Сила давления ног сидящего человека больше при вытянутых ногах (с тупым углом в колене), чем при положении, перпендикулярном к полу.
В положении сидя при наличии опоры для спины давление (разгибание руки) сильнее, чем тяга (сгибание руки).
Сила вращения руки зависит от её положения и направления вращения. При повороте вовнутрь из положения, вывернутого наружу, развивается большая сила, чем при обратном движении.
Изучение движений, совершаемых человеком в процессе труда, позволило выработать пять принципов экономии движений: одновременность, симметричность, естественность, ритмичность, привычность.
Причем первые три принципа относятся к отдельным движениям, а последние два – ко всему циклу движений.
Одновременность движений. Обе руки должны по возможности одновременно начинать и заканчивать действие и по возможности выполнять одну и туже операцию.
Симметричность движения. При работе двумя руками движе-ния должны быть симметрично - противоположными по направлению (одновременно удаляются от корпуса, чтобы взять материал, и одновременно сближаются к месту сборки).
Естественность движений. Движения должны совершатся в пределах поля зрения, каждое из них должно заканчиваться в положении, удобном для начала следующего движения.
Ритмичность движения. Ритм может создаваться как внешними факторами (пульсация конвейера, цикл обработки детали и т. д.), так и самим работником. Соответственно различается вынужденный и свободный ритмы работы. Неправильно сводить ритмичность движения только к простой повторяемости, автоматизму движений. При свобод-ном ритме положительную роль может сыграть специальная подобранная ритмичная музыка.
Привычность движений. Речь идёт здесь о навыках, которые имелись у работника перед тем, как он начинает работать на новом оборудовании.
1.3 Физиолого-гигиенические требования эргономики
Рисунок 2 – Совокупность комфортных условий труда, обеспечивающих человеку нормальную жизнедеятельность и работоспособность (основные факторы)
К физиологическим требованиям человека относятся те требования, которые учитывают функциональные процессы, протекающие в организме человека. Выполнение физиологических требований человека на рабочем месте определяет комфортные условия труда (рисунок 2).
При конструировании любого рабочего места во всех областях человеческой деятельности (научной, любой инженерной, конструк-торской, технологической, художественной, дизайнерской, препода-вательской, студенческой, школьной и т. д.), на любых машинах и оборудованиях необходимо учитывать особенности физиологии зрения, слуха и осязания человека, который будет работать на этом оборудовании, а также требования гигиены труда.
Зрение. С помощью зрения человек получает свыше 80-90 % всей информации на рабочих местах и на производстве. Поэтому организация рабочего места и конструкции оборудования, изделия и машины должны обеспечивать нормальные условия обзора без излишнего напряжения зрения оператора.
Величина зрительного поля (рисунок 3) определяется анатомо-физиологическими особенностями зрительного аппарата человека. Неправильный контур границ зрительного поля обусловлен конфигурацией выступающих частей лица.
Рисунок 3 – Зрительное поле человека
Зрительное поле человека подразделяется на несколько зон.
Зона центрального зрения (1,5–3о) обеспечивает наиболее четкое восприятие предметов.
Зона мгновенного зрения (около 18о) соответствует тому пространству, в пределах которого возможно зрительное восприятие при ограниченном времени восприятия.
Зона эффективной видимости (примерно 30о) соответствует пространству, в пределах которого возможно достаточно чёткое восприятие при необходимости концентрированного внимания.
Помимо границ зрительного поля человека и его зон необходимо учитывать ряд других закономерностей.
1) различительная чувствительность глаза (в пределах поля зрения) резко уменьшается от центра к периферии;
2) границы восприятия отдельных хроматических (цветных) цветов различны. Наиболее широкие границы имеют желтый и голубой цвета; наиболее узкие – красный и зеленый цвета;
3) некоторые цвета по мере передвижения к периферии зрительного поля меняются: красные и зеленые - желтеют, пурпурные – синеют;
4) при применении ахроматических (не цветных) цветов следует учитывать, что при хорошем освещении и на небольшом расстоянии более четко воспринимаются чёрные объекты на белом фоне; при плохом освещении и на большом расстоянии - наоборот (белые объекты на чёрном фоне);
5) на большом расстоянии хуже всего воспринимается синий цвет из-за рассеивания лучей в воздухе;
6) объём зрительного восприятия весьма ограничен: глаз человека может воспринять одновременно не более 5-7 отдельных объектов.
