2.2. Дослідження проблеми проектування робочого місця у системі "людина-машина-середовище" у відповідності до психофізіологічних можливостей та особливостей людини-оператора

В останні роки проблеми зручності робочої пози людини набули великого значення і до деякої міри стали визначальними у розвитку техніки, особливо при конструюванні, виробництві та експлуатації машин і складних систем управління. Це пов'язане з тим, що в умовах сучасного розвитку науково-технічного прогресу і появи нової техніки трудова діяльність людини стає все більш складною та напруженою. За даними статистики надійність виконання людиною-оператором все більш складних функцій зменшується, тому збільшення надійності технічної частини системи стає майже неможливим, тому що надійність системи «людина-машина» лімітується також надійністю людини. Швидкоплинна зміна умов трудової діяльності та повільна біологічна перебудова організму людини спричиняють виникнення цілого ряду негативних явищ. Працюючи іноді на межі психофізіологічних можливостей та у несприятливому виробничому середовищі, людина допускає помилки, «ціна» яким у сучасному виробництві різко зросла. У більшості випадків дії операторів виявляються неправильними не через низьку кваліфікацію, а через невідповідність конструктивних особливостей техніки можливостям людини.

За наявними даними на частку людського фактора зараз доводиться від 40 до 70% всіх відмов техніки складних систем. Відповідно до світової статистики від 64 до 80% нещасних випадків відбувається у результаті помилок, що називаються логічними та моральними. Тому і виникає необхідність вивчення роботи машин (систем) і діяльності операторів у єдиному комплексі «людина- машина-середовище».

Правильне вирішення задачі проектування взаємодії людини і техніки може бути досягнуте на основі урахування тих зв'язків, які реально існують між технікою, технологією виробництва та умовами праці. Оцінку системи «людина-машина-середовище» можна здійснювати диференційованим методом, при якому використовуються окремі показники, або комплексним методом, при якому визначається один узагальнений показник. Оцінка системи диференційованим методом проводиться за допомогою групових показників, обумовлених по одному на кожний з розділів: антропометричний, гігієнічний, фізіологічний, психофізіологічний і психологічний. Ці розділи, разом узяті, і становлять науку - ергономіку (рис. 1). Кожний із групових показників поєднує групу одиночних (рис. 2) [1].

Досягнення цілей ергономіки представляється досить складною справою, тому що вже при постановці завдань проектування та експлуатації системи необхідно контролювати 15 точок рівнів оцінки (рис. 2), кожна з яких може вирішальним чином вплинути на успішність технічної розробки. Можна оптимально зробити взаємну адаптацію людини та технічних пристроїв по 14 точках - антропометричних (точки 1-3), гігієнічних (4-6), фізіологічних (7-9) і інших параметрам, але не надати значення точці 13 (безпека - психологічний груповий показник) - і вся розробка втратить сенс.

Рис.1. Розділи ергономіки

Рис. 2. Ергономічні показники

Склад ергономічної системи за останні 30 років зазнав деяких змін. Наразі більшість вчених вважають, що система включає три компоненти: людина, техніка, ередовище. Деякі вважають, що ергономічна система містить у собі людину-машину, предмет праці, навколишнє середовище та осіб, втягнутих у систему [2].

При такому складі ергономічної системи важливо вірно уявити класифікацію зв'язків усередині неї. Вона необхідна для розуміння внутрішньої організації системи, визначення її вразливих ланок і прогнозування її поводження у різних умовах експлуатації. Відповідно до складу ергономічної системи в основу цієї класифікації повинні бути покладені три головні ознаки: особливості зв'язків оператора з машиною та предметом праці і умови праці оператора.

Насамперед зв'язки здійснюються через інформаційну взаємодію оператора з машиною, яку можна згідно з [3] розділити на три етапи.

1. Сприйняття інформації (перцепція) або шляхом безпосереднього спостереження виробничого процесу, або у результаті спостереження за показниками контрольно-вимірювальних приладів, що відображують параметри протікання виробничого процесу. Перцепція здійснюється за допомогою органів почуттів, звідки отримана інформація передається у центральну нервову систему людини.

