочего места с размещенными органами управления и другими техническими средствами, в котором осуществляются двигательные действия человека по выполнению рабочего задания. Различают зоны досягаемости, оптимальной и легкой досягаемости.

Зона досягаемости -- это часть моторного поля рабочего места, ограниченная дугами, описываемыми максимально вытянутыми руками при движении их в плечевом суставе.

Зона легкой досягаемости -- часть моторного поля рабочего места, ограниченная дугами, описываемыми расслабленными руками при движении их в плечевом суставе.

Оптимальная зона досягаемости -- часть моторного поля рабочего места, ограниченная дугами, описываемыми предплечьями при движении в локтевых суставах с опорой.

При конструировании необходимо также обеспечивать оптимальную зону информационного поля рабочего места. Под информационным полем понимают пространство рабочего места с размещенными средствами отображения информации и другими источниками сведений, используемых человеком в процессе трудовой деятельности. Оптимальная зона -- часть информационного поля рабочего места, обеспечивающая наилучшее восприятие информации. Важным критерием при организации рабочего места является угол обзора. По отношению к горизонтали он должен составлять 30--40°, а в вертикальной плоскости 0--30° по отношению к горизонтали (15° вверх и 15° вниз от нормальной линии взора).

При проектировании оборудования необходимо предусматривать рациональное положение тела («стоя», «сидя», «лежа»), которое должно быть удобным и свободным. По данным биомеханики «положение тела» определяется его ориентацией и местоположением в пространстве, а также отношением к опоре. Каждое из положений характеризуется определенными условиями равновесия, которые определяются в основном величиной площади опоры, положением общего центра тяжести по отношению к площади опоры. Кроме того, каждое из этих положений характеризуется определенным взаиморасположением звеньев опорного аппарата, степенью напряжения мышц, положением внутренних органов, состоянием кровеносной и дыхательной систем и, следовательно, расходом энергии.

Выбор рабочего положения обычно определяется величиной усилий, которые затрачивает человек при выполнении той или иной операции, размахом движений, необходимостью переходить с места на место или возможностью сосредоточить свою работу на одном месте, точностью и темпом выполнения трудовых операций. В каждом из положений можно различать бесчисленное количество поз. Поза -- взаимоотносительное расположение звеньев тела, независимое от ориентации и местоположения тела в пространстве и его отношения к опоре. Когда речь идет о трудовой деятельности, термин «рабочая поза» употребляется как наиболее частое и предпочтительное взаиморасположение частей тела при выполнении трудовых операций. Ниже приводится характеристика некоторых положений тела.

Положение «стоя» более естественно для человека, чем положение «сидя». Его поддержание обеспечивается наличием ряда анатомо-физиологических особенностей тела человека: изгибы позвоночного столба и определенный угол наклона таза (40-- 45°) способствуют равномерному распределению силы тяжести тела и мышечной тяги, хрящевые межпозвоночные диски амортизируют толчки при движениях и обеспечивают подвижность позвоночника; взаимное расположение внутренних органов и их крепление также приспособлены больше к вертикальному положению. В этом положении человек имеет благоприятные условия для зрительного обзора, передвижения и сенсомоторных координации. Однако длительное поддержание положения «стоя» более утомительно, чем положение «сидя», так как требуется значительная работа мышц по балансированию и удержанию равновесия тела, повышается и расход энергии на поддержание данной позиции. При постоянном фиксированном пребывании человека в положении «стоя» увеличивается гидростатическое давление на стенки сосудов, наблюдается застой крови в мышцах нижних конечностей. Поэтому человеку, работающему стоя, необходимо обеспечить возможность изменения рабочей позы, возможность передвижения.

Нормальной рабочей позой в положении «стоя» можно считать такую, при которой человеку не требуется наклоняться вперед больше, чем на 15°. Наклоны назад и в стороны нежелательны. Следует избегать длительно фиксированных рабочих поз при работе стоя.

