книги из ГПНТБ / Богданович, Л. Б. Художественное конструирование в машиностроении

ГЛАВА III

•

ЭРГОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХУДОЖЕСТВЕННОГО КОНСТРУИРОВАНИЯ

1. ПРЕДМЕТ ЭРГОНОМИКИ

Эффективность машины определяется не только та­ кими ее характеристиками как к. п. д., производитель­ ность, трудоемкость изготовления, надежность и т. д., но и тем, насколько легко и точно оператор сможет уп­ равлять машиной. Последнее зависит от ее конструкции, от использованного способа подачи информации, от раз­ мещения органов управления, от величин усилий и точ­ ности движений оператора при управлении.

В процессе работы от машины к человеку поступает поток осведомительной информации: показания прибо­ ров, положения рабочих органов или обрабатываемой детали, звуковые сигналы и т. д. В результате обработки этой информации человек дает новые команды, воздей­ ствуя на органы управления, что в свою очередь приво­ дит к появлению новых элементов в потоке осведомитель­ ной информации. Таким образом, органы управления

иконтроля являются звеньями, объединяющими человека

имашину в единую функциональную систему — «чело­ век — машина».

Промышленность ставит перед создателями машин важную задачу — сделать систему «человек — машина» эффективным производственным элементом. Решение этой задачи невозможно, если в период проектирования не принимались во внимание характер и условия деятель­ ности человека, если конструкция машины не согласова­

ло

на с оптимальными условиями работы, т. е. с требова­ ниями гигиены, физиологии, психологии и эстетики.

В инженерной практике известны далеко не единич­ ные случаи, когда использование новых производитель­ ных машин и устройств не приводило к должному эффекту из-за несоответствия конструкции функциональ­ ным особенностям человека. Так, во время Второй миро­ вой войны, получаемая армией сложная военная техника, по заявлению западной печати, в ряде случаев не могла быть эффективно использована, несмотря на тщательный отбор и усиленную тренировку операторов. Исследова­ ния в этой области показали, что для обслуживания этой техники от человека требовались качества, превосходя­ щие психофизиологические возможности обслуживающе­ го персонала.

Успешное решение таких вадач как создание станка, пресса, подъемного крана, стиральной машины, косми­ ческого корабля и т. д. зависит от того, насколько полно учтены функциональные особенности человека-оператора в системе «человек — машина», насколько конструкция машины отвечает, как принято говорить, «человеческому фактору». Соответствие изделий машиностроения «чело­ веческому фактору» касается в основном трех направле­ ний: антропометрического, физиологического и эстети­ ческого.

Антропометрическое соответствие определяется пра­ вильно выбранными параметрами согласно анатомиче­ ских особенностей человеческого тела — его размеров, веса, физической силы, возможности движений и т. д. Физиологическое соответствие характеризуется особен­ ностями органов чувств человека — зрения, слуха, обо­ няния и осязания и определяется различными фактора­ ми окружающей оператора физической среды: состав воздуха, шум и вибрации, температурные условия,

31

влажность и атмосферное давление, освещение и т. п. Эсте­ тическое соответствие машины человеку определяется удов­ летворенностью оператора от восприятия изделия.

Благодаря эволюции техники резко изменился харак­ тер трудовой деятельности человека. Современная тех­ ника требует от рабочего не столько значительных физи­ ческих усилий, сколько точности реакций, продуманности действий, быстрых решений и, следовательно, значитель­ ного нервного напряжения. Поэтому, рациональную конструкцию машины нельзя создать без знаний в облас­ ти инженерной психологии, физиологии, антропометрии и основ гигиены. Этот комплекс вопросов является пред­ метом изучения новой научной дисциплины, получившей название эргономики.

Эргономика (греч. ergon — работа -f nomos — закон)

—наука, изучающая функциональные возможности чело­ века в трудовых процессах с целью создания для него таких условий труда, которые, делая труд высокопроиз­ водительным и безопасным, в то же время обеспечивают человеку необходимые удобства и сохраняют его силы, здоровье, работоспособность.

Эргономика изучает влияние различных факторов окружающей физической среды (состава воздуха, мете­ орологических условий, ускорения и перегрузки, шума, освещения и т. д.) на функциональное состояние и работо­ способность человека, разрабатывает средства эффектив­ ной защиты организма от вредных влияний среды, уста­ навливает общие принципы рациональной компоновки постов управления, формирует требования к проектиро­ ванию рабочих мест, определяет зоны размещения обо­ рудования по высоте от пола и по фронту от оси симмет­ рии, разрабатывает общие рекомендации по конструи­ рованию разных типов рабочих столов и сидений в зави­ симости от характера работы и рабочей позы, исследует

32

Максимальная эффективность работы оператора воз­ можна только при наличии комплекса условий, обес­ печивающих его нормальную жизнедеятельность. Эти

условия обычно называют комфортом. Различают четыре типа условий: невыносимые, некомфортные, комфорт­ ные и высший комфорт.

