Текст
                    Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Пермский национальный исследовательский
политехнический университет»

Н.Л. Вишневская, Л.В. Плахова,
М.Ю. Лискова, А.Л. Долинов

ЭРГОНОМИКА
ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Утверждено
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия

Издательство
Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2019


УДК 331.101.1(075.8) ББК У9(2)242.10я73 Э74 Рецензенты: д-р техн. наук, проф. Г.А. Цветков (Пермский национальный исследовательский политехнический университет); д-р техн. наук, генеральный директор А.Н. Земсков (ООО «Зарубежшахтострой») Эргономика профессиональной деятельности : учеб. поЭ74 собие / Н.Л. Вишневская, Л.В. Плахова, М.Ю. Лискова, А.Л. Долинов – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2019. – 115 с. ISBN 978-5-398-02191-2 Изложены основные сведения о науке «Эргономике», методах и технических способах применения эргономики для проектирования и организации рабочих мест, антропометрии, правилах учета антропометрических данных при расчете эргономических параметров рабочих мест «сидя» и «стоя». Рассматриваются этапы проектирования рабочих мест с учетом создания гуманной среды обитания, обеспечивающей сохранение здоровья, повышение производительности и охрану труда персонала. Приведены способы оценки состояния физиологических систем организма работающего в зависимости от видов физической и умственной нагрузки. В приложении к пособию содержатся выдержки из нормативных документов, таблицы. Учебное пособие издается в соответствии с учебным планом для студентов высших учебных заведений и предназначено для лабораторных и практических занятий по дисциплинам «Эргономика» и «Эргономика в обеспечении охраны труда», для подготовки бакалавров и магистров в рамках ФГОС ВО с учетом требований профессиональных стандартов. Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 20.03.01 «Техносферная безопасность». УДК 331.101.1(075.8) ББК У9(2)242.10я73 ISBN 978-5-398-02191-2 2 © ПНИПУ, 2019
ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие ..................................................................................................... Введение ........................................................................................................... 1. Основы эргономики..................................................................................... 1.1. Понятие эргономики........................................................................ 1.2. Объект, предмет, цели, задачи эргономики .................................. 2. Методы и технические средства эргономики ........................................... 2.1. Классификация эргономических методов ..................................... 2.2. Методы получения исходной информации для характеристики деятельности человека......................................... 2.3. Технические средства эргономики................................................. 3. Основные сведения об антропометрии ..................................................... 3.1. Перцентиль ....................................................................................... 3.2. Антропометрические данные.......................................................... 3.3. Статические антропометрические признаки................................. 3.4. Динамические антропометрические признаки ............................. 3.5. Временные характеристики ............................................................ 3.6. Зоны видимости ............................................................................... 3.7. Моторное пространство. Зоны досягаемости ............................... 3.8. Усилия ............................................................................................... 4. Правила учета антропометрических данных при расчете эргономических параметров рабочих мест ................................................... 4.1. Рабочее пространство, рабочее место и рабочая задача .............. 4.2. Рабочие положения и позы ............................................................. 4.3. Рабочая поверхность........................................................................ 4.4. Расчет эргономических параметров рабочего места .................... 4.5. Базы отсчета для измерения параметров рабочих мест ............... 4.6. Классификация рабочих мест ......................................................... 4.7. Нагрузки и тяжесть труда ............................................................... 4.8. Нагрузки и напряженность трудового процесса........................... 4.9. Методика анализа пространственной компоновки проектируемого рабочего места ............................................................ 4.10. Методика эргономической оценки стационарного рабочего места сидя ................................................................................ 5. Эргономика и проблемы аварийности и травматизма ............................ 6. Практикум по эргономике .......................................................................... Тема 1. Установление эргономических параметров рабочего места ......... Тема 2. Регулирующая роль центральной нервной системы в процессе труда............................................................................................... Практическое занятие 1. Рефлексометрия............................................ 5 7 9 9 9 13 13 17 19 20 21 25 32 33 35 37 40 41 43 43 44 44 45 50 54 58 59 61 63 69 72 72 73 73 3
Практическое занятие 2. Усвоение ритма ............................................ 74 Тема 3. Физиология двигательного аппарата человека............................... 75 Практическое занятие 3. Динамометрия .............................................. 75 Практическое занятие 4. Координация движений .............................. 75 Тема 4. Исследование функционального состояния сердечно-сосудистой системы человека в процессе труда ......................... 77 Практическое занятие 5. Определение частоты пульса путем пальпации артерий (пульсометрия) ........................................... 77 Практическое занятие 6. Измерение артериального давления .......... 80 Практическое занятие 7. Определение расчетным способом некоторых гемодинамических показателей ......................................... 82 Тема 5. Психологические процессы в трудовой деятельности. Восприятие....................................................................................................... 83 Практическое занятие 8. Определение восприятия времени ............. 83 Практическое занятие 9. Оценка объема и общего показателя внимания.................................................................................................. 84 Практическое занятие 10. Изучение распределения внимания ......... 86 Практическое занятие 11. Расчет уровня работоспособности и прироста производительности труда ................................................ 88 Практическое занятие 12. Влияние условий труда на работоспособность............................................................................. 88 Тема 6. Эргономический анализ производственной среды ........................ 89 Практическое занятие 13. Анализ факторов производственной среды по эргономической карте............................................................ 89 Список литературы ......................................................................................... 100 Приложение 1. Карта №___ условий труда на рабочем месте ................... 102 Приложение 2. Критерии оценки элементов условий труда ...................... 103 4
ПРЕДИСЛОВИЕ Цель данного учебного пособия – раскрыть эргономические особенности деятельности человека на современном производстве для оптимизации условий и процесса труда в соответствии с анатомо-физиологическими и психологическими возможностями организма работающего. Задачи – расширить знания, умения и навыки студентов по основным нормативно-правовым актам в области обеспечения безопасности эргономическими методами, что позволит ориентироваться в основных проблемах техносферной безопасности. «Эргономика профессиональной деятельности» является одним из базовых курсов в цикле профессиональной подготовки, поскольку раскрывает основные принципы и приемы проектного формирования элементов и комплексов оборудования и предметного наполнения среды, составляющих важнейшую часть производственных комплексов и современных производственных интерьеров. Данный курс эргономики, раскрывая комплекс практических навыков при решении задач, оценке и эргономичном проектировании рабочих мест, формирует тип проектного мышления, направленный на создание гуманной среды обитания. Эргономика изучает все составляющие среды обитания человека – от компьютерной мышки до рабочего места и технологического процесса, и устанавливает оптимальные параметры всех компонентов. Учебное пособие по курсу состоит из пяти разделов, последовательно раскрывающих основные моменты его освоения: • Основы эргономики; • Методы и технические средства эргономики; • Основные сведения об антропометрии; • Правила учета антропометрических данных при расчете эргономических параметров рабочих мест; • Эргономика и проблемы аварийности и травматизма. 5
Кроме того, в рамках пособия представлен практикум по эргономике. Представленные разделы завершаются Приложениями, которые могут использоваться для решения заданий, представленных в данном пособии. В пособии использованы выдержки из действующих нормативных документов, таблицы, иллюстративный материал. Источники отечественных и зарубежных авторов представлены в списке литературы. 6
ВВЕДЕНИЕ Эргономика в обеспечении охраны труда и безопасности С развитием производства изменяются условия, характер и содержание труда человека. С одной стороны, открываются широкие возможности для облегчения труда, освобождения человека от выполнения однообразных, трудоемких ручных операций. С другой стороны, быстрый рост энергетических, скоростных и других параметров техники, повышение уровня автоматизации технологических процессов приводят к появлению новых факторов, неблагоприятно влияющих на организм человека. К ним относится ограничение общей подвижности, неравномерность мышечной нагрузки и рост напряженности труда. Отрицательное воздействие новых условий труда нередко усугубляется наличием вредных факторов производственной среды − интенсивного шума, вибрации, неблагоприятного микроклимата, пыли, токсических веществ. В этих условиях управление техникой, особенно в высокомеханизированном и автоматизированном производстве, провоцирует ошибки человека, сопровождающиеся появлением аварийных ситуаций. Человек несет ответственность за эффективную работу всей технической системы, и допущенная им ошибка может привести к тяжелым последствиям. Охрана труда работающих в современных условиях производства может быть обеспечена лишь при всестороннем учете возможностей человека как при проектировании техники и технологии, так и при организации трудового процесса. В правильном решении этих задач существенную роль играет эргономика. Исследования в этой сфере направлены на выявление закономерностей взаимоотношения компонентов системы «человек−машина» для укрепления физического и психического здоровья работающих, развития личности человека и повышения производительности труда. 7
Эргономика занимается комплексным изучением и проектированием трудовой деятельности с целью оптимизации орудий, условий и процесса труда. Для эргономики характерен системный подход в решении задачи оптимального взаимодействия человека и техники. Большое значение имеет разработка эргономических требований к техническим средствам деятельности, в том числе к производственному оборудованию. Сохранение здоровья человека и высокая эффективность труда могут быть достигнуты при обеспечении соответствия технических параметров оборудования антропометрическим, физиологическим, психофизиологическим и психологическим возможностям человека. Эргономические требования устанавливаются к элементам оборудования, которые связаны с человеком при выполнении трудовых действий в процессе эксплуатации, монтажа, ремонта, транспортирования и хранения оборудования. Важным объектом эргономического анализа и нормирования рабочих мест является положение работающего в процессе труда (сидя или стоя). Положение тела и рабочая поза человека являются одним из факторов, поддерживающих систему взаимодействия нервно-мышечных структур в состоянии готовности к совершению точных двигательных актов. В заключение необходимо отметить, что эргономика находит эффективные средство управления проектированием и созданием техники и условий ее функционирования с тем, чтобы они обеспечивали высокую эффективность деятельности человека и одновременно способствовали его всестороннему развитию, обеспечивали комфорт и безопасность, сохраняли его здоровье и работоспособность. 8
1. ОСНОВЫ ЭРГОНОМИКИ 1.1. Понятие эргономики Ergonomics (греч. Ergon – работа, Nomos – закон). Эргономика – это наука, изучающая деятельность человека или группы людей в условиях современного производства с целью оптимизации орудий и процесса труда. Это научная и проектировочная дисциплина (область знания), комплексно изучающая трудовую деятельность в системах «человек–техника–среда» (ЧТС). Эргономика – наука, изучающая различные предметы, находящиеся в непосредственном контакте с человеком в процессе его труда и жизнедеятельности. Ее цель – разработать форму предметов, которые были бы максимально удобными для человека при их использовании, и предусмотреть систему взаимодействия с ними. Область применения эргономики – организация рабочих мест, как производственных, так и бытовых, а также промышленный дизайн. 1.2. Объект, предмет, цели, задачи эргономики Объектом изучения эргономики является система «человек– техника» (человек–техника–среда). Система «человек–техника» относится к числу основных понятий эргономики. Система «человек–техника» (или «рабочая система») включает одного или большее число людей и производственное оборудование, используемое при выполнении задачи системы в рабочем пространстве, в среде на рабочем месте и в ситуациях, определяемых рабочими задачами. Техника – совокупность технических средств‚ используемых оператором в процессе трудовой деятельности. Объект исследования эргономики – система «человек–техника– среда», поэтому особое внимание сосредоточено на положении 9
и роли человека в этой системе, что получило название человеческие факторы в технике. Другими словами, это показатели связи человека, машины, предмета деятельности и среды для достижения конкретных целей. Человеческие факторы в технике актуальны, так как отражают взаимодействия человека и технической системы. Человеческие факторы в технике формируются на основе базовых характеристик: социально-психологических, психологических, физиологических и психофизиологических, антропологических, гигиенических в их соотношении с техникой. Исследователям и проектировщикам важно не только знать базовые характеристики, но и представлять, как на их основе формируются человеческие факторы в технике, эргономические свойства и эргономичность систем «человек–техника». Эргономичность системы «человек–техника–среда» взаимосвязана с критериями производительности, надежности, экономичности и эстетичности. Эргономичность – это целостность эргономических свойств, к которым относятся управляемость, обслуживаемость, освояемость и обитаемость. Каждое эргономическое свойство представляет определенную целостность человеческих факторов в технике, которые являют собой разные, но взаимосвязанные существенные признаки указанных свойств. Основной предмет исследования эргономики – эргономическая система. В состав эргономической системы входят звенья системы при выполнении работы. Анализ показывает, что состав эргономической системы будет изменяться соответственно этапам развития взаимоотношений человека и техники. Эргономическая система (рис. 1.1) образуется следующими составляющими: человек-оператор, орудие труда, предмет труда, внешняя среда. При таком составе эргономической системы очень важно правильно представить внутрисистемные связи. Это необходимо для 10
понимания внутренней организации системы, определения ее уязвимых звеньев и прогнозирования ее поведения в различных условиях эксплуатации. Рис. 1.1. Эргономическая система Основная цель эргономики – согласование конструкции технических устройств и условий их функционирования с психофизиологическими характеристиками работающего. Для реализации поставленной цели требуется решение довольно разноплановых задач эргономики: 1) изучение особенностей взаимодействия техники и человека в конкретных условиях; 2) совершенствование технических средств и условий их функционирования, связанных с возможностями человека; 3) подготовка персонала для работы на машинах. Структура эргономики Эргономика в современном виде состоит из трех разделов: инженерная психология, техническая эстетика, производственная эргономика. – Инженерная психология в нашей стране получила широкое развитие. Ее задачи определяются изучением связи конструкций пультов управления важнейшими народно-хозяйственными объек11
тами (атомные электростанции, аэропорты, энергосистемы и т.д.) с особенностями восприятия и переработки информации операторами. – Техническая эстетика – теоретическая основа дизайна; научная дисциплина, изучающая социально-культурные, технические и эстетические проблемы формирования гармоничной предметной среды. – Часть эргономики, обосновывающая гигиенические, физиологические и психологические требования к конструкциям производственного оборудования – производственная эргономика. В свете создания новой прогрессивной техники роль производственной эргономики должна возрасти. Эргономика – междисциплинарная отрасль науки, заимствующая знания, методы исследования и технологии проектирования из разных отраслей знания и практики: − психология труда, теория групповой деятельности, когнитивная психология; − конструирование; − гигиена и охрана труда, научная организация труда; − антропология, антропометрия; − медицина, анатомия и физиология человека; − теория управления. В рамках изучения и практического применения эргономических понятий пользуются основными показателями. • Антропометрический показатель регламентирует соответствие машины размерам и форме человеческого тела‚ подвижности его частей тела. Обеспечивает рациональную удобную позу, правильную осанку, оптимальные рабочие зоны рук и ног и оптимальную хватку рукояток (кнопок, рычагов и т.д.). • Гигиенический показатель – характеризует условия жизнедеятельности и оптимальной работоспособности при его взаимодействии с машиной. Характеризует группу факторов производственной среды, воздействующих на организм работающего: освещенность‚ состояние тепловой среды, газовый состав воздуха, 12