Положение «сидя» имеет ряд преимуществ по сравнению с положением «стоя». Уменьшаются статические нагрузки для поддержания веса тела, происходит разгрузка органов кровообращения, что снижает энергетические затраты. Но длительная работа в положении «сидя» может привести к расслаблению мышц живота и тазового дна, патологическим изменениям межпозвоночных дисков, к образованию сутулости.

При выполнении некоторых видов трудовой деятельности следует предусмотреть во время работы смену рабочих положений «сидя» и «стоя», что позволяет менять группы мышц, несущих статическую нагрузку.

Рабочее положение «лежа» допускается в исключительных случаях. В этом положении резко ограничиваются моторные функции человека, сенсомоторная координация, зона зрительного восприятия. Человеку приходится дополнительно выполнять утомительную статическую работу по удержанию головы, что увеличивает напряжение шейных мышц и мышц плечевого пояса при крайне неблагоприятных биомеханических условиях. Для положения «лежа» следует предусматривать специальные конструктивные приспособления, облегчающие работу в этом положении (например, опоры для шеи и головы).

Важными факторами для установления рабочей позы являются высота рабочей поверхности, расстояние объекта от глаза, угол зрения, зрительный фокус, размеры пространства для ног (и высота сиденья при работе сидя). Они должны рассматриваться обязательно во взаимосвязи. Выбор положения тела при работе («сидя», «стоя», «переменно») определяет параметры оборудования рабочего места.

Предусматривая то или иное рабочее положение, следует учитывать его достоинства и недостатки, чтобы использовать максимально первые и свести к минимуму влияние вторых.

В зависимости от основной рабочей позы различаются рабочие места при выполнении работ сидя и стоя. Первые организуют при легкой работе, не требующей свободного передвижения работающего, а также при работе средней тяжести в тех случаях, когда это обусловлено особенностями технологического процесса. При организации рабочего места необходимо обеспечить выполнение трудовых операций в пределах зоны досягаемости моторного поля (рис. 19, 20), а операций «часто» (менее двух операций в 1 мин) и «очень часто» (две и более операций в 1 мин) -- в пределах зоны легкой досягаемости и оптимальной зоны моторного поля (рис. 21).

При конструировании производственного оборудования и организации рабочего места необходимо предусматривать возможность регулирования отдельных элементов с тем, чтобы обеспечивать оптимальное положение работающего. Регулируемые параметры высоты рабочей поверхности, сиденья и пространства для ног следует выбирать по номограмме (рис. 22). За высоту рабочей поверхности принимается расстояние по вертикали от пола до горизонтальной плоскости (реально существующей или воображаемой), в которой выполняются основные трудовые движения. При нерегулируемой высоте рабочей поверхности осуществляют регулирование высоты сиденья и подставки для ног. В этом случае высоту рабочей поверхности определяют по номограмме (см. рис. 22) для работающего ростом 1800 мм. Оптимальная рабочая поза для работающих более низкого роста достигается за счет увеличения высоты рабочего сиденья и подставки для ног на величину, равную разности между высотой рабочей поверхности для работающего ростом 1800 мм и высотой рабочей поверхности, оптимальной для роста данного работающего. Числовые значения оборудования с нерегулируемыми параметрами рабочего места определяют по табл. 3 и рис. 22.

Форма рабочей поверхности, определяемая характером выполняемой работы, может быть прямоугольной, иметь вырез для корпуса работающего или углубление для настольных машин и т. д. При необходимости на рабочую поверхность устанавливают подлокотники. Подставка для ног должна быть регулируемой по высоте. Ее ширина должна быть.не менее 300 мм, а длина -- не менее 400 мм. Поверхность подставки должна быть рифленой, а по переднему ее краю следует предусматривать бортик высотой 10 мм.

