МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ (МГУПП)

Кафедра экологии и безопасности жизнедеятельности

Методические указания

к лабораторным работам по дисциплине «Эргономика»

для студентов специальностей 280102, 220401, 260601, 150400, 140504, 190603, 140500, 220201, 220301, 230102

Москва 2011

Составители: Л.Л. Никифоров, проф. Б.П. Нечаев, доц. М.И. Ермолаев, доц.

С.В. Белова

Методические указания разработаны в соответствии требованиями учебной программы по дисциплине «Эргономика».

Утверждены УМС МГУТШ.

МГУПП,2011

ВВЕДЕНИЕ

Курс «Эргономика» базируется на знаниях таких дисциплин как математика, физика, химия, теоретическая механика, теория механизмов и машин, сопротивление материалов, инженерная и компьютерная графика, детали машин и механизмов, технология пищевого машиностроения, электротехника.

Цель методических указаний - дать возможность студентам овладеть в процессе проведения лабораторных работ навыками самостоятельного проведения эргономичного анализа приборов и анализа их композиционных особенностей.

Теоретические вопросы студент должен изучать с конспектом лекций, нормативной документацией и по рекомендованной литературе.

Лабораторные работы знакомят студентов с основными требованиями эргономики относительно рационального учета «человеческого фактора» при проектировании и конструировании контрольно-измерительных приборов и систем. Это делается для создания максимально эффективных и надежных систем контроля и управления, а также для создания таких условий труда человека-оператора, которые бы соответствовали всем психофизиологическим возможностям и потребностям человека и способствовали длительному сохранению его работоспособности, здоровья, ощущению комфортности.

В каждой лабораторной работе студент сначала коротко знакомится с теорией и методами определения исследуемых параметров, а затем - с порядком выполнения исследований, методикой проведения расчетов, спецификой их регистрации.

Полученные при выполнении исследований данные являются основой для определения эргономичного и композиционного уровня приборов и их соответствия существующим нормативным документам и приборам-аналогам, соответствующих уровню лучших мировых образцов.

Описание каждой лабораторной работы состоит из четырех частей: цель работы; общие сведения по теме; порядок выполнения, регистрация измерений и исследований; обработка результатов, выводы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1-2 ЭРГОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ДЕЙСТВУЮЩИХ ПРИБОРОВ

Цель работы: Ознакомиться с методикой и порядком проведения эргономичной оценки действующих приборов, пультов, систем управления.

Задача работы: Выполнить практическое задание с использованием методик выбора оптимальных размеров, планирование и компоновка средств отображения информации приборов, пультов и органов управления.

Общие сведения

Эргономическая оценка эксплуатируемых систем «человек-машина» (СЧМ), пультов управления сложных автоматических линий и приборов дает возможность проверки степени надежности, пропускной способности и степени точности работы оператора, спрогнозировать поведение действующей СЧМ, а также принять меры для максимального повышения эффективности их труда. Оценка начинается с составления плана проведения исследований. Основные этапы таких исследований обычно выполняются по такой схеме:

а) ознакомление с назначением системы, задачами и основными требованиями к ней;

б) построение структурной схемы, которая воспроизводит связи отдельных подсистем, потоки информации и ход регулирования. При этом отдельно выделяются «человеческие» цепи с обозначением прямых и обратных связей между оператором СЧМ и машиной, а также между отдельными операторами (следует отметить интенсивность связей и их относительную важность);

в) оценка среды, в которой система функционирует, и ее влияние на систему СЧМ, которая исследуется;

г) описание функций системы и ее подсистем для всех режимов работы (включая маловероятные аварийные ситуации). При определении функций системы следует отметить, какие операции важнейшие и что собой представляет динамическая структура системы, т.е. какие сдвиги возникают в отдельных подсистемах при управлении, действиях помех и т.

д.

д) детальная эргономическая оценка рабочего места;

е) оценка средств отображения информации (СОИ) и органов управления (ОУ);

ж) рассмотрение функций операторов для нормального режима работы и, отдельно, для экстремальных ситуаций. При этом необходимо подробно проанализировать условия, которые могут привести к возникновению аварийной ситуации;

з) оценка совмещения функций оператора во времени, для чего строится профессиограмма деятельности.

На основании всех вышеупомянутых данных формируется вывод о надежности и эффективности системы и даются рекомендации по модернизации или усовершенствованию отдельных подсистем, узлов или всего прибора.

Порядок выполнения работы

Для выполнения работы каждый студент должен иметь несколько листов миллиметровой бумаги, чертежные принадлежности (циркуль-измеритель, транспортир, линейку и др.), конспект лекций и справочную литературу по эргономике.