2. Переробка (трансформація) отриманої інформації, що здійснюється у центральній нервовій системі та призводить до прийняття певного рішення. На характер рішення, його правильність і швидкість прийняття впливає не тільки інформація, що надходить ззовні, але і внутрішня інформація.

3. Надання ухваленого рішення виконавчим органом і виконання цього рішення. Даний етап називається управлінням і у системі «людина-машина-середовище» здійснюється шляхом впливу на органи управління машини з метою внесення необхідних змін у процес, що відбувається у системі. Виходом у цьому випадку є виконавчі органи людини, входом - органи управління машини.

4. Відповідність параметрів робочого місця розмірам моторного простору, антропометричним даним людини, зручності її робочої пози, раціональним та ефективним робочим рухам сприяє зниженню величини статистичного та динамічного навантажень при роботі, зменшенню ймовірності виникнення захворювань (остеохондроз, радикуліт і т.д.) і дозволяє зберегти високу та стійку працездатність і продуктивність праці. До факторів, що визначають організацію робочого місця, належать: положення тіла; робоча поза; робочі рухи; максимальний темп рухів; зони діяльності [4,5].

Таблиця 1

Критерії вибору робочих положень

Робоче положен ня	Величина зусилля, Н	Ступінь переміщен ня працюючог о	Бази відліку зон досяжності	Величина робочої зони, мм
Сидячи	До 30	Обмежена	Фронтальна площина, паралельна задньому краю сидіння Площина симетрії сидіння	Не більше 600 Не більше 500
Змінне	30-100	Звичайна	Фронтальна площина, паралельна задньому краю сидіння Площина симетрії сидіння	Не більше 600 Не більше 750
Стоячи	100-150	Підвищена	Фронтальна площина, паралельна передньому краю обладнання Середня площина тіла	Більше 300 1000

Положення тіла, насамперед, впливає на просторове компонування робочого місця (табл. 1). Величина зусиль на органи управління, параметри оглядовості визначаються, насамперед, положенням тіла працюючого. Найпоширенішими є положення стоячи та сидячи, рідше - лежачи. Кожне положення характеризується певними умовами рівноваги, ступенем напруги м'язів, станом дихальної та кровоносної системи, витратою енергії і т.д. Так, наприклад, положення стоячи характеризується хиткою рівновагою, але в той же час йому властивий більш природний стан хребетного стовпа та грудної клітки, гарні умови для зорового огляду і переміщення. Однак воно більш стомлююче у порівнянні з іншими положеннями, тому що вимагає значної роботи м'язів по втриманню рівноваги тіла. Тому у положенні стоячи варто уникати фіксованих поз, рекомендується робити перерви для відпочинку у положенні сидячи.

Раціональна організація робочих рухів створює умови для зниження стомлення та резерви для підвищення працездатності людини, збільшення продуктивності праці. Взаємодія принципів економії рухів з основними їхніми характеристиками реалізуються у вигляді ряду практичних рекомендацій з організації робочих рухів (табл. 2).

Таблиця 2

Оптимальна робоча поза

Найменування категорії	Для положення стоячи	Для положення сидячи
Характеристика оптимальної робочої пози	Корпус прямий. Рівномірна опора. Відсутність крайніх положень у суглобах верхніх кінцівок. Економічність робочих рухів.	Корпус прямий. Збережено природні вигини хребетного стовпа та кут нахилу таза. Тупі кути у суглобах нижніх кінцівок. Відсутність крайніх положень у суглобах верхніх кінцівок. Економічність робочих рухів. Опора на обидві сторони. Відсутність частих нахилів тулуба і поворотів голови.
Умови для підтримки оптимальної робочої пози	Можливість зміни пози. Можливість короткочасного відпочинку сидячи. Наявність підставки для ніг.	Можливість зміни пози. Форма і розміри робочого сидіння. Наявність опори для всієї спини. Наявність підлокітників. Наявність підголівника. Можливість відкидання спинки сидіння

При розрахунку параметрів робочого місця на основі антропометричних даних необхідно враховувати: обрану систему координат і відповідні бази відліку; робоче положення працівника; можливість зміни положення тіла; величину розмаху робочих рухів; кількість елементів робочого місця; параметри огляду; необхідність обмеження робочого простору (кабіна, майданчик і т.д.); можливість регулювання параметрів елементів робочого місця; можливість рухливості елементів робочого місця (сидіння, педалі, підставки для ніг).

