Учет в эргономическом проектировании требований конкретных рабочих задач и видов деятельности, а также антропологических, биомеханических, психофизиологических, психических возможностей и особенностей работающих людей.
- Рабочие положения, позы и движения.
Рабочее пространство и организация рабочего места, досягаемость и величина усилий на органы управления, а также характеристики обзорности обусловливаются прежде всего положением тела работающего. С точки зрения биомеханики положение тела зависит от ориентации его в пространстве и от величины площади опоры. Наиболее распространены рабочие положения стоя и сидя, реже — лежа. Каждое из положений характеризуется определенными условиями равновесия, степенью напряжения мышц, состоянием кровеносной и дыхательной систем, расположением внутренних органов и, следовательно, расходом энергии.
Выбор рабочего положения связан с размерами пространства движений человека, величиной и характером (статическая, динамическая) рабочей нагрузки, объемом и темпом рабочих движений, требуемой степенью точности выполнения операций, особенностями предметно-пространственного окружения.
Поза — это взаиморасположение звеньев тела, независимое от его ориентации в пространстве и отношения к опоре. Термин "рабочая поза" обозначает наиболее частое и предпочтительное взаиморасположение звеньев тела при вьтолнении трудовых операций. Рабочая поза динамична. Ее изменение связано с рабочими движениями, причем поза рассматривается как пространственная граница фазы движения (начальная, граничная, конечная). Сохранение той или иной позы происходит при активном участии нервно-мышечной системы.
Особое внимание следует уделять рабочей позе и условиям ее поддержания при проектировании рабочих задач и деятельности, в выполнении которых преобладают двигательные компоненты и требуется длительное
поддержание определенной рабочей позы (табл. 7-1). При этом важно иметь в виду, что негативное воздействие оказывает не столько сама поза, сколько время, в течение которого человек в ней находится. Оптимальная рабочая поза должна служить исходным моментом при расчетах размеров досягаемости для рук и ног в пределах пространства движений человека (табл. 7-2). Неудобная поза, вызванная недостаточным пространством для ног при работе сидя, приводит к значительному снижению точности тонких ручных операций.
- Правила и условия расчета параметров рабочего места и его элементов.
Параметры рабочих мест измеряются в различных положениях тела (стоя, сидя, лежа) и позах (руки вытянуты в стороны, вверх, корпус выпрямлен, наклонен вперед, откинут назад). При измерении этих признаков в качестве баз отсчета чаще всего используются ограничительные плоскости. Эргономические антропометрические признаки по способам измерений и в зависимости от сферы использования разделяются на статические и динамические. Те и другие, в свою очередь, делятся на габаритные размеры и размеры отдельных частей тела (линейные, периметровые и угловые). Линейные размеры, в свою очередь, делятся на периметровые, поперечные, переднезадние и т.п.
Статические антропометрические признаки — это размеры тела, измеренные однократно в статическом положении испытуемого. Условность и сохранение постоянства позы обеспечивают идентичность измерений. Эти признаки используются для расчета свободных (несопряженных) параметров элементов рабочих мест, для определения диапазона регулирования изменяемых параметров, конструирования манекенов, создания математических моделей тела человека. К динамическим антропометрическим признакам относятся размеры тела, изменяющие свою величину при угловых и линейных перемещениях измеряемой части тела в пространстве. Линейные изменения могут выражаться в абсолютных величинах и в виде приростов (эффект движения тела). Динамические антропометрические признаки используются для определения: амплитуды рабочих движений; величины рабочих перемещений приводных элементов органов управления; размеров зон моторного пространства.
При расчете параметров рабочего места на основе антропометрических данных необходимо учитывать: выбранную систему координат и соответствующие базы отсчета; рабочее положение работающего; возможность изменения положения тела; величину размаха рабочих движений; количество элементов рабочего места; параметры обзорности; требования ограничения рабочего пространства (кабины, площадки, отсеки и т.п.); возможность регулирования параметров элементов рабочего места; возможность подвижности элементов рабочего места (сиденья, подставки для ног, педали). 'При использовании числовых значений антропометрических признаков следует учитывать их особенности, обусловленные полом, возрастом, национальностью и другими факторами. Особое внимание нужно обращать на значительные половые различия большей части антропометрических признаков, так как многие элементы производственного оборудования предназначены одновременно и для мужчин и для женщин. Национальные различия по группам размеров несколько меньше, чем половые, но также значительны, особенно по продольным размерам в положении стоя. Исключение составляют следующие признаки: высота над сиденьем (плеча, шейной точки, нижнего угла лопатки, линии талии, локтя, бедра); спинка сиденья — колено; передняя досягаемость для руки; ширина двух колен; ширина двух стоп. Возрастные различия антропометрических признаков взрослого населения выражены нерезко. Имеется тенденция к увеличению (на 5 см) всех продольных размеров у лиц молодого возраста (20 — 29 лет) и поперечных, передне-задних и обхватных размеров у лиц старшего возраста (30 — 50 лет). При расчете параметров оборудования по высоте следует учитывать, что наибольшие половые, национальные и возрастные различия наблюдаются в продольных размерах тела в положении стоя. В положении сидя эти различия уменьшаются или вовсе исчезают. Это объясняется тем, что в первом случае в состав размеров входит длина ноги — признак сильно варьирующий, увеличившийся за последние 100 лет на 7 — 8 см. Во втором случае в состав размеров входит длина туловища — признак слабо варьирующий, мало изменившийся в процессе акселерации (всего на 1 см).