Невыносимые — это такие условия, при которых че­ ловеческий организм существовать не может, и работа в таких условиях производится при полной или частич­ ной изоляции организма от вредного влияния внешней среды (например, скафандры, костюмы пилотов истреби­ тельной авиации, устройства для подводных работ и т. п.). При некомфортных условиях один из показателей внеш­ ней среды резко отличается ют нормы (трудовая обста­ новка в малярных, литейных, кузнечных, гальваниче­ ских цехах, работа в кессонах и т. п.). При комфортных условиях все показатели внешней среды находятся в удов­ летворительном соответствии с «человеческим фактором», и в случае высшего комфорта они находятся в наилуч­ шем соотношении. Согласно этим условиям определены (рис.. 10) зоны комфорта, в соответствии с которыми раз­ рабатываются действенные средства защиты организма от вредного воздействия внешней среды.

2. ОСОБЕННОСТИ ЗРИТЕЛЬНОГО ВОСПРИЯТИЯ

Человек, взгляд которого направлен в неподвижную точку предмета, находящуюся на уровне глаз, видит бо­ лее или менее четко и другие предметы, расположенные в пределах определенного пространства, названного зри­ тельным полем (рис. И). В зависимости от четкости вос­ приятия предметов оно подразделяется на три основные зоны, границы которых необходимо знать при проекти­ ровании органов управления и контроля.

Зона центрального зрения (1,5—3°) — это часть зри­ тельного поля, где возможно четкое восприятие предме-

34

тов. Зона мгновенного зрения (около 18°) — это часть поля, в пределах которого возможно зрительное восприя­ тие при ограниченном времени восприятия. Зона эффек­ тивной видимости (около 30°) — это пространство, в пре­ делах которого возможно достаточно четкое восприятие при сконцентрированном внимании. Однако при движе­ ниях глазного яблока и поворотах головы происходит перемещение указанных зон и поле обзора увеличивается.

Рис. И . Зрительное поле:

/ — угол поля зрения) 2 — угол зоны обзора

Зоны, рассмотренные выше, свидетельствуют о раз­ личной чувствительности глаза, резко изменяющейся от центра к периферии. Если чувствительность зрения при угле 0° принять за единицу, то при 20° она составит 1/4, а при 80° — 1/36. Периферическое зрение является ахроматическим, в то время как цвета воспринимаются центральными областями сетчатки. Области цветового зрения в пределах зрительного поля для разных моно­ хроматических цветов не одинаковы (рис. 12). Следует также помнить, что определенные цвета по мере передви­ жения к границе зрительного поля воспринимаются с ис­ кажениями, например, пурпурные — синеют, а красные и зеленые — желтеют.

При рассматривании объектов глаз двигается скачко­ образно (около 3% времени рассматривания расходуется на движение, остальное же время — на фиксированный взор-паузу). Продолжительность фиксационной паузы

ходы линий — легче, чем ломанные, так как глаз обладает инерционностью. Неожиданные переходы контура вызы­ вают задержку зрительного восприятия, привлекают вни­ мание наблюдателя, поэтому эта закономерность может быть использована при конструировании, когда необхо­ димо выделить определенные элементы композиции.

3. Скачкообразный характер движения глаз подск зывает целесообразность применения ритмических ком­ позиций.

86

4. Предшествующие образы оказывают влияние на последующие в процессе быстрой смены объектов вос­ приятия. Например, если после продолжительного рас­ сматривания кривой перевести взгляд на прямую линию, то прямая будет казаться изогнутой, после рассматривания наклонной линии вертикаль или горизонталь кажется наклонной и т. д. Это явление получило название «после­ действия образов».

3. РАБОЧИЕ ЗОНЫ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАБОЧИХ ДВИЖЕНИЙ

Рабочее место оператора должно составлять с кон­ струкцией машины единый комплекс. Во время работы необходимо обеспечить естественное положение тела с воз­ можностью смены и чередования рабочих положений. Неудобная поза во время работы приводит к чрезмерному утомлению, сутулости и может явиться причиной про­ фессионального заболевания. Таким образом, с целью уменьшения утомляемости рабочее место и зона разме­ щения органов управления должны выбираться так, чтобы поза рабочего была удобной. В табл. 1 рассмотрен ряд примеров рабочих положений оператора.

Пространство, в пределах которого осуществляются рабочие движения оператора, составляет рабочую вону. На основании специальных данных эргономики, учиты­ вающих антропометрические показатели и характер ра­ бочих движений человека, выявлены границы удобных рабочих зон. На рис. 13 показаны рабочие зоны для рук и ног, а также размерные соотношения на рабочем месте.

Длительная работа в пределах максимальной зоны (рис. 13, а) утомительна, так как производится с предель­ ным вытягиванием рук.

37