При використанні числових значень антропометричних ознак варто враховувати їхні особливості, обумовлені статтю, віком, національністю і іншими факторами. Особливу увагу варто звертати на значні статеві розходження більшої частини антропометричних ознак, тому що багато виробів промислового виробництва призначені одночасно і для чоловіків, і для жінок. Ці розходження у розмірах досить великі як для положення стоячи, так і для положення сидячи.

Під час розрахунків параметрів обладнання по висоті варто враховувати, що найбільші статеві, національні та вікові розходження спостерігаються у поздовжніх розмірах тіла у положенні стоячи. У положенні сидячи ці розходження зменшуються або зовсім зникають. Це обумовлюється тим, що у першому випадку до складу розмірів входить довжина ноги - ознака сильно варіює, збільшилася за останні 100 років на 7-8 см. У другому випадку до складу розмірів входить довжина тулуба - ознака слабко варіює, мало змінилася у процесі акселерації.

При проектуванні робочого місця та використанні антропометричних даних не рекомендується:

• розраховувати параметри робочих місць та обладнання на основі тільки середніх арифметичних значень антропометричних ознак;

• використовувати антропометричні дані 20-25-літньої давнини;

• використовувати джерела (довідники і т.д.), у яких не зазначений рік збору даних, стать, вік, національність і т.д.;

• використовувати розміри тіла, обмірювані в положенні стоячи, при розрахунках параметрів робочих місць, призначених для роботи сидячи;

• виділяти основні і другорядні антропометричні ознаки, тому що вся їх безліч однаково необхідна;

• одержувати основні ергономічні ознаки шляхом додавання окремих класичних розмірів.

Загальні правила розрахунку параметрів робочих місць полягають у наступному:

1. Визначається характер контингенту працюючих, для яких призначене робоче місце та проектоване обладнання (чоловіки або жінки, національність, вік і т.д.).

2. Визначається обсяг (у %) сукупності працюючих, розмірам тіла яких повинне відповідати проектоване обладнання, а потім його верхня і нижня границі.

3. Вибирається антропометрична ознака, що має бути основою для розрахунків тих або інших параметрів робочого місця і буде враховувати функціональне значення параметра виробничого обладнання, робоче положення тіла працюючого і пози, стать, вік, національність і т.д.

4. Вибираються границі (верхнього або нижнього) обсягу обстежуваної сукупності працюючих, достатні для надійного визначення параметра робочого місця.

5. При розрахунку різних параметрів обладнання і робочих місць використовують граничні значення антропометричних ознак, що відповідають верхній і нижній границі або обом одночасно обраного обсягу чисельності обстежуваних працюючих - частіше 5 або 95 перцентилям. Так, більшість нерегульованих параметрів робочих місць по висоті розраховують виходячи зі значень антропометричних ознак, що відповідають 95-му перцентилю тієї групи працюючих, у якої використовуваний для розрахунків розмір тіла має найбільше значення і т.д.

6. Знаходять числове вираження граничного значення антропометричної ознаки, характерної для вибіркової сукупності. Числові значення антропометричних ознак, що відповідають 1, 5, 50, 95, 99­му перцентилям, надані в антропометричних атласах і нормативних документах.

7. За бази відліку при вимірі габаритних параметрів робочого місця у цілому приймають уявлені обмежувальні площини, що торкаються до найбільш виступаючих усередину вільного робочого простору точок елементів робочого місця, що обмежує розмах рухів і проходів (органи управління і т. п.).

8. Виміри та розрахунки компонувальних параметрів варто проводити, розрізняючи серед них такі групи: параметри досяжності у моторному просторі; висота робочої поверхні, сидіння і підставки для ніг та їхнє співвідношення; параметри групування органів управління на панелях пультів, щитків, параметри проходів і т.п.