В основу общих правил использования антропометрических данных при расчете параметров рабочих мест и производственного оборудования положен метод перцентилей. Перцентиль — сотая доля измеренной совокупности людей, которой соответствует определенное значение антропометрического признака. Если площадь, ограниченную кривой распределения, или всю совокупность наблюдений разделить на 100 равных частей, то получим 99 перцентилей (Р1..... Р99) Каждый перцентиль имеет свой порядковый номер; 1-й перцентиль отсекает в распределении частоты наименьших значений антропометрического признака, составляющие 1% от суммы всех частей; 2-й перцентиль — значения, составляющие 2%, и т.д.; 50-й перцентиль в нормальном распределении соответствует средней арифметической величине. Средняя величина признака — это та, ниже которой оказывается около половины населения. Если бы размеры дверей соответствовали только средним размерам тела человека, то 50% посетителей общественных зданий разбивали бы свои лбы о притолку. Числовые значения антропометрического признака, соответствующие верхней или нижней границе выбранного объема работающих, называются пороговыми. Они являются антропологическими критериями при расчете параметров рабочих мест на основе метода перцентилей. При использовании антропометрических данных необходимо:
♦ учитывать количество регулируемых параметров производственного оборудования и рабочих мест;
♦ помнить о том, что наибольшие различия в размерах тела — индивидуальные (внутригрупповые), а затем межгрупповые (половые, национальные, возрастные);
♦ рассчитывать требуемый минимум свободного пространства для размещения тела человека или его перемещения, исходя из антропометрических данных людей, характеризующихся наибольшими продольными, поперечными и передне-задними размерами тела;
♦ рассчитывать те части рабочего пространства, которые связаны с различными видами досягаемости, на основе антропометрических данных людей, характеризующихся наименьшими продольными, поперечными и передне-задними размерами тела;
♦ помнить, что люди отличаются друг от друга не только общими размерами тела, но и соотношениями этих размеров;
♦ использовать базы отсчета, которые соотносятся с базами, взятыми при измерении размеров тела, и не требуют сложных перерасчетов;
♦ округлять цифровые значения антропометрических данных, заимствованные из таблиц, но не более чем на
1 см или 1 градус.
При использовании антропометрических данных не рекомендуется:
♦ рассчитывать параметры оборудования и рабочих мест на основе только средних арифметических значений антропометрических признаков;
♦ пользоваться антропометрическими данными 20-25-летней давности;
♦ пользоваться источниками (справочники, монографии и т.п.), в которых не указаны год сбора материала, пол, возраст и национальность контингента исследуемых, численность группы населения;
♦ использовать размеры тела, измеренные в положении стоя, при расчетах параметров рабочих мест, предназначенных для работы сидя;
♦ получать основные эргономические размеры путем сложения отдельных классических размеров;
♦ выделять основные и второстепенные антропометрические признаки; следует считать все множество антропометрических признаков одинаково необходимым, выявляя их значимость только при анализе конкретных объектов производственного оборудования.
При расчете компоновочных параметров рабочих мест на основе антропометрических данных следует различать базы отсчета, используемые при измерении эргономических признаков и расчете компоновочных параметров рабочего места. Эти базы должны совпадать или не противоречить друг другу.
При измерении многих антропометрических признаков в качестве баз отсчета используют следующие ограничительные плоскости:
1) в положении стоя: плоскость пола (горизонтальная плоскость для измерения высот точек над полом); стенку стенда (вертикальная плоскость для измерения передне-задних и поперечных размеров тела);
2) в положении сидя: плоскость пола; плоскость сиденья; спинку сиденья, перпендикулярную заднему краю сиденья (рис. 7-5).
Расчеты и измерения компоновочных параметров рабочих мест следует проводить в ортогональной системе координат с внешней относительно тела человека базой отсчета. Преимущество этой системы по сравнению с внутренней (на теле человека) — в отсутствии погрешностей в установлении нулевой точки отсчета (пол, край оборудования, воображаемые линии, плоскости и т.п.), так как она фиксирована неподвижно. Имеется лишь погрешность при нахождении конечной точки