азрозольные компоненты, шумо-вибрационное воздействие, уровень электромагнитного, радиационного загрязнения и др. • Физиологические и психофизиологические требования определяют соответствие СЧТС следующим возможностям и особенностям человека: силовым‚ скоростным‚ энергетическим‚ зрительным‚ слуховым‚ осязательным‚ обонятельным. • Психологический показатель отражает соответствие машины особенностям восприятия‚ памяти‚ мышления‚ психомоторики‚ закрепленным и вновь формируемым навыкам, степень и характер группового взаимодействия‚ опосредование межличностных взаимоотношений. 2. МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЭРГОНОМИКИ 2.1. Классификация эргономических методов Методы исследования в эргономике условно могут быть разделены на три группы: аналитические (или описательные), экспериментальные и расчетные. В большинстве исследований они тесно переплетены между собой и применяются одновременно, дополняя друг друга. Первую группу методов условно называют организационными. К ним относятся методологические средства эргономики, обеспечивающие системный подход к исследованию и проектированию. Характерной чертой таких исследований и проектирования является не синтез результатов, полученных на основе независимых исследований, а организация такого исследования и проектирования, в ходе которых используются в определенном сочетании принципы и методы различных дисциплин. Эффективным инструментом осуществления такой функции является системное моделирование, где предмет моделирования рассматривается как система и сам процесс расчленяется на систему моделей. 13
Наиболее обширна вторая группа методов, внутри которой в зависимости от целей и характера исследований выделяется целый ряд конкретных методических процедур. Вторую группу методов составляют эмпирические способы получения научных данных. К этой группе относятся: − наблюдение и самонаблюдение; − экспериментальные процедуры (лабораторный и производственный, эксперименты); − диагностические методики (тесты, анкеты, социометрия, интервью и беседы); − анализ процессов и продуктов деятельности; − моделирование (предметное, математическое и т.д.). Третью группу методов составляют различные способы количественной и качественной обработки данных. Также существуют различные психофизиологические методики: − измерение времени реакции (простой сенсомоторной реакции, реакции выбора, реакции на движущийся объект и т.д.); − психофизические методики (определение порогов и динамики чувствительности в различных модальностях); − психофизические методы исследования перцептивных, когнитивных процессов и личностных характеристик. Перцептивные процессы – процессы, связанные с восприятием, познанием. Перцептивная память – хранится в течение небольшого периода времени. Запоминание, воспроизведение, забывание есть мнемические процессы, то есть процессы, связанные со свойствами памяти. Когнитивная психология (англ. cognition – познание) изучает механизмы, при помощи которых человек познает окружающий мир. Когнитивные процессы – познавательные процессы. В эргономике широкое распространение получили методы электрофизиологии, изучающей электрические явления в организ14
ме человека при различных видах его деятельности. Они позволяют оценивать временные параметры многих процессов, их выраженность, топографию, механизмы их регулирования и т.д. К ним относятся: – электроэнцефалография – запись электрической активности мозга с поверхности головы – дает возможность качественного и количественного анализа функционального состояния собственной активности мозга и его реакций при действии раздражителей; – электромиография – запись электрической активности мышц – чувствительный показатель включения в двигательную активность или статическую работу определенных мышечных групп; – регистрация кожно-гальванической реакции – изменение разности потенциалов кожи – показатель электропроводимости кожи; – электрокардиография – запись электрической активности сердца – индикатор состояния сердечно-сосудистой системы; – электроокулография – запись электрической активности наружных мышц глазного яблока – объективный показатель перемещения взора человека при рассматривании какого-либо объекта. Включает эргономика в свой методический арсенал и биотелеметрию – дистанционное исследование функций и измерение показателей жизнедеятельности человека, которое осуществляется в реальной обстановке в течение длительного времени. Фиксация количественного и качественного снижения работоспособности, а также нарушения координации процессов, связанных с выполнением работ, позволяет наблюдать за развитием утомления без отрыва человека от трудового процесса, причем часто выявляется снижение работоспособности еще до изменения количественных и качественных показателей работы. Перспективным является применение в диагностических целях субъективных оценок утомления, что дает основание для развития различных направлений в методах диагностики – опросников и анкет. Опросники позволяют выявить качественно разнообразные симптомы утомления, которые с большей или меньшей легкостью 15
могут быть осознаны человеком. Состояние человека оценивается общим количеством симптомов. Методики субъективного анкетирования предназначены для оценки степени утомления самим человеком. Испытуемого просят соотнести свое состояние с рядом признаков, для каждого из которых выделены полярные оценки (отсутствие/присутствие, плохой/хороший). Расстояние между крайними точками представляется в виде многоступенчатой шкалы. Степень выраженности каждого признака определяется расположением точки, выбранной испытуемым на этой шкале. Методы измерения рабочей нагрузки разнообразны. Измерение рабочей нагрузки на практике необходимо прежде всего для установления уровня наибольшей нагрузки на организм человека при выполнении различных действий, операций. Один из методов оценки рабочей нагрузки основан на анализе выполнения задач по временной шкале. Обработка данных о временных распределениях задач может осуществляться вручную и на компьютере. В том и другом случае составляется «профиль рабочей нагрузки». Этот профиль должен быть проанализирован и уточнен опытными операторами. Пики рабочей нагрузки указывают, на какие фрагменты выполнения задачи следует обратить наибольшее внимание в целях оптимизации деятельности. В эргономических исследованиях находят применение методы биомеханики: ускоренная киносъемка, циклография, киноциклография, видеозапись и др. С их помощью характеризуется двигательная активность человека с точки зрения пределов эффективности трудовых движений, работы различных звеньев опорно-мышечного аппарата. Широкое применение получила техника антропометрических исследований – измерение тела человека и его частей: головы, шеи, груди, живота, конечностей при помощи специальных инструментов. Измеряются длина и ширина, обхват (окружность) и другие параметры частей тела. В проектировании находит применение соматография – технико-антропометрический анализ положения тела и изменения ра16
бочей позы человека, соотношения размеров человека и машины. Результаты этого анализа обычно представляются в графической форме. Соматография позволяет рассчитывать зоны легкой и оптимальной досягаемости, находить оптимальные способы организации рабочего места с учетом пропорциональных отношений между элементами оборудования и человеком. Для изучения условий деятельности и влияния их на здоровье человека используются физические, химические, физиологические, токсикологические и другие методы гигиены труда. Используемые в эргономике социометрические методы исследования межличностных отношений позволяют: – выявить факт предпочтения или установки, выраженный индивидом в отношении других членов группы в определенных ситуациях управления и технического обслуживания сложных систем; – описать положение индивида в группе так, как оно представляется самому субъекту, и сопоставить это с реакциями других членов группы; – выразить взаимоотношения внутри сравниваемых групп с помощью формальных методов. Одной из распространенных методик исследования совместимости членов малых групп является гомеостатическая методика, которая нашла применение в проектировании групповой деятельности операторов. В каждом отдельном случае речь должна идти об экономном подборе небольшого числа методов. Именно задача определяет подбор, модификацию или создание новых методов исследования в эргономике. 2.2. Методы получения исходной информации для характеристики деятельности человека Эргономическое проектирование техники и технически сложных потребительских изделий предполагает выявление условий, в которых протекает деятельность человека, а также аналитическую характеристику присущих ей психических и психофизиологических 17
функций. В каждом отдельном случае состав этих функций и их взаимосвязь в общей структуре трудового процесса различны. В науках о труде сложились два метода получения исходной информации, необходимой для характеристики трудовой деятельности. Это методы описательного и инструментального профессиографирования. Описательное профессиографирование включает: – анализ технической документации и инструкций по использованию техники; – эргономическое изучение техники (систем), сопоставление его результатов с нормативными документами по эргономике; – наблюдение за ходом рабочего процесса. С помощью этого метода, дополненного хронометражем – регистрацией изменения во времени характеристик деятельности, а также видеозаписью всех операций в порядке их следования, можно достаточно подробно характеризовать деятельность человека; – опрос регламентированный, для которого характерны предварительная подготовка единообразных для всех опрашиваемых вопросов и строго заданная их последовательность; – опрос нерегламентированный, предполагающий свободную беседу с опрашиваемым в соответствии лишь с ее общим планом, что требует определенных навыков и даже искусства; – самоотчет человека в процессе деятельности; – экспертную оценку; – количественную оценку эффективности деятельности. Инструментальное профессиографирование включает: – измерение и оценку факторов производственной среды; – регистрацию и последующий анализ ошибок. Сбор и анализ данных об ошибочных действиях человека являются одним из важных путей анализа и оценки эргономических характеристик системы «человек–техника» или технически сложных потребительских изделий; – объективную регистрацию энергетических затрат и функционального состояния организма человека; 18
– объективную регистрацию и измерение трудно различимых (в обычных условиях) составляющих деятельности человека, таких как направление и переключение внимания, оперирование органами управления и др. Для этого используются различные методы: регистрация направления взгляда человека и показаний приборов с последующим наложением траектории взгляда на приборную панель; циклография, или кинорегистрация движений рук; измерение силы сопротивления органов управления; магнитофонная регистрация речевых сообщений. Подобные методы и средства используются непосредственно в процессе деятельности, а регистрируемые параметры соотносятся с хронограммой трудового процесса; – объективную регистрацию и измерение показателей физиологических систем, обеспечивающих процессы обнаружения сигналов, выделение информационных признаков, информационный поиск, оперирование исходными данными для принятия решений, а также исполнительные (двигательные или речевые) действия. К числу таких показателей относятся, например, состояние зрительной системы, речевого и двигательного аппарата. Регистрации подлежат движения глаз наблюдателя, громкая и внутренняя речь, движения и тремор рук, а также электрическая активность зрительной, речевой и двигательной областей коры головного мозга. Эти показатели регистрируются с помощью довольно сложного электрофизиологического оборудования, результаты требуют трудоемкой математической обработки. Перечисленные методы профессионального исследования используются в зависимости от степени сложности изучаемой деятельности и требуемой полноты ее описания. Во многих случаях достаточно метода профессиографирования. Актуальным методом исследования деятельности может быть создание математических моделей, составление алгоритмов, схем деятельности. 2.3. Технические средства эргономики Технические средства, необходимые для эргономических исследований, часто представляют собой стандартные устройства 19
и приборы, специально не ориентированные на применение в данной области. Поэтому нужна адаптация этих технических средств к условиям собственно эргономического эксперимента. Использование компьютера приводит к принципиальной перестройке всей структуры эксперимента. В то же время планирование эксперимента, степень перестройки его процедур и аппаратурного обеспечения зависят от способа применения компьютера. В проектной практике эргономики большое внимание уделяется развитию математических моделей. Основное преимущество этих моделей состоит в том, что они позволяют рассматривать эргономические проблемы уже с момента зарождения программы, разработки, а не на предпоследнем этапе только для того, чтобы как-то включить человека в систему. Не менее существенно и то, что эргономические проектные решения в таких случаях, как правило, наиболее экономичны. 3. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АНТРОПОМЕТРИИ 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; – одежды и обуви; – для специальной оценки условий труда на рабочих местах. 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 20
монтажа, наладки и ремонта; безопасных расстояний, проходов, аварийных выходов, лестниц; оградительных устройств, площадок, временных вспомогательных сооружений и т.п. Эргономические размеры тела – это инструмент проектирования (организации) рабочей позы путем расчета на их основе эргономических параметров элементов рабочих мест и их пространственной организации. 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. Антропометрические признаки − соматические характеристики человека, вариации строения и закономерности развития (линейные, периметровые, угловые размеры тела, сила мышц, форма головы, грудной клетки и др.), выраженные количественно (мм, град, кг, баллы и т.п.). Антропометрические данные используются при проектировании рабочих мест, промышленных изделий, одежды, в том числе специальной, и средств индивидуальной защиты (СИЗ). 3.1. Перцентиль Перцентиль (процент) – значение антропометрического признака для сотой доли совокупности измеренных людей (т.е. это сотая доля объема всей совокупности людей, подвергавшихся антропометрическим исследованиям). Если кривую распределения всей совокупности измеренных людей разделить на 100 равных частей, то получим 99 площадей, в каждой из которых будет свое значение признака и частота его встречаемости. Каждый перцентиль имеет свой номер, совпадающий с его порядком. Например, 1-й перцентиль в распределении отсекает наименьшие значения признака, составляющие 1 % от всех его значений; 5-й перцентиль длины тела у мужчин составляет 163,6 см, т.е. это означает, что 5 % измеренных людей имеют длину тела 163,6 см и ниже, а 95 % – выше. 21
Если площадь, находящуюся под кривой нормального распределения (рис. 3.1), разделить на 100 равных частей (процентов), то получится соответствующее число перцентилей. Каждый из них имеет порядковый номер. На долю первого перцентиля приходится 1 % всех результатов наблюдений (наименьшее значение антропометрической характеристики), на долю второго – 2 % результатов наблюдений (значение антропометрической характеристики несколько больше) и т.д. Пятидесятый перцентиль при нормальном законе распределения соответствует средней арифметической величине (математическому ожиданию, моде, медиане). Рис. 3.1. Построение кривой распределения значений антропометрической характеристики: М(50 %) – математическое ожидание; АХ – размах вариации; АХ (5 %) – доля размаха вариации, равная 5 %; АХ (95 %) – доля размаха вариации, равная 95 % Порядок определения антропометрических характеристик поясним на примере (все числа и понятия в данном примере – условные). Предположим, требуется определить антропометрическую характеристику «рост» студентов какого-либо факультета института. Производим измерения роста всех студентов факультета, которых 22
оказалось 620 человек. В результате получается некоторый массив из 620 случайных чисел. Самый маленький рост (145 см) имеет только одна студентка, самый большой – 195 см – также только один студент. Начинаем строить график распределения случайной величины «рост» (см. рис. 3.1). На оси абсцисс в каком-либо масштабе откладываем размер 145, и на этой отметке вверх откладываем ординату, соответствующую (также в выбранном масштабе) единице, поскольку получен только один размер 145 см. Затем, отступя вправо по оси абсцисс на величину, равную 1/100 от диапазона изменения измеренных значений роста (от 145 до 195 см), откладываем вверх ординату, соответствующую росту 146 см. Предположим, таких замеров получилось 3, и, соответственно, откладываем вверх ординату, соответствующую числу 3. Продолжая построения, получим столбчатую диаграмму, изображающую реальное распределение роста студентов в нашем эксперименте. Фрагмент этой диаграммы показан в левой части графика. Замечаем, что количество одинаковых значений роста (с выбранной нами точностью 1 см) вначале увеличивается, а затем, после роста 170 см, начинает убывать, и, наконец, отметив один случай роста 195 см, заметим, что следующего столбика уже нет. При очень большом (теоретически – бесконечно большом) числе измерений и очень малом (теоретически – бесконечно малом) интервале между значениями полученных случайных величин «верхушками» столбиков образуется плавная непрерывная кривая, подобная изображенной на рис. 3.1. В реальности получить бесконечно большое число замеров нельзя, но существуют математические методы, позволяющие при ограниченном количестве измерений получить достоверную плавную кривую распределения. Она показана на рис. 3.1. Максимум кривой распределения в нашем случае приходится на рост 170 см, это «самый средний» из полученных нами замеров, иначе говоря, это рост, соответствующий математическому ожиданию. Половина (50 %) обследованных нами студентов имеет рост меньше такого или такой, и можно сказать, что рост 170 см соответствует пятидесятому перцентилю или 50%-му уровню репрезентативности. 23
