5.3. Эргономические основы художественного конструирования

Эргономика – комплексная наука о приспособлении орудий и условий труда к человеку. Ее цель – изучить функциональные возможности человека, его физиологические, гигиенические и психологические требования к машине и рабочему месту.

В соответствии с современными требованиями к система человек – машина установлены следующие группы комплексных эргономических показателей: гигиенические (освещенность, вентиляция, температура, влажность, шум, вибрация и т.п.); антропометрические (соответствие конструкции изделия размерам и форме тела человека, распределение массы его тела и т.д.); психофизиологические и физиологические (соответствие конструкции изделия силовым, скоростным, энергетическим зрительным, слуховым, осязательным, обонятельным и вкусовым возможностям человека); психологические (соответствие закрепленных и вновь формируемых рабочих навыков человека его возможностям по восприятию и переработке информации).

Установлены четыре типа условий:

– невыносимые, работа при которых требует частичной или полной изоляции от внесшей среды (скафандры водолазов и космонавтов);

• некомфортные, при которых один из показателей условий работы резко отличается от допустимых (температура в литейных цехах, свечение дуги при дуговой сварке и т.п.);

• комфортные – удовлетворительно соответствуют требованиям человеческого организма;

– высшего комфорта – идеально соответствуют человеку.

В соответствии с зонами комфортности разрабатываются органы взаимодействия оператора и машины, а также средства защиты оператора.

Работа оператора, несмотря на все ее многообразие, может быть представлена в виде четырех основных этапов: прием информации; оценка и переработка информации; принятие решения; реализация принятого решения.

Каждый этап непосредственно определяется техническими решениями, принятыми в конструкции машины, механизмами управления и приборами информации.

В целях создания оптимальных условий оператору в процессе разработки машин на различных этапах и различными методами проводится комплексный анализ разрабатываемой машины:

– позиционный, при котором выявляют положение тела оператора при работе и соответствие ему размещения органов управления и контроля;

– динамический, позволяющий выяснить траектории движений оператора, изменение поз, длительность рабочих операций;

– анализ взаимодействия оператора с машиной, при котором уточняется значимость технологических операций, определяется частота использования всех органов управления и контроля;

– анализ сил, прикладываемых к органам управления, их направления, траектории и степень плавности движения;

• анализ информации и средств ее отображения (СОИ) (измерительных, сигнальных, надписей, и др.).

5.4. Эргономический анализ машины

Анализ рабочего пространства. Под рабочим пространством в СДМ подразумевается то пространство, на которое распространяется воздействие человека во время работы. Считается, что рабочее пространство организовано рационально, если оператор легко и быстро может достать и увидеть все элементы, необходимые для работы.

При создании рабочего пространства, важным фактором является рабочее кресло оператора, назначение которого состоит не только в том, чтобы снизить нагрузку на ноги человека, но и создать опору сидящему с тем, чтобы он мог поддерживать стабильную позу во время работы и расслаблять те мышцы, которые не участвуют в работе. Первый признак хорошей конструкции кресла – соответствие его размеров антропометрическим данным оператора.

Анализ средств отображения информации (органов контроля и сигнализации). Информация, поступающая от машины к оператору, имеет важное значение для ее эффективного использования, так как о состоянии машины, характере отклонений рабочих параметров, результате своих действий оператор судит по данным СОИ, основными из которых являются контрольно-измерительная аппаратура, счетчики, световое табло, мнемосхемы, цифровые лампы и т.д.

Основные эргономические требования, предъявляемые СОИ: информация, должна быть точной и своевремен­ной, в объеме, соответствующем реальным возможностям человека по ее переработке, принятия правильного решения и контроля за исполнением принятого решения. Оператор воспринимает визуальную (зрительную), звуковую (акустическую) и осязательную (тактильную) формы индикации. В машиностроении чаще всего применяется визуальная индикация: стрелочные приборы, счетчики, лимбы, графические индикаторы и др.

Анализ органов управления. Удобство обслуживания машины обеспечивается минимальными затратами времени на выполнение операций управления, антропометрическим соответствием, небольшими затратами физических сил при манипулировании органами управления, рациональным расположением приборов и органов управления, избавляющим оператора от излишнего напряжения памяти и внимания.

По конструктивному исполнению органы управления распределяются на ряд подгрупп: кнопки, тумблеры, рукоятки, селекторные переключатели, педали, рычаги, штурвалы и т.д. При их выборе и размещении необходимо учитывать общие инженерно-психологические требования.

Органы управления должны располагаться с учетом принципа экономии движений. Эго означает, что их количество и траектории должны быть сведены к минимуму, сами движения должны быть простыми и ритмичными. В зоне оптимального визуального контроля и досягаемости располагают наиболее важные и часто используемые органы управления. В особую группу выделяют аварийные и те, которыми пользуются «вслепую». Их располагают в местах, легкодоступных при любом положении оператора.

Анализ факторов производственной среды. Факторы производственной среды (температура, воздух, освещенность, шум, вибрация и др.) существенно влияют на функциональное состояние и работоспособность оператора.

Так, высокая температура в сочетании с высокой влажностью воздуха отрицательно сказывается на работоспособности и на некоторых психологических функциях человека. Снижается умственный объем оперативной памяти, понижается внимание, ухудшается протекание счетных операций и др. Оптимальная температура воздуха в зависимости от вида выполняемой работы – 18...24 °С.

При освещении рабочего места оператора необходимо избегать резкой контрастности освещенности объекта рабочей операции и окружающего фона, не допускать источников блесткости в поле зрения, ритмического чередования темных и светлых поверхностей.

Вибрации – основной механический фактор производственной среды. При вибрациях понижается острота зрения, появляются головная боль, головокружение, атрофия мышц верхних и нижних конечностей. В более тяжелых случаях возможно появление так называемой вибрационной болезни. Следует иметь в виду, что человек хуже переносит вертикальные колебания, чем горизонтальные. Наиболее опасна вибрация с частотой 6...8 Гц, так как в этом диапазоне лежит собственная частота колебаний тела, головы и брюшной полости человека.

Анализ эксплуатационных свойств. Основные эргономические критерии хорошо сконструированной машины: безопасность, ремонтопригодность и удобство обслуживания. Часто заменяемые детали, узлы, блоки должны быть не только легкодоступны, но и расположены таким образом, чтобы их снятие или замена не требовали дополнительной разборки машины.

Периодическая смазка трущихся поверхностей должна осуществляться без разборки узла.

В кожухах и корпусных деталях, особенно сварных, не должно быть острых кромок и углов, которые могут стать причиной травм во время работы.