Из уже установленных общих закономерностей моторики глаз, знание которых необходимы создателю рабочего места и машины, а также художнику-конструктору, могут быть указаны следующие:
1) в связи с особенностями глазодвигательного мышечного аппарата горизонтальные движения глаз совершаются быстрее, чем вертикальные;
2) по той же причине вертикальные движения глаз более утомительны, чем горизонтальные;
3) горизонтальные размеры и пропорции оцениваются точнее, чем вертикальные. Поэтому ритмичность в горизонтальной плоскости воспринимается более четко, чем в вертикальной;
4) прямолинейные контуры прослеживаются взглядом легче, чем криволинейные;
5) скачкообразный характер движения глаз подсказывает целесообразность применения ритмичных композиций.
Необходимо всячески избегать причин, вызывающих утомление зрения, например:
- частое переключение зрения с поверхности низкой яркости на поверхность высокой яркости и наоборот;
- недостаточный контраст между рассматриваемым объектом и фоном;
- слепящее действие источников света и блики на блестящих поверхностях;
- недостаточная либо чрезмерная освещённость в рабочей зоне.
Слух. Как известно, шум в рабочих помещениях вредно влияет на нервную систему и производительность труда работающих. Одной из задач проектировщика и конструктора является предупреждения шума. Значительный эффект достигается применением пластмассовых деталей вместо металлических, например, стальных (колец), использованием различных шумогасящих прокладок и вставок, повышением точности обработки и другими мероприятиями.
Осязание. Посредством осязания оператор может, не прибегая к зрению, различать формы рукояток, а по ним и назначение последних. Однако далеко не всегда осязание играет положительную роль, поскольку через него оператор воспринимает вибрации оборудования, что приводит к утомлению, появлению головной боли и, как следствие, снижается производительность.
Проектируя машину, конструктор должен стремиться к максимальному снижению не только шума, но также и вибраций, во всяком случае, не допускать их превышения над действующими санитарными нормами.
1.4 Инженерно-психологические требования эргономики
На основе инженерно-психологических исследований решаются практические задачи согласования характеристик человека, машины и окружающей среды, образующих единую систему управления и последующего приспособления конструкций машин к человеческим особенностям и особенностям окружающей среды с целью обеспечения наилучших условий труда в психологическом отношении.
Можно отметить круг проблем, которые изучает инженерная психология:
1) анализ функций человека в системах контроля и управления и способов его связи с другими компонентами системы.
Такой анализ позволяет производить сравнительное изучение возможностей человека и машины с тем, чтобы определить оптимальную структурную схему систем контроля и управления. В этой связи изучаются характеристики точности и скорости действий человека, а также решается вопрос о распределении функций между человеком и машиной;
2) изучение процесса приёма человеком осведомительной информации о состояниях контролируемых и управляемых объектов.
Перед специалистами, создающими новую технику, неизбежно возникают вопрос: Какой объём информации человек способен принять за единицу времени? Какова наилучшая форма подачи информации человеку в той или иной конкретной системе? Какими порциями следует подавать ему информацию, чтобы обеспечить нормальный ход работы?
3) анализ процессов переработки человеком информации, её хранение и формирование решения (так называемая «командная информация»).
Здесь особенно важны вопросы определения способов переработки информации, применяемых человеком, его возможности кодировать, перекодировать и декодировать информацию, объёма сохраняемой информации и способов её хранения и т. п.;
4) исследование управляющих действий человека, иначе говоря, характеристик его «моторного выхода»;
5) надёжность человека, выполняющего возложенные на него функции, т. е. возможность человека работать в условиях разного рода помех, т. е. вибраций, шума и т. д.;
6) исследование групповой деятельности людей, обслуживаю - щих системы контроля и управления.