Уровень репрезентативности – величина, выражаемая в процентах, соответствующая части населения при сплошном отборе индивидов, у которой численное значение какого-либо антропометрического признака меньше или равно его заданной величине. Теперь на графике (рис. 3.2) отметим величину, соответствующую 5 % всех обмеренных студентов. Рост, меньший или равный полученному (предположим, это 151 см), соответствует пятому перцентилю или 5%-му уровню репрезентативности. Он показан на графике. Таким же образом получим рост, соответствующий 95%-му уровню репрезентативности или девяносто пятому перцентилю. Предположим, в нашем случае это 189 см, что также показано на графике. а б Рис. 3.2. Площади под нормальной кривой распределения антропометрического признака: а – площадь равна 90 % пользователей; б – площадь равна 95 % пользователей 24
Итак, если мы говорим «пятый перцентиль», или «5%-й уровень репрезентативности», это означает, что 5 % людей имеют антропометрические характеристики такие или меньшие. Это люди небольшого размера. Соответственно, человек 95-го перцентиля, или 95%-го уровня репрезентативности, имеет такой рост, что 95 % людей ниже него (или имеют такой же рост). Это высокий человек. Таким же образом, ровно половина людей, прошедших антропометрические измерения, имеет рост меньший, чем соответствующий пятидесятому перцентилю (50%-му уровню репрезентативности) или равный ему. В идеальном случае размеры рабочего места водителя (оператора) должны быть такими, чтобы все взрослое население было в состоянии управлять данной машиной. Практически считается достаточным, чтобы около 90 % людей – потенциальных операторов – могло удобно располагаться на рабочем месте, оставшиеся 5 % самых малых или 5 % самых больших людей будут испытывать некоторые неудобства, обычно вполне допустимые. Поэтому в конструкторской практике при компоновке рабочего места водителя автомобиля или трактора чаще всего используют размеры тела человека, соответствующие пятому (или десятому) и девяносто пятому перцентилю (5%-му и 95%-му уровням репрезентативности). Некоторые размеры кабины проверяются применительно к пятидесятому перцентилю (50%-му уровню репрезентативности). Схема распределения людей по характеристикам роста показывает процент неучитываемых при проектировании изделий людей, чей рост меньше 5 и превышает 95 перцентилей. Это женщины, рост которых от 115 и больше 175 см, и мужчины ростом больше 180 см. Другими словами, если у вас в легковой машине голова в потолок упирается или ноги не убираются – это работает правило антропометрической схемы для промышленных товаров. 3.2. Антропометрические данные Антропометрические признаки – соматические характеристики человека, отражающие вариации его строения и закономерно25
сти развития (линейные, периметровые, угловые размеры тела, сила мышц, форма головы, грудной клетки и др.) и выраженные количественно (мм, град, кг, баллы и т.п.). Схема измерения антропометрических размеров тела в положении стоя представлена на рис. 3.3, в положении сидя – на рис. 3.4. а б в г Рис. 3.3. Эргономические размеры тела в положении стоя: а – продольные размеры отдельных частей тела; б, в, г – габаритные размеры тела (соответственно – продольные, поперечные, передне-задние) В табл. 3.1 и 3.2 приведен перечень эргономических размеров тела и их статистические параметры, необходимые для расчетов линейных параметров элементов рабочих мест для работы в положении стоя и сидя. 26
а б в Рис. 3.4. Эргономические размеры тела в положении сидя: а, б – продольные и поперечные размеры тела; в – передне-задние размеры тела Таблица 3.1 Эргономические размеры (антропометрические признаки) Положение стоя № п/п Размер тела Пол Х S P5 P95 Высота над полом: 1 2 3 4 5 верхушечной точки (рост) плечевой точки фаланговой точки пальцевой III точки глаз М 175,69 5,62 166,44 184,94 Ж 163,69 5,74 154,24 173,13 М 146,34 5,52 137,25 155,42 Ж 135,99 5,48 126,97 145,00 М 77,30 3,85 70,96 83,64 Ж 73,12 3,35 67,60 78,63 М 66,81 3,68 50,75 72,87 Ж 63,47 3,20 58,21 68,73 М 163,74 5,33 154,65 172,84 Ж 152,55 5,65 143,25 161,84 27
Окончание табл. 3.1 № п/п 6 7 8 9 Размер тела линии талии локтя подъягодичной точки Длина кисти 10 Длина стопы 11 Бидельтоидный диаметр 12 Вертикальная досягаемость рук 13 Размах рук 14 Размах рук, согнутых в локтях 15 Передняя досягаемость рук 16 Наибольший поперечный диаметр туловища 17 Наибольший передне-задний диаметр туловища 28 Пол Х S P5 P95 М 107,89 4,60 100,33 115,46 Ж 101,97 4,19 95,08 108,86 М 108,32 4,82 100,41 116,23 Ж 101,04 4,21 94,12 107,97 М 80,74 4,12 73,96 87,52 Ж 74,89 4,19 67,99 81,97 М 18,79 0,87 17,36 20,22 Ж 16,84 0,80 15,55 18,15 М 26,61 1,18 24,67 28,55 Ж 23,92 1,05 22,19 25,64 М 45,76 2,25 41,63 49,23 Ж 41,16 2,11 37,70 44,63 М 221,91 8,28 208,29 235,53 Ж 204,71 7,92 191,68 217,75 М 178,17 6,75 167,07 189,27 Ж 163,95 7,51 151,60 176,30 М 93,48 3,68 87,42 99,54 Ж 87,01 3,80 80,76 93,26 М 84,90 4,00 78,32 91,48 Ж 78,94 3,77 72,74 85,14 М 51,16 3,10 46,11 56,48 Ж 46,84 3,12 41,70 51,97 М 24,54 2,03 20,68 31,16 Ж 24,23 2,04 20,86 27,59
Таблица 3.2 Эргономические размеры тела (антропометрические признаки) Положение сидя № п/п Размер тела Пол Х S P5 P95 Высота над сиденьем: 1 2 3 4 5 6 верхушечной точки затылочной точки шейной точки плечевой точки подлопаточной точки глаз 7 талии 8 локтя 9 бедра М 91,18 3,18 85,76 95,20 Ж 85,86 3,18 80,63 90,08 М 79,98 3,25 74,63 85,32 Ж 74,69 3,29 69,28 80,10 М 65,12 3,11 60,00 70,24 Ж 61,96 2,87 57,24 66,68 М 62,02 2,90 56,36 66,19 Ж 57,80 2,70 53,27 62,33 М 44,84 2,80 40,23 49,45 Ж 42,43 2,83 37,78 47,09 М 79,04 3,26 73,69 84,40 Ж 74,17 2,93 69,36 78,99 М 26,26 2,16 22,72 29,80 Ж 24,59 2,03 21,25 27,93 М 24,29 2,52 20,15 28,43 Ж 23,56 2,41 19,60 27,52 М 15,06 1,75 12,19 17,93 Ж 14,76 1,36 12,60 17,23 10 Сиденье – III пальцевая фаланга, опущенной вниз руки М 18,01 2,64 13,66 22,65 Ж 16,12 2,68 11,71 20,53 11 Высота колена над полом М 56,19 2,52 52,04 60,33 12 Высота подколенного угла над полом Ж 52,71 2,43 48,71 56,72 М 46,79 2,40 42,85 50,79 Ж 42,34 2,30 38,56 46,12 29
Окончание табл. 3.2 № п/п Размер тела 13 Бидельтоидный диаметр 14 Наибольшая ширина таза 15 Межлоктевой диаметр 16 Наибольший диаметр межлоктевой 17 Спинка сиденья – передняя поверхность туловища 18 Спинка сиденья – III пальцевая точка Пол Х S P5 P95 М 45,76 2,25 41,63 49,23 Ж 41,16 2,11 37,70 44,63 М 36,15 2,33 32,31 39,98 Ж 37,24 2,32 33,42 41,06 М 37,90 3,36 32,38 42,42 Ж 35,05 3,16 29,85 40,26 М 46,80 3,49 41,06 52,54 Ж 42,49 3,05 37,48 47,51 М 22,67 1,99 19,39 25,95 Ж 23,49 1,99 23,43 27,45 М 37,49 2,04 34,14 40,84 Ж 34,20 1,97 30,96 37,43 Цифровые значения антропометрических данных можно представлять в виде таблиц, соматограмм (соматография – антропометрические характеристики тела при изменении рабочей позы человека в процессе трудовой деятельности). На основе данных соматографии определяют соотношения изменения линейных размеров человека в процессе трудовой деятельности и машины. Результаты этого анализа обычно представляются в графической форме. На основе данных соматографии возможно рассчитывать зоны легкой и оптимальной досягаемости, находить оптимальные способы организации рабочего места с учетом пропорциональных отношений между элементами оборудования и человеком. Номограмма (греч. νοµοσ – закон) – графическое представление функции от нескольких переменных, позволяющее с помощью простых геометрических операций (например, прикладывания линейки) исследовать функциональные зависимости без вычислений. Например, решать квадратное уравнение без применения формул, 30
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-му, 95-му, 99-му, коэффициент вариации. 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-му перцентилю каждой половой группы, при работе мужчин и женщин – 95-му перцентилю мужской группы. Рациональная рабочая поза людей более низкого роста должна обеспечиваться путем регулирования изменяемых параметров рабочего места (рабочее сиденье, подставка для ног). Размеры оборудования с ограничением их минимального значения (не должны быть меньше), проходы, подходы, люки, безопасные промежутки и т.п., которые обеспечивают прохождение тела или его частей, должны соответствовать значению антропометрического признака, соответствующему 95-му 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-му и 95-му перцентилю каждой половой группы. При работе на оборудовании мужчин и женщин нижняя граница должна соответствовать 5-му перцентилю женской группы, верхняя – 95-му перцентилю мужской группы. Среди антропометрических признаков различают классические и эргономические размеры, среди эргономических – статические и динамические. 31
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 касается габаритных размеров и размеров, взятых в положении сидя. Эргономические антропометрические признаки по биологическим законам изменчивости не выделяются в особую группу, отличную от классических. От последних они отличаются в основном по ориентации в пространстве. Эргономические размеры тела по методам измерений и практическому значению делятся на две группы: статические и динамические. 3.3. Статические антропометрические признаки 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 32
(размах рук, наибольший поперечный диаметр тела, горизонтальная и вертикальная досягаемость рук и т.п.). Они измеряются по наиболее удаленным друг от друга точкам тела. Габаритные размеры используются для расчетов параметров пространства, занимаемого телом человека в разных положениях и позах, проходов, проемов, лестниц, люков, лазов, безопасных расстояний и т.п., а также для расчетов максимальных и минимальных границ досягаемости рук и ног. Среди размеров отдельных частей тела различают размеры конечностей и корпуса, размеры кисти, стопы и головы. Они необходимы для расчетов габаритных и свободных параметров элементов рабочего места. И габаритные размеры, и размеры отдельных частей тела делятся на продольные, поперечные и передне-задние, а также на проекционные и прямые. 3.4. Динамические антропометрические признаки К динамическим антропометрическим данным относятся размеры тела человека, изменяющие свою величину при угловых и линейных перемещениях измеряемой части тела в пространстве. Изменения могут быть выражены непосредственно в виде каждого нового измерения одного и того же размера в абсолютных величинах, например изменения длины руки при ее движении в сторону, вперед, вверх. Такие размеры дают представление о максимальных и минимальных границах досягаемости в моторном пространстве (рис. 3.5). Кроме того, они могут выражаться в виде приростов (эффект движения тела), а именно: максимального увеличения или уменьшения одного и того же размера при перемещении части тела или всего тела в пространстве: рис. 3.5, а – передняя досягаемость руки; траектории (А, В, С) перемещения фаланговой точки в горизонтальных плоскостях, расположенных на различной высоте от сиденья. База отсчета – точка по середине прямой, соединяющей правую и левую плечевые точки; рис. 3.5, б – углы сгибания и разгибания кисти в лучезапястном суставе. Пальцы охватывают рукоятку рычага (см. рис. 3.5). 33
а б Рис. 3.5. Динамические размеры тела: а – передняя досягаемость руки; б – углы сгибания и разгибания кисти в лучезапястном суставе Например, на 2–3 см увеличиваются наибольшая ширина таза, наибольший передне-задний диаметр тела, передняя досягаемость руки при переходе из положения стоя в положение сидя, при переходе из положения стоя в положение лежа длина тела увеличивается также на 2–3 см и т.п. Некоторые динамические антропометрические характеристики, связанные с углами вращения в суставах (амплитуды рабочих движений), показаны на рис. 3.6. Изучение динамических антропометрических признаков необходимо для решения нескольких эргономических задач: • определение параметров моторного пространства, его границ и функциональной структуры, что желательно сочетать с физиологическими и психологическими исследованиями деятельности; • определение размаха движений приводных элементов органов управления, особенно рычагов и педалей; • уточнение границ зон обзорности. 34
Рис. 3.6. Амплитуды движений некоторых частей тела 3.5. Временные характеристики Помимо кинематических характеристик движений человека, большое значение имеют временные характеристики, т.е. время, которое проходит от получения человеком-оператором сигнала (скажем, отклонение стрелки какого-либо прибора на панели) до приведения в действие соответствующего органа управления. Определить это время можно, например, при следующих испытаниях. Испытуемый человек должен с возможной максимальной скоростью выполнить то или иное рабочее движение (нажать кнопку, передвинуть рычаг, повернуть штурвал и т.п.) в ответ на известный ему, но внезапно появляющийся сигнал (вспышка сигнальной лампы, резкий звук). Время реакции складывается из латентного периода и времени моторного (двигательного) ответа. Латентный период (скрытый период) – время от момента возникновения какого-либо раздражителя на организм до появления ответной реакции (табл. 3.3). Полное время реакции – период между моментом возникновения сигнала (смена сигналов светофора, начало звукового сигнала) 35
и окончанием управляющего действия по этому сигналу (нажатие педали, переключение тумблера, поворот рукоятки) – определяется суммой трех составляющих: − латентный период реакции; − время движения руки или ноги к органу управления; − время преодоления свободного хода органа управления. Таблица 3.3 Значения латентного периода для простой двигательной реакции Раздражитель Латентный период, мс Тактильный (прикосновение) 90–220 Слуховой (звук) 120–180 Зрительный (вспышка света) 150–220 Обонятельный (запах) 310–390 Температурный (тепло, холод) 280–1600 Вкусовой (соленое, горькое, кислое) 310–1080 Болевой (укол) 130–890 Двигательная составляющая времени реакции зависит от того, какие именно движения должны совершаться для управляющего воздействия. Можно считать, что перемещение руки к органу управления производится со скоростью 0,35 м/с, сгибание или разгибание руки – 0,7–1,7 м/с. Время простого движения ногой или ступней – 0,36 с, а со значительным усилием – в два раза больше. Время на преодоление свободного хода органа управления оценивается для каждого конкретного случая, но конструктор в большинстве случаев старается свести его к минимуму. Более быстрые движения совершаются: к телу – в вертикальной плоскости, сверху вниз, справа налево, вращательные, с большой амплитудой. Менее быстрые движения: от тела – в горизонтальной плоскости или под углом к ней, снизу вверх, слева направо, поступательные, с небольшой амплитудой. Наименьшее время тре36
буется для движения пальцами. Если принять его за единицу, то для движения кисти потребуется вдвое больше времени, на движение кисти и пальцев – втрое, руки́ в плечевом суставе – в четыре раза больше. Наклон корпуса и подъем его из этого положения потребует семнадцати единиц времени. Конкретное время движений: − движение пальцами 0,17 с; − движение ладонью 0,33 с; − нажатие на педаль 0,72 с. При повышении точности движений время увеличивается. Приведенная информация относительно времени реакции человека относится к простейшему случаю. Практически время больше, потому что оператор (водитель) должен из множества поступающей информации выбрать нужную, которая требует управляющего воздействия, осмыслить эту информацию и принять решение, а уже затем производить те или иные движения. Время реакции увеличивается из-за информационного шума – избыточной и ненужной информации, раздражающих световых и звуковых сигналов, обилия приборов на приборной панели и т.д. На время реакции влияют также некомфортные условия на рабочем месте: вибрации, климатические факторы, неудобная рабочая поза, необходимость поворачивать голову для считывания показаний приборов, световые блики на стеклах приборов и др. 3.6. Зоны видимости Динамическими антропометрическими характеристиками являются также зоны видимости, причем эти зоны могут определяться при неизменном положении головы (обзорность обусловливается только движением глаз) или при поворотах и наклонах головы. На рис. 3.7 приведены углы зрения, достижимые с учетом поворота головы в сторону взгляда. Зоны видимости, представленные на рис. 3.7 и 3.8, построены с учетом уменьшения чувствительности глаза от центра поля зрения 37
а б в Рис. 3.7. Зоны видимости в вертикальной и горизонтальной плоскостях; при повороте: а – только глаз; б – головы; в – головы и глаз 38
к периферии. Центром поля зрения называется точка, на которую направлен сосредоточенный взгляд. Если световой сигнал находится на периферии поля зрения, то латентный период двигательной реакции увеличивается. Однако периферическое зрение более чувствительно к слабым и движущимся световым сигналам. При поступлении такого сигнала человек переводит на него взгляд для детального анализа. В пределах поля зрения постоянно совершаются микродвижения глаз, причем эти движения происходят скачками. Время каждого такого скачка – сотые доли секунды. Время перевода взгляда с одной точки пространства к другой зависит от углового расстояния между этими точками и от маршрута движения взгляда. За счет микродвижений глаз производится поиск предмета, считывание показаний прибора, опознание предмета. Для выполнения этих функций оптимальна зона, ограниченная углом примерно 15° вверхвниз и вправо-влево от нормальной линии взгляда. Рис. 3.8. Зоны видимости в сагиттальной (продольной) плоскости 39