При физической работе средней тяжести и тяжелой, а также при технологически обусловленной величине рабочей зоны, превышающей ее параметры при работе сидя, организуют рабочее место для выполнения работ стоя. При этом необходимо обеспечить выполнение трудовых операций в пределах зоны досягаемости моторного поля (рис. 23, 24), а операций «часто» и «очень часто» -- в пределах зоны легкой досягаемости и оптимальной зоны моторного поля (рис. 25, 26). Конструкция оборудования и ор-ганизация рабочего места должны обеспечивать прямое и свободное положение корпуса тела работающего или наклон его вперед не более чем на 15°. При конструировании производственного оборудования и организации рабочего места необходимо предусматривать возможность регулирования отдельных элементов с тем, чтобы обеспечивать оптимальное положение работающего. Регулируемые параметры высоты рабочей поверхности в зависимости от тяжести труда и роста работающего следует выбирать по номограмме (рис. 27). При нерегулируемой высоте рабочей поверхности регулируют высоту подставки для ног. В этом случае высоту рабочей поверхности устанавливают по номограмме (рис. 27) для работающего ростом 1800 мм. Оптимальная рабочая поза для работающих более низкого роста обеспечивается путем увеличения высоты подставки для ног на величину, равную разности между высотой рабочей поверхности для работающего размером 1800 мм и высотой рабочей поверхности, оптимальной длх роста данного работающего. Числовые значения нерегулируемой высоты рабочей поверхности определяют по табл. 4.

Необходимо предусматривать пространство для стоп размером не менее 150 мм по глубине, 150 мм по высоте и 530 мм по ширине, что позволяет удобно, возможно близко подходить к столу, станку или машине.

При проектировании технологической оснастки (приспособлений и инструмента) и организационной оснастки рабочего места (рабочей мебели, средств сигнализации и связи, средств освещения, тары, планшетов для хранения документации, подставок, подкладок, приспособлений для ухода за машиной и для уборки рабочего места) необходимо также учитывать требования эргономики. Технологическая и организационная оснастка должна создавать удобство в работе и повышать эффективность и качество труда [3].

6.2 Требования антропометрии и биомеханики

При проектировании оборудования необходимо предусматривать его соответствие антропометрическим данным и биомеханическим характеристикам человека на основе учета:

-- динамики изменений размеров тела при перемещении всего тела или его частей в пространстве (динамические размеры);

-- диапазона движений в суставах;

-- правил экономии движений.

При этом обеспечивается:

-- оптимальная рабочая поза;

-- оптимальные размеры рабочих зон;

-- оптимальные для работающего человека размеры рабочего места и взаимное расположение его элементов, обеспечивающих определенную рабочую позу.

При непосредственном использовании антропометрических данных следует определить:

-- контингент людей, для которых будет предназначено оборудование;

-- выбрать антропометрический признак (группу признаков), которые являются основой для определения размера оборудования;

-- установить, какой процент работающих должно удовлетворять проектируемое оборудование, и определить границы интервала, в которых учитывается при проектировании необходимый объем выборки;

-- найти соответствующие границам интервала (границы обозначаются или в перцентилях или долях сигмы) минимальные и максимальные значения антропометрических признаков (по справочным данным или проведя специальные измерения);

-- учесть соответствующую поправку на вид одежды и обувь.

Среди антропометрических признаков различают классические и эргономические размеры, среди эргономических -- статические и динамические. Эргономическими называются размеры тела, которые могут служить основой для определения размеров различных объектов конструирования. Эти размеры по своей ориентации в пространстве наиболее соответствуют ориентации параметров проектируемого оборудования, они измеряются в разных положениях и позах, условно имитирующих рабочие позы и положения.

Большинство эргономических размеров по своей структуре составные, части этих размеров биологически неравнозначны, относятся к разным анатомическим системам (кость, мышцы). Особенно это относится к габаритным размерам и размерам, взятым в положении «сидя». Различия между группами населения по эргономическим размерам несколько меньше, чем по классическим, и характеризуются некоторыми особенностями.

Статические антропометрические признаки -- это размеры тела, измеренные однократно в статическом положении испытуемого, сохраняющего при измерении одну и ту же позу и положение. Условность и постоянство позы обеспечивают идентичность измерений. Статические антропометрические признаки делятся на размеры отдельных частей тела и габаритные размеры. Их можно рекомендовать для установления размеров рабочего места или изделия (высота, ширина, глубина и. др.), уточнения этих размеров, определения диапазона регулировки регулируемых параметров, разработки условий эргономических экспериментов, проведения экспертизных работ.

