1.5. Человеческий фактор в системе «человек – машина»

Антропометрические характеристики. Человек, в силу своей сложности, не может быть описан простыми величинами теории надежности. Человек представляет собой многоуровневую систему, важнейшими характеристиками которой, с точки зрения работы в СЧМ, являются физические антропометрические характеристики, физиологические возможности, психологическое состояние. Рассмотрим эти характеристики более подробно.

Антропометрические характеристики определяются размерами тела человека и его отдельных частей и используются для проектирования эргономичных, оптимальных, а значит и более безопасных рабочих мест в СЧМ. Антропометрические характеристики позволяют рассчитывать пространственную организацию рабочего места, устанавливать зоны досягаемости и видимости, размеры конструктивных параметров рабочего места.

Антропометрические характеристики (АХ) подразделяют на динамические и статические. Статические антропометрические характеристики - совокупность линейных и угловых параметров, характеризующих расположение различных точек тела над уровнем пола или сидения. Динамические антропометрические характеристики - совокупность линейных и угловых параметров, характеризующих досягаемость для рук или ног человека различных точек пространства. Состав некоторых АХ приведен в табл. 1.

Таблица 1

Антропометрические характеристики	Статические	Размеры кисти
		Размеры стопы
		Размер головы
		Размеры отдельных частей тела
	Динамические	Зоны досягаемости
		Углы вращения частей тела в суставах
		Эффект движения тела (изменение размеров при перемещении части тела в пространстве)

Статические АХ могут быть линейными и дуговыми. В зависимости от ориентации тела в пространстве линейные размеры делятся на продольные (высота различных точек над полом или сиденьем), поперечные (ширина плеч, таза и т.п.), передне-, задние (передняя досягаемость руки и др.) Последние две группы линейных АХ иначе называются диаметрами.

Динамические АХ используются для определения объема рабочих движений, зон досягаемости и видимости. По ним рассчитывают пространственную организацию рабочего места.

На рис. 5 показаны зоны досягаемости человека в рабочей позе «стоя». Размеры зон приведены в табл.2.

Таблица 2

Размеры зон досягаемости при работе стоя, мм

№ поз. по рис.5	В вертикальной плоскости		В горизонтальной плоскости
	Женщины	Мужчины	Женщины	Мужчины
1	1400	1550	1370	1550
2	1100	1350	1100	1350
3	730	800	660	720
4	430	500	200	240
5	630	700	200	240
6	1260	1400	300	335
7	680	770	480	550
8	720	800	–	–

Рис.5 Динамические антропометрические характеристики при работе стоя.

Рабочая поза «сидя» (рис. 6) имеет целый ряд преимуществ:

• резко уменьшается высота центра тяжести над точкой опоры, благодаря чему возрастает устойчивость тела,

• значительно сокращаются энергетические затраты организма для поддержания такой позы, вследствие этого она является менее утомительной.

Рис. 6 Зоны досягаемости при работе сидя.

Правильное конструирование рабочих зон определяется соответствием с оптимальным полем зрения рабочего и определяется дугами, которые может описать рука, поворачивающаяся в плече или в локте на уровне рабочей поверхности (т.е. учитывая динамические АХ). Движением рук управляет мозг человека в соответствии с коррекцией глаз. Поэтому рабочую зону, удобную для действия обеих рук, нужно обязательно совмещать с зоной, удобной для охвата человеческим взором. На рис. 6 представлены структурные схемы рабочих зон: при позе «сидя».

Зона 1 является самой благоприятной, поскольку она наиболее применима для точных и мелких сборочных работ, так как в ней работают обе руки и хорошо осуществляется зрительный контроль. В случае оперативной работы в этой зоне следует разместить органы управления и индикаторы, которыми оператору придется пользоваться наиболее часто, интенсивно и быстро.

Зоны 2 и 3 хорошо доступны для одной и мало доступны для другой руки; зрительный контроль осложнен. В этих зонах удобно размещать инструменты и материалы, которые рабочий часто берет правой (левой) рукой, или органы управления, зрительный контроль за которыми не требуется постоянно.

Зона 4 (запасная) —труднодоступная зона; в ней могут быть размещены инструменты и материалы, которые не поместились в зонах 2 и 3.

Зона 5 (зона 6) доступна только для правой (левой) руки; здесь можно разместить инструменты и материалы, которые употребляются изредка (например, измерительные инструменты), или органы управления, которыми пользуются «не глядя».

