ЭРГОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО МЕСТА
К рабочему месту относится часть пространства, в котором человек преимущественно осуществляет трудовую деятельность и проводит большую часть рабочего времени.
Это пространство оснащается необходимыми техническими средствами (органами управления, средствами отображения информации, вспомогательным оборудованием). В нем осуществляется деятельность одного исполнителя или группы исполнителей.
Рабочее место — наименьшая целостная единица производства, жизнедеятельности, в котором присутствуют три основных элемента: предмет, средство и субъект труда (деятельности).
Рабочее место включает как основные, так и вспомогательные средства труда. Специфика организации рабочего места зависит от характера решаемых задач и особенностей предметно-пространственного окружения.
Рабочее место у станка — это место, с которого осуществляется управление и контроль за его функционированием. На подвижных технических средствах — эта кабина или место водителя, в технологической линии — может быть место перед пультом управления, в энергосистемах, диспетчерских авиапортов и пр. — пункт управления.
Оснащение рабочих мест в жилых помещениях, а тем более офисах, банках, учреждениях, компьютером и другой оргтехникой требует учета комплекса эргономических факторов и является довольно непростой задачей, о чем речь пойдет ниже.
Одно из основных рабочих мест домохозяйки — кухня — весьма показательный с эргономических позиций объект проектирования.
Таким образом при расчете параметров рабочего места (понимая под ним различные типы комплексов, в которых осуществляется функционально однородная деятельность человека — рабочее место в офисе, на кухне и т.д.) воедино сводятся метод перцентилей, антропометрические данные, используемые в соматографии, и метод профессиографирования.
Пространственные и размерные характеристики рабочего места должны быть достаточными (рис. 17, 18, 19) для:
• размещения работающего человека — с учетом рабочих движений и перемещений согласно функциональному процессу;
• расположения средств управления в min—max пределах моторного пространства (по ширине, глубине, высоте) (рис. 20, 21);
• оптимального обзора источников визуальной информации;
• свободного доступа к местам наладки, ремонта, осмотра;
• рационального размещения основных и вспомогательных средств труда.
Теоретическое введение
Данные о строении тела человека, его форме, размерах, их вариабельности и различиях в зависимости от пола, возраста, этнотерриториальных особенностей, рода занятий, принадлежности городу или селу и других факторов необходимы для:
конструирования технических средств деятельности (станков, подъемно-транспортных машин, медицинского оборудования, мебели, изделий культурно-бытового назначения, спортивного инвентаря и т.п.);
средств коллективной и индивидуальной защиты;
при аттестации и паспортизации рабочих мест;
при эргономической экспертизе готовой продукции.
Обязательный и корректный учет размеров тела позволяет создать в значительной степени оптимальные условия для поддержания рациональной рабочей позы и выполнения рабочих движений. А именно: рассчитать границы досягаемости для рук и ног; рассчитать параметры безопасных рабочих пространств и доступов к узлам монтажа, наладки и ремонта; безопасных расстояний, проходов, аварийных выходов, лестниц; оградительных устройств, площадок, временных вспомогательных сооружений и т. п.
Эргономические размеры тела — это прежде всего инструмент проектирования (организации) рабочей позы путем расчета на их основе эргономических параметров элементов рабочих мест и их пространственной организации. Среди последних особого внимания заслуживают опорные поверхности (поверхность сиденья, спинки, подлокотников; рабочая поверхность и подставка для ног), которые постоянно и непосредственно соприкасаются с телом работающего и являются исходными при расчетах других параметров рабочего места.
Методическое обеспечение
Расчет свободных и компоновочных параметров рабочего места
При расчетах эргономических параметров рабочих мест на основе антропометрических данных, необходимо учитывать:
положение тела работающего (стоя, сидя, лежа), а также возможность его изменения;
величину размаха рабочих движений; необходимость (или ее отсутствие) ограничения рабочего пространства (кабины, отсеки, площадки и т.п.);
возможность регулирования параметров рабочего места;
возможность передвижения сиденья, педали, подставки для ног;
параметры обзорности и др.