Габаритные размеры -- это наибольшие размеры тела в разных его положениях и позах, ориентированные в разных плоскостях. Они измеряются по наиболее удаленным друг от друга точкам. Габаритные размеры используются для определения минимальных размеров пространства, занимаемого человеком в разных положениях и позах, определения размеров проходов, люков, безопасных промежутков и т. п.

Динамические антропометрические признаки -- это размеры, изменяющие свою величину при перемещений части тела и всего тела в пространстве. Они характеризуются угловыми и линейными перемещениями. К ним относятся углы вращения в суставах и линейные изменения одного и того же размера (эффект движения тела) в виде максимального его увеличения или уменьшения при перемещении части тела в пространстве. Например, изменение длины руки при измерении досягаемости при перемещении руки вниз, в сторону, вперед, вверх. Динамические антропометрические признаки рекомендуется использовать для определения амплитуды рабочих движений и для определения размеров сенсомоторного поля.

При проектировании следует использовать в основном эргономические размеры. При пользовании антропометрическими данными не допускается сложения простых классических размеров для получения эргономических размеров, так как размеры, полученные путем сложения, на 5--10 см больше, чем размеры, измеренные непосредственно.

При сравнении национальных групп, резко отличающихся по. антропометрическим данным, например, литовцев, русских и армян, наблюдаются значительные различия. Например, различия в росте -- 5--9 см. Если же сравнить национальные группы, близкие по антропометрическим данным, например, русских, белорусов и украинцев, различия между ними незначительны. Если объекты проектирования предназначены строго для какой-либо одной республики, то следует учитывать национальные антропометрические данные населения этой республики. Если изделия промышленного производства предназначены для населения СССР в целом, то следует использовать данные наиболее многочисленного населения СССР -- русских, украинцев, белорусов. Не следует смешивать антропометрические данные наиболее удаленных национальностей, относящихся к разным этническим группам (например, населения Прибалтики и Средней Азии и т. п.).

Что касается возрастных различий, то имеется тенденция к увеличению всех продольных размеров тела у лиц молодого поколения, а поперечных, передне-задних и обхватных размеров -- у лиц старшего возраста.

При проектировании оборудования следует знать, что наибольшие различия в размерах тела наблюдаются между мужчинами и женщинами внутри любой национальной группы (10--12 см. в длине тела), затем следуют национальные различия, а далее -- возрастные и профессиональные.

Следует учитывать следующие половые различия:

-- продольные размеры тела мужчин в положении «стоя» на 7--12 см больше размеров женщин;

-- продольные размеры тела мужчин в положении «сидя» на 3--6 см больше соответствующих размеров у женщин;

-- поперечные, передне-задние и обхватные размеры верхней части тела мужчин на 1--3 см больше соответствующих размеров у женщин;

-- размеры таза и бедер у женщин на 1--3 см больше, чем у мужчин.

Цифровые значения антропометрических данных можно представлять в виде таблиц, соматограмм, номограмм, манекенов (плоских и объемных) и др. Наиболее распространенный способ представления -- табличный. В таблицах, как правило, представляются следующие статистические параметры: средняя арифметическая величина признака, среднее квадратическое отклонение (сигма), значения признака, соответствующие перцентилям--1-5-, 95-, 99-ому, коэффициент вариации.

Между средним квадратическим отклонением и частотой встречаемости признака имеется прямая связь, которая [выражается возможностью определить процент людей или объем выборки, у которых величина антропометрического признака укладывается з тот или иной интервал. Зная значения средней арифметической величины и среднего квадратического отклонения и используя стандартные таблицы площадей кривой нормального распределения, можно найти значения того или иного признака, которые определяют границы заданного интервала, и, наоборот, но значениям признака можно определить интервал, в котором они находятся.