Каждой подгруппе из 3-4 человек выдается образец действующего пульта управления или прибор, который необходимо оценить с точки зрения эргономичности.

Для этого предлагаются следующие приборы: измеритель шума и вибрации ВШВ-003, аспиратор ПУ-4Э, микроскоп стереоскопический МБС-10, осциллограф С-55 и другое оборудование.

При выполнении работы студент обязан:

а) изобразить в масштабе на миллиметровой бумаге схему действующего стенда, пульта или прибора, которые предложены к эргономичной экспертизе;

б) охарактеризовать соответствие требованиям эргономики фактическое расположение средств отображения информации, индикаторов, тумблеров, рабочих мест и т.п.; провести соответствующий анализ, разработать рекомендации для улучшения эргономичности объекта, который исследуется;

в) начертить на миллиметровой бумаге предложенный подгруппой вариант планировки и компоновки пульта управления, стенда или прибора с учетом требований эргономики и обосновать эти решения;

г) разработать чертежи рабочего места оператора;

д) построить структурную схему, воспроизводящую связи в подсистемах, подключения информационных потоков на человека- оператора;

е) составить текстовый отчет по работе по приведенной форме и приложить к нему выполненные чертежи.

Этапы проведения эргономической экспертизы действующего

пульта, стенда или прибора

1. Общее описание включает в себя краткую характеристику исследуемого объекта: назначение, местоположение, какие основные и дополнительные параметры регулируются, основные задачи оператора (но

каким параметрам он следит, регулирует, по каким вопросам принимает решение) и последовательность выполнения операций; ведущие каналы информации (зрительный, слуховой); моторные действия (ручной или ножной метод управления); контингент лиц на который рассчитано пульт или прибор (пол, возраст, страна); возможные аварийные ситуации и отказы, ограничения в работе или какие-то особые условия размещения и эксплуатации.

2. Составление антропометрических характеристик. Выходные данные берутся из анализа справочных материалов по антропометрическим измерениям. Пользуясь этими материалами студенты оценивают фактическое рабочее место оператора и разрабатывают его наиболее рациональную конструкцию.

На чертеже дается ориентировочное планирование пульта с помощью плоскостного манекена. Уточняется соответствие пульта объему помещения, высоте панели, зоне обзора, эргономическим требованиям. Оценивается рабочая поза, сиденья оператора, определяются сферы восторга.

Выбор позы и положения оператора в значительной степени зависит от размеров информационного поля и расстояния от приборов к глазам оператора.

При работе с небольшими приборами (шкалами) или принадлежностями, что требует использования лупы, расстояние до глаз должно быть равно 12-25 см; такую работу выполняют только в позе сидя. При работе с удалением от панели на 25-30 см сидячая поза также считается лучшей. При удалении от средств воспроизведения информации и органов управления на 35-50 см работа чаще выполняется в положении стоя и, наконец, при расстоянии от глаз до объекта наблюдения более чем на 50 см работа выполняется только в положении стоя.

При работе у пульта управления (лицевой панели прибора) должны выдерживаться оптимальные углы зрения. При работе стоя угол зрения а<30°±2,5°, а в положении сидя а<38°±2Д°. Необходимо определить угловой размер панели и сравнить с нормальным углом зрения. Угловой размер определяется из выражения:

2)

где а - угловой размер панели, град;

S - высота панель, м;

L - расстояние от панели к оператору, м. На основе замеченных отклонений составляются рекомендации и вносятся изменения в конструкцию по данным антропометрии.

3. Оценка условий труда на рабочем месте дается на основании сравнения нормативных требований с фактическими характеристиками производственной среды. Желательно замерять температуру, влажность и скорость движения воздуха, а также освещенность рабочего места оператора (что выполняется с учетом фактора времени, т.е. продолжительность и темп выполнения этой работы);

Оценивая условия труда необходимо отметить: какие неблагоприятные факторы могут присутствовать на этом рабочем месте и проанализировать их; меры по устранению вредного влияния среды на работу оператора (если они есть) и дать рекомендации в этот раздел в общем плане (условия труда оператора требуют улучшения и т д.).

4. Оценка средств воспроизведения информации (СВИ).

а) описывается общий вид, размеры и расположение информационных панелей. Выбор панели зависит от ее размеров. В горизонтальной плоскости угол обзора (при фиксированном взгляде в центр панели) должен иметь 30° - 40°, допускается угол 50° - 60°, максимальный угол (как исключение) достигает 90°.

Расстояние между оператором и панелью определяется соотношением:

S

2-tg(a/2)' ⁽²⁾

где L - расстояние от панели к оператору, м. а - угол обзора, град; S - ширина экрана, м.

Для панелей, где S<10 м, соотношение ширины к высоте составляет 1,3:1.