На рис. 3.8 изображены зоны видимости в продольной вертикальной (сагиттальной) плоскости тела с учетом возможностей восприятия зрительной информации. Оптимальная (нормальная) линия взгляда соответствует минимальной активности мышц затылка и, следовательно, наименьшей утомляемости человека при данной рабочей позе. 3.7. Моторное пространство. Зоны досягаемости Динамические антропометрические характеристики, в частности зоны досягаемости, часто определяются не только размерами частей тела человека, но и скоростью и точностью движений рук в этих зонах. Это правильно с точки зрения практики, а формальные «зоны досягаемости» следует понимать как зоны рационального расположения органов управления. Пример расположения таких зон для работы оператора в положении сидя представлен на рис. 3.9. а б Рис. 3.9. Зоны досягаемости: а – в горизонтальной плоскости; б – в вертикальной плоскости 40
Как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях наиболее удобной, т.е. оптимальной, является зона 1 (см. рис. 3.9). В пределах этой зоны могут выполняться наиболее точные и очень частые движения и размещаться наиболее важные и очень часто используемые органы управления. В зоне 2 – зоне легкой досягаемости – могут выполняться достаточно точные и частые движения и размещаться важные и часто используемые органы управления. В пределах зоны 3 – зоны досягаемости – могут выполняться менее точные и редкие движения, так как вследствие увеличения амплитуды движения на их выполнение затрачивается больше времени и при высокой частоте такие движения становятся энергетически невыгодными. В зоне 3 могут размещаться менее важные и редко используемые органы управления. Наиболее редкими должны быть движения рук сзади от нулевой линии (рис. 3.9, б), требующие поворота туловища. 3.8. Усилия Для управления каким-либо объектом с помощью ручных и ножных органов управления необходимо правильно задать усилия, с которыми оператор должен воздействовать на эти элементы. При слишком больших усилиях возникает преждевременное утомление человека, при слишком малых усилиях возможны ложные срабатывания органа управления, в особенности при колебаниях и вибрациях, характерных для автомобиля и трактора. Из рис. 3.10 можно получить представление о возможностях человека по усилиям, которые он может приложить к рычагам управления. Усилия, которые человек может создать ногой при воздействии на педаль, зависят от высоты расположения педали относительно сиденья и от степени распрямления ноги (рис. 3.11). Таким образом, рис. 3.10 и 3.11 иллюстрируют потенциальные возможности человека по усилиям, развиваемым на органах управ41
ления, однако эти усилия не следует назначать при конструировании органов управления машиной. Эргономически обоснованные допустимые усилия, которые может прикладывать человек к рукояткам рычагов управления, приведены на рис. 3.10. Рис. 3.10. Средние значения усилий (Н), развиваемых мужчинами на рычаге управления в направлениях, указанных стрелками, при работе сидя (кисть перемещает рычаг в горизонтальной плоскости, расположенной на 250 мм выше тазобедренного сустава) 42
Рис. 3.11. Усилия, которые человек может создать ногой при воздействии на педаль 4. ПРАВИЛА УЧЕТА АНТРОПОМЕТРИЧЕСКИХ ДАННЫХ ПРИ РАСЧЕТЕ ЭРГОНОМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ МЕСТ 4.1. Рабочее пространство, рабочее место и рабочая задача Под рабочим пространством понимается некоторый объем, предназначенный в рабочей системе для трудовой деятельности одного человека или большего числа людей и позволяющий выполнить рабочую задачу. 43
Рабочим местом называется та часть рабочего пространства, где располагается производственное оборудование, с которым взаимодействует человек в рабочей среде. Рабочая задача – это цель, которая должна быть достигнута в определенных условиях, и требуемые действия для выполнения задачи человеком или большим числом людей. 4.2. Рабочие положения и позы Рабочее пространство и организация рабочего места, досягаемость и величина усилий на органы управления, а также характеристики обзорности обусловливаются прежде всего положением тела работающего. С точки зрения биомеханики положение тела зависит от ориентации его в пространстве и величины площади опоры. Наиболее распространены рабочие положения стоя и сидя, реже – лежа. Каждое положение характеризуется определенными условиями равновесия, степенью напряжения мышц, состоянием кровеносной и дыхательной систем, расположением внутренних органов и, следовательно, расходом энергии. Поза – это взаиморасположение звеньев тела, независимое от его ориентации в пространстве и отношения к опоре. Термин «рабочая поза» обозначает наиболее частое и предпочтительное взаиморасположение звеньев тела при выполнении трудовых операций. Рабочая поза динамична. Ее изменение связано с рабочими движениями, причем поза рассматривается как пространственная граница фазы движения (начальная, граничная, конечная). 4.3. Рабочая поверхность Рабочая поверхность – это элемент оборудования, на котором работающий, используя необходимые средства, выполняет действия с предметом деятельности. Характеристики рабочей поверхности определяются спецификой деятельности, положением тела, антропометрическими данными, числом и размерами предметов и средств деятельности. 44
4.4. Расчет эргономических 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. Не рекомендуется: • рассчитывать параметры машины на основе средних арифметических значений антропометрических признаков; • использовать антропометрические данные значительной давности (20–25 лет); 45
• 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. Процесс использования размеров тела при расчетах эргономических параметров рабочих мест и производственного оборудования можно сгруппировать в несколько правил, основу которых составляет метод перцентилей. Правило 1. Определить характер контингента потребителей, для которого предназначено оборудование (пол, возраст, национальность, род занятий, однородность или смешанность группы по указанным выше признакам). При назначении параметров, определяющих компоновку рабочего места оператора, прежде всего необходимо определить круг пользователей. Очевидно, что машинистом экскаватора вряд ли будет работать хрупкая девушка, и в этом случае следует ориентироваться на антропометрические характеристики мужчин, скорее всего, больших перцентилей. Напротив, компактным легковым автомобилем могут управлять и мужчины, и женщины. Общие правила сводятся к тому, что параметры кабины автомобиля или трактора, определяющие размещение в ней водителя, следует выбирать исходя из значений антропометрических характеристик, которые соответствуют высокому перцентилю. Напротив, при выборе положения ручных органов управления и педалей необходимо обеспечить удобство пользования ими для людей с небольшими размерами. Недопустимо ориентироваться только на среднеарифметические значения антропометрических характеристик. 46
Итак, промышленные рабочие Российской Федерации – это мужчины, женщины различного возраста, различной этнической принадлежности и проживающие в различных регионах страны. 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-транспортной технике – 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. Известно, что люди разных национальностей существенно различаются по своим антропометрическим характеристикам. Средний японец, например, ниже среднего скандинава. Поэтому следует учитывать и предполагаемую страну или регион, где будет эксплуатироваться проектируемое транспортное или тяговое средство (страну возможного экспорта). 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. За последние десятилетия заметно увеличение роста людей молодых поколений (акселерация). Это также приходится учитывать конструктору. В прикладной антропометрии принята следующая возрастная классификация: 18–19, 20–29, 30–39, 40–49, 50–59 и более лет. Имеется тенденция к увеличению всех продольных размеров тела у лиц молодого поколения, а поперечных, передне-задних и обхватных размеров – у лиц старшего возраста. 47
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. 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 необходимо пользоваться антропометрическими данными молодого поколения (до 30 лет), а при расчете поперечных, глубинных размеров – данными населения старшего возраста (30–40 лет). 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. 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; 48
− принадлежность параметра к группе габаритных, свободных или компоновочных. Свободные параметры – это параметры отдельных элементов рабочего места, которые не имеют общих баз отсчета, а следовательно, не сопряжены друг с другом. Свободные параметры могут быть регулируемыми (переменными – рабочее кресло) и нерегулируемыми (постоянными). Компоновочные параметры – характеризуют положение отдельных элементов рабочего места относительно друг друга и работающего человека. К ним относятся расстояния между элементами рабочего места, границы досягаемостей в моторном пространстве, зоны оптимального видения, высотные соотношения между рабочей поверхностью, сиденьем и подставкой для ног, размах движений приводных элементов органов управления и т.д. Компоновочные параметры могут быть постоянными и переменными (регулируемыми). Регулировка возможна за счет регулировки свободных параметров и за счет подвижности элементов рабочего места. Габаритные параметры. Среди габаритных следует различать габаритные параметры в целом и габаритные параметры отдельных элементов. Габаритные параметры рабочего места в целом (объем, высота, ширина, глубина, площадь) характеризуют предельные размеры внешних его очертаний, если рабочее место не имеет ограждений (станок, пульт, конвейер и т.п.), или размеры его внутренних очертаний, если рабочее место имеет ограждение (кабина). Габаритные параметры отдельных элементов определяют объем рабочего пространства в целом и его планировку. В пределах габаритных параметров рассматриваются свободные и компоновочные параметры: − ориентация параметра в пространстве (ширина, высота, глубина); − возможность регулировки параметра или отсутствие таковой; 49
− 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. 4.5. Базы отсчета для измерения параметров рабочих мест Для расчетов эргономических параметров рабочих мест и производственного оборудования на основе антропометрических данных при проектировании, а также для их измерений на рабочем месте с целью проведения эргономического анализа и оценки следует использовать унифицированные базы отсчета, которые не требовали бы при их нахождении сложных перерасчетов или применения специальных устройств. Базы отсчета для измерений и расчетов габаритных, свободных и компоновочных параметров рабочих мест различны. Для расчетов и измерений внутренних габаритных параметров рабочего места за базы отсчета принимаются воображаемые ограничительные плоскости, касательные к наиболее выступающим 50
внутрь рабочего пространства точкам элементов рабочего места, ограничивающим размах движений и прохождение работающего (приводные элементы органов управления, щиток, отопитель, плафон, оградительное устройство и т.п.). Например, ширина кабины экскаватора измеряется как проекционное расстояние между выступающими внутрь элементами, расположенными на правой и левой ее стенках на уровне плечевого пояса машиниста в положении сидя. Базами отсчета для расчетов и измерений габаритных параметров отдельных элементов рабочего места (сиденья, щитка, кнопки и т.п.) будут наиболее выступающие по высоте, ширине и глубине точки, края и т.п. измеряемого элемента рабочего места. Например, общая высота рабочего сиденья рассматривается как высота над полом верхнего края спинки в самом ее высоком положении (и при самой большой высоте сиденья). Базы отсчета свободных параметров рабочего места находят в пределах измеряемого элемента рабочего места. Для каждого параметра они будут различны. Например, ширина сиденья измеряется как прямое расстояние между его правым и левым краями. Длина педали – расстояние между центральными точками переднего и заднего края и т.п. Часто размеры, являющиеся для рабочего места в целом свободными, для измеряемого элемента являются габаритными. Базы отсчета для расчетов компоновочных параметров различны, и выбор их зависит от выбора параметра, но, как правило, ими являются ограничительные плоскости. Так как в современной научной и справочной литературе представлены в основном статические антропометрические признаки, то и предлагаемая система отсчета границ моторного пространства выбрана с условием использования только этой группы признаков. Измерения и расчеты границ досягаемости на рабочем месте производят в основных ортогональных плоскостях: горизонтальной, фронтальной и сагиттальной (профильной), используя внешнюю систему отсчета, вне тела. 51
Нулевые точки отсчета располагаются на следующих плоскостях (рис. 4.1). а б Рис. 4.1. Системы координат, используемые при расчетах эргономических параметров рабочих мест: а – в положении стоя; б – в положении сидя В положении стоя: • на горизонтальной плоскости В (пол или другая опорная поверхность для стоп, например подставка для ног, педаль и т.п.); • на фронтальной плоскости ВD (воображаемая плоскость, касательная к переднему краю оборудования); • на срединно-сагиттальной плоскости (профильной) ВL, совпадающей с одноименной плоскостью тела. В положении сидя: • на горизонтальной плоскости В (пол или другая опорная поверхность для стоп); • на фронтальной плоскости: а) касательной к переднему краю оборудования (ВD), если сиденье свободно-подвижно; б) касательной к наиболее выступающим точкам спины или спинки сиденья (ВD), при закрепленном сиденье или при наличии его подвижности по направляющей вперед-назад; 52
• на срединно-сагиттальной плоскости ВL, проходящей через середину сиденья (профильная) и совпадающей с одноименной плоскостью тела при выпрямленном корпусе. Следует заметить, что многие из этих плоскостей, кроме фронтальной плоскости, параллельной переднему краю оборудования, использовались как базы отсчета при измерениях антропометрических признаков. Поэтому в качестве конечных точек расчетов будут наиболее удаленные от этих плоскостей точки тела (верхушечная; III пальцевая точка вытянутой вперед руки; надколенная чашечка; конечная точка стопы и т.п.) и соответственно те элементы оборудования, которые работающий человек может (или не может) свободно, без напряжения, достать, не меняя положения тела и позы. На каждом рабочем месте в каждом участке моторного пространства конечные точки будут различны (центр кнопки, лобовое стекло и т.п.). Опорные поверхности могут быть первичными – базовыми (уровень пола), и вторичными – определяемыми относительно уровня пола (подставка для ног, педаль, сиденье, подлокотник, рабочая поверхность). Высота органов управления и средств индикации может измеряться как относительно первичной, так и относительно вторичных поверхностей. Выбор поверхности отсчета производится исходя из конкретных условий. Высота вторичной поверхности всегда должна быть определена относительно базовой. Передним краем оборудования следует считать передний (ближний к работающему) край столешницы, панели пульта, станины станка или выступающие за эти края приводные элементы органов управления (рычаги, маховики, педали и т.п.), т.е. те элементы оборудования, положение которых не позволяет рабочему подойти ближе к оборудованию. Для расчетов соотношений между высотой рабочей поверхности, высотой сиденья и высотой подставки для ног основной базой отсчета служит пол. Базами отсчета для расчетов оптимальных расстояний или оценки уже рассчитанных расстояний между приводными элемен53
тами органов управления (параметры группирования органов управления) следует считать наиболее выступающие точки краев двух соседних приводных элементов при их нейтральном рабочем положении. Принятые в техдокументации расстояния между осями (центрами) приводных элементов не являются эргономическими параметрами, так как не рассчитываются на основе размеров пальцев и кисти, а являются производными: сначала рассчитывают диаметр или ширину и длину приводного элемента, затем – расстояние между краями соседних элементов, в результате чего получают расстояние между продольными осями. Расстояния между продольными осями кнопок и клавиш измеряют и оценивают в тех случаях, когда их края смыкаются. 4.6. Классификация рабочих мест По отношению к целевому продукту: • основные; • вспомогательные; • обслуживающие. По месту, занимаемому в системе организации производства: • рабочих; • служащих; • ИТР (инженерно-технический работник); • руководителей; • оперативного персонала. По специфике организации взаимодействия работающих друг с другом в технологическом процессе: • индивидуальные; • коллективные. По степени изоляции: • изолированные; • неизолированные (огражденные, неогражденные). 54
По характеру отношений к внешней среде: • в помещении; • вне помещения. По отдельным характеристикам средств труда – по уровню механизации труда: • для производства ручных работ; • для механизированных работ; • для автоматизированных работ; • для работ смешанного типа. По степени специализации средств труда: • рабочее место с универсальными средствами труда; • рабочее место со специализированными средствами труда; • рабочее место со специальными средствами труда. По количеству обслуживаемого оборудования: • одномашинные; • многомашинные. По степени подвижности работающего: • рабочее место без перемещения работающего; • рабочее место с ограниченным перемещением работающего относительно средств труда; • рабочее место с перемещением работающего в ограниченном пространстве (маршрутное, зональное) без использования средств транспорта. По степени подвижности рабочего места: • стационарные; • подвижные. Важным элементом, определяющим рабочую позу оператора, является сиденье. Сиденья водителя автомобиля, трактора и пассажира имеют особенности, которые будут рассмотрены ниже, однако целесообразно ознакомиться с некоторыми общими сведениями, которые представлены на рис. 4.2 и в табл. 4.1. 55