Для определения границ интервалов, в которых учитывается объем (процент) населения, которому должно удовлетворять проектируемое оборудование, а также для определения минимальных и максимальных значений антропометрических признаков, следует пользоваться системой перцентилей, а не долей сигмы,, что более наглядно.

Перцентиль -- сотая доля объема измеренной совокупности людей, которой соответствует определенное значение антропометрического признака. Площадь, ограниченная нормальной кривой, делится на 100 равных частей, или перцентилей. Каждый перцентиль имеет свой порядковый номер. Так, например, 5-ый перцентиль отсекает в левой части кривой нормального распределения 5% совокупности людей с наименьшими значениями признака. 50-ый перцентиль в нормальном распределении соответствует среднему арифметическому значению признака. 95-ый перцентиль отсекает в правой части нормальной кривой оставшиеся 5% совокупности людей с наибольшими значениями признака.

Если необходимо учесть 75% выборки, то, чтобы получить перцентили, ограничивающие этот объем, необходимо произвести следующий расчет:

где р -- перцентиль. В результате получили, что 75% используемой группы населения заключены в пределах 12,5--87,5 перцентилей, что соответствует интервалу М±1,15а.

Средние арифметические значения признака следует использовать в редких случаях ввиду того, что оборудование, созданное с учетом только средних размеров тела для большого количества людей, будет неудобным.

Конструкция оборудования должна обеспечивать легкость использования и удобство эксплуатации по меньшей мере для 90 % потребителей.

Определение границ интервалов, в которых учитывается нeoбходимый объем выборки, связано с ориентацией в пространстве параметров оборудования и функциональным назначением этих параметров.

Неизменяемые высотные размеры оборудования при работе на нем только мужчин или только женщин должны рассчитываться исходя из значения антропометрического признака, соответствующего 95-ому перцентилю каждой половой группы, при работе мужчин и женщин -- 95-ому перцентилю мужской группы.

Рациональная рабочая поза людей более низкого роста должна обеспечиваться путем регулирования изменяемых параметров рабочего места (рабочее сиденье, подставка для ног).

Неизменяемые размеры оборудования, связанные с вертикальной досягаемостью в нижних зонах, рассчитываются исходя из значения антропометрического признака, соответствующего 95-ому перцентилю каждой половой группы, если оборудование предназначено для работы только мужчин или только женщин; при работе на оборудовании мужчин и женщин -- 95-ому перцентилю мужской группы.

Неизменяемые размеры вертикальных досягаемостей в верхних зонах рассчитываются исходя из значения антропометрического признака, соответствующего 5-ому перцентилю каждой половой группы, если оборудование предназначено для работы только мужчин или только женщин; при работе на оборудовании мужчин и женщин -- 5-ому перцентилю мужской группы.

Неизменяемые размеры оборудования с ограничением их максимального значения, такие как зоны видимости, расстояния до индикаторов, контрольных точек, поручней, т. е. связанные с горизонтальной досягаемостью, размах движения органов управления и т. п., которые влияют на качество работы оператора или ограничены размерами тела, должны выбираться, исходя из значения 5-го перцентиля соответствующей группы населения. Иными словами, неизменяемые по ширине и глубине размеры оборудования в том случае, когда на нем работают только мужчины или только женщины, должны рассчитываться, исходя из значения антропометрического признака, соответствующего 5-ому перцентилю каждой половой группы, при работе на оборудовании мужчин или женщин -- 5-ому перцентилю мужской группы.

Размеры оборудования с ограничением их минимального значения (не должны быть меньше), такие как проходы, подходы, люки, безопасные промежутки и т. п., которые обеспечивают прохождение тела или его частей, должны соответствовать значению антропометрического признака соответствующему 95-ому перцентилю соответствующей группы населения.

Нижние и верхние границы измеряемых параметров оборудования при работе на нем только мужчин или только женщин должны рассчитываться, исходя из значений антропометрических признаков, соответствующих 5-ому и 95-ому перцентилю каждой половой группы. При работе на оборудовании мужчин и женщин -- нижняя граница должна соответствовать: 5-ому перцентилю женской группы, верхняя -- 95-ому перцентилю мужской группы.