На составленной студентом схеме (чертеже) при фиксированном положении оператора определяют величины a, S, h и фактическую величину L, потом сравнивают фактические значения экрана (панели) с нормативными.

При выполнении этого пункта необходимо учесть такие обстоятельства. В случае, если а>50°, лучше использовать сферический пульт. При фронтальном пульте, расположенном по вертикали с углом, не превышающей 30°, может быть одна плоская секция. Она расположена так, что ее верхний край находится на уровне линии горизонтального взгляда, но сама плоскость панели должна составлять с плоскостью, которая перпендикулярна линии взгляда, угол 0° - 20° у нижнего края панели. Если угол расположения панели по вертикали составляет более 30°, но не более 45°, то ниже основной добавляется еще одна секция, что составляет угол 30° - 50° по горизонтали.

б) проводится оценка отдельных приборов. При этом указывается общее количество приборов, их назначение и характеристика (стрелочные,

картинные, окошки и т.д.). Эти данные приводятся в сравнении с нормативными.

в) анализируется расположение приборов. Приборы должны быть расположены так, чтобы наиболее важные из них в функциональном отношении (а также приборы с частым обращением) размещались в центре поля зрения. Обращение к прибору ориентировочно определяется в зависимости от задач управления. На схеме расположения приборов последние нумеруются по частоте обращения. После этого проверяются связи, то есть порядок надзора за приборами. Приборы с более тесными связями должны расположиться рядом.

После проведения оценок дается общий вывод по средствам воспроизведения информации (СВИ).

5. Оценка органов управления. При оценке органов управления необходимо воспроизвести в отчете по работе наименование, назначение и количество органов управления, соответствие расположения органов управления рабочим зонам, размер, форму, цвет, последовательность обращения и частоту использования органов управления; число включений за время работы, направление, величину перемещений и приложенных к этому усилия, общую величину затраченной энергии при выполнении операций, связанных с управлением.

При оценке тумблеров и переключателей следует указывать и длину плеча рычага; ширину самой широкой части; направление включения, количество положений и угол поворота переключателя; поверхность ручки, которая захватывается рукой (длина, ширина, глубина).

При оценке органов ножного управления (педали) необходимо отразить; нормальное положение (сидя, стоя), расстояние между педалями и их наклон, расстояние от кресла до педали, частоту обращения, возможность регулировки и затраченные усилия. Необходимо указать на схеме расположения важнейших органов управления.

Примечание. Важнейшие органы управления следует расположить впереди и справа от оператора в зоне достижения правой руки. Максимальный размер зоны достижения обеих рук составляет 700x1100 мм. Размер зоны достижения по ширине (1100 мм) может быть увеличен в некоторых случаях на 200 - 300 мм за счет наклона корпуса и перемещения кресла на колесиках вдоль стола.

Глубина рабочей панели не должна превышать 800 мм.

Высота пульта, предназначенного для работы сидя за столом, или стоя, должна быть в пределах 750 - 850 мм, а угол наклона его панели к горизонтальной плоскости в пределах 10° - 20°.

Место на пульте для занесения записей, размещение регистрационных журналов и технической документации, должно располагаться непосредственно перед оператором. Его минимальные размеры - 1000 мм в ширину и 300 - 400 мм в глубину.

Надписи на пульте должны располагаться одинаково: под или над каждым указанным элементом. Надписи располагают так, чтобы они читались слева направо. Каждый текст должен использоваться для указания только одной функции. Соотношение высоты и ширины знаков должно равняться примерно 3:2, высота букв и других символов на панелях, которые находятся непосредственно перед оператором - не менее 3 мм.

Рекомендуемые размеры букв в надписях приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Расстояние до глаз, м	Размеры букв и цифр, мм
	Важные надписи	Обычные надписи
0,7 1,0 2,0 6,0	2,5 - 5,0 3,3-6,6 6,6-12,0 22,0-43,0	1,2-4,0 1,5-4,5 3,3-10,0 11,6-33,0

При оптимальном расстоянии к оператору (примерно 250 мм) ширина штриха черных цифр и букв на белом фоне должна составлять приблизительно 1/6 высоты, а белых цифр и букв на черном фоне -примерно 1/7 - 1/8 их высоты.

Рекомендуемая ширина штриха буквы зависит от того расстояния, на котором расположен пульт от оператора. Так, при расстоянии 1, 2, 3, 4, 5 и 6 м ширина штриха буквы (черные на белом) должна быть соответственно 0,5; 0,8; 1,1; 1,4; 1,7 и 2 мм.

