7. Обеспечение требований технической эстетики и эргономики при создании новых машин и оборудования

На современном этапе развития общества перед создателями новой техники стоит задача выпуска машин и оборудования, обладающих не только высокими технико-экономическими показателями, но и имеющих красивые и рациональные формы, правильные геометрические пропорции, приятное и рациональное цветовое оформление, так как эстетически совершенные машины наиболее полно удовлетворяют эргономическим требованиям, а это, в свою очередь, улучшает условия труда оператора, интенсифицирует его труд и позволяет рациональнее использовать технические возможности машин.

При проектировании новых машин и оборудования необходимо найти такие решения образа технического объекта, которые удовлетворяли бы как его функциональному назначению и требованиям задания, так и основным требованиям технической эстетики. В основу проектирования машин с учетом требования технической эстетики положены принципы художественного конструирования, которое включает комплексную разработку эстетически совершенных машин с учетом многообразных связей машины со средой и человеком.

Эффективность современных машин определяется также и тем, насколько легко и просто управлять машиной и обслуживать ее, что во многом зависит от конструкции самой машины, способа подачи информации (осведомительной) о работе машины в целом, а также отдельных ее элементов, размещения органов управления, величины усилий и точности движения оператора при управлении.

Современное развитие техники требует от оператора не столько физических усилий, сколько точности и продуманности действий, быстрых решений, высокого нервного напряжения. В связи с этим успешное создание машин и оборудования зависит от того, насколько полно учтены функциональные особенности человека-оператора в системе "человек - машина - среда", насколько конструкция машины отвечает так называемому "человеческому фактору".

Нельзя создать рациональную конструкцию машины, 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. сохраняли его силы, здоровье, работоспособность.

7.1. Основные научные направления изучения системы "человек - машина - среда"

Основой существования человеческого общества является труд. Следует различать два понятия - труд и работа. Под работой понимают всякого рода мышечную деятельность (бег, плавание и т.д.), а труд - это расходование человеческой силы и энергии для создания полезного продукта, имеющего стоимость.

Принято условно делить труд на физический и умственный. При физическом труде в основном происходят сдвиги в системах, обеспечивающих мышечную деятельность, дыхание, кровообращение, терморегуляцию. При умственном труде нагрузка, как правило, падает на высшие отделы нервной системы — кору больших полушарий мозга. Причем одни виды умственного труда сопровождаются повышением эмоционального напряжения, другие - монотонностью.

Каждый конкретный труд требует определенных физических усилий, нервно-психологических затрат, эмоционального напряжения и протекает в различных санитарно-гигиенических и климатических условиях, т.е. неизбежно возникает система, которую мы рассматривали раньше:

"человек — машина - среда". 3адача наук, рассматривающих данную систему, состоит в изучении со своих позиций многосторонних связей между человеком и объективными факторами труда. К таким наукам относятся физиология, гигиена, психология и безопасность труда.

Физиология труда - специальный раздел физиологии - изучает изменения функционального состояния организма человека под влиянием его трудовой; деятельности и физиологически обосновывает научную Организацию трудового процесса, которая способствует длительному Поддержанию работоспособности человека на высоком уровне.

Гигиена труда — специальный раздел гигиены - изучает влияние различных факторов производственной среды и организации труда на здоровье человека разрабатывает гигиенические мероприятия по устранению различных профессиональных вредностей, сохранению здоровья работающих, повышению их работоспособности и производительности труда. Гигиену труда следует отличать от производственной санитарии, которая применяет на практике теоретические достижения гигиенической науки.

Психология труда изучает психологические особенности трудовой деятельности человека и процессы формирования у него профессионально важных качеств для повышения производительности труда. Предметом изучения психологии труда является как сама трудовая деятельность человека, так и особенности личности работающего, конкретная производственная среда, межличностные отношения в труде.

В условиях механизации и автоматизации производства человек все более отдаляется от объектов, на которые он воздействует, и от процессов, которыми он управляет. На смену контактному способу управления, когда главную роль играет личное восприятие производственного процесса, приходит дистанционный способ, когда автоматизированные устройства передают человеку на специальные индикаторы информацию о ходе работы.

Научно-технический прогресс существенным образом изменил характер труда человека; при помощи технических средств он, выполняя функции оператора, стал управлять производственными агрегатами и процессами, транспортными средствами, т.е. другими машинами. Изменение характера трудовой деятельности человека по-иному поставило проблему взаимодействия человека-оператора и техники. Возможности человека расширились благодаря развитию техники, но техника, в свою очередь, настолько усложнилась, что человеку уже трудно ею управлять. Поэтому у конструктора при проектировании новых машин и оборудования стоит задача согласования конструкций машин с психологическими и физиологическими возможностями человека.