Рис. 4.2. Размерные характеристики рабочих кресел (числовые значения – в табл. 4.1) Таблица 4.1 Рекомендуемые размеры рабочих кресел, мм Обозначения на рис. 4.2 Показатель ГОСТ* Герман- Британ- ШведЕвроский ский ский пейский стандарт стандарт стандарт стандарт Сиденье 1 Высота – 420–540 430–510 390–510 390–540 2 Ширина – 400–450 3 Глубина – 380–420 360–470 380–430 380–470 4 Угол наклона, град 410 420 400 0–5 0–4 0–5 0–4 0–5 Спинка 5 Высота верхней кромки – 320 330 – – 6 Высота нижней кромки – – 200 – – 7 56 Высота опорной поверхности 150–280 170–230 – 170–220 170–260
Окончание табл. 4.1 Обозначения на рис. 4.2 Показатель ГОСТ* Герман- Британ- ШведЕвроский ский ский пейский стандарт стандарт стандарт стандарт 8 Высота – 9 Ширина – 360–400 300–360 360–400 360–400 10 Горизонтальный радиус 460 400–700 310–460 400–600 400 min 11 Вертикальный радиус 12 Угол град 620 220… – 220… 100.. 700 Выпуклая Выпуклая – – 95–105 – – – 200–280 220 200… 200… Ширина 50–80 – 40 40… 40… Высота – 210–250 160–230 210–250 210–250 Расстояние между подлокотниками – 480–500 470–560 наклона, 95–ПО Подлокотники Длина 460… 460–500 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 (см. рис. 3.2). 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 %. При компоновке рабочего места оператора необходимо учитывать увеличение размеров тела, связанные с одеждой. Водитель может быть одет в легкую или теплую одежду, при этом увеличение размеров тела, естественно, будет разным. Поправки на одежду и обувь для некоторых размеров тела приведены в табл. 4.2. 57
Таблица 4.2 Поправки на одежду и обувь для некоторых размеров тела Антропометрическая характеристика Увеличение на одежду, мм легкую теплую Высота плеч в положении стоя 30 49,5 и более Рост в положении сидя (головной убор учесть дополнительно) – 5,0–7,5 Высота глаз в положении сидя – 5,0–7,5 Высота плеч в положении сидя 5,0 30,0–32,5 Высота колена в положении сидя (обувь + одежда) 25,0 37,5 и более Длина руки (вместе с мышцами спины) 7,5 12,5 (с перчатками) Длина плеча 5,0 25,0 Ширина плеч 7,5 37,5 Длина предплечья с кистью 5,0 20–25 (с перчатками) Ширина локтей 12,5 100–125 – 5–10 (при рукавицах больше) Передне-задний размер грудной клетки 12,5 50,0 Толщина ягодиц 25,0 62,0 Длина бедра 5,0 17,5 Ширина бедер 12,5 37,5 и более Ширина коленей 12,5 50,0 Длина стопы 30,0 30,0 Ширина ладони на уровне запястья (в перчатках) 4.7. Нагрузки и тяжесть труда Тяжесть является одной из характеристик трудового процесса, подразумевающей различные виды нагрузок (физические, динамические, статические), массу грузов, поднимаемых и перемещаемых вручную, монотипные движения, наклоны тела, позы и передвижения работника в пространстве. 58
Динамическую физическую нагрузку определяют, как правило, одним из следующих показателей: 1) работой (кг/м); 2) мощностью усилия (Вт); Статическую физическую нагрузку определяют в кг/с. Для определения динамической работы, выполняемой человеком в каждом отдельном отрезке рабочей смены, рекомендуется пользоваться следующей формулой: W = (РН + (PL/9) + РН1/2))К; где W – работа, кг м; Р – масса груза, кг; Н – высота, на которую помещают груз из исходного положения, м; L – расстояние, на которое перемещают груз по горизонтали, м; Н1 – расстояние, на которое опускают груз, м; К – коэффициент, равный 6. Для расчета среднесменной мощности следует суммировать работу, произведенную человеком за всю смену, и разделить ее на длительность смены: N = WK1/t, где N – мощность, Вт, t – длительность смены, с; K1 – коэффициент перевода работы (W) из кг/м в Джоуль (Дж), равный 9,8. 4.8. Нагрузки и напряженность трудового процесса Критерий оценки – напряженность труда. Исследуют сенсорные нагрузки и монотонность труда: 1) плотность сигналов и сообщений (световых, звуковых) в среднем за 1 час работы, поступающих как со специальных устройств (видеотерминалов, сигнальных устройств, шкал приборов), так и при речевом сообщении, в том числе по средствам связи; 2) число производственных объектов одновременного наблюдения; 3) работа с оптическими приборами (% времени смены); 4) нагрузка на голосовой аппарат (суммарное количество часов, наговариваемое в неделю); 5) монотонность нагрузок (число элементов (приемов), необходимых для реализации простого задания или в многократно повто59
ряющихся операциях; время активных действий; 6) монотонность производственной обстановки) (время пассивного наблюдения за ходом технологического процесса в % от времени смены), час. Класс условий труда от 1–2 до 3,2. Под рабочим местом понимается зона, оснащенная необходимыми техническими средствами, в которой осуществляется трудовая деятельность исполнителя или группы исполнителей, совместно выполняющих одну работу или операцию. Рабочее место – первичное и основное звено производства, рациональная его организация имеет важнейшее значение во всем комплексе вопросов НОТ. На рабочем месте происходит соединение элементов производственного процесса – средств труда, предметов труда и самого труда. На рабочем месте достигается главная цель труда – качественное, экономичное и своевременное изготовление продукции или выполнение установленного объема работы. В зависимости от типа производства, особенностей технологического процесса, характера трудовых функций, форм организации труда и других факторов существует классификация рабочих мест. Пространственная организация рабочего места – это размещение в определенном порядке элементов основного и вспомогательного производственного оборудования относительно работающего человека в заданных пространственных границах. Основным показателем, характеризующим рациональность использования производственной площади, является удельная площадь, приходящаяся в среднем на один станок вместе с проходами. В машиностроении, например, ее нормативы составляют: для мелких станков – до 10–12 кв. м, для средних – 15–25, для крупных – 30–45 и для особо крупных – 50–100 кв. м. Второй показатель – это санитарные нормы площади, согласно которым на каждого работающего должно приходиться не менее 4,5 кв. м производственной площади при высоте помещения 3,2 м. Правильная организация рабочего места позволяет достичь высокой 60
производительности труда при минимальных затратах физической, нервной и умственной энергии рабочего, снизить утомление. Пространственная организация рабочего места должна обеспечивать: • соответствие планировки рабочего места санитарным и противопожарным нормам и требованиям; • безопасность работающих; • соответствие пространственных соотношений между элементами рабочего места, антропометрическими, биомеханическими, физиологическими, психофизиологическими и психическими возможностями работающего человека; • возможность выполнения основных и вспомогательных операций в рабочем положении, соответствующем специфике трудового процесса, в рациональной рабочей позе, с применением наиболее эффективных приемов труда; • свободное перемещение рабочего по оптимальным траекториям; • достаточная площадь для размещения оборудования, инструмента, средств контроля, деталей и т.д. Пространственные и размерные соотношения между элементами рабочего места должны обеспечивать: • размещение работающего человека с учетом рабочих движений и перемещений согласно технологическому процессу; • расположение средств управления в пределах границ моторного пространства (по ширине, глубине и высоте); • оптимальный обзор источника визуальной информации; • смену рабочей позы и положения; • рациональное размещение основных и вспомогательных средств труда. 4.9. Методика анализа пространственной компоновки проектируемого рабочего места Рабочее место для выполнения работ стоя организуют при физической работе средней тяжести и тяжелой, а также при технологи61
чески обусловленной величине рабочей зоны, превышающей ее параметры при работе сидя. Определение универсальных параметров Исходные требования: Конструкция, взаимное расположение элементов рабочего места (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. Параметры производственного оборудования и рабочего места условно делят на три группы: габаритные, свободные и компоновочные (сопряженные). Анализ пространственной компоновки рабочего места складывается из двух этапов: подготовительного и основного. Схема проведения подготовительного этапа • Определить тип рабочего места согласно предлагаемой классификации. Выделить особенности рабочего места, если таковые имеются. • Составить номенклатуру средств труда на рабочем месте. Выделить основные и вспомогательные средства труда. • Составить перечень всех органов управления в порядке важности и частоты использования. • Разделить органы управления на группы согласно предлагаемой классификации: – органы ручного и ножного управления; – органы управления постоянного, периодического или эпизодического действия. • Составить перечень средств контроля. • Составить перечень технологической и организационной оснастки, определив их по технической документации. • Определить зоны сенсорной и моторной активности, выделив среди них постоянные, периодические и эпизодические. 62
Схема проведения основного этапа • Выполнить эскиз рабочего места в трех проекциях (вид сверху, спереди, сбоку). • На эскизах изобразить все элементы рабочего места, с которыми работающий взаимодействует в процессе труда. • Определить базы отсчета, от которых следует измерять компоновочные параметры рабочего места, в каждой выделенной зоне сенсорной активности и изобразить их на каждом эскизе. • Составить перечень компоновочных параметров рабочего места, подлежащих измерениям и анализу. Нанести на эскиз габаритные и компоновочные параметры рабочего места. • На основе эскизов выполнить чертежи рабочего места. • При расчете компоновочных и свободных параметров использовать антропометрические данные (статические и динамические) • Расчеты и измерения компоновочных параметров рабочего места следует проводить в ортогональной системе координат с внешней относительно тела человека базой отсчета. 4.10. Методика эргономической оценки стационарного рабочего места сидя Типы приводных элементов органов управления: 1. Кнопки и клавиши – для быстрых операций, расстояние между их соседними краями должно составлять не менее 15 мм (при работе в перчатках – не менее 25 мм), для нажимаемых большим пальцем – не менее 50 мм. При освещенности пульта управления ниже 300 лк и частоте нажатия более 5 раз в минуту размеры приводных элементов и расстояний между ними следует увеличить в 1,5–3 раза. 2. Рычажные переключатели (тумблеры). Приводной элемент тумблера должен иметь длину не менее 10–15 мм и толщину в расширенном участке 3–5 мм. Межпозиционные перемещения рычажка должны выполняться в секторе 40–60° – для двухпозиционного тумблера и в секторе 30–50° – для трехпозиционного. При размещении тумблеров на панели управления в ряд расстояние между их 63
осевыми линиями должно быть не менее 19 мм, при работе в перчатках – не менее 25 мм. 3. Рычаги устанавливают в пределах минимальной и максимальной зон досягаемости для рук. Максимальное допустимое число позиций рычага равно 8. 4. Рычаги, перемещаемые одной рукой, располагаются со стороны действующей руки на уровне локтя, при сгибании ее в локтевом суставе под углом 90–135° и при направлении движения к себе от себя. Рычаг удобнее перемещать в вертикальной плоскости, чем в горизонтальной. Размах рычага не должен быть более 200 мм (в любую сторону). 5. Ножные органы управления (избегать применения педалей). Если необходимо, педали располагать в зоне досягаемости или в оптимальной зоне действия ног. Для обеспечения оптимального положения ноги в положении сидя угол в голеностопном суставе должен составлять 90–100°, а в коленном 110–120°. Алгоритм определения размерных характеристик рабочего места сидя с панелью управления Рабочее место должно обеспечивать выполнение трудовых операций в пределах зоны досягаемости моторного поля в вертикальной и горизонтальной плоскостях для средних размеров тела человека. • Определить рост рабочего (коррекция по табл. 4.1, 4.2), рабочую позу. • Определить динамику деятельности (хронометражные исследования). • Найти зоны оптимального размещения для выполнения ручных операций и размещения органов управления в вертикальной плоскости (ГОСТ 12.2.033–78). • В существующей ситуации обеспечить применение временных устройств – помостов, лестниц, пандусов, подставок). • Определить высоту рабочих поверхностей (номограмма), места размещения органов управления, их характеристики. 64
• Определить места размещения средств отображения визуальной информации. Соответствие физиологическим и антропометрическим характеристикам человека (рис. 4.3–4.8). Рис. 4.3. Наклон панелей пульта управления при работе сидя Рис. 4.4. Расположение средств отображения информации и органов управления на панелях пульта при работе сидя: 1, 2, 3 – средства отображения информации; 4, 5, 6 – органы управления 65
Рис. 4.5. Наклон панелей пульта управления при работе стоя-сидя. Рис. 4.6. Расположение средств отображения информации и органов управления на панелях пульта при работе стоя - сидя: 1, 2, 3 – наиболее важные средства отображения информации; 4, 5, 6 – менее важные средства отображения информации и органы управления 66 Рис. 4.7. Углы зрительного обзора оператора при повороте глаз и головы: α – оптимальный угол; β – оптимальный угол при движении глаз; γ – оптимальный угол при повороте головы
Рис. 4.8. Зоны размещения средств отображения информации на плоскости: A – часто используемая зона для быстрого и точного считывания; В – часто используемая зона для менее точного и быстрого считывания; С – редко используемая зона при выполнении работ стоя; D – зона стрелочных индиикаторов элементов наружного крепежа Расчеты рабочих зон и антропометрия Зона досягаемости моторного поля в горизонтальной плоскости при высоте рабочей поверхности над полом 725 мм: 1) зона размещения наиболее важных и очень часто используемых органов управления (оптимальная зона моторного поля); 2) зона размещения редко используемых органов управления (зона досягаемости моторного поля). При расчете параметров рабочего места на основе антропометрических данных необходимо учитывать: • выбранную систему координат и соответствующие базы отсчета; • рабочее положение работающего; • возможность изменения положения тела; • величину размаха рабочих движений; • количество элементов рабочего места; • параметры обзора; • необходимость ограничения рабочего пространства (кабина, площадь и т.д.); 67
• возможность регулирования параметров элементов рабочего места; • возможность подвижности элементов рабочего места (сиденья, педали, подставки для ног). При использовании числовых значений антропометрических признаков следует учитывать их особенности, обусловленные полом, возрастом, национальностью и другими факторами. Надежность деятельности человека и физиологические нагрузки • Надёжность зависит от относительной нагрузки. • Продолжительность работы всегда повышает вероятность ошибок; влияние нагрузок сложнее. Можно выделить четыре области нагрузок. 1. Нагрузка менее 20 %. Неблагоприятная область: внимание и активность человека не мобилизованы. 2. Нагрузка от 20 до 70 %. Рациональная область для длительной работы: человек активен, но не перегружен. При одновременной физической и информационной нагрузке область сужается до диапазона 20–40 %. 3. Нагрузка от 70 до 90 %. Форсированный режим работы, допускаемый только на десятки минут. 4. Нагрузка от 90 до 100 % – это предельная нагрузка, экстремальный режим работы, допускаемый на минуты. Важно! При любой нагрузке обеспечить рациональную компоновку оборудования. Приведённая выше информация о трудовых возможностях человека позволяет дать ряд общих рекомендаций: 1. Компоновка оборудования на рабочем месте должна обеспечивать минимум передвижений человека в рабочей зоне при максимальной возможности визуального и слухового контроля. 2. Компоновка должна обеспечивать максимальную возможность синхронного контроля процесса и выполнения трудовых операций, особенно на уровне зон 1 и 2. 68
3. Необходимо рационально сочетать поступательные (фронтальные) и поступательно-вращательные (по дуге или ломаной линии) перемещения, что значительно сокращает время действия (ВД). 4. Нормальный режим работы нужно строить по средней информационной и физической нагрузке в пределах 20–50 % от максимума. Для каждого рабочего места: – скорость восприятия информации 8–20 бит/с; – физическая нагрузка до 400 кДж/ч. 5. Максимальная информационная нагрузка 30–40 бит/с; поскольку избыточную информацию человек просто не воспримет. 6. Индикаторы КИПСА как при ручном, так и при автоматизированном управлении процессом нужно размещать в секторе нормального обзора с учётом того, что наблюдение производится с расстояния 1–4 м от приборов. Наиболее важные приборы размещаются в центральном, а остальные – в периферийном секторе зрения. Оценка эргономичности системы проводится по показателям, выбираемым в зависимости от решаемых задач. 5. ЭРГОНОМИКА И ПРОБЛЕМЫ АВАРИЙНОСТИ И ТРАВМАТИЗМА Высокая безопасность – обязательное условие продуктивной работы. Она обеспечивается при оптимальном уровне возможностей человека, максимальной эргономичности системы «человек – машина» (СЧМ). Эргономичность – одно из важных свойств. Показатели эргономичности оценивают ожидаемую степень реализации потенциальных возможностей СЧМ в ходе её эксплуатации. Оценка эргономичности производится по влиянию эргономических факторов на эффективность и безопасность системы, то есть надежность работы персонала. 69