В заключении необходимо обратить внимание на следующие вопросы: предполагает расположение органов управления логике деятельности оператора; особенности группового расположение органов управления, регулирующих один параметр; соответствие индикаторов органам управления; расположение органов управления относительно индикаторов (выше, ниже индикаторов); расположение аварийных органов управление; соответствие направления движения рукоятки (рычага) направления движения стрелки; устройство места для ведения записей, размещение регистрационных журналов и технической документации.

6. Общий вывод и предложения по совершенствованию системы (пульта, стенда, прибора). Кроме текстовой части предложения должны содержать также графическую часть.

Отчет по лабораторной работе

«Эргономическая оценка действующих пультов управления и приборов»

Студент

Группа курс факультет

Наименование пульта (стенда, прибора)

1. Общие сведения

1. Краткая характеристика и назначение пульта (стенда, прибора):

2. Основные задачи оператора:

а) б) в)

3. Краткая характеристика деятельности оператора. Прием информации:

а) зрительный канал - приборы, табло;

б) слуховой канал - телефон, селектор;

в) тактильный канал и т.д.

Принятие решения:

Действия: а) моторные б) команды

4. Аварийные ситуации

(необходимо охарактеризовать в табличной форме действия оператора в системе и на пульте при различных аварийных ситуациях, а также изменения деятельности оператора при различных отказах системы).

5. Связь с другими операторами:

(представить также в

табличной форме, указав вид связи, количество каналов и их расположения).

6. Особые условия эксплуатации, ограничения

7. Контингент операторов:

страна ; пол ; возраст

уровень образования ; средний рост

среднеквадратическое отклонение ; заданный % охвата

8. Доверительный интервал (рост):

К1 ; К2 Поправка к

доверительного интервала на одежду и снаряжение

Конечный интервал

Масштаб плоскостного манекена

9. Рабочая площадь и объем на одного оператора.

ю

2. Сравнительная оценка пульта оператора (табл. 1.2).

Рекомендации к изменению исследуемого пульта (стенда, прибора) по данным антропометрические оценки

3. Факторы производственной среды (табл. 1. 3) Отклонение

Рекомендации

Таблица 1. 2

Параметры	Размер		Доверитель ный интервал для данного контингента
	фактич еский	нормати вный
Положение сидя
Высота сидения
Ширина сидения
Пространство для ног
Высота рабочей поверхности
Высота подставки для ног
Глубина для коленей под пультом
Коленный угол
Ширина подставки для ступни
Отклонение
Положение стоя
Высота верхнего края информационной панели
Высота нижнего края информационной панели
Зона обзора
Пространство для ног
Отклонение
Сфера захвата
Отклонение

11

Таблица 1.3

Фактор среды	Величина
	фактическая	нормативна5
Освещение
а) естественное, КЕО
б) искусственное, лк
Общий уровень шума, дБ
Вибрация
Температура воздуха
Относительная влажность
Скорость воздуха, м/сек
Объем подаваемого воздуха на 1 человека, м3/ч
Запыленность, мг/м3
Электромагнитное излучение (ВЧ)
Радиационное излучение

4. Оценка средств воспроизведения информации (СВИ).

Вид пульта

пульта:

Размер

б) по вертикали

а) по горизонтали

Расстояние глаз оператора в нормальном положении от центра взгляда Угол обзора пульта (табл. 1.4):

а) по вертикали

б) по горизонтали

Таблица 1.4

Показатель	Величина
	фактическая	нормативная
Расстояние от оператора к пульту
Угол обзора пульта
Отклонение
Рекомендации

12

Оценка отдельных приборов производится по табл. 1.5.

Таблица 1.5

Тип прибора	Название прибора	Размер по вертикали, мм	Угловой размер	Диаметр шкалы	Отклонение от норматива угловых размеров
1
2
...

Оценка приборов по основным характеристикам проводится по табл. 1.6.

Проверяется соответствие прибора, его оцифровка, расстояние до оператора требованиям нормативов.

Рекомендации

Общий вывод по средствам воспроизведения информации СВИ.

Таблица 1.6

Характеристика	Величина
	Фактическая	Нормативная

5 .Оценка органов управления (табл. 1.7)

Таблица 1.7

Орган управления	Характеристика	Величина			Откло нение
		Фактическая	Нормативная
Кнопка	Форма
	Размер
	Усилия
	и т. д.
Тумблер
Переключатели
и т. д.

13

Рекомендации

6. Разработка чертеэюа рабочего места оператора.

7. Построение структурной схемы. Построить структурную схему, воспроизводящую связи в подсистемах, замыкания информационных потоков на человека-оператора.

8. Заключение и общие рекомендации по управлению (стендом, приборами) в целом, с приложениями графического материала. Рекомендации разрабатываются для устройств, СВИ, органов управления, условий труда.