В соответствии с рабочими зонами и антропометрическими данными проектируются рабочие места в любом производственном процессе и любые машины и механизмы, обслуживаемые человеком. Так как АХ являются понятием статистическим, то имеются их максимальные, минимальные и средние значения. Минимальные и максимальные значения АХ используются с учетом характера выполняемой рабочей операции или выбора параметра приспособления; в тех случаях, когда оператор что-то должен доставать, до чего-то дотянуться, выбирают минимальные значения, а при определении размеров сиденья, высоты пространства для ног и т.п. – максимальные. Величины АХ включены в целый ряд нормативных документов (см. список документации), посвященных эргономике рабочего места. Эргономика – наука о максимальном соответствии параметров машины или окружающей среды строению и физиологии человека.

Физиологические характеристики. Очень важной психофизиологической характеристикой человека является работоспособность. Работоспособность - свойство человека поддерживать заданный уровень трудовой деятельности в течение определенного времени. Применительно к восприятию информации это означает способность поддерживать необходимый уровень внимания.

Работоспособность зависит от субъективных и объективных факторов. В изменении работоспособности в течение рабочего дня установлена определенная закономерность (рис. 7):

Рис.7 Фазы работоспособности человека по времени суток

• фаза вхождения в работу (1,5-2,5ч),

• фаза высокой устойчивой работоспособности (2-2,5ч),

• фаза снижения работоспособности.

После обеденного перерыва фазы изменения работоспособности повторяются.

В процессе работы у человека возникает утомление, сопровождающееся чувством усталости, ухудшением показателей работы. Утомление - состояние человека, вызванное длительной, напряженной работой, проявляющееся в снижении работоспособности. Механизм утомления объясняет теория утомления центральной нервной системы (ЦНС). Теория учитывает влияние процессов, происходящих в работающих мышцах и органах на формирование утомления (недостаток кислорода, накопление продуктов обмена веществ, истощение питательных веществ и др.). За счет обратных связей изменяется состояние ЦНС, формируется корковая защитная реакция, ограничивающая работоспособность. Физиологические картины физического и умственного утомления сходны. Утомление – это целостный процесс, в котором физическое и умственное утомление взаимосвязаны.

Психологические характеристики человека. Важное место в деятельности человека имеют его психологические характеристики, от которых зависит его реакция на факторы производственной среды и трудового процесса. Опыт свидетельствует, что в основе аварийности и травматизма (до 60—90 % случаев) часто лежат не инженерно-конструкторские дефекты, а организационно-психологические причины: низкий уровень профессиональной подготовки по вопросам безопасности, недостаточное воспитание, слабая установка специалиста на соблюдение безопасности, допуск к опасным видам работ лиц с повышенным риском травматизации, пребывание людей в состоянии утомления или других психических состояний, снижающих надежность и безопасность деятельности специалиста. Указанные причины вызывают ошибки операторов СЧМ и, как следствие, приводят к инцидентам.

Инцидент - происшествие в системе «человек – машина», вызванное ошибочными, несвоевременными или несанкционированными действиями человека - оператора.

Психологические характеристики человека – это свойства личности или ее существенные особенности (направленность, характер, темперамент). Среди психологических характеристик личности выделяют интеллектуальные, эмоциональные, волевые, моральные, трудовые качества. Эти свойства устойчивы и постоянны.

Психологические качества личности определяют ответную реакцию человека на факторы производственной среды и трудового процесса. В зависимости от преобладания возбудительных или тормозных психологических качеств можно выделить два типа психологической реакции – тормозной и возбудимый.

Тормозной тип — характеризуется скованностью и замедленностью движений. Специалист не способен с прежней ловкостью производить профессиональные действия. Снижается скорость ответных реакций. Замедляется мыслительный процесс, ухудшается воспоминание, появляется рассеянность и другие отрицательные признаки, не свойственные данному человеку в спокойном состоянии.

Возбудимый тип — проявляется гиперактивностью, многословностью, дрожанием рук и голоса. Операторы совершают многочисленные, не диктуемые конкретной потребностью действия. Они проверяют состояния приборов, поправляют одежду, растирают руки. В общении с окружающими они обнаруживают раздражительность, вспыльчивость, не свойственную им резкость, грубость, обидчивость.

Указанные психологические реакции нередко лежат в основе ошибочных действий и неправильного поведения операторов в сложной обстановке.