9469

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям и практическим занятиям

для обучающихся по дисциплине « Основы эргономики и антропометрии». Направление подготовки 54.03.01 Дизайн,

профиль Промышленный дизайн

НИЖНИЙ НОВГОРОД

2016

УДК 331.015.11

Богатырева, Т.Л. Расчет линейных параметров функционального пространства человека-оператора [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пос. / Т.Л.Богатырева, А.В.Шаповал; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т - Н. Новгород: ННГАСУ, 2016.-31 с: ил. 1 электрон. опт. диск

(СD-RW)

Методические указания предназначены для использования при подготовке к семинарским занятиям и выполнению самостоятельной работы по дисциплине “ Основы эргономики и аньропометрии”. Даются основные сведения о предмете

и проблемах эргономики и антропометрии. Приводится алгоритм размерной организации рабочих мест, а также размеры функционального пространства

человека-оператора в системах “ человек - вещь - среда”.

С Т.Л.Богатырева А.В.Шаповал, 2016

С ННГАСУ, 2016

Введение

Эргономика - наука об особенностях и возможностях функционирования

человека в системах “ человек - вещь - среда”( рис. В1). Предметом

эргономики является конкретная деятельность человека (группы людей),

включенных в систему, а объектом исследования - системы “ человек - вещь

- среда”. Термин “ эргономика” введен в Великобритании в 1949 году.

В дизайне вещью называют предмет (элемент материального

окружения), приспособленный человеком к пользованию им или специально

созданный им для выполнения какой-либо функции. Год от года повышаются требования к качеству систем “ человек - вещь - среда”, и, в

первую очередь, к совершенствованию “ человеческих факторов” такого

рода систем (см. связи 1,2,3,4. Причиной столь пристального внимания общества к системам с человеческим звеном является постоянно растущая

стоимость этих систем (системы ПВО, атомные электростанции, подводные

лодки с ядерным вооружением и ядерными реакторами, химические и

металлургические комбинаты и т.д.), в которых ошибка людей ведет к

катастрофическим последствиям, неисчислимым финансовым потерям.

Примером может служить Чернобыльская трагедия.

1

2

Рис. В1. Структура системы «человек – вещь – среда»

3

Несмотря на то, что любая вещь предназначена для выполнения какой-либо функции, человек всегда является главным функциональным звеном систем

«человек – вещь – среда». При этом человек может функционировать вовне вещи (велосипедист) или внутри вещи (водитель автобуса). В последнем случае проектировщикам, отвечающим за эргономические характеристики системы, приходится решать проблему «обитаемости». Нижегородская школа дизайна всегда придерживалась точки зрения, согласно которой красота вещи зависит от воплощенного в ней степени функционального совершенства (рис. В2).. При этом функциональное совершенство во многом производно от эффективного социологического, технического,

экологического, эргономического и экономического решения системы

«человек – вещь – среда». Подлинно красивая вещь совершенна во всех перечисленных отношениях.

ИНЖЕНЕРНЫЙ ЭРГОНОМИЧЕСКИЙ

СОЦИОЛОГИЧЕСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ

Рис. В2. Принципы дизайна

Далеко не каждый человек может выступать в роли звена той или иной системы. Порой даже простейшие вещи, используемые человеком, требуют разработки и издания инструкций по их эксплуатации, т.е. требуют некоторой доли обучения человеческого звена системы. Необходимость овладения сложными умениями на высоком уровне и в сжатые сроки нередко

требует разработки, наряду с проектируемым объектом, учебных

4

технических средств (тренажеров), позволяющих формировать навыки,

умения и способности, необходимые человеку для работы с данным объектом. Разработка тренажеров - одна из задач эргономики.

Лица, у которых к нужному моменту не сформировался достаточный уровень способностей, не только значительно дольше других и с большими трудностями овладевают этой деятельностью, но и работают хуже других:

чаще допускают ошибки и просчеты, являются виновниками аварий и в целом обладают меньшей надежностью в работе. Целесообразно ли тратить силы, время и средства на обучение людей, отдача которых впоследствии будет минимальной? Для деятельности в специфических, особосложных системах из имеющегося контингента специалистов отбираются те индивиды, которые способны в равных условиях обеспечить наибольшую эффективность выполнения данного круга задач. Профессиональный отбор включает в себя комплекс мероприятий, направленных на оценку у конкретного человека состояния здоровья, физического развития, уровня общеобразовательной подготовленности, социальных данных,

профессиональных способностей. Определяется профессиональная пригодность путем проведения медицинского, образовательного,

социального и психологического (психофизиологического) отбора.