14

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 АНАЛИЗ ГАРМОНИИ КОМПОЗИЦИИ ПРИБОРА

Цель работы: Проанализировать гармонию композиции прибора по следующим категориям:

а) тектоничность

б) пропорция и пропорциональность;

в) масштаб и масштабность,

г) ритмичность и метр;

д) симметрия и асимметрия;

е) статичность и динамичность.

Задача работы: Создать индивидуальный вариант композиции приборостроения, используя средства гармонизации формы.

Общие сведения

Тектоника. При рассмотрении тектоники с точки зрения конструктивно-технологических задач нужно заметить, что сделать проектируемую вещь тектонической - это прежде всего означает сделать ее материально-физически совершенной, то есть такой, которая обладает прочной, устойчивой и надежной конструкцией, отражающая во внешнем виде общий тип, характер конструкции и всю сложную внутреннюю силовую работу материала. Таким образом, необходимо по возможности и наилучшим образом выявить, где и как распределены основные массы и нагрузки, как сопротивляется им материал изделия, как напряженные отдельные его части, какие элементы несущие, а какие несомые. Тектоничность формы означает также наглядность того, из какого основного материала выполнена конструкция (металл, дерево или пластмасса) и как данная конструкция изготовлена - монолитная или сборочная или это массивное литье или легкий тонкостенный корпус.

Тектоника - специфическое средство художественного выражения, которое органически связано с конструктивной объемно-пространственной структурой изделия и ее объективными закономерностями (прочностью, устойчивостью и равновесием). Тектонику называют зрелым отражением в форме работы конструкции и организации материалов. Таким образом, объемно-пространственная структура в формообразовании и тектоника формы являются важнейшими категориями композиции, которые закладывают основу построения сложной и красивой формы.

Пропорция и пропорциональность. Пропорция определяет соотношение отдельных частей, предметов и явлений между собой. Пропорция - один из главных средств, которое применяют в искусстве, архитектуре, технике, художественном конструировании. Правильная

15

установка пропорции в своем единстве составляет пропорционально-гармоничный порядок. Нарушение его снижает художественную выразительность.

Существуют различные виды пропорциональности. Так, например, для образования обычной математической пропорции нужно четыре члена: a:b=c:d. Геометрическая пропорция состоит из трех элементов (а:Ь = Ь:с). Общий член b называют средним пропорциональным.

Кроме арифметической и геометрической пропорций, существуют также пропорциональные зависимости, объединенные общим названием гармоничные пропорции.

В отличие от арифметической, геометрической и гармоничной пропорции золотое сечение образуется при комбинации только двух величин а и Ь. Разделение целого на две неравные пропорциональные части в математике называют золотым сечением. Математическое выражение имеет вид а : b - b : (a + b).

Это равенство создается при комбинации лишь двух величин, причем отношения между ними постоянное, где больший отрезок равен 0,618, меньше - 0,382 (рис. 3.1).

, 0.382			0	.618
		а
		Мо
М2				М,

D

В

Рис. 3.1. Графическое построение золотого сечения

Золотое сечение также выражается геометрическим путем. Один из геометрических способов - это деление отрезка в золотом сечении. Он осуществляется с помощью прямоугольного треугольника с отношением катетов 1:2 (рис. 3.1):

Мо='а=1,О;

М] -х- 0,61803398;

М₂ = а-х = 0,381966.

Потом в золотом сечении М₂ делится на Мз = 0,236; М₄ = 0,146; М₅ -0,09 и т.д. (рис. 3.2).

16

Рис. 3.2. Система прямоугольников от квадрата к прямоугольнику

На рис. 3.2. приведено построение прямоугольников. Их получают геометрическим методом, взяв за исходную точку квадрат.

Ряд золотого сечения выражается такими цифрами: 0,09; 0,146; 0,236; 0,382; 0,618; 1,000; 1,618; 2,618 и т. д.

Масштаб и масштабность. Существует два понятия - масштаб и масштабность.

Масштаб - это отношение линейных размеров на чертеже, карте объекта к его размеру в натуре (1:2; 1:5; 1:10 и т. д.).

Масштабность - более сложное понятие. В архитектуре это одно из композиционных приемов, которое выражает размерность или относительную соответственность размеров форм архитектурного произведения, которые воспринимаются человеком до размеров человека.

Ритмичность и метр. В художественном конструировании, как и в архитектуре, используется специфическое средство композиции -

17

закономерное повторение и чередование элементов. Существует два вида повторности - метрическая и ритмичная (метр и ритм).

Метрический ряд является простым видом повторности, если он состоит из одного элемента, сложным, если в композиции одновременно принимает уч^астие несколько рядов и элементов метрической повторности.