Таким образом, инженерная психология позволяет конструктору знать сильные и слабые стороны человека и проектировать машину так, чтобы человек в системе «человек – машина - окружающая среда» мог проявить свои сильные стороны, а машина могла бы компенсировать его слабые стороны.
На данном этапе научно-технического развития человек превосходит машину в способности:
- чувствовать или определять минимальное количество световой или звуковой энергии;
- воспринимать световой или цветовой рисунок;
- осмысливать и суммировать различные меняющиеся раздражители;
- приспосабливаться к процессу труда;
- рассуждать индуктивно, т. е. обобщать отдельные разрозненные наблюдения;
- очень долго хранить большое количество информации и вспоминать в нужное время относящиеся к делу факты;
- принимать решения;
- творчески мыслить.
Но машина уже сейчас превосходит человека своими возможностями:
- быстро реагировать на сигналы;
- прилагать большую силу плавно и точно;
- надёжно, «не уставая», повторять шаблонные действия;
- быстро запоминать информацию, сжато хранить её и полностью «стирать»;
- рассуждать дедуктивно (например, использование правил о ходе обработки информации);
- выполнять в высшей степени сложные действия.
Дедукция [<лат. deductio-выведение] – логическое умозаключе-ние от частных, единичных случаев к общему выводу, от общих суждений к частным или другим общим выводам; в научном познании дедукция неразрывно связана с индукцией.
Индукция1 [<лат. inductio-выведение] – логическое умозаключе-ние от общего к частному, от общих суждений к частным или другим общим выводам; от отдельных фактов к обобщениям (сравните с дедукцией).
Индукция2 – способ математических доказательств и определе-ний, основанный на переходе от заключения, верного для некоторого числа «n», к заключению, верному для числа «n+1».
Индукция3 [<лат. inductio – возбуждение] – физиологические закономерные взаимоотношения между двумя основными нервными процессами – возбуждением и торможением, выражающиеся в том, что возникновение одного из них вызывает развитие противоположного.
Недоучёт психологических требований человека при конструировании систем контроля и управления приводит к преждевременному утомлению человека-оператора, к частым ошибкам.
Для борьбы с монотонностью рекомендуются следующие меро-приятия: при проектировании рабочего места, рабочей зоны, оборудования, изделия, машины с учётом определенного технологического процесса необходимо всячески избегать монотонно повторяющиеся приёмы и действия. Инженерная психология относит их к числу факторов, особо неблагоприятно влияющих на психику человека, и рекомендует для борьбы с монотонностью следующие мероприятия:
- периодическое изменение позы работающего и ритма его работы;
- периодическая смена рабочего места;
- введение дополнительных перерывов длительностью 5–10 минут;
- ограничение дробления операций;
- объединение чрезмерно простых и монотонных операций в более сложные и разнообразные по содержанию;
- изменение последовательности и способов выполнения работ;
- включение в состав рабочего процесса расчётно-аналитических, контрольных и регулировочных функций, требующих умственной деятельности;
- введение элементов творческой деятельности и художественного начала в процесс труда.
Предельно допустимые границы повторяемости однообразных приёмов и действий в течение одного часа приведены в таблице 3.
Если время в данных условиях составляет от 50 до 70 процентов длительности смены, тяжесть труда, указанная в таблице, снижается на одну категорию; если менее 50 процентов, тяжесть труда можно не учитывать. Приспособление современного производства к психологическим требованиям личности поднимает и новые социальные проблемы. Речь идёт о производственных отношениях (о психологическом климате).