В качестве эргономических факторов могут быть представлены: – динамика работоспособности человека; – уровень подготовки и переподготовки специалистов и кадров и др. Показатель эргономичности (Н) и показатель эффективности и безопасности (W) СЧМ (системы «человек – машина» взаимосвязаны выражением: H = Wp/Wn, где Wp – реализуемый уровень эффективности и безопасности системы с неполным учётом возможностей человека и неоптимальных действий (т.е. «фактический»); Wn – потенциальный уровень эффективности и безопасности системы с оптимальным учётом возможностей человека и безошибочности действий. Реализуемый уровень эффективности и безопасности Wp характерен для реально существующей системы «человек – машина» со свойственными ей недостатками и рассчитывается из выражения Wp = Wpо + (Wpmax – Wpo) · (1-e – t/tow), где Wpmax – максимально возможный реализуемый уровень эффективности и безопасности системы; Wpo – реализуемый на практике уровень эффективности и безопасности системы; tow – постоянная времени цикла работы системы; t – общее время работы системы. Показатель эргономичности как функция времени определяется по формуле H = (1/Wn) · (Wpo + (Wpmax – Wpo) · (1-e –t/tow)). Показатель эргономичности позволяет судить о нереализуемых «запасах» эффективности и безопасности системы, вследствие недостаточного учёта и использования в процессе эксплуатации СЧМ возможностей человека и соотношения между потенциальной и реальной эффективностью и безопасностью системы «человек – машина». Оптимальная планировка рабочего места Оптимальная планировка определяет соответствие рабочего места: 70
• антропометрическим данным человека; • размерам моторного пространства и зонам досягаемости; • удобству рабочей позы; • рационализации и эффективности рабочих движений; • снижению величины статистической и динамической нагрузок при работе; • снижению утомления; • повышению работоспособности и производительности труда; • снижению числа ошибочных действий; • повышению надежности деятельности; • уменьшению вероятности возникновения заболеваний. К факторам, определяющим оптимальную организацию рабочего места, относятся: положение тела, рабочая поза, рабочие движения, максимальный темп движений, зоны деятельности. 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. В этом случае число работников, удовлетворенных значением параметра, будет равно 90 %. Неудовлетворенными останутся 5 % работающих с наибольшими и 5 % с наименьшими размерами тела, т.е. всего 10 %. Расчет нерегулируемых параметров оборудования Для расчета нерегулируемых параметров используется одно значение признака, соответствующее только 5-му или только 95-му перцентилю. В этих случаях объем удовлетворенных потребителей равен 95 %. Неудовлетворенными остаются только 5 % работающих с наименьшими или наибольшими размерами тела. Параметры проходов на рабочем месте. 71
6. ПРАКТИКУМ ПО ЭРГОНОМИКЕ ТЕМА 1. Установление эргономических параметров рабочего места Задание 1. 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 для всех работниц 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. Задание 2. Рассчитать границы максимальной и минимальной вертикальной досягаемости для рук работника 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». Задание 3. Рассчитать границы максимальной и минимальной горизонтальной досягаемости для рук работника в положении сидя, оценить эргономические параметры рабочего мест. Условия: наблюдение за 4 экранами компьютера, размещенными в два ряда на высоте над столом от 68 до133 см. Высота рабочего стола 72 см. Высота рабочего кресла 50 см, спинка кресла и подлокотники сломаны. Размер пространства для размещения ног 46×45×40 см. Органы управления: клавиатура компьютера – в оптимальной зоне; телефонный аппарат – во второй зоне – легкой досягаемости. Рост работника 180 см. 72
Задание 4. Оценить эргономические параметры рабочего места оператора химического предприятия. Условия: наблюдение за 6 экранами компьютеров, размещенными на высоте от 60 до 120 см над поверхностью рабочего стола. Высота рабочего стола 70 см, высота рабочего кресла 48 см. Подставка для ног отсутствует. Рост работающих 175–180 см. Органы управления размещены в оптимальной зоне. ТЕМА 2. Регулирующая роль центральной нервной системы в процессе труда Практическое занятие 1. Рефлексометрия Функциональное состояние нервной системы в процессе труда определяется путем регистрации времени ответной реакции на поступающий раздражитель. Изучение времени реакции осуществляется прибором рефлексометром. Прибор позволяет исследовать как время простой зрительной или слуховой реакции, так и сложной. Порядок выполнения работы – Испытуемый нажимает кнопку прибора на выносной панели, при этом загорается лампочка «готовность». – Экспериментатор резко нажимает ключ «свет», подается раздражитель и запускается электронный счетчик. – Испытуемый, как только увидит свет, должен отпустить кнопку. На электронном счетчике фиксируется время реакции испытуемого на свет. Таким же образом изучается и реакция на звук. Показатели электронного счетчика записываются и сравниваются с критериями оценки (табл. 6.1). 73
Таблица 6.1 Критерии оценки времени рефлекса на зрительный и слуховой раздражители Оптимальные значения Показатели м ж Допустимые Недопустимые физиологические значения пределы м ж м ж Время зрительномоторной реакции (с) 0,22 0,25 0,15–0,36 0,15–0,36 выше 0,36 выше 0,36 Время слухо-моторной реакции (с) 0,25 0,22 0,15–0,36 0,15–0,36 выше 0,36 выше 0,36 Практическое занятие 2. Усвоение ритма Усвоение ритма изучается путем предъявления световых или звуковых стимулов, следующих с определенной частотой. На каждый поступивший сигнал испытуемый должен отвечать нажатием кнопки. Правильный ответ зафиксируется лишь в том случае, когда вслед за поступившим сигналом последует немедленный ответ. Отставание с ответом будет фиксироваться как опоздание, поспешность – как опережение. Полученные данные сравниваются с критериями оценки усвоения ритма (табл. 6.2). Таблица 6.2 Критерии оценки усвоения ритма Показатели Оптимальные значения Допустимые физиологические пределы Недопустимые значения Усвоения ритма 0,84–1 0,5–1 меньше 0,5 74
ТЕМА 3. Физиология двигательного аппарата человека Практическое занятие 3. Динамометрия Динамометрия – это метод исследования мышечных усилий и мышечной выносливости. Сила кистей рук измеряется путем максимального сжатия пружинного или водного динамометра. Для измерения выносливости мышц кистей рук берется половина максимального усилия и стрелка динамометра удерживается на этой величине до полного утомления мышцы. Время, затраченное на удержание стрелки, является показателем выносливости. Определяется сила и выносливость правой и левой руки. Полученные данные сравниваются с критериями, представленными в табл. 6.3. Таблица 6.3 Критерии оценки силы мышц кистей рук Показатели Допустимые Недопустимые Оптимальные физиологические значения значения пределы м ж Сила мышц кистей рук 35–50 15–30 (кг) Выносливость мышц к статическим напряжениям (с) 73 73 м ж м ж 30–70 15–50 менее 30 менее 15 40–120 40–120 менее 40 менее 40 Практическое занятие 4. Координация движений Под координацией движений понимают определенную последовательность работы мышц и развиваемых усилий, необходимых для совершения двигательного акта, близкого к заданной программе движения. Координация движений рук измеряется при помощи специального прибора «координиметра». Активной частью прибора являются 75
контактный щуп и плата, на которой размещены контактные дорожки, имеющие различную форму (прямая линия, зигзаг, спираль, отверстие). Задача испытуемого состоит в том, чтобы максимально быстро пройти щупом по заданной траектории, не касаясь платы. При этом подсчитывается время, за которое пройден путь (фиксируется как общее время координации движения), и количество отклонений от заданной траектории движения, которое определяется количеством касаний щупом платы и регистрируется счетчиком. Устойчивость движений определяется по формуле Р = Тбош/Toбщ, где P – устойчивость движений; Toбщ – время прохождения пути; Tбош – время безошибочного действия. Tбош – определяется по формуле Тбош = Toбщ – Tкас, где Tкас – время касания щупом платы, Tкас = 0,1к. Результаты исследований фиксируются в таблице (табл. 6.4). Как дополнительный показатель вычисляется скорость координации: V = S/Toбщ, где S – путь движения по заданной траектории; Tобщ – время прохождения пути. Таблица 6.4 Показатели координации движений Показатели Руки правая левая Время прохождения пути, T0 Число касаний, к Время касаний, Tк = 0,1к Bремя безошибочного действия, Тбош = Toбщ – Tк Устойчивость P = Tv/T0 Скорость V = S/Tобщ (S = 100 см) Примечание: V – скорость координации, V = S/Tобщ; S – путь движения по заданной траектории, Toбщ – время прохождения пути. 76
Критерии в табл. 6.5. оценки координации движений представлены Таблица 6.5 Критерии оценки координации движений Показатели Устойчивость Количество ошибок 2 0,7 20 Время касаний Скорость движения, см/с 2 1,2 Оценка координации в баллах 3 4 5 0,7–0,85 0,86–0,95 более 0,95 13–19 12–8 менее 8 1,3–1,9 1,3–1,8 1,2–0,8 1,8–2,5 менее 0,8 более 2,5 ТЕМА 4. Исследование функционального состояния сердечно-сосудистой системы человека в процессе труда Практическое занятие 5. Определение частоты пульса путем пальпации артерий (пульсометрия) Прощупать пульс на лучевой артерии в области запястья. Для этого необходимо подушечками сдвинутых указательного, среднего и безымянного пальцев правой руки провести пальпацию лучевой артерии левой руки. Можно пальпировать этими же пальцами левой руки сонную артерию на шее слева, сразу же под скуловым углом нижней челюсти. Нажатие на зону артерий должно быть легким в области запястья и умеренным в области шеи, так как при сильном нажатии он может пропадать. 1. Измерения выполняются в положении сидя. Подсчет частоты пульса следует проводить в течение 5 минут за 10-секундные отрезки в начала каждой полуминуты. Результаты записать в табл. 6.6. 77
Таблица 6.6 Динамика пульса Функциональное состояние Замеры пульса за 10-секундные интервалы Средняя частота 1 мин 2 мин 3 мин 4 мин 5 мин 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 в минуту В покое После физической нагрузки 2. Определяются также частота пульса после физической нагрузки и время его восстановления. Выполнить 20 приседаний, опускаясь на счет «раз-два», поднимаясь на счет «три-четыре». Первое измерение проводится сразу же после окончания приседаний, а затем через каждые последующие 30 секунд. Результаты заносятся в табл. 6. По результатам исследований рассчитать среднеарифметические значения частоты пульса в минуту в покое и после выполнения дозированной физической нагрузки. Вычертить график восстановления пульса после нагрузки. 3. Определение «индекса работоспособности» человека по частоте пульса. Испытуемый поднимется на площадку высотой 0,5 м 78
и опускается с нее на пол в темпе 30 подъемо-опусканий в течение 5 мин (или до полного утомления). Работоспособность оценивается путем подсчета частоты пульса за 1, 2 и 3 мин после окончания работы. «Индекс работоспособности» рассчитать по формуле t А= 100, П1 = П 2 + П 3 где А – индекс работоспособности; t – длительность работы, с; П1, П2, П3 – частота пульса соответственно после 1, 2 и 3 мин отдыха. По результатам этой пробы оценить работоспособность человека (табл. 6.7). Таблица 6.7 Критерии оценки работающих по пульсу Индекс менее 55 м 55 56–64 65–79 80–89 больше 90 Работоспособность низкая ниже средней выше средней хорошая отличная 4. Определение степени тяжести работ по частоте пульса. Частота пульса тесно коррелируется с тяжестью выполняемой работы и расходом энергии (табл. 6.8). Таблица 6.8 Корреляция степени тяжести работ расхода энергии на выполнение работ и частоты пульса (по Е.Р. Бускирку) Степень тяжести работы Расход энергии, ккал/мин Частота пульса, мин Очень легкая 2,5 80 Легкая 2,5–5,0 80–100 Средняя 5,0–7,5 100–120 Тяжелая 7,5–10,0 120–140 Очень тяжелая 10,0–12,5 140–160 Необычайно тяжелая 12,5–15,0 160–180 Изнурительная > >180 79
Разработаны предложения по физиологическому нормированию труда. Нормируется деятельность работ и объем нагрузок. Если во время работы частота пульса 140 ударов в минуту, то человек может быть занят только 2 часа в смену. Предельно допустимый объем нагрузок характеризуется средней частотой пульса за смену 100 уд/мин. Нагрузку на организм можно снизить путем регламентирования времени на работу и отдых. Практическое занятие 6. Измерение артериального давления Суть метода заключается в том, что при наружном сдавливании сосудов при определенном давлении прекращается кровоток. По мере того как уменьшается внешняя компрессия, наступает момент, когда кровь по сосудам проходит только в период систолы. Этому соответствует появление звука в результате прохождения порции крови через место сжатия сосуда, но отсутствует звук в период диастолы. Величина внешнего давления в период первых слышимых ударов соответствует максимальному или систолическому давлению (СД). Момент исчезновения звука при непрерывном снижении внешнего давления соответствует минимальному, или диастолическому, давлению (ДД). Таким образом, по изменениям внешнего давления, которое легко измерить, можно судить о давлении внутри сосудов (артерий). На плечо, освобожденное от одежды, плотно наложить манжетку тонометра и подсоединить ее через соединительный шланг к манометру прибора и нагнетательному баллончику. Давление можно измерять как на правой, так и на левой руке. Вращая винт клапана по часовой стрелке, закрыть выходное наружное отверстие баллончика. Таким образом, остается воздушная связь баллончика с манжеткой и манометром. После закрытая клапана, сдавливая баллон, рукой нагнетают воздух в манжетку (манометр отмечает увеличение давлении в манжете). Нагнетать воздух можно до такого давления, которое превышает величину максимального давления у данного 80
человека на 20–25 мм рт. ст. Если же артериальное давление обследуемого неизвестно, то давление в манжетке доводят до 150–160 мм рт. столба. Вставьте в уши оливы фонендоскопа (или стетофонендоскопа), раструб фонендоскопа поместите на левую половину предплечья в области локтевого сгиба. Слегка открыв винт клапана, медленно выпускайте воздух из манжеты и следите за падением давления в манометре. Следует так отрегулировать винт выпускного клапана, чтобы падение давления было медленным и плавным. Уловите первые звуковые удары, связанные с прохождением первых порций крови через сжатый участок, заметьте на манометре, какому давлению это соответствует. Отметьте по манометру величину давления, соответствующего исчезновению звуков пульсации. Таким образом, отмечают две цифры, характеризующие СД и ДД. Не снимая манжетки, испытуемый делает 20 приседаний за 30 секунд. Измерьте АД сразу после приседаний и через 1, 2, 3, 4 и 5 минут. Результаты занесите в соответствующие таблицы. Вычертите график восстановления АД. Анализ результатов исследования проводится по следующим направлениям: 1) фактические значения СД и ДД в покое необходимо сопоставить с оптимальными значениями данного человека. Допустимые величины СД и ДД определяется по формуле Волтынского: СД = 102 + 0,6в ДД = 64 + 0,4в, где в – число полных лет (возраст); 2) сопоставьте фактические и расчетные данные артериального давления. Считается нормальным, если измеренное давление (СД и ДД) не отклоняется от расчетного более чем на ±15 %. Если имеются отклонения, то говорят о повышенном или о пониженном давлении; 3) рассчитайте пульсовое давление (ПД): 81
ПД = СД – ДД. Как правило, чем больше ПД, тем лучше; 4) рассчитайте среднее динамическое давление (СДД): СДД = ПД/3 + ДД. СДД необходимо будет для дальнейших расчетов. Практическое занятие 7. Определение расчетным способом некоторых гемодинамических показателей Показатели состояния сердечно-сосудистой системы являются необходимыми в комплексной оценке труда, так как они наряду с другими показателями дают возможность выделить функциональные изменения организма человека и разработать систему оздоровительных мероприятий. В связи с тем, что многие параметры сердечно-сосудистой системы чрезвычайно трудоемки для определения (например, ударный объем крови, среднее динамическое давление и т.д.), их находят расчетным путем. 1. Определение ударного объема крови по методу Старра. Ударный объем крови (УОК), т.е. то количество крови, которое выбрасывается в артериальное русло кровеносных сосудов за одно сокращение сердца (систолу), может быть рассчитан по формуле УОК = 100 + 0,5 ПД – 0,6 ДД – 0,6 в, где ПД – пульсовое давление; ДД – диастолическое давление; в – возраст (полное число лет). В покое УОК колеблется от 56 до 110 мм. 2. Определение минутного объем крови (МОК). МОК = УОК × ЧП, где ЧП – частота пульса. МОК в покое колеблется от 3,2 до 5,6 л. 82
3. Определение сердечного индекса (СИ). Для определения удельного выброса массы крови часто используется отношение МОК к площади тела человека. Это отношение называется сердечным индексом. СИ = МОК/S, где S – площадь поверхности тела человека, м2. В свою очередь 4m + 7 S= , m + 90 где m – вес тела, кг. СИ в покое имеет значение близкое к 3 (от 2,6 до 3,4). ТЕМА 5. Психологические процессы в трудовой деятельности. Восприятие Восприятие – это психический процесс отражения предметов и явлений при непосредственном их воздействии на органы чувств. Воспринимая объект, человек стремится соотнести его с какимто предметом, напоминающим данный объект. Восприятие зависит от жизненного опыта человека, его знаний, интересов, ценностных ориентаций и установок. Практическое занятие 8. Определение восприятия времени После команды «Начали», не пользуясь часами и не считая в уме, вы должны поднять руку после того, как, по вашему мнению, прошла минута, фактическое время восприятия минуты записывается. Точность восприятия времени определяется по формуле С = А × 100/60, если А < 60, С = (А – 60) × 100/60, если А > 60, где А – фактическое восприятие времени всех. 83