Ритм - более сложный вид повторности, это чередование элементов сооружения, предметов, производственного оборудования,

характеризующий нарастания или убывания их количества, формы, размеров. Ритмичные ряды создаются чередованием более выразительных элементов, называемых акцентами, и менее выразительными (пассивными), которые называются интервалами. Ритмичные ряды могут быть ниспадающими или растущими контрастно или нюансно.

Ритм - это последовательное чередование различных соизмеримых элементов. Он содействует ясности, четкости и стройности художественного изделия, делает его более цельным и выразительным.

Симметрия и асимметрия. Симметричной называется фигура, которая составлена с геометрически и физически равных частей, которые определенным образом расположены относительно друг друга. Симметрия - особый род геометрической закономерности красоты форм предметов, которые создают гармонии. Существует три основных вида симметрии: зеркальная, осевая, винтовая. Зеркальная симметрия основана на равенстве двух частей фигуры, расположенных одна относительно другой, как предмет и его отражение в зеркале. Осевая симметрия обусловлена равенством геометрических фигур в осевых сечениях и достигается вращением фигуры относительно оси симметрии. Винтовая симметрия достигается в результате вращательного движения линии или плоскости вокруг неподвижной оси с постоянной угловой скоростью и одновременно поступательным движением вдоль оси.

В современных условиях особое значение приобретает понятие асимметричной композиции. Она позволяет органично связывать отдельные элементы между собой, объединяя их в целостные, гармонично-функциональные организмы. Симметричное построение не всегда согласуется с противоречивыми требованиями при компоновке того или иного прибора, сооружения и т. д.

Статичность и динамичность. Кроме симметрии и асимметрии существует также статическая и динамическая композиции. Любая фигура, которая имеет центр или ось симметрии, всегда статическая относительно их. Шар, куб или параллелепипед статические во всех направлениях. Конус статический относительно оси симметрии, а вдоль нее он динамичен, потому что по ней происходит изменение формы. Наиболее характерную динамическую композицию имеют предметы, движущиеся транспортные средства, которые можно разделить на три основные группы

18

в зависимости от различной среды, а именно: те, которые двигаются по поверхности земли (автомобили, поезда), в воде (пароходы, подводные лодки) и в воздухе (самолеты, планеры).

Отчет по лабораторной работе

1. Представить анализ композиции действующего прибора по всем вышеуказанным категориям.

2. Выполнить чертежи созданного варианта прибора.

3. Дать обоснование выбранным решением.

19

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ВЫБОР ЦВЕТОВЫХ РЕШЕНИЙ В КОМПОЗИЦИИ ПРИБОРА И ИХ АНАЛИЗ

Цель работы: Создать цветовое решение в заданном спектре композиции прибора.

Задача работы: 1. Провести анализ психофизиологического влияния выбранного цветного фона.

2. Охарактеризовать влияние тонового (цветового) нюанса или контраста.

3. Анализ выражения цвета и функциональное назначения прибора.

4. Выберите тип поверхности, обосновать выбор.

5. Обосновать выбор покрытия, материала, технологии (средство) изготовления.

Общие сведения

Цвет - это свойство тел вызывать определенные зрительные ощущения в соответствии со спектральным составом и интенсивностью отраженного или выпускающего видимого излучения. Установлено, что человеческим глазом воспринимаются колебания с длиной волны от 380 до 760 нм.

Все цвета разделяют на две группы: ахроматические и хроматические. К первой группе (ахроматические) относятся белые, черные и все серые цвета, начиная с самого светлого и заканчивая самым темным. Ко второй (хроматические) группе относятся все спектральные цвета - красные, желтые, зеленые, голубые, синие, фиолетовые, пурпурные со всеми переходами и оттенками между ними.

Психофизиологическое воздействие цвета на человека в эмоциональном отношении велико. Цвет имеет способность вызывать различные эмоциональные реакции и мысли: он может успокаивать и волновать, приносить радость и грусть, подавлять и веселить. Цвет может вызвать чувство теплоты и холода, бодрости и усталости, легкости и тяжести, расширять и сужать пространство, стимулировать зрение, мозг, нервы; он может способствовать и помогать лечению больных. В эстетике цвет среди других эстетических факторов занимает одно из важных мест.

Современные высказывания и суждения ученых, художников о психофизиологическом воздействии цвета на человека сводится к следующему.

Красный цвет - возбуждающий, горячий, энергичный и жизнерадостный. Он имеет самую длинную волну, стимулируя влияет на мозг и вызывает эмоциональные реакции; способствует увеличению

20

мышечного напряжения, повышению кровяного давления и ритма дыхания; очень влияет на настроение человека.

Оранжевый цвет - яркий вызывает радость, в разных случаях успокаивает или раздражает. В физиологическом отношении он способствует улучшению пищеварения и ускорению истечения крови.

