10.1. Эргономика и технологичность конструкций оборудования

Эргономические требования к оборудованию определяются физиологическими, антропометрическими, биомеханическими и психологическими характеристиками человека и установлены для оптимизации его деятельности в системе "человек – машина".

Учёт эргономических требований при проектировании и конструировании изделий обеспечивает повышение эффективности и качества труда, удобства эксплуатации и обслуживания, улучшение условий труда, экономию затрат физической и нервнопсихической энергии работающего максимально возможным приспособлением изделий к его функциональным возможностям. При этом достигается значительный социально-экономический эффект, выражающийся в повышении привлекательности и содержательности труда, сохранении здоровья и поддержании высокой работоспособности человека, сокращении непроизводительных и потерь рабочего времени, уменьшении затрат на предоставление льгот и компенсаций за работу в неблагоприятных условиях.

В инженерной практике известны далеко не единичные случаи, когда использование новых производительных машин и устройств не давало должного эффекта из-за несоответствия их конструкции функциональным особенностям человека. Следовательно, эффективность машины определяется не только такими её характеристиками, как КПД, производительность, трудоёмкость изготовления, надёжность и др., но и тем, насколько легко и точно оператор сможет управлять машиной.

Современная техника требует от рабочего не столько значительных усилий, сколько точности реакций, продуманности действий, быстрых решений и, следовательно, значительного нервного напряжения. В связи с этим рациональную конструкцию изделия нельзя создать, не зная эргономики, изучающей функциональные возможности человека в трудовых процессах с целью создания для него таких условий труда, которые обеспечивали бы не только высокопроизводительный и безопасный труд, но и необходимые удобства в работе, т. Е. Сохранение его сил, здоровья, работоспособности.

Эргономические показатели качества изделий определяет ГОСТ 16035 - 81:

антропометрические требования устанавливают соответствие изделия антропометрическим параметрам человека; последние определяют размерное построение и форму тела человека (оператора);

физиологические требования определяют соответствие изделия физиологическим свойствам человека (например, биомеханическим, силовым, скоростным);

психофизиологические требования устанавливают соответствие изделия особенностям функционирования органов чувств (рецепторов) человека-оператора;

психологические требования определяют соответствие изделия психологическим особенностям человека (особенности восприятия, памяти и др.);

гигиенические нормативы направлены на создание безопасных условий труда и предупреждение профессиональных заболевай, ориентированы на ограничение вредного воздействия факторов производственной среды.

Эргономический подход к гигиеническому нормированию должен предусматривать создание оптимальных условий для трудовой деятельности учетом комплексного воздействия факторов производственной среды (пыль, газ, вибрации, шум, температура, ионизирующие излучения, освещенность и др.); гигиеническое нормирование должно быть ориентировано не только на ПДК (ПДУ), но и на создание оптимальных условий производственной среды.

ПДК (ПДУ) — это предельно допустимые концентрации (уровни) вредных факторов рабочей зоны, которые при ежедневной работе в течение 8 ч, но не более 41 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не вызывают у работающих заболеваний или, отклонений в здоровье, обнаруживаемых о процессе работы или в отдельные сроки жизни настоящего и будущих поколений. Необходимо учитывать, что дозы и уровни вредных факторов, значительно меньшие допускаемых, в ряде случаев при их комбинированном действии становятся опасными для здоровья работающих. Гигиенические требования органически связаны с другими эргономическими требованиями и их оптимальными показателями являются необходимые условия эффективности эргономических рекомендаций, используемых при конструировании изделий и организации рабочих мест.

Проектирование совершенных систем "человек – машина" и "человек-машина-среда" невозможно без учета всех связей изделия с человеком и средой. Уже на начальных стадиях проектирования тщательно рассматривают не только конструкторские особенности будущей системы, но и конкретные действия человека в этой системе. Такой анализ постоянно напоминает конструктору о функциях изделия, а эргономисту позволяет уточнить ряд положений эргономического характера. Эргономист помогает выбрать из ряда конструкторских решений оптимальный в эргономическом отношении вариант. Модели и макеты такого варианта не только служат для проверки композиционных решений, но и позволяют экспериментально проверить соответствие новой конструкции требованиям эргономики.