Таблица 3 – Предельно допустимые границы повторяемости
однообразных приёмов и действий в течение часа
Характеристика тяжести труда при длительности монотонной работы свыше 75 % сменного фонда рабочего времени | Повторяемость однообразных приёмов или действий в течение часа |
Нормальная (небольшая) монотонность | до 180 |
I категория: повышенная монотонность | 181-300 |
II категория: большая монотонность | 301-600 |
III категория: особо большая монотонность | свыше 600 |
Для учёного, инженера, любого руководителя обычная грамотность или техническая грамотность становится недостаточной. Например, инженер или специалист должен быть конструктором не только превосходных машин, но и производственных отношений, потому что потери в трудовом процессе возникают не только по причине плохой конструкции, но и по причине того, что руководитель не смог найти общий язык с коллективом, с коллегами.
2 Размещение, типы и конструкции органов контроля и управления с учётом требований эргономики
Размещение, типы и конструкцию органов контроля и управления должны отвечать требованиям эргономики.
От них во многом зависят условия работы оператора по восприятию поступающей к нему информации, по её оценке и переработке, принятию решения и передаче машине командной информации.
Скорость восприятия в значительной мере обусловлена типом индикации, количеством и способом размещения индикаторов.
Что касается правильности восприятия информации, то она в зависимости от способа её передачи – зрительного или звукового – определяется:
– для зрительной информации – размерами букв, цифр, знаков и других её элементов, степенью освещённости и яркости, цветовым фоном и цветовыми контрастами;
– для звуковой информации – громкостью, полосой частот, уровнем шумов и т. д.
Скорость и безошибочность оценки и переработки информации зависят от способа кодирования, степени сложности информационной модели, объёма отображения протекания процесса, а также от динамики (скорости) смены информации.
Время и безошибочность принятия решения определяются типом задачи, числом и сложностью условий, применительно к которым оператор должен решить эту задачу, а также степенью её вариантности.
Время и безошибочность передачи машине командной информации зависят от числа органов управления, от способа их размещения, а также от их конструкции; в частности, от их формы, размеров необходимого прилагаемого усилия и других факторов.
Рассмотрим эти вопросы несколько подробнее применительно к органам контроля.
2.1 Размещение органов контроля
Размещать органы контроля необходимо в пределах удобной зоны обзора. Выбор типа органов контроля зависит от их назначения, характера информации, которую этот орган контроля должен показывать (таблица 4).
Выбрав тип приборов, следует обеспечить хорошее восприятие их показателей, которое зависит, в первую очередь, от компоновки приборных панелей и формы приборных шкал.
Таблица 4 – Приборы сигнализации и их основные показатели
Тип прибора | Область применения |
Акустические сигнальные устройства | Сигнализация об опасности превышения задан -ного показателя: сигнализация о необходимости проведения рабочей операции (смазать подшип-ник, выпустить жидкость и т. п.), сигнализация определённого положения и т. д. |
Оптические сигнальные устройства: | |
а) приёмная телевизионная трубка (кинескоп) | Осциллография и промышленное телевидение. |
б) циферблаты | Чтение всех динамических показателей, значение которых быстро меняется (скорость, давление, тяга и т. п.), и показателей, которые изменяются медленно. |
в) счётчики | Быстрое и точное чтение количества медленно изменяющихся статических показателей (учёт количества продукции, расхода энергии, вели -чины пройденного пути и т. д.). |
г) комбинация циферблата со счётчиком | Одновременное качественное и количественное чтение (расход энергии на данный момент времени показывает счётчик, ход её потребления – циферблат). |
д) самопишущие приборы | Дополнительный контроль и анализ измерений наблюдаемых параметров в зависимости от времени и других факторов. |
При размещении приборов на панелях контроля и управления необходимо руководствоваться следующими четырьмя принципами:
1) принцип функционального назначения - когда приборы располагаются по общности выполняемых задач и отражаемых ими показателей процесса;
2) принцип значимости. Он предполагает размещение наиболее важных приборов в центре панели;
3) принцип последовательности, при котором приборы располагают строго в последовательности их использования;
4) принцип частоты использования. Он имеет в виду целесообразность размещения в центре панели приборов наиболее частого применения.