Необходимо указать и на то, что как бы ни были объективно учтены личностные качества в индивидуальном плане, они еще отнюдь не определяют качественно-количественных характеристик личного вклада данного индивида в условиях групповой деятельности. В условиях групповой деятельности на психику человека воздействуют многие виды социально-

психологических контактов: подражание, внушение, эмоционально-

нравственное сопереживание и другие, недоступные индивиду вне группы.

Эффективность функционирования человека во многом зависит и от влияния на его состояние, работоспособность и здоровье окружающей среды.

5

Не следует забывать, что человек, будучи структурным элементом системы “ человек - вещь - среда”, сам представляет сложную биологическую систему, в свою очередь, внутри которой могут быть выделены самостоятельные системы. Происходящие в них функциональные процессы взаимосвязаны, непрерывны, своеобразны и чрезвычайно восприимчевы к внешним воздействиям. Поэтому усилия эргономистов направлены на организацию рационального функционирования не только мегасистемы в целом, но и частных подсистем.

Таким образом, эргономика предстает перед нами как комплексная дисциплина, имеющая междисциплинарный характер. Находясь на стыке нескольких научных направлений Эргономика занимает область, границы которой не всегда ясно очерчены. Она не отменяет и не подменяет исследований, проводимых в сфере физиологии, гигиены, психологии труда и других смежных наук (рис.В3), но опирается на них, синтезирует их достижения.

ЭРГОНОМИКА

Рис. В3. Связи эргономики со смежными науками

1. Основные понятия в антропометрии

Биология - наука о жизни, занимается изучением мира живых организмов во всем многообразии их взаимоотношений с окружающей средой. Биология разделяется на морфологию - науку о форме и физиологию

- науку о функциях.

6

Анатомия (от греч. аnаtemno - рассекаю) - наука, изучающая строение организма человека и закономерности его развития в связи с функцией и окружающей организм средой.

Антропометрия (от греч. аnthropos - человек, metron - мера) -

совокупность методических приемов в антропологических исследованиях,

заключающихся в измерении и описании тела человека в целом и отдельных его частей и позволяющих дать количественную характеристику их изменчивости в зависимости от пола, возраста, этно-территориальной принадлежности, профессии, социальных и природных факторов.

Антропометрический признак - соматическая (soma - тело, греч.)

характеристика (линейная, угловая, периметровая и т.д.) человека,

обусловливающая его внутривидовые вариации строения и закономерности развития, связанные с полом, возрастом, профессией, этно-территориальной принадлежностью, социальными и другими факторами. При проектировании оборудования следует знать, что наибольшие различия в размерах тела наблюдаются между мужчинами и женщинами (внутри любой национальной группы 7 - 12 см в длине тела), затем следуют национальные различия, а

далее - возрастные и профессиональные.

Использование размеров человеческого тела должно быть основано на знании закономерностей их изменчивости. Характер изменчивости большинства антропометрических признаков совпадает с кривой Гаусса

(рис.1.).

Рис. 1. Нормальная кривая распределения параметров измеренной совокупности

При этом по горизонтальной оси откладывается численная величина признака, а по вертикальной - число людей, обладающих данной величиной признака. Чем ближе к середине графика, тем чаще встречается данная величина признака. Вертикаль, опущенная из вершины на основание,

соответствует наиболее часто встречающемуся варианту признака и делит график на две равные половины. Для определения границ интервалов, в

которых учитывается объем (процент) населения взаимодействующее с проектируемым оборудованием, а также для определения минимальных и максимальных значений антропометрических признаков, следует пользоваться системой перцентилей.