Высотные размеры проектируемого оборудования должны соответствовать продольным размерам тела с учетом положения последнего. Не следует использовать размеры тела, взятые в положении «стоя», при расчете рабочих мест для работы сидя.

При расчете высотных размеров оборудования следует пользоваться антропометрическими данными молодого поколения (до 30 лет), а при расчете поперечных, глубинных размеров -- данными населения старшего возраста (30--40 лет).

Точность использования антропометрических данных зависит от величины порогов мышечно-суставной чувствительности человека v от эргономической значимости элемента оборудования. Величина порогов мышечно-суставной чувствительности при различении линейных и угловых характеристик рабочего места свидетельствует о том, что человек легко (субъективно и объективно) различает изменение высотных характеристик рабочего места (рабочая поверхность, сиденье, подставка для ног) на 8--40 мм и соответственно угловых характеристик на 1°. Этими данными следует руководствоваться при определении допустимых отклонений от оптимальных параметров рабочего места и округлении цифровых значений антропометрических признаков.

Все элементы рабочего места, которые имеют непосредственное соприкосновение с телом человека, должны по возможности точно соответствовать его антропометрическим данным (размеры сиденья, рабочей поверхности, подставки для ног, органов управления и т. п.). Округление допускается до 1 см. При расчете минимальных пространств, занимаемых телом человека в разных положениях и позах, могут быть допуски 2--3 см [3].

Рабочие сиденья

Приспособления, обеспечивающие поддержание рабочей позы для выполнения работы в положении «сидя», различны: кресла, стулья, табуреты различных типов, откидные сиденья (стенные), сиденья-опоры. Рабочие сиденья классифицируются по степени стабилизации рабочей позы, по набору элементов рабочего сиденья, по типу конструкции элементов сиденья, по степени подвижности, по степени мягкости, по обеспечению виброгашения и т. п.

Выбор типа рабочих сидений определяется конкретным характером и условиями трудовой деятельности человека. Различают рабочие сиденья для длительного и кратковременного пользования.

Рабочие сиденья для длительной работы в положении «сидя» должны включать обязательные элементы: сиденье и спинку для стульев; сиденье, спинку и подлокотники для кресел. Дополнительными элементами рабочих кресел могут быть подголовники. Подставки для ног рекомендуются для всех видов работ, связанных с длительным сохранением положения «сидя».

Конструкция рабочего сиденья, предназначенного для длительной работы в положении «сидя», должна обеспечивать поддержание основной рабочей позы, не затруднять рабочих движений, смену позы и положения, обеспечивать условия для отдыха.

Основная рабочая поза предусматривает такое положение корпуса, которое способствует проявлению естественных изгибов позвоночного столба (поясничного, грудного и шейного) и не вызывает значительного мышечного напряжения. При этом не растягиваются мышцы и связки позвоночника, не расслабляются мышцы брюшного пресса и тазового дна, межпозвоночные хрящи не принимают асимметричную форму, не сдавливаются органы грудной клетки (сердце, легкие). Несоблюдение вышеперечисленных условий приводит к патологическим изменениям опорно-двигательного аппарата человека и другим нарушениям (остеохондроз, спондилез, радикулит, сутулость, опущение внутренних органов, отвислость живота и др).

При работе сидя величина углов в тазобедренных, коленных и голеностопных суставах должна Сыть не менее 90°. Оптимальные позные углы в суставах 98--103°.

Если трудовой процесс требует длительного поддержания жестко фиксированной рабочей позы без возможности ее смены (в промежутки времени не менее 30--40 мин), то рекомендуется полумягкое сиденье (кресло) с регулируемыми параметрами, устанавливаемыми в соответствии с индивидуальными антропометрическими данными работающего, профилированное (с двумя углами наклона), с высокой спинкой. Для снятия общего напряжения рекомендуется в перерывах изменять позу и положение тела.

