2.2.4.Антропометрические характеристики человека

Антропометрические характеристики определяются общими размерами тела человека и его отдельных частей и используются для проектирования наиболее рациональных, удобных и безопасных орудий труда. Они позволяют рассчитывать пространственную организацию рабочего места, устанавливать зоны досягаемости и видимости, размеры конструктивных параметров рабочего места и приспособлений. Для этого часть пространства рабочего места, в котором осуществляются трудовые процессы, должна быть разделена на рабочие зоны. Величину рабочей зоны и соотношение между антропометрическими характеристиками человека и пространственной организацией рабочих мест решает наука эргономика.

Эргономика — научная дисциплина, изучающая человека и его деятельность в процессе современного производства с целью оптимизации орудий, процессов и условий труда, создания таких условий, которые делают труд более эффективным и обеспечивают необходимый комфорт для человека. Для эргономики характерен системный подход к решению перечисленных вопросов.

Эргономика изучает функциональные возможности человека в процессе трудовой деятельности для того, чтобы максимально учитывать их при создании конструкций машин, аппаратов, коммуникационных систем.

130

Антропометрические характеристики делятся на динамические и статические. Динамические характеристики используются для определения объема рабочих движений, зон досягаемости и видимости. По ним рассчитывают пространственную организацию рабочего места.

Статические — 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 рук и др.).

Эргономика проводит исследования рабочих поз. Рабочая поза «стоя» требует боˆльших энергетических затрат и менее устойчива из-за поднятого центра тяжести, поэтому при этой позе быстрее наступает утомление.

Рабочая поза «сидя» 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 чего она является менее утомительной. Однако длительные статические напряжения мышц могут вызвать быстрое утомление, снижение работоспособности, профзаболевания (искривление позвоночника, расширение вен, плоскостопие) и привести к травматизму. Статичная поза утомительнее, нежели динамическая.

131

Рис. 2.1. Структурная схема рабочих зон для положения «сидя»:

1...6 — рабочие зоны в зависимости от степени доступности для работы рук и осуществления зрительного контроля

Рабочую зону, удобную для действия обеих рук, нужно совмещать с зоной, удобной для охвата человеческим взором. На рис. 2.1 представлена структурная схема рабочих зон для положения «сидя».

Зона 1 является самой благоприятной, она наиболее удобна для выполнения точных и мелких сборочных работ, так как здесь работают обе руки и хорошо осуществляется зрительный контроль. В случае выполнения оперативной ра-

132

боты следует разместить органы управления и индикаторы, которые оператор использует наиболее часто, для интенсивного и быстрого исполнения работы именно в этой зоне [9].

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 постоянно не требуется.

Зона 4 (запасная) — труднодоступная зона. В ней могут быть размещены инструменты и материалы, которые требуются не часто.

Зона 5 доступна только для правой (левой) руки. Здесь можно разместить инструменты и материалы, которые редко употребляются, или органы управления, которыми пользуются «не глядя».

В соответствии с рабочими зонами и антропометрическими данными проектируются рабочие места в любом производственном процессе и в любой машине.

Органы управления машиной могут быть ручными и ножными. Предпочтительнее управление ручное, причем выгоднее использовать регуляторы, которые приводятся в движение рукой к себе или от себя. Движения руки к себе более быстрые, но менее точные, тогда как от себя — более точные, но менее быстрые.

133

Если органы управления не требуют усилий, то оператор «не чувствует» рукоятки и действует очень неточно. Для предотвращения дрожания руки и повышения точности движений требуется искусственно создавать момент сопротивления рукоятки в пределах 3,0… 16,7 Н м. Для ножных педалей при полном их нажатии момент сопротивления должен составлять от 20 до 80 Н м [9].

Ножные органы управления используют тогда, когда требуются большие усилия и небольшая точность включения—выключения, достаточна грубая регулировка.

Исследуя вопросы совместимости человека с машиной и с рабочей средой, эргономика выделяет пять видов совместимости, обеспечение которых гарантирует успешное функционирование системы «человек—машина—производст- венная среда»: информационная, биофизическая, энергетическая, пространст- венно-антропометрическая и технико-эстетическая [9].

Задача эргономики в обеспечении информационной совместимости состоит в создании такой информационной модели, которая отражала бы все нужные характеристики машины в данный момент времени, позволяла бы оператору безошибочно принимать и перерабатывать информацию, не перегружая его внимание и память. Информационная модель должна соответствовать психофизиологическим возможностям человека. Например, оператор зачастую удален от объектов управления (двигателя локомотива, систем топливоподачи,

134

электроснабжения и др.). Оператор должен хорошо видеть показания приборов, экраны, мнемосхемы, слышить звуковые сигналы, свидетельствующие о ходе процесса. Все эти устройства называют средствами отображения информации. Управляя машиной, оператор должен пользоваться легко досягаемыми кнопками, рычагами, ручками, выключателями и другими органами управления, образующими сенсомоторное поле. В совокупности средства отображения информации и сенсомоторные устройства создают информационную модель машины (комплекса), соответствующую физиологическим и психическим возможностям человека, его антропометрическим характеристикам.

Биофизическая совместимость. Человек по-разному себя чувствует и имеет различную работоспособность в зависимости от состояния загрязнения рабочей среды (шумы, вибрации, электромагнитные поля, вредные химические или биологические вещества), а также в зависимости от параметров загрязняющих факторов. Физиологическое и психическое состояние оператора зависит от вида обслуживаемой машины, качества ее конструкторской разработки и исполнения, экологической чистоты совершаемых технологических процессов, что, в свою очередь, во многом определяет своевременность и качество обслуживания машины. Биофизическая совместимость подразумевает создание такой рабочей среды, которая обеспечивала бы приемлемую работоспособность и нормальное физиологическое состояние оператора. Для многих негативных факторов про-

135

изводственной среды законодательством РФ установлены предельно допустимые значения, эти значения должны увязываться с рабочими задачами оператора. Поэтому при разработке конкретных машин или технологических процессов для достижения биофизической совместимости должны выполняться специальные исследования, а нормы предельно допустимых значений ужесточаться.

Энергетическая совместимость предусматривает согласование конструкций органов управления машиной и точности движений оператора с соответствующими физиологическими и психическими возможностями человека, его антропометрическими характеристиками. Силовые и энергетические параметры человека имеют определенные пределы.

Пространственно-антропометрическая совместимость предполагает учет размеров тела человека, положение оператора в процессе работы, возможности обзора внешнего пространства. При решении этой задачи определяют объем рабочего места, зоны досягаемости рук оператора до приборного пульта, ног — до педалей и др.

Технико-эстетическая совместимость заключается в обеспечении для человека чувства комфортности от общения с машиной, от самого процесса труда. Для решения многочисленных и чрезвычайно важных технико-эстетиче- ских задач эргономика привлекает художников-конструкторов, дизайнеров.

136