При использовании антропометрических данных следует:
предусматривать по возможности большее число регулируемых параметров производственного оборудования и рабочих мест;
рассматривать все множество антропометрических признаков как одинаково необходимое, выявляя их значимость при анализе конкретных объектов производственного оборудования;
учитывать, что базы отсчета при расчетах параметров машины не должны противоречить тем, которые используются при измерении размеров тела;
допускать округление цифровых значений используемых антропометрических признаков только в пределах 1 см и 1°;
знать, что не существует человека, все размеры тела которого соответствовали бы только средним арифметическим значениям или только 5-му или 95-му перцентилям; это лишь условное предположение.
рассчитывать параметры машины на основе средних арифметических значений антропометрических признаков;
использовать антропометрические данные значительной давности (20—25 лет);
использовать антропометрические данные, приводимые в справочниках, монографиях и т.п., если не указаны год сбора материала, пол, возраст и национальность контингента исследуемых, численность обследованной группы населения;
ориентироваться на размеры тела, взятые в положении стоя, для расчетов параметров рабочих мест, предназначенных для работы сидя;
получать основные эргономические размеры путем сложения отдельных классических размеров;
применять зарубежные данные.
Правило 1. Определить характер контингента потребителей, для которого предназначено оборудование (пол, возраст, национальность, род занятий, однородность или смешанность группы по указанным выше признакам). Например, промышленные рабочие Российской Федерации — это мужчины и женщины различного возраста, различной этнической принадлежности и проживающие в различных регионах страны. Внутри когорты промышленных рабочих есть группы, резко отличающиеся по роду деятельности, а следовательно, по тем техническим средствам, которые они используют. Так, на конвейерах (кроме конвейеров для сборки тяжелых деталей) работают в основном женщины различных возрастов, в станкостроении – мужчины (большинство) и женщины, в текстильной и пищевой промышленности – в основном женщины, в электронной промышленности – молодые женщины, на подъемно-транспортных машинах – в основном мужчины и т.д.
Следует учитывать стремительное увеличение размеров тела у молодого поколения по сравнению со старшим.
Знание процентного соотношения потребителей по полу, возрасту, национальности, принадлежности городу или селу и т.п. важно для повышения степени удовлетворенности работающих с техникой.
Правило 2. Составить перечень конкретных эргономических параметров рабочего места, которые будут рассчитаны на основе размеров тела работающего. При этом следует определить:
тип рабочего места согласно предложенной классификации;
ориентацию параметра в пространстве (ширина, высота, глубина);
возможность регулировки параметра или отсутствие таковой;
возможность передвижения элементов рабочего места (подвижность сиденья, перемещение педалей, выдвижение рабочих поверхностей, передвижение пультов на гибких шлангах, подвижность всего поста управления и т. п.);
возможность передвижения работающего или отсутствие таковой.
Правило 3. Выбрать антропометрический признак, который необходим для расчета того или иного параметра машины. При выборе признака следует учитывать:
рабочее положение тела работающего;
особенности рабочей позы (корпус наклонен, выпрямлен, руки на весу или на подлокотниках, ноги на полу или на подставке, на педалях и т.п.);
особенности антропометрического признака, обусловленные полом, возрастом, национальностью, родом занятий и т.п.
Правило 4. Выбрать крайние перцентильные значения признака и этим определить объем удовлетворенных потребителей. Этот выбор в первую очередь связан с наличием или отсутствием регулировки рассчитываемого параметра.
Расчет регулируемых параметров оборудования
Для определения верхней и нижней границ диапазона регулировки параметра используют два значения антропометрического признака, соответствующие 5-му и 95-му перцентилям определенной группы населения (рис.6.9 а) . В этом случае объем потребителей, удовлетворенных значением параметра, будет равен 90 %. Неудовлетворенными останутся 5 % работающих с наибольшими и 5 % с наименьшими размерами тела, т. е. всего 10%.
Расчет нерегулируемых параметров оборудования
Параметры проходов на рабочем месте измеряют так же, как и габаритные параметры рабочего места.
Задания для практикума
Рассчитать соотношение высот рабочей поверхности, сиденья и подставки для ног, учитывая антропометрические данные только женщин, работающих в положении сидя.
Условия. Сиденье не регулируется по высоте, но всем работницам оно должно быть удобным.