Нормализацией труда операторов, рациональным приспособлением сложной техники к возможностям человека занимается инженерная психология. Предметом инженерной психологии является изучение и оптимизация системы "человек-машина". Термин "машина" в инженерной психологии понимается очень широко: он означает все техническое оборудование, с которым работает человек.

Таким образом, инженерная психология, с одной стороны, изучает требования, предъявляемые оборудованием к психологическим возможностям человека (скорость, точность, надежность и эффективность работы), а с другой стороны—исследует человеческие возможности с целью оптимизации взаимодействия этих двух сторон единого процесса.

По данным зарубежной статистики, 58...70% аварий на производстве связаны с недооценкой "человеческого фактора". Это заставило инженерно-конструкторскую мысль не просто считаться с "человеческим фактором" в технических системах, а сделать его предметом специального изучения. Сначала по отдельности изучались гигиенические, антропометрические, биомеханические, физиологические и психологические, а также эстетические аспекты и условия трудовой деятельности человека в технических системах. Полученные результаты просто учитывались в различного рода практических рекомендациях. Однако становилось ясно, что этих частных рекомендаций недостаточно. Появилась необходимость в многомерной оптимизации системы "производственная среда - машина - человек", во всестороннем учете "человеческих" и технических факторов для достижения заданной эффективности систем контроля и управления.

Комплексный, системный подход к указанным проблемам способствовал рождению новой науки — эргономики.

Эргономика (от греческих слов ergon - работа и nomos - закон) занимается изучением и проектированием трудовой деятельности человека с целью оптимизации орудий, условий и процессов труда. Эргономика не дублирует, исследования в области медико-биологических наук (анатомии, физиологии и психологии), она на них основывается, опирается и дополняет. Более того, эргономика острее ставит проблемы и способствует их интенсивной разработке.

Эргономика изучает возможности и особенности функционирования человека в трудовых процессах с целью создания таких условий, методов и организации, трудовой деятельности, которые делают труд наиболее производительным и вместе с тем способствуют всестороннему духовному и, физическому развитию человека, обеспечивают ему комфорт и безопасность в процессе труда, сохраняют здоровье и работоспособность.

Предметом эргономики является трудовая деятельность человека, а объектом исследования - система "человек - машина - производственная среда".

Основными эргономическими факторами, учет которых необходим при решении задач оптимизации человеко-машинных систем, являются:

- общесистемные (в том числе и социальные) критерия оптимизации;

- организация (структура и процессы) информационного и энергетического взаимодействия;

- алгоритмы деятельности операторов;

- характеристики "человеческих" и технических средств;

- условия и средства обеспечения максимальной эффективности, безопасности и комфортности труда операторов;

- средства профессионального отбора и подготовки операторов, контроля их состояния во время работы.

К эргономическим показателям трудового процесса, которые обеспечивают максимальную эффективность, безопасность и комфортность труда, относят:

-гигиенические (факторы внешней среды: температура, физико-химический состав и скорость движения воздуха, освещенность, шум и т.п.);

-антропометрические и биохимические, характеризующие соответствие орудий труда размерам, форме и массе тела человека, оптимальным усилиям, направлению движений и т.п.;

-физиологические и психофизиологические, устанавливающие соответствие выполнения трудовых операций скоростным, энергетическим, зрительным и другим возможностям человека;

-психологические, характеризующие соответствие трудового процесса закрепленным и формирующим навыкам, а также возможностям восприятия, памяти и мышления;

- эстетические факторы, определяющие соответствие трудовой деятельности эстетическим потребностям человека и реализуемые в художественно-конструкторских решениях рабочих мест (орудий труда) и производственной среды.

Эргономика решает ряд проблем, связанных с оценкой надежности, точности и стабильности работы оператора, исследованием влияния психической напряженности, утомления, особенностей нервно-психической организации оператора на эффективность его деятельности в системе "человек - машина".

Эргономика органически связана с технической эстетикой, которая представляет собой науку, изучающую социально-культурные, технические и эстетические проблемы формирования гармоничной среды, создаваемой средствами промышленного производства для жизни и деятельности человека. Точки соприкосновения этих наук многочисленны и особенно очевидны, когда эргономика привлекается для решения задач, непосредственно связанных с техникой безопасности. Так, высота ограждения и размещение его на оптимальном удалении от опасной зоны с соблюдением необходимой защиты оператора могут существенно сказаться на габаритах и внешнем виде машины.