В тех случаях, когда имеются условия для произвольного изменения рабочей позы в пределах рабочей зоны, можно использовать плоское, горизонтальное или с наклоном назад (3--8°) сиденье с профилированной или непрофилированной обычной или поясничной спинкой.

Независимо от профессионального назначения имеется несколько требований, общих для сидений длительного пользования.

1. Сиденье должно обеспечивать позу, способствующую уменьшению статической работы мышц.

2. Сиденье в целом и его элементы должны создавать условия для возможности изменения рабочей позы.

3. Конструкция сиденья не должна затруднять деятельности сердечно-сосудистой, дыхательной и пищеварительной системы; она не должна вызывать болезненных ощущений, возникающих в результате давления элементов сиденья на тело человека.

4. Глубина сиденья не должна быть чрезмерно большой.

5. Передний край сиденья должен быть закруглен.

6. Свободное перемещение сиденья относительно рабочей поверхности, в случае обширной рабочей зоны -- вращение сиденья.

7. Наличие ряда регулируемых параметров (высота сиденья, угол наклона спинки, высота спинки).

8. В конструкции сидений должны быть учтены требования-безопасности, общие и частные.

9. В большинстве видов производства, за исключением тех, где существуют специфические технологические ограничения, желательно использовать полумягкую обивку рабочего сиденья. Материал обивки должен быть нескользящим, влаго-отталкивающим, неэлектризующимся, воздухопроницаемым.

В оптимальном варианте конструкции рабочего сиденья должны регулироваться высота поверхности сиденья, угол наклона спинки, расстояние от спинки до переднего края сиденья. При: необходимости должны регулироваться также следующие параметры: высота спинки, высота подлокотников, высота подголовников. Диапазон регулировки параметров устанавливается в пределах 5% для женщин и 95% для мужчин.

Существует определенная зависимость в высотных размерах рабочего сиденья и рабочей поверхности. Высота рабочей поверхности (для работы сидя) не имеет прямой связи с ростом работающего, а связана непосредственно с высотой сиденья. Кроме того, расстояние между рабочей поверхностью и плоскостью сиденья также не связано с ростом человека и мало варьирует: 280-- 300 мм -- при наклонном корпусе, 350 мм--при выпрямленном. Для кратковременного пользования (5--10 мин) рекомендуется использовать жесткие стулья и различного типа табуреты. Жесткие стулья рекомендуются с плоским горизонтальным сиденьем и профилированной спинкой. Табуреты различаются по форме сидений (круглые, квадратные), по высоте (высокие, средние, низкие), по количеству опор (четыре, три опоры). Кроме того, могут быть использованы сиденья-опоры, представляющие собой высокие табуреты с уменьшенной горизонтальной поверхностью. Они используются в тех случаях, когда работающий не имеет возможности присесть «а короткое время, но может опереться на высокое сиденье-опору, снизив тем самым напряжение мышц [3]. Кресло человека-оператора стационарных и подвижных объектов должно включать следующие основные элементы: сиденье, спинку и подлокотники. Регулироваться должны высота поверхности сиденья и угол наклона спинки, а при необходимости -- высота спинки и подлокотников, угол наклона подлокотников, высота подголовника и подставки для ног, угол наклона подставки для ног. При этом должна обеспечиваться надежная фиксация элементов кресла в заданном положении. Подвижность кресла относительно пола или другой поверхности, на которой оно установлено, может не ограничиваться. Однако в тех случаях, когда это необходимо, кресло должно быть фиксировано. Конструкция кресла должна способствовать ослаблению вибрационных и ударных воздействий. Конструкционные и отделочные материалы кресла должны быть прочными, огнестойкими, нетоксичными, обеспечивающими в необходимых случаях возможность эксплуатации в различных климатических условиях. Покрытия сиденья, спинки, подлокотников и подголовника должны изготовляться из умягченного, влагоотталкивающего, неэлектризующегося, воздухопроницаемого материала.

Литература

1. 3 6 их о рек и 3. Организация рабочего места. В кн.: Эргономика. Проблема приспособления условий труда к человеку. Пер. с польск. М., «Мир», 1971.

...