Начать расчет с определения высоты сиденья, которая соответствует признаку « высота подколенного угла над полом », согласно 95-му перцентилю, т.е. высоких женщин. Для низкорослых женщин следует рассчитать высоту подставки для ног, которая будет равна разнице между значениями 95-го и 5-го перцентилей указанного выше признака. Высота рабочей поверхности будет равна высоте сиденья, рассчитанного на самую высокую женщину плюс 270 — 280 мм.
Рассчитать границы максимальной и минимальной вертикальной досягаемости для рук в положении стоя.
Условия. У настенного пульта работают мужчины и женщины. Использовать следующие размеры тела: « высота III фаланговой точки над полом » и « вертикальная досягаемость рук ».
Лекция 9. Эргономический расчет параметров рабочего места
Лекция 9. Эргономический расчет параметров рабочего места
Трудовая активность человека во многом определяется условиями, в которых он работает. К ним, прежде всего, относятся рабочее пространство и рабочее место. Та часть рабочего пространства, где располагается производственное оборудование, с которым взаимодействует человек в рабочей среде, называется рабочим местом.
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 функционированию и пространственному размещению основных и вспомогательных средств труда для обеспечения оптимальных условий трудового процесса. Оснащение рабочего места включает все элементы, необходимые работающим для решения поставленных производственных задач. К ним относятся основные и вспомогательные средства труда и техническая документация.
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.
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. Рабочее место, хорошо приспособленное к человеку к его трудовой деятельности, правильно и целесообразно организованное в отношении пространства, формы и размера, обеспечивает ему удобное положение при работе и высокую производительность труда при наименьшем физическом и психологическом напряжении. Рабочее место влияет непосредственно на безопасность труда, сохранение здоровья, повышает культуру и эффективность труда.
При эргономическом проектировании рабочего места необходимо исходить из конкретного анализа трудового процесса человека на данном оборудовании и учитывать антропометрические данные, физиологические и психологические характеристики трудового процесса, психофизиологические и психические возможности и особенности работающих людей, санитарно-гигиенические условия работы и т. д. Так, например, в условиях производства для одного работника требуемая оптимальная площадь составляет 4 м²; в учебной аудитории – 2,5 м²; в классе для уроков масляной живописью из расчета 3,5 м² на человека, который оборудован механической вытяжной вентиляцией.
При проектировании рабочих мест должны быть соблюдены следующие основные эргономические требования (условия):
· размещения работающего человека с учетом рабочих движений и перемещений в соответствии с требованиями технологического процесса;
· выполнения основных и вспомогательных операций в удобном рабочем положении, соответствующем специфике трудового процесса, и с применением наиболее эффективных приемов труда;
· расположения средств управления в пределах максимальных и минимальных границ пространства движений человека (по ширине, глубине и высоте);
· оптимального обзора источников визуальной информации, смены рабочей позы и рабочего положения;
· свободного доступа к местам профилактических осмотров, ремонта и наладки, удобства их выполнения;
· рационального размещения основных и вспомогательных средств труда (оборудования-компьютера, оргтехники), безопасности работающих;
· обеспечение оптимальных санитарно-гигиенических условий труда.
Так, размеры проходов между элементами рабочего места рассчитываются в зависимости от частоты их использования и числа работающих людей, рациональных маршрутов их движения, необходимых размеров транспортных проездов, требований техники безопасности и санитарно-гигиенических норм (например, в учебной аудитории между рядами двухместных столов – должно быть не менее 60 см.). А размеры транспортных проездов должны быть не менее ширины транспортного средства плюс пространство, занимаемое телом стоящего человека в спецодежде.
Средства оснащения (управления) и параметры рабочего места.
При проектировании рабочего места необходимо соблюдать ряд правил, которые касаются средств оснащения (управления):
· на рабочем месте должны размещаться только необходимые средства оснащения (управления);
· они должны располагаться в пределах границ досягаемости, исключая частые наклоны и повороты головы;
· часто используемые средства должны располагаться ближе к рабочему сидению;
· предметы труда должны располагаться на рабочем месте в последовательности рабочих операций;
· предметы и средства труда должны располагаться так, чтобы не перекладывать их из руки в руку.
Параметры рабочего места.