Желтый цвет - стимулирует зрение, мозг и нервы, успокаивает некоторое нервное состояние организма, веселит, способствует к общению.

Зеленый цвет - цвет природы, покоя и свежести, успокаивающе действует на нервную систему. Он способствует снижению кровяного давления за счет расширения капилляров.

Голубой цвет - светлый, свежий и прозрачный. Он действует примерно также, как и зеленый - успокаивающе, создает впечатление небесной дали. В физиологическом отношении он относится к лекарственным цветам, облегчая состояние больного в большей степени, чем зеленый.

Фиолетовый цвет - пышный и благородный, он положительно влияет на сердце и легкие, увеличивая их выносливость. Цвет усталости и скуки.

Коричневый цвет - теплый, он создает спокойное настроение, выражает мощь и стойкость предметов. Коричневый цвет с серым оттенком с угнетением действует на психику.

Серый цвет - холодный, деловой и мрачный. Он вызывает апатию и скуку. В производственной обстановке его необходимо применять как можно меньше.

Белый цвет - легкий, холодный и благородный, но в большом количестве вызывает блеск. Он - символ чистоты, очень хорошо сочетается с другими цветами.

Черный цвет - мрачный, тяжелый, резко снижает настроение. Он очень красивый, в небольшом количестве применяется для контраста.

Обобщая учет психологического влияния цвета на организм человека, видимые части спектра делят на три части: длинноволновую -760 ... 580 нм (красный, оранжевый), средневолновую - 580 ... 510 нм (желтый, зеленый и частично голубой), коротковолновую - 510 ... 380 нм (голубой, синий, фиолетовый)

На современном этапе установлено, что цвета длинноволновой части спектра оказывают возбуждающее и стимулирующее воздействие, а цвета коротковолновой части - успокаивающее или угнетающее воздействие. Наиболее благоприятно влияют цвета средней части спектра. Группа фиолетовых и пурпурных цветов оказывают волнующее и раздражающее воздействие.

21

Обобщая сведения о цветах можно сделать следующие выводы:

1. Лучшие сочетания дают цвета в диапазоне крупных и малых интервалов по цветовому кругу, худшие - в диапазоне средних интервалов.

2. Малые интервалы воспринимаются скорее как оттенки одного и того же цвета, а не как сочетание цветов.

3. При сочетании цветов необходимо принимать одинаковые соотношения светлости.

4. Более интенсивные цвета при сочетаниях с менее интенсивными следует подбирать в меньшем количестве.

5. Хроматические цвета можно сочетать с ахроматическими, причем теплые цвета сочетать с темными, а холодные со светлыми.

В дизайне цвет рассматривается прежде всего как средство функциональной организации предметной среды. В изделиях промышленного производства цвет выбирают с учетом:

а) функционального назначения изделия и условий его эксплуатации;

б) функционально-конструкторской структуры изделия;

в) особенности композиции формы изделия;

г) условий той среды, в которой изделие будет использоваться. Форма и цвет выявляют особенности и функциональные

предназначения промышленного изделия, одновременно облегчая зрительное восприятие и взаимодействие между изделием и человеком с учетом процесса использования.

Цвет способствует распознаванию сферы использования изделия и его эксплуатационной специфики. Он обуславливается требованиями безопасности, примитивности и легкости распознавания предметов или их отдельных элементов на различных цветовых фонах.

Цвет фона должен быть дополняющим (контрастным) к цвету детали: светло-коричневый к стали, чугуну и алюминию; светло-голубой к бронзе, дереву и другим деталям теплых цветов; ахроматический для разноцветных деталей и т.д. Особое значение имеет цвет при конструировании кнопок, переключателей, рычагов управления приборов и пультов управления, мнемосхем и других элементов для безопасности и надежности работы. Недостаточный контраст между кнопкой и фоном пульта может привести к браку или аварии. Некоторые изделия требуют контрастных и ярких тонов (планера, спортивные атрибуты, детские игрушки, туристическое снаряжение и т.д.), а другие - светлых и мягких тонов (медицинское оборудование, приборы, станки).

Окраска изделий должно быть связана с их функционально-конструкторской структурой.

Пульты и приборы, в которых большинство конструктивных элементов спрятано, относят к изделиям со скрытой структурой. Щиты пульта или прибора составляют их структуру и цвет играет для них очень

22

важную визуальную роль. Лицевая панель выделяется особым цветом, отличным от того, что обрамляющий, и при больших размерах пульта или лицевой панели прибора может быть разделена на отдельные участки, чтобы подчеркнуть разное их различное функциональное назначение.