Таким образом, эргономика теснейшим образом взаимосвязана с художественным конструированием, так как критериями её анализа являются: оптимальное приспособление конструкции к психофизиологическим особенностям человека; возможность с помощью конструктивных решений воздействовать на раскрытие человеческих способностей и их стимулирование для оптимизации деятельности человека; возможность создания условий для возникновения положительных эмоций и оптимального жизненного тонуса у оператора в процессе взаимодействия человека и техники.

Распределение функций между человеком и машиной, т. е. определение операций, которые должны выполнять человек или машина для обеспечения требуемой эффективности системы человек - машина, является важной задачей сравнительного анализа возможностей человека и машины.

Машине целесообразно передать функции, требующие: приложения большой физической силы малосодержательного и монотонного характера; большой трудоёмкости; быстрой реакции на сигналы; высокой степени плавности и точности приложения усилий; приёма, переработки и хранения больших объёмов информации; принятия однотипных постоянно повторяющихся решений.

За человеком следует оставлять функции, требующие: решения задач планирования, программирования и контроля трудового процесса; принятия решений в непредвиденных ситуациях; более высокой, чем машина, чувствительности к различным сигналам; многообразия ответных реакций; приспособления к изменяющимся условиям.

Реализацию эргономических требований при проектировании и конструировании изделий обеспечивают соблюдением соответствующих стандартов на системы человек - машина и системы безопасности труда (СБТ), санитарных норм и правил, стандартов на термины и номенклатуру эргономических показателей качества и других нормативных материалов.

При создании нового изделия эргономическая проработка необходима на всех стадиях разработки конструкторской документации и технического задания.

На стадии разработки технического задания:

определяют назначения изделия, выполняют анализ аналогов и прототипов по их эргономическим характеристикам;

проводят эргономический анализ трудовой деятельности человека и ориентировочное распределение функций в реальной системе человек - машина;

разрабатывают ориентировочные эргономические требования на основе нормативных документов, справочных эргономических материалов.

На стадии разработки технического проекта:

окончательно распределяют функции в системе человек - машина;

определяют окончательные эргономические требования и их реализацию в проекте;

оценивают степень реализации эргономических требований аналитическими методами и методами моделирования.

На стадии разработки рабочих чертежей и испытаний:

выполняют анализ и дают эргономическую характеристику (оценку) созданного изделия для определения степени его соответствия эргономическим требованиям;

составляют предложения по совершенствованию (доводке) изделия и соответствующей корректировке технической документации.

Требования антропометрии и биомеханики. При конструировании изделия необходимо предусматривать его соответствие антропометрическим данным и биомеханическим характеристикам человека на основе учёта: габаритных размеров и размеров отдельных частей тела человека в рабочих позах и положениях; динамики изменений размеров тела при перемещении его в пространстве (динамические размеры); диапазона движений в суставах.

Используя антропометрические данные, при конструировании изделий следует определить контингент людей, для которых будет предназначено изделие; выбрать антропометрический признак (группу признаков), который является основным для определения размеров изделия, с учётом соответствующей поправки на вид одежды и обуви.

Рабочие зоны и закономерности рабочих движений. Все элементы рабочего места (размеры сиденья, рабочей поверхности, подставки для ног, органов управления и др.), которые непосредственно соприкасаются с телом человека, должны по возможности точно соответствовать его антропометрическим данным. Допускается округление размеров до 1 см. При расчёте минимальных пространств, занимаемых телом человека в разных положениях и позах, допускается округление на 2 - 3 см. Рабочее место оператора, взаимное расположение элементов рабочего места регламентированы ГОСТ 21958 - 76, ГОСТ 22269 - 76.