Комплекс параметров рабочего места состоит из габаритных, компоновочных (или сопряженных с первыми) и свободных (несопряженных).
Габаритные параметры включают предельные размеры внешних очертаний рабочего места. Габаритный объем определяется как сумма объемов, занятых оборудованием, объемом пространства, необходимого человеку для выполнения рабочей операции, проходов и подходов к рабочему месту, а также «мертвым» пространством, создаваемым неправильными формами этих объектов.
Компоновочные (сопряженные параметры) характеризуют положение отдельных элементов рабочего места относительно друг друга и работающего человека. Ими обеспечивается досягаемость из различных поз, перемещения, направление рабочих движений и величина усилий. Компоновочные параметры рассчитаны на основе данных статистической и динамической антропометрии и входят в размерные цепи с габаритными параметрами.
Свободные (несопряженные) параметры не имеют общих баз отсчета с другими элементами. Они могут быть постоянными и переменными (регулируемыми). В качестве примера свободных параметров могут быть рассмотрены высота и угол подставки для ног, высота сидения, спинки и подлокотника кресла, подвижность спинки вперед-назад и т. д.
Учет этих параметров особо важен при проектировании рабочих мест на производстве и в офисах, учитывая характер и особенности трудового процесса. В основу общих правил использования антропометрических данных при расчете параметров рабочих мест и оборудования положен метод перцентилей.
При расчете параметров рабочих мест необходимо использовать базы отсчета, которые соотносятся с базами, взятыми при измерении размеров тела (см. лекцию 8). Для расчета компоновочных параметров рабочих мест нулевыми следует считать точки, имеющие нижеследующее расположение:
· в положении стоя: на плоскости пола или горизонтальной плоскости, параллельной полу (подиум, пол в транспорте, кабине лифта); на фронтальной плоскости, параллельной переднему краю оборудования; на срединно-сагитальной плоскости.
· в положении сидя: на плоскости пола, сиденья или горизонтальной плоскости, параллельной полу; на фронтальной плоскости, касательной к наиболее выступающим точкам спины.
Конечными точками измерений будут те элементы оборудования, которые работающий человек может свободно, без напряжения достать, не меняя положения тела и позы.
При организации рабочего места необходимо принимать во внимание:
· рабочую позу – наиболее частое и предпочтительное взаиморасположение частей тела при выполнении трудовых операций (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.
Рациональная рабочая поза та, которая поддерживается за счет минимума активных напряжений мышц.
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 – 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.
Рабочее пространство и организация рабочего места, досягаемость и величина усилий на органы управления, а также характеристики обзорности обуславливаются, прежде всего, положением тела работающего. Наиболее распространены рабочие положения: стоя, сидя, сидя-стоя, реже – лежа. Каждое из положений характеризуется определенными условиями равновесия, степенью напряжения мышц, состоянием кровеносной и дыхательной систем, расположением внутренних органов и, следовательно, расходом энергии. Например, учеными установлено, что наиболее эффективна с точки зрения организации труда переменная поза «сидя-стоя», так как дает возможность сменить группы напряженных мышц, поддерживающих рабочую позу, восстанавливает работоспособность (например, библиотекарь, учитель). Самая утомительная поза «стоя», так как требуется значительная работа мышц по балансированию и удержанию равновесия тела, увеличивается давление на стенки сосудов, наблюдается застой крови в мышцах нижних конечностях.
Выбор рабочего положения связан с размерами пространства движений человека, величиной и характером (статическая, динамическая) рабочей нагрузки, объемом и темпом рабочих движений, требуемой степенью точности выполнения операций, особенностями предметно-пространственного окружения.
Прежде чем приступать к проектированию рабочего места с учетом эргономических требований (система «человек – машина») необходимо произвести анализ трудовой деятельности т. е. изучить задачу и последовательность операций, которые должен выполнять человек (метод наблюдения, опроса и т. п.). Все это поможет оптимизировать взаимодействие человека с машиной, затем с непосредственным рабочим пространством и, наконец, с общей средой, в которой должны работать человек и машина. При совершенствовании существующего рабочего места, а также при проектировании принципиально новой машины необходимо оценить на месте предложенные решения
Анализ состоит в постановке целого ряда вопросов и определении этапов, ведущих обычно к составлению последовательных записей или письменного отчета, с целью формулирования и уточнения данной ситуации. Это создает базу для следующего этапа, результатом которого могут быть рекомендации, какие-то проектные идеи и предложения или полный проект для первоначальной его оценки.