Перцентиль - сотая доля объема измеренной совокупности людей,

которой соответствует определенное значение антропометрического признака. Площадь, ограниченная нормальной кривой, делится на 100

равных частей, или перцентилей. Каждый перцентиль имеет свой порядковый номер. Так, например, 2,5 перцентиль отсекает в левой части кривой нормального распределения 2,5% совокупности людей с наименьшими значениями признака. 50-й перцентиль в нормальном распределении соответствует среднему арифметическому значению признака. 97,5 перцентиль отсекает в правой части нормальной кривой оставшиеся 2,5% совокупности людей с наибольшими значениями признака.

При проектировании промышленных изделий необходимо определять объем

(в %) контингента работающих с данным оборудованием (верхнюю и нижнюю границы этого объема). Обычно конструкция широко используемого оборудования (станки, строительные машины, средства транспорта, кузнечно-прессовое оборудование и т.п.) должна обеспечивать легкость использования и удобство эксплуатации для 90 - 95% работающих

8

той группы населения, для которой оно предназначено. Например, при проектировании легкового автомобиля высота крыши кузова определяется по манекену мужчины 97,5 перцентили, а выбор точки педали (центр площадки педали тормоза) вычисляется с помощью женского манекена 5й

перцентили. Числовые значения антропометрических признаков,

соответствующие 1-му, 5-му, 50-му, 95-му, 99-му перцентилям, приводятся в антропометрических атласах и нормативных документах.

Числовые значения антропометрических признаков, соответствующие другим перцентилям, находят по формуле А= М s к, где А - искомое числовое значение антропометрического признака; М - среднее арифметическое значение признака; s - cреднее квадратическое отклонение; к - коэффициент, который находят по стандартным таблицам площадей кривой нормального распределения (таблица 1).

Таблица 1

Коэффициенты для вычисления числовых значений антропометрических признаков, соответствующих различным

При использовании числовых значений антропометрических признаков следует учитывать особенности, обусловленные полом, возрастом,

национальностью и другими факторами.

Половые различия имеют неодинаковую направленность по различным группам размеров: соответствующих размеров у женщин на 7 - 12 см;

-продольные размеры мужчин в положении сидя больше соответствующих размеров у женщин на 3 - 6 см;

-поперечные и обхватные размеры таза и бедер у женщин на 2 - 4 см

больше, чем у мужчин;

9

- обхваты грудной клетки, шеи, плеча у мужчин на 1 - 3 см больше соответствующих размеров у женщин;

Национальные различия по группам размеров несколько меньше, чем половые, но также значительны, особенно по продольным размерам в положении стоя (6 - 9 см), в положении сидя - 2 - 4 см. Не наблюдается различий в размерах тела у лиц различных национальностей при положении сидя: высота над сиденьем плеча, шейной точки, нижнего угла лопатки,

линии талии, локтя, бедра; спинка сиденья - колено, подколенный угол.

2. Алгоритм расчета линейных параметров неподвижного рабочего места

2.1.При компоновке рабочих мест необходимо пользоваться координатными плоскостями, показанными на рис. 2.

2.2.Использование параметров человеческого тела должно быть основано на знании закономерностей их изменчивости. Характер изменчивости большинства антропометрических признаков совпадает с кривой Гаусса (рис. 1). Как мы видим из графика, полный признак изменчивости (99,7%) исчерпывается шестью стандартными отклонениями δ по три отрезка справа и слева от средней величины.

2.3.При размерной организации рабочих мест необходимо пользоваться рядом специальных понятий, перечень которых приводится в таблице 2. Таблица 2 поясняется рис. 3 – 8.

2.4.Последовательность действий при расчете параметров рабочего места необходимо осуществлять согласно рис.. 9.

При этом вначале определяется тип рабочего места (индивидуальное, сменное или редко используемое), затем учитывается женское или мужское рабочее место (если место индивидуальное – то учитывается рост).

Класс рабочих действий определяется по табл. 2. Рабочие зоны классифицируются согласно табл. 3.

2.5.При компоновке рабочего места необходимо определить:

∙Высоту рабочей поверхности (табл. 4, 5);

∙Высоту подставки для ног (табл. 6, 7);

∙Высоту сидения (табл. 7);

∙Размеры рабочих зон (табл. 8 и рис. 20, 21, 22)

10