На основании полученных данных делаются выводы о зависимости восприятия времени от установок, отношения к выполненной деятельности и др. Внимание – это направленность и сосредоточенность восприятия на каком-либо объекте. Различают произвольное и непроизвольное внимание. Внимание характеризуется такими свойствами: объем, концентрация, распределяемость, устойчивость, переключаемость. Практическое занятие 9. Оценка объема и общего показателя внимания Объем и концентрация внимания оценивается с помощью «корректурной пробы». Обследуемым предъявляется бланк с различными буквами (табл. 6.9). Бланк для исследования состояния высшей нервной деятельности по методике Анфимова № 1 Опыт № 20___г. Время Фамилия, и.,о. Возраст Условия 1-е задание (вычеркнуть заданную букву) 84 Вид спорта
Таблица 6.9 1 Результаты исследования 2 3 4 Сумма 1. Общее количество просмотренных знаков 2. Количество вычеркнутых знаков, считая и неверно вычеркнутые а) пропуск 4. Вид ошибок б) лишняя вычеркивание вместо подчеркивания или наоборот Испытуемые должны просмотреть слева направо каждую строку корректурной таблицы и выполнить определенное задание. Например, вычеркнуть букву, которая стоит в строке первой или вычеркнуть букву «С», подчеркнуть букву «Х» и обвести кружком букву «А». Работа выполняется на время. Подсчитывается общее количество просмотренных знаков и количество допущенных ошибок. Объем внимания оценивается по количеству просмотренных знаков. Норма объема внимания 200–300 знаков в минуту. Определяется также скорость выполнения работы: V = B/t, где В – общее количество просмотренных знаков; t – время выполнения работы. Общий показатель внимания оценивается по формуле А = V/m + 1, где m – количество ошибок. 85
Общий показатель внимания более 51 свидетельствует о хорошей функции внимания, 51–37 – о средней и менее 37 – низкой функции внимания. Практическое занятие 10. Изучение распределения внимания Предлагаемый тест используется для изучения способности выполнять действия, требующие постоянного переключения внимания с одного вида действий на другой. С этой целью используется таблица, разделенная на 49 клеток, в которых размещены числа, написанные черными от 1 до 24 и красными от 1 до 25 цифрами. 8-к 24-у 13-м 7-ф 22-б 12-и 5-б 8-х 14-ф 14-р 17-ш 15-д 6-т 3-е 19-к 3-к 18-ч 23-к 16-р 18-х 17-р 21-р 13-а 1-р 22-ш 11-р 23-г 20-г 5-м 10-е 4-ф 25-р 21-ц 2-т 19-ж 12-ж 6-б 16-у 20-м 4-о 10-б 9-л 2-н 7-н 11-л 15-у 9-к 24-н 1-в Примечание: серые квадраты соответствуют красному цвету символов. Числа расположены в беспорядке, но так, чтобы близкие по величине реже были рядом. Этот тест предусматривает выполнение нескольких заданий. Сначала определяется время последовательного нахождения красных чисел от 1 до 25. Следующее задание состоит в том, что испы86
туемый должен попеременно отыскивать красные и черные числа, причем черные в возрастающем порядке от 1 до 24, а красные в убывающем от 25 до 1. Записывать надо только буквы, стоящие рядом с числом. Например: красная цифра 25 – пишем букву Р, потом черная цифра 1 – пишем букву В, далее красная цифра 24 – пишем букву И, черная цифра 2 – пишем букву Н. В результате на листе ответов получим ряд букв: Р В И Н При определении количественных показателей учитывается время, затраченное на выполнение каждого задания. Фиксируются ошибки. Показателем переключения внимания является разность между временем выполнения задания с попеременным нахождением черных и красных чисел и временем отыскания в таблице одних черных или одних красных чисел. Показатель вычисляется по формуле Х = с – (a + b), где с – время выполнения задания с красно-черными числами; а – время выполнения задания с красными числами; b – время выполнения задания с черными числами. Чем меньше этот показатель, тем выше переключаемость внимания. 87
Мышление – форма психического отражения, устанавливающая связи и отношения между познаваемыми объектами. Практическое занятие 11. Расчет уровня работоспособности и прироста производительности труда Влияние на рост производительности труда повышения работоспособности рабочих определяется на основе показателя утомления; чем выше утомление, тем ниже работоспособность. R = 100 – У, где R – работоспособность; У – утомление. Прирост производительности труда за счет повышения работоспособности рассчитывается по формуле R  П т =  2 − 1 ⋅ 100 ⋅ 0, 2,  R1  где Пт – возможный прирост производительности труда в связи с улучшением его условий; R1 и R2 – показатели работоспособности «до» и «после» улучшения условий труда; 0,2 – эмпирический коэффициент, характеризующий связь между повышением работоспособности и ростом производительности. Практическое занятие 12. Влияние условий труда на работоспособность Влияние условий труда на работоспособность определяется на основе интегрального показателя тяжести труда. Каждый элемент, занесенный в «карту условий труда» (прил. 1) оценивается соответствующим баллом по таблице «Критерии для балльной оценки элементов условий труда» (прил. 2). Баллы биологически значимых элементов суммируются и делятся на их число. Полученный средний балл χ используется для нахождения интегральной количественной оценки тяжести труда: 88
И т = 19,7χ − 1,6χ 2 , где Ит – интегральная оценка категории тяжести работы, в баллах; χ – средний балл всех биологически значимых элементов условий труда на рабочем месте. Биологически значимыми являются элементы условий труда, которые вызывают определенные изменения в организме работающего. Зависимость между интегральной оценкой категории тяжести труда и утомлением определяется по формуле Ит = И т − 15,6 , 0,64 где Ит – интегральный показатель тяжести труда, в баллах; 15,6 и 0,64 – коэффициенты регрессии. Зная показатель тяжести труда (Ит) и показатель утомления (У), можно вычислить величину работоспособности (R). ТЕМА 6. Эргономический анализ производственной среды Факторы производственной среды предъявляет определенные требования к психофизиологическим свойствам человека». От степени соответствия факторов производственной среды особенностям и возможностям организма человека зависит удовлетворенность человека трудом, а следовательно, и успешность трудовой деятельности. Практическое занятие 13. Анализ факторов производственной среды по эргономической карте Для систематизации и анализа факторов производственной среды используется «Эргономическая контрольная карта». Эргономическая карта была принята на II Конгрессе по эргономике (1964 г.). Все вопросы в карте разделены на общие (с индексом А) и частные (с индексом Б). На вопросы с индексом Б следует отвечать 89
только в тех случаях, когда в этом возникает необходимость после ответа на вопросы с индексом А. Выбрать для исследования рабочее место. Путем наблюдений и опроса работника ответить на вопросы Эргономической карты. Ответы на каждый вопрос записываются подробно с элементами анализа и предложений по совершенствованию. Эргономическая контрольная карта «Рабочее место» Физическая нагрузка A1. Является ли рабочее место достаточно просторным? Б1. Что является причиной недостатка производственной площади? – использование площади другими работниками (хотя бы временно); – малое расстояние до других машин; – выступающие части машин. А2. Обеспечивает ли расположение приборов, предметов обработки и органов управления удобное положение человека при работе? A3. Допускает ли размещение перечисленных элементов работу сидя? А4. Находится ли рабочая плоскость на удобной высоте с учетом рабочего положения и расстояния до глаз? А5. Соответствует ли рабочая поверхность предъявляемым требованиям по твердости, эластичности, цвету, гладкости и т.п.? А6. Позволяет ли размещение приборов, обрабатываемых предметов (деталей), органов управления управлять машиной с помощью рук или ног? Б5. Не возникают ли статические напряжения из-за неудобного расположения органов управления? Б6. Размещены ли инструменты и детали в пределах оптимального радиуса действия? 90
Б7. Размещены ли органы управления в пределах досягаемости с учетом положения тела при работе? А7. Обязательно или желательно управление машиной с помощью педалей? А8. Обязательно ли управление машиной с помощью ножных кнопок? А9. Обязательно или желательно нажатие кнопок руками (пальцами) при ручном управлении? Б19. Достаточна ли поверхность кнопок (соответствует ли она размерам пальцев)? Не слишком ли глубоко следует вдавливать кнопки? Не слишком ли гладкую поверхность имеют кнопки? Б20. Не слишком ли мало требуемое усилие нажатия на кнопку, чтобы избежать ошибки? Не слишком ли велико требуемое усилие в аварийной ситуации? A10. Соответствует ли форма, величина и материал органов ручного управления прилагаемому усилию? А11. Допустимы ли прилагаемые усилия с точки зрения физиологии? Б21. Можно ли уменьшить прилагаемое усилие посредством – уменьшения веса предметов, с которыми производятся манипуляции; – применения противовесов; – применения вспомогательных электрических, гидравлических или пневматических устройств; – применения подъемников; – применения кранов, тележек, тачек? Б23. Применяются ли рукоятки достаточно часто? Б25. Допустимы ли с точки зрения физиологии движений усилия, требуемые для перемещения органов управления? Б26. Действительно ли необходимо приложение значительного усилия? Размещены ли органы управления таким образом, чтобы их обслуживание исключало напрасное расходование сил и ненужное статическое напряжение? 91
A12. Имеются ли соответствующие сиденья и опоры, исключающие необходимость работы стоя? Б28. Необходимо ли сиденье, позволяющее регулировать его высоту? А13. Обязательна ли подставка для ног? A15. Насколько соответствует предъявляемым требованиям пол производственного помещения? Б34. Соответствует ли пол следующим требованиям? – достаточно ли трения между полом, с одной стороны, и опорами, подошвами, инструментами, деталями – с другой; – имеет ли он требуемый наклон; – достаточно или он ровный; – достаточно ли он твердый, упругий? A16. Применяются ли ручные инструменты? Б35. Правильно ли выбран вес инструментов? Не слишком ли они тяжелые или легкие? Б36. Обеспечивают ли инструменты для точных работ достаточную поверхность соприкосновения с рукой? Б37. Имеет ли рабочая часть инструмента необходимые размеры и форму? Б38. Соответствует ли длина рукоятки требованиям выполняемой работы в предусмотренном рабочем положении? Б39. Достаточно ли удобная рукоятка? Б40. Правильно ли выбрана поверхность инструмента с точки зрения трения между инструментом и рукой? Б41. Правильно ли она выбрана с точки зрения теплоотвода? Б42. Могут ли быть различные инструменты объединены в один общий? Б44. Предусмотрено ли для инструментов строго определенное место? A18. Может ли скорость машины регулироваться в зависимости от возможностей исполнителя? А20. Обеспечивает ли конструкция машины удобство обслуживания и ремонта (доступность, степень риска, освещение и т.п.)? 92
A21. Существует ли опасность ожогов? А22. Приложено ли какое-либо постоянное или периодическое усилие к какой-либо части тела? А23. Требуется ли по условиям работы применение индивидуальных средств защиты (спецодежда, обувь, очки, шлемофоны» защитные щитки)? Б46. Являются ли машины причиной значительной вибрации? Б47. Насколько ощутима вибрация? Б49. Существуют ли неудобства в связи с постоянной или периодической вибрацией? Психическая нагрузка А25. Предъявляет ли данный вид работы высокие требования к органам зрения? A26. Требуется ли для выполнения данной работы высокая освещенность? А27. Обязательно ли наличие общего искусственного освещения? А28. Обязательно ли наличие местного искусственного освещения? А29. Требует ли выполняемая работа попеременного пребывания в местах с различной степенью освещенности? Б50. Каков уровень освещенности? – при естественном освещении: хороший, удовлетворительный, неудовлетворительный; – при искусственном освещении: хороший, удовлетворительный; – неудовлетворительный. Б51. Не приводит ли искусственное освещение к нежелательным последствиям: мерцанию, стробоскопическому эффекту? A31. Каково различие в яркости (контрастность) между объектом и фоном (окружением): большое, среднее, незначительное? А32. Существует ли возможность ослепления на рабочем месте или вблизи него? 93
А33. Существуют ли какие-либо специальные требования к цветам предметов? А34. Каков размер предметов, которые следует различать: очень мелкие, мелкие, крупные? А35. Перемещаются ли (и если перемещаются, то как - медленно или быстро) различаемые предметы? А36. Соответствует ли расположение приборов, предметов обработки, органов управления и т.п. требованиям хорошей обзорности? А38. Размещены ли органы управления на оптимальном расстоянии в поле зрения? А39. Размещены ли аварийные сигналы в центре поля зрения и обращают ли они на себя внимание? А40. Может ли работник видеть одновременно саму обрабатываемую деталь и ближайшие и ней окружающие предметы? A41. Достаточно ли расстояние от глаз до предметов? А42. Обязательно ли наблюдение за предметами одновременно обоими глазами? А43. Желательно ли применение вспомогательных оптических устройств? А44. Предъявляет ли данная работа высокие требования к органам слуха? А45. Требуется ли речевая связь между людьми при выполнении данной работы? А46. Затруднена ли речевая связь из-за высокого уровня шумов в рабочем помещении? А47. Могут ли быть звуковые сигналы легко обнаружены при обычном шуме в помещении? А48. Требует ли работа пониженного уровня шумов? А50. Как звуковые сигналы физиологически воздействует на человека? В52. Легко ли отличить различные детали, ручки и инструменты друг от друга с помощью органов осязания? 94
А53. Можно ли распознать детали, ручки и инструменты по их положению? А54. Предъявляет ли данная работа высокие требования к органам равновесия? А55. Предъявляет ли данная работа высокие требования к способности определять удаление (глубину) предметов? А56. Предъявляет ли данная работа высокие требования к органам обоняния? А58. Достаточно ли четко видны шкалы приборов? Б72. Идентичны ли деления шкал различных приборов? Б92. Не закрывает ли рука при перемещении органа управления шкалу прибора? Методы работы. Физическая нагрузка A61. Связано ли выполнение работы с большой физической нагрузкой? А62. Большое или малое количество мышц напряжено при выполнении данной работы? А63. Связана ли данная работа с бессмысленной физической нагрузкой? А64. Выполняется ли работа сидя, стоя, требует ли она перехода с места на место или необходимости работать попеременно в нескольких положениях? А65. Существуют ли при выполнении данной работы моменты, когда требуются предельные напряжения? Б96. Если это так, то: – как часто они наступают и как долго длятся; – удобно ли рабочее положение; – могут ли быть эти нагрузки (степень нагрузки, длительность ее воздействия и число случаев) уменьшены посредством применения технических средств? А66. Требуется ли при выполнении работы поднятие грузов или их передвижение? 95
Б97. Если груз должен быть поднят или передвинут, то – каков его нормальный вес; – нужно ли поднимать его с уровня пола; – можно ли поднимать его в удобном положении; – свободны ли пути, по которым он передвигается, от помех? А67. Какой характер носит физическая нагрузка – динамический или статический? А68. Какие группы мышц воспринимают основную физическую нагрузку: мышцы плеч, ног, шеи, позвоночника, мелкие мышцы ног, рук, пальцев? А69. Малые или большие группы мышц воспринимают статическую нагрузку при удерживании детали (материала) или инструмента? А70. Большие ли группы мышц воспринимают статическую нагрузку при выполнении работы? А72. Возможно ли изменение положения при работе? А73. Предполагает ли работа правильное чередование работы и отдыха, а также динамических и статических видов нагрузки? A74. Требуют ли дополнительные операции, необходимые при выполнении работы, изменения в нагрузке мышц? А75. Правильная ли структура движений? Б98. Обеспечена ли достаточная свобода движений? Б99. Существуют ли при данном способе работы ненужные движения? Б100. Желательно ли и возможно ли упрощение движений? Б101. Симметричны ли движения? Б102. Ритмичны ли движения? А76. Требуется ли при осуществлении движений большое физическое усилие? А77. Можно ли исключить перемещение центра тяжести и поворот тела? А78. Существует ли строго предписанная последовательность движений? 96
Психиологическая нагрузка А79. Существует ли соответствие между перемещением органов управления и вызываемыми ими эффектами? Б117. Всегда ли выполняемым движениям соответствует привычный эффект: вперед – открытие, движение вперед, больше, +; влево – закрытие, движение налево, меньше, –; назад – закрытие, движение назад, меньше, –; вправо – открытие, движение направо, больше, +. А80. Требует ли работа большой точности движений? А83. Необходимо ли перед началом работы сравнивать некоторые данные? А84. Следует ли при выполнении данной работы строго придерживаться рекомендуемых действий или они могут быть произвольными? А86. Существуют ли эталоны изделия и регулярно ли они используются для сравнения? А93. Легко ли могут быть опознаны органы управления по своей форме, размерам, обозначениям, цвету в нормальных условиях и в аварийных ситуациях? А98. Доступна ли эта работа для пожилых людей с учетом – темпа; – требований, предъявляемых к органам зрения; – кратковременной памяти? А90. Являются ли данные, необходимые для выполнения работы, ясными, однозначными и достоверными? A100. Все ли эти данные необходимы при выполнении работы? A101. Не превышает ли количество информации возможностей человека, не слишком ли обременяет его? A102. Если какой-либо анализатор чрезмерно перегружен, может ли быть нагрузка сделана более равномерной? A103. Существует ли вероятность, что темп поступления информации недостаточно загружает работника? 97