Изучение и анализ человека, как компонента системы «человек – машина». Прежде всего, следует определить границы возможного диапазона лиц, которым предстоит пользоваться анализируемым рабочим местом. Необходимо определить диапазон и возрастные границы, пол, различные размеры тела, интеллект, опыт, подготовку и т. д., которую должны иметь потенциальные потребители.
Когда эти аспекты будут окончательно определены, следует рассмотреть область машины (оборудования или орудия труда) и сделать предварительный анализ последовательности выполнения операций на ней.
Затем следует проанализировать, как функционируют рассматриваемые машины во взаимодействии с человеком (например, если мы анализируем рабочее место студента за компьютером). При рассмотрении взаимодействия человека и машины полезно представить его в виде замкнутого информационного контура (см. рисунок – схемы анализа рабочего места:), все части которого должны функционировать соответствующим образом, не вызывая никаких задержек в потоке информации, чтобы обеспечить успешную, безопасную и эффективную работу.
Рассмотрим подробнее схему «информация – решение – действие». Концепция схемы позволяет поставить вопрос по каждой ее части:
· получает ли оператор необходимую ему информацию для принятия решения;
· достаточно ли адекватно она предъявляется ему на средствах отображения информации;
· может ли он легко и эффективно передать сигнал о принятых решениях или необходимо усовершенствовать органы управления;
· совместимы ли друг с другом средства отображения;
· информации и органы управления и хорошо ли они скомпонованы на панели управления машиной и соответствуют ли компоновке самой машины.
Таким образом, правильный подход (когда за основу взят человек) и деление процесса исследования на информацию (сенсорный вход, т. е. связанный с работой органов чувств), решение и действие (моторный выход) удачно сочетается с другим подходом (когда за основу взята машина) и делением процесса на средства отображения информации, органы; управления и компоновку панелей и машины.
Проанализировав работу машины, следует рассмотреть взаимодействие человека с его непосредственным окружением (рабочее пространство). Необходимо изучить все, что может повлиять на положение, позу и зоны досягаемости потенциальных потребителей, а также комфорт и эффективность их работы. В нашем примере это расположение рабочего оборудования: столов, стульев, ПК, периферийных устройств к компьютеру, площадь помещения, ширина проходов, наличие интерактивной доски, демонстрационный стол преподавателя на подиуме.
Проанализировав работу оборудования, рассмотрим взаимосвязи человека с окружающей средой. При этом необходимо изучить:
· физические факторы среды (освещение, шум, микроклимат, вентиляция);
· химические, биологические и психологические факторы (например, рабочая группа, структура команды, социально-психологические факторы и т. д.).
Измеренные характеристики изучаемой фактической среды, а также расчетные или заданные характеристики нового проекта определяются и сравниваются с нормативными требованиями.
Схема анализа рабочего места
Рассматривая схему анализа рабочего места нужно обратить внимание на графу «специальные вопросы». Здесь должны рассматриваться вопросы о том, что может функционировать неправильно, какие могут возникнуть ошибки и чрезвычайные обстоятельства, какие последовательности операций нерегулярны (например, неожиданное выключение какого-либо звена), какие противоаварийные условия и процедуры требуется предусмотреть и т. д. Ставится непрерывно вопрос «что произойдет, если. » для того, чтобы продумать и предусмотреть устранение нежелательных ситуаций, если они возникнут.
Выводы: Конструкция рабочего места и взаимное расположение всех его элементов (сиденье, органы управления, средства отображения информации и т. д.) должны соответствовать антропометрическим, физиологическим и психологическим требованиям, а также характеру работы.
Рабочее место должно быть организовано в соответствии с требованиями стандартов, технических условий и (или) методических указаний по безопасности труда. Соблюдая эти правила и нормы, мы не только сохраним свое здоровье, повысим работоспособность, но и получим психологический комфорт и удовлетворение от работы.