Изделия, что решены в сдержанной теме с использованием минимума цветов, воспринимаются в более крупном масштабе и, наоборот, использование увеличенного количества цветов с повышенной контрастностью между ними, создает ощущение уменьшенного масштаба.

Для эстетической выразительности внешнего вида изделия важное значение имеет фактурная отделка. Поверхности, в результате обработки могут быть глянцевыми (зеркальное отражение), матовыми или шершавыми (диффузное отражение), полуматовыми или глянцевыми. Наиболее полно и хорошо цвет проявляется на матовой фактуре, а глянец в какой-то мере маскирует цвет. Матовая фактура и различные фактурные узоры (муаровый, рифленый, пупырчатый и др.) широко используются в отделке современного оборудования, приборов.

Для получения в дизайне прибора или пульта нужного цвета и фактуры поверхности используются разные способы обработки, есть также разные технологии изготовления и материалы (литье, штамповка, шлифование, полировка, прессования), а также различные виды покрытий - лакированные, гальванические, стеклоэмали, вакуумные.

Выбор лакокрасочных покрытий за декоративными свойствами (цвет, блеск, фактура и класс в соответствии с ГОСТ 9.032-74) проводят на стадии проектирования и назначают в соответствии с ГОСТ 23852-79 по табл. 4.1. Существует много видов гальванических покрытий, широко применяемых в приборостроении в качестве защиты металлических деталей, от коррозии и как декоративно-отделочные средства.

Таблица 4.1

Наименование групп изделий	Требования к цвету и цветовых сочетаний лакокрасочных покрытий	Требован ия к фактуре и блеску
Изделия, функционирующие в производственных помещениях в контакте с человеком - приборы, станки, машины, оборудование, организационная, вычислительная техника и т.д.	Сочетание цветов - родственные, родственно-контрастные. Цвета красной, оранжевой, желтой, зеленой, голубой, синей зон и ахроматические; сложные; светлые, средние, темные по яркости; малой и средней насыщенности. Число основных цветов в схеме цветового решения не более 3.	Гладкие, глянцевые, полуглянц евые, полуматов ые. Допуска ются гладкие с рисунка

23

	Сочетание цветов эквивалентно, например, серо-зеленый (352), родственно-контрастные, например, "слоновая кость" (229) и серо-зеленый (365). Гладкие, глянцевые, полуглянцевые, полуматовые.	ми (молотко вые, рельефы ые)
Изделия культурно-бытового назначения, функционирующих в жилом интерьере в контакте с человеком, например, пылесосы, стиральные машины, холодильники, бытовая радиоэлектронная аппаратура, вентиляторы, кондиционеры, ручной механизированный инструмент и др.	Цвета красной, оранжевой, желтой, зеленой, голубой, синей зон и ахроматические; сложные; светлые, средние, темные по яркости; малой, средней и максимальной насыщенности. Число основных цветов в схеме цветового решения не более 2. Сочетание цветов родственные, родственно-контрастные, контрастные и эквивалентные.	Гладкие, глянцевые, полуматов ые. Гладкие, рельефные глянцевые.

Для этого применяют покрытие никелем, хромом, цинком, свинцом, оксидными пленками, бронзой, серебром.

В Табл. 4.2 приведены некоторые физико-химические свойства металлов, которые часто используются для отделки деталей приборов и изделий культурно-бытового назначения.

Никелевое покрытие различают следующих видов: однослойное, блестящее (двухслойное, черное и химическое).

Хромирование является: защитно-декоративное, твердое, равномерно-черное, агатовое, холодное, пористое.

Стеклоэмали неорганические покрытия находят широкое применение в защитно-декоративной и специальной поверхностной обработке основных конструкционных материалов и керамики. Успешно применяется эмалирование алюминия и сплавов на его основе.

Для окраски эмалей применяют цветные оксиды кобальта, железа, меди, хрома, марганца.

Порядок выполнения работы

Учитывая все функционально-конструктивные особенности и условия эксплуатации прибора (пульта, стенда), выбрать для разработанного по форме варианта дизайн-проекта все материалы, виды поверхностей, покрытия, фактура, рисунок.

24

Отдельно уделить внимание выбору материала и цвета элементов средств воспроизведения информации (СВИ) и органов управления (ОУ). Заполнить табл. 4.3.

Таблица 4.3

Название элемента	Цвет	Фактура поверхности элемента	Вид покрытия и способ его получения

Отчет по лабораторной работе

1. Представить анализ цветовой композиции прибора, выбрать материал, фактуру, цвет, рисунок поверхностей прибора - фоновых, шкал, табло, органов управления, мнемосхем, значков и представить их в виде таблицы 4.3.

2. Выполнить чертежи индивидуального варианта цветовой композиции прибора.

3. Дать обоснование принятым решениям.