Производственная среда A112. Протекает ли работа в условиях теплового комфорта? Б144. Выполняется ли работа при граничных температурах (предельно высокая или предельно низкая температура)? Б145. Если работа выполняется вне области комфорта, соответствует ли время работы и перерывов допустимому времени работы в горячей или холодной зонах? Б146. Гарантирует ли система отопления большую или меньшую стабильность температуры на рабочем месте? Б147. Какова предельная температура воздуха в производственном помещении зимой и летом? Б148. Какова предельная влажность воздуха в производственном помещении зимой и летом? Б149. Существует ли тепловое излучение, влияющее на работника, и может ли оно быть причиной неприятного или опасного перегрева? Б150. Расположено ли рабочее место вблизи от горячих или холодных поверхностей? Б151. Если существует охлаждающий эффект в результате движения воздуха, не является ли он неприятным или чрезмерным? Б152. Существуют ли средства защиты против дискомфорта, возникающего как следствие климатических условий? Б153. Не препятствуют ли эти предохранительные средства выполнению работы? A114. Не подвержен ли работник в течение рабочего дня влиянию быстрых изменений климатических условий? A115. Является ли шум на рабочем месте вредным для работника и влияет ли он на протекание рабочего процесса? A120. Сменная ли данная работа? Б167. Выполняется ли данная работа – в две смены; – в три смены; – в четыре смены; – по скользящему сменному графику? 98
А121. Какова нормальная продолжительность работы в течение дня и за неделю? A122. Как оплачиваются плановые перерывы? A123. Каково количество сверхурочных часов ежедневно и в течение недели? A124. Включены ли перерывы для отдыха в график выполнения работы? Б168. Насколько длительны эти перерывы? Б169. Как они распределены в течение рабочего дня? Б170. Позволяет ли технологический процесс осуществлять произвольные перерывы? A125. Является ли предлагаемый темп работы обязательным? Б172. Является ли темп работы произвольным или работник должен приспосабливать его к машине? Вынуждает ли система оплаты поддерживать определенный темп работы? Б173. Является ли темп работы, навязанный машиной или конвейером, обязательным или можно менять его за счет имеющихся резервов? Рабочая нагрузка A127. Является ли данная физическая работа: – легкой; – средней; – тяжелой? Б170. Какова в среднем частота пульса при длительной работе: менее 90 ударов в минуту, 90–110, 130, более 130 ударов в минуту? Б180. Каково в среднем число вдохов при длительной работе: менее 15 вдохов в минуту, 15–30, более 30 вдохов в минуту? Б181. Какова величина энергетических затрат в течение суток? Б183. При кратковременной работе (с максимальной нагрузкой) указать частоту пульса через 15 секунд после окончания работы. Б184. Успевает ли частота пульса прийти в норму в период между максимальными нагрузками? 99
A128. Вызывает ли работа постоянное значительное потоотделение? A129. Можно ли ожидать значительного повышения температуры тела? A130. Можно ли ожидать кратковременного или длительного воздействия на самочувствие или здоровье работников? A131. Соответствует ли физическая и психическая нагрузка при работе возможностям мужчин, женщин, молодых и пожилых работников? Производительность системы А134. Осуществляется ли анализ производительности труда и контроль ошибок на производстве? Обработка и анализ результатов 1. Произвести анализ собранного материала. Данные оформить в таблицу. Результаты обработки эргономической карты № п/п Анализируемый элемент Детальное описание результатов анализируемого анализа элемента Предлагаемые эргономические решения 2. Разработать предложения по совершенствованию факторов производственной среды. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. ГОСТ 12.2.032–78 «ССБТ. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования». – М., 1978. 2. ГОСТ12.2.033–78 «РАБОЧЕЕ МЕСТО ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТ СТОЯ. Общие эргономические требования». – М., 1978. 3. Мунипов В.М., Зинченко В.П. Эргономика: человекоориентированное проектирование техники, программных средств и среды: учебник для вузов. – М.: Логос, 2001. – 356 с. 100
4. Рунге В.Ф., Манусевич Ю.П. Эргономика в дизайне среды: учеб. пособие. – М.: Архитектура – С, 2009. – 328 с. 5. Автомобили и тракторы. Основы эргономики и дизайна: учебник для студентов вузов / И.С. Степанов, А.Н. Евграфов, А.Л. Карунин, В.В. Ломакин, В.М. Шарипов. – М., 2002. 6. Душков Б.А., Королев А.В., Смирнов Б.А. Психология труда, профессиональной, информационной и организационной деятельности. – М.: Академический проект, 2005. 7. http://bgd.alpud.ru/_private/ERGONOM/Pract_erg/V_5_pract_erg.htm 8. http://kgmtu.edu.ua/jspui/bitstream 9. http://window.edu.ru/resource/784/78784/files/mami_auto65.pdf 10. http://knowledge.allbest.ru/life/3c0a65625b3ad68b5c53b894212 06d36_ 0.html 11. http://inethub.olvi.net.ua/ftp/library/share/homelib 12. http://simst.bsu.by/students/guidance_files/e35b37e81b1cfb577b aeabd6 a68644a9.pdf 13. http://rosdesign.com/design/ergoofdesign.htm 14. http://www.5ka.ru/102/1306/1.html 15. http://log-in.ru/articles/zolotoe-sechenie// 16. http://lib.znate.ru/docs/index-204945.html?page=5 17. http://netnotes.narod.ru/math/gold6.html 18. http://dlib.rsl.ru 17. http://sga-help.ru 19. http://kurs.znate.ru/docs/index-126695.html?page=4 20. Ильин О.И., Сидорова В.Н. Эргономика: учеб. пособие. – М., 2001. – 150 с. 21. Шутина О.В. Лабораторный практикум для студентов экономического факультета. – Омск, 1999. – 33 с. 22. Эргономика: учеб. пособие для студентов вуза / под ред. В.В. Адамчука. – М., 1999. – 250 с. 23. Эргономика / под ред. В.Ф. Венда. – М., 1971. – 420 с. 101
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 КАРТА № условий труда на рабочем месте Предприятие....................................................................................... Производство ……........................................ цех ............…………. Участок ..………………………….. Профессия ........……….......... Кол-во аналогичных раб. мест ……….. Кол-во рабочих ……….. № п/п Факторы производственной среды Норматив Фактическое Стат. СредЦДК состояние балл ний ПДУ факторов стат. балл 1 Вредные химвещества, мг/м3 1-й класс опасности 2-й класс опасности 4-й класс опасности 2 Пыль, мг/м3 3 Вибрация, дБ 4 Шум, дБа 5 Инфракрасное излучение, код/см2 в мин 6 Неионизирующее излучение ВЧ, (высокочастотное), Вт/м3 УВЧ (ультравысокочастотное), Вт/м2 СВЧ (сверхвысокочастотное), МкВт/см2 7 Температура воздуха на рабочем месте (в помещении), °С 8 Тяжесть труда 9 Постоянная работа на открытом воздухе 10 Особый режим сменной работы 11 Эмоциональное напряжение (работа с риском для жизни) 12 Операторская работа с элементами творчества Сумма значения факторов производственной среды (факт.) балл …………………………………………………..…….. Размер доплаты за условия труда, процент………………………. Подпись ответственного за заполнение карты …………………... Подпись начальника цеха (участка) ……………………………… 102
103 1 балл 2 балла ≥36 – 6 баллов от 4,1 до 6,0 11–30 >30 >6 – (15–20) ниже –20 + (40–45) выше +45 1,9–3,0 >3,0 2100–4000 >4000 + (33–35) ниже +7 Оценка элемента в баллах 3 балла 4 балла 5 баллов А. Санитарно-гигиенические производственные элементы условий труда 1. Температура воздуха на рабочем месте (эффективная эквивалентная), °С в помещении: теплый период года + (18–20) + (21–22) + (23–28) + (29–32) холодный период года + (20–22) + (17–19) + (15–16) + (7–14) на открытом воздухе: зимой – – 0 – (–9) – (10–14) летом – – + (27–35) + (36–39) 2. Атмосферное давление превышение 0,2–0,6 0,7–1,2 1,3–1,8 – над нормой, пониженное над уровнем 100–500 600–1000 1100–2000 моря, м 3. Токсические вещества, кратность – на уровне до 2,5 от 2,6 превышения ПДК ПДК до 4,0 4. Промышленная пыль, кратность пре– на уровне ПДК до 5 6–10 вышения ПДК Наименование элемента условий труда и единица измерения КРИТЕРИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭЛЕМЕНТОВ УСЛОВИЙ ТРУДА ПРИЛОЖЕНИЕ 2
104 Оценка элемента в баллах 1 балл 2 балла 3 балла 4 балла 5 баллов 6 баллов 5. Вибрация: предельно допустимые по ГОСТ 12.1.012–78 до +3 от +4 от +7 >9 плюс уровни (ПДУ) плюс количество дБ, до +6 до +9 охлаждениже ПДУ на уровне превышающих норму, дБ ние ПДУ 6. Промышленный шум (ПДУ плюс по ГОСТ 12.1.003–76 до +5 от +6 >10 >10 плюс количество дБ, превышающих норму), ниже ПДУ на уровне до +10 вибрация ДВА 7. Ультразвук (низкочастотный распо ГОСТ 12.1.001–75 до +5 от +6 от +11 до >20 пространяющийся в воздухе, ПДУ до +10 +20 ниже ПДУ на уровне плюс количество дБ, превышающих ПДУ норму), дБ – – до 0,5 от 0.6 от 2,1 >5 8. Инфракрасное (тепловое) излучение, до 2,0 до 5,0 кал/см2 в мин 9. Электромагнитные поля радиочастот по ГОСТ 12 Л.006–76 (ПДУ плюс количество Вт/м2 или мкВт/см2, превышающих норму) высокочастотное, Вт/м2 ниже ПДУ на уровне + 10 +20 >20 – ПДУ ультравысокочастотное, Вт/м2 » » +5 + 10 >10 – сверхвысокочастотное, мкВт/см2 » » +15 +30 >30 Наименование элемента условий труда и единица измерения
105 1 балл — Отсутствуют контакты Объекты, контакт с которыми вызывает: особо особо не тяже- тяжелые заболева- опасные опасные лые излечимые ния, от ко- инфекции, инфекции, от котозаболева- торых есть от которых нет ниянадежная рых есть профилак- надежная надежной профилак- профилактика тики тика Оценка элемента в баллах 2 балла 3 балла 4 балла 5 баллов 6 баллов ниже ПДУ на уровне >ПДУ при >ПДУ при — ПДУ Т > 0,25 Т > 0,5 Т – время (продолжительность) действия элемента, взятое в долях единицы, где за единицу принят фонд времени 8-часовой смены, равной 480 мин (Фсм = 480). * а) микроорганизмы (бактерии, вирусы, спирохеты, риккетсии, простейшие грибки) б) макроорганизмы (растения, больные люди, животные) 10. Ионизирующие излучения, кюри, рентген БЭР (временные отраслевые нормативы)* 11. Биологические производственные факторы: Наименование элемента условий труда и единица измерения
106 до 4,2 »250 »1600 до 2,5 »150 »960 до 2,5 »150 »960 до 2,1. »126 »806 1 балл до 3,0 »180 »1150 до5,5 »330 »2100 до 3,3 »200 »1300 до 6,6 »400 »2500 до 4,0 »230 »1500 до 7,5 »450 »2900 Оценка элемента в баллах 2 балла 3 балла 4 балла 5 баллов >4,0 >230 >1500 >7,5 >450 >2900 6 баллов ** При установлении балла физической, динамической и статической нагрузки для женщин и лиц старше 50 лет берется от 30 до 50 % приведенных величин. Б. Психофизиологические производственные элементы условий труда 12. Физическая динамическая нагрузка** Энерготраты, ккал при общей нагрузке (мышцы корпуса и ног): в минуту в час в смену (8 часов) при региональной нагрузке (мышцы плечевого пояса): в минуту в час в смену (8 ч) Наименование элемента условий труда и единица измерения
107 от 19000 до 36000 статическая нагрузка на одну руку, до 18000 кг·с 2 балла от 43000 до 83000 от 22000 до 42000 1 балл при общей нагрузке (с участием до 42000 мышц рук, корпуса и ног) при региональной нагрузке (при до 21000 работе мышц плеч, пояса) 13. Статическая физическая нагрузка в течение смены (удержание груза) 12а. Физическая динамическая нагрузка, выраженная в единицах внешней механической работы за смену (суммарно), кгм: Наименование элемента условий труда и единица измерения от 37000 до 70000 от 71000 до 97000 от 84000 от 126000 до 125000 до 170000 от 43000 от 63000 до 62000 до 83000 > 97000 > 83000 В сочетании с другими опасными и вредными производственными элементами > 97000 > 83000 6 баллов В сочетании с другими опасными и вредными производственными элементами > 170000 > 170000 Оценка элемента в баллах 3 балла 4 балла 5 баллов
108 Наименование элемента условий труда Оценка элемента в баллах и единица измерения 1 балл 2 балла 3 балла 4 балла 5 баллов 6 баллов статическая нагрузка на две руки, до 43000 от 44000 от 87000 от 1450000 > 220000 > 220000 кг·с до 86000 до 144000 до 220000 статическая нагрузка на все тело до 61000 от 62000 от 124000 от 211000 >300000 > 300000 (мышцы корпуса, рук, ног), кг·с до 123000 до 210000 до 300000 Стационарное рабочее место а) поза не- а) поза вы- а) поза вы- а) поза выа) поза 14. Рабочее место, рабочая поза и пе- а) поза ремещение в пространстве свободная свободная свободная нужден- нужденная, нужденная, (смена по- (сидя или ная, удоб- неудобная неудобная (смена позы, «си- зы «сидя- стоя), кор- ная в тес- (на коле- (на колена нях, на кордя-стоя» стоя» по пус и ко- ном, огра- нях, по усмот- усмотре- нечности в ниченном корточках, точках, лера- удобном в жа, в подрению ра- нию простран- лежа, ботника), ботника), положении стве (на- подвеске веске или корпус и корпус и пример, в или на рем- на ремнях) нях) в тес- в тесном, конечно- конечнокабине сти в сти в транспор- ном огра- ограниченничен- ном ном простудобном удобном та) ранстве простположе- положе(например, ранстве нии, при нии, при перемеще(например, в очистном перемес в очистном забое) щении и нии и обзабое) без грузом бообработке работке груза более лее 50 % деталей до деталей 5 кг свыше 5 кг 50 % рабо- рабочего чего време- времени ни смены смены
109 Наименование элемента условий труда и единица измерения 2 балла б) – в) – 1 балл б) – в) – Оценка элемента в баллах 3 балла 4 балла 5 баллов 6 баллов б) работа б) работа б) работа б) работа на конвей- на конвей- на высоте на высоте ере с высо- ере с вы- более 5 м более 5 м той линии сотой ли- и без груза и с грузом более 1,5 м нии более и при пе- 1,5 м и при ремещении перемещеи обработ- нии и обке деталей работке деталей свыдо 5 кг ше 5 кг в) работа в в) работа в в) работа в в) работа в наклонном наклонном наклонном наклонном положении положении положении положепод углом нии под под углом под утлом до 30° до углом до до 30° свы- до 60° свы50 % ше 25 % рабо- 30° 50 % ше 50 % чего вре- смены или смены или смены или мени сме- до 60° до до 60° – до до 90° до ны 25 % рабо- 50 % или 50 % рабочего вре- до 90° – до чего времемени сме- 25 % рабо- ни смены чего времены ни смены
110 1 балл г) – Оценка элемента в баллах 2 балла 3 балла 4 балла 5 баллов 6 баллов г) наклоны г) наклоны г) наклоны г) наклоны г) наклоны корпуса корпуса корпуса корпуса корпуса под углом под углом под углом под углом под углом 30° до 30° до 30° бо- до 60° бодо 30° до до 50 раз за 51–100 раз 101–300 лее 300 раз лее 300 раз смену за смену раз или или под уг- или под угпод углом лом до 60° лом до 90° более 100 до 60° до 101–300 100 раз за раз или до раз за смену 90° до 100 смену раз за смену Нестационарное рабочее место и хотьба без груза за смену: 15. Сменность д) одна д) до 4 км д) до 7 км д) до 10 км д) до 17 км д) свыше утренняя Две смены Трехсмен- Нерегуляр17 км смена (без ноч- ная работа ная сменной) ность (в том числе при работе ночью) 16. Продолжительность непрерывной – до 8 до 12 > 12 – – работы в течение суток, ч Наименование элемента условий труда и единица измерения
111 1 балл 2 балла 17. Разряд (точность) зрительных ра- Грубая Малой бот (при нормальном освещении), разточности мер объекта, мм 5,0 5,0–1,1 18. Длительность сосредоточенного до 25 от 26 до 50 наблюдения в % от времени смены при освещенности, соответствующей нормативам 19. Число важных объектов наблюдедо 5 от 6 до 10 ния 20. Темп. Число движений в час мел- до 360 от 370 ких (кисти пальцев), крупных (рук, до 720 плечевого пояса) до 250 от 260 до 500 21. Число информационных сигналов в до 75 от 30 час до 175 Наименование элемента условий труда и единица измерения >25 от 1090 до 3000 от 750 до 1600 >300 от 11 до 25 от 730 до 1080 от 510 до 750 от 180 до 300 – – – >1700 – – >3000 – Оценка элемента в баллах 3 балла 4 балла 5 баллов 6 баллов Средняя Высокая Очень Наивысшая высокая точность 1,0–0,52 0,5–0,31 0,3–0,15 <0,15 от 51 до 75 от 76 до 90 >90
112 1 балл – 2 балла 10–6 * 5–9 1–4 6 баллов 2–1 Монотонность получает одну общую балльную оценку с учетом определяющих ее характеристик. 10–19 Оценка элемента в баллах 3 балла 4 балла 5 баллов 5–3 5–3 2–1 22. Монотонность*, число приемов в операции длительность повторяющих31–100 20–30 ся операций, сек 23. Режим труда и отдыха Обоснован- Обоснован- Отсутствие ный с при- ный без обоснованменением функцио- ного режима функцио- нальной труда и отнальной музыки и дыха музыки и производпроизвод- ственной ственной гимнастики гимнастики Наименование элемента условий труда и единица измерения
113 Оценка элемента в баллах 1 балл 2 балла 3 балла 4 балла 5 баллов 6 баллов 24. Нервно-эмоциональная нагрузка Простые Простые Сложные Сложные Ответсткак внешний производственный фак- действия действия действия действия венность тор (ГОСТ 12.0.003–74) по экспертным по инди- по задан- по задан- по заданно- за безопасзаключениям видуаль- ному пла- ному пла- му плану ность госуному пла- ну с воз- ну с воз- при дефи- дарственно ну, благо- можноможноците вре- важных приятный стью кор- стью кор- мени. Кон- материальпсихоло- рекции, рекции. такты с ных ценностей и за гический благопри- Обслужи- другими климат ятный пси- вание на- людьми в безопасхологиче- селения процессе ность друский клиобслужива- гих людей. мат ния. Ответ- Личный ственность риск при за матери- дефиците времени альные ценности Наименование элемента условий труда и единица измерения
114 Примечание. В строке 21 таблицы «Критериев» понятие «сигнал» имеет четыре признака: объект, процесс, время, место. Выделен пятый признак – среднее время, затраченное на переработку информации, после чего произведено корректирующее или технологическое действие оператором или другим специалистом. Расчет плотности (числа) сигналов: количество сообщений за час, найденное путем хронометража, умножается на количество признаков информации. Например, если среднее количество сообщений за час – 60, а содержащаяся в них информация имеет 5 признаков, то плотность (число) сигналов в час составляет 60×5 = 300. Оценка элемента в баллах 1 балл 2 балла 3 балла 4 балла 5 баллов 6 баллов 25. Интеллектуальная нагрузка (по Действия Решение Решение Активный Эвристиэкспертным заключениям) как внеш- и решения простых сложных поиск ин- ческая ний производственный фактор по стерео- альтерна- задач по формации (творче(ГОСТ 12.0.003–74) типу тивных за- алгоритму при ее не- ская) деядач достатке. тельность, Решение работа по сложных и созданию новых за- новой индач при формации наличии (изобретепомех ний, открытий, произведений искусства и др.) при наличии помех Наименование элемента условий труда и единица измерения
Учебное издание Вишневская Нина Леонидовна, Плахова Лариса Викторовна, Лискова Мария Юрьевна, Долинов Алексей Львович ЭРГОНОМИКА ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Учебное пособие Редактор и корректор И.А. Мангасарова Подписано в печать 24.06.19. Формат 60×90/16. Усл. печ. л. 7,25. Тираж 50 экз. Заказ № 108/2019. Издательство Пермского национального исследовательского политехнического университета. Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113. Тел. (342) 219-80-33. 115