Выбор одного из принципов определяется всей совокупностью местных условий. Например, если данный прибор отражает течение процесса по его важнейшему параметру при значительно меньшей значимости прочих параметров, то для компоновки панели может быть принят принцип значимости.
При компоновке приборных панелей необходимо, чтобы нулевая отметка на всех приборах имела одинаковое положение, поскольку, как свидетельствуют эксперименты, показания приборов считываются в этом случае несколько раз быстрее, чем при разнообразном положении нулевой отметки.
Если несколько приборов имеют общие и родственные функции, их желательно пространственно объединить на панели с особым цветовым оформлением.
Некоторые распространенные формы приборных шкал изобра -жены ниже (рисунок 4). По каждой из них – вертикальной, горизонтальной, полукруговой, круговой и типа «открытое окно» справа указан полученный в результате эксперимента процент погрешности (ошибок) при считывании показаний этих шкал. Время экспозиции принималось во всех случаях постоянным и равным 0,12 секунд.
Таким образом, шкалы различных форм далеко не равноценны: вертикальная шкала дала примерно в 70 раз больше ошибок, чем шкала типа «открытое окно».
При быстрых изменениях индикации для наблюдения удобен круговой циферблат.
Эргономика, основываясь на данных инженерной психологии, содержит также рекомендации к размерам и конфигурациям шкал и цифр, к форме стрелок, к шрифтам на табло, к цветовым характеристикам схем и к другим элементам информационных систем и изображений.
Рисунок 4 – Различные формы приборных шкал и процент погрешности при считывании их показаний Время экспозиции принималось во всех случаях постоянным и равным 0,12 секунд
2.2 Размещение, типы и конструкции органов управления с
учётом требований эргономики
К числу наиболее распространенных органов управления оборудованием, машиной относятся кнопки, тумблеры, переклю-чатели, регулировочные и настроенные ручки, рычаги, рукоятки, маховики, педали.
Рекомендации по конструированию органов управления содержатся в различных справочниках, руководящих материалах, ГОСТах, ведомственных нормалях.
В качестве примера рассмотрим некоторые требования, предъявляемые эргономикой к конструированию кнопок, рычагов и маховиков.
Например, диаметр кнопок, на которые нажимают кончиками пальцев, должен быть не менее 12,5 мм, большим пальцем или кистью руки – не менее 18 мм. Перемещение кнопок рекомендуется применять одинаковым в пределах от 3 до 12 мм, а механическое сопротивление часто используемых кнопок не должен превышать 600 граммов и редко используемых кнопок – 1200 граммов. Для предупреждения соскальзывания пальцев целесообразно вогнутая поверхность кнопок. Расположение кнопок должно быть горизонтальным, однородным или ярусным (при большом количестве кнопок).
Рычаги, рассчитанные на небольшие усилия рук, рекомендуются выполнять с шаровой головкой диаметром 30–45 мм, а для значительных усилий – с фасонной грушевидной рукояткой.
Предельные значения прилагаемых к рычагам усилий должны быть следующими:
-для рычагов, приводимых в действие одной рукой, до 15 кг;
- для рычагов, приводимых в действие двумя руками, до 25 кг.
Для особо часто используемых рычагов целесообразно предусматривать усилие в пределах 2–4 кг.
Для примера рассмотрим несколько эргономических требований к конструкции маховиков.
Ободы маховиков, вращаемых с приложением больших усилий, для предупреждения скольжения руки следует выполнять с внутренними выемками или с волнистой поверхностью. Часто используемые маховики должны приводиться в действие с усилием от 2 до 4 кг.
Следует обратить особое на выполнение эргономических требований к организации рабочих мест операторов автоматизи -рованных и других сложных систем. В этом случае органы контроля и управления должны размещаться на щитах и пультах управления с таким расчётом, чтобы обеспечить оператору наиболее благоприятные условия и для считывания информации, и для манипулирования органами управления, и то и другое одновременно при наиболее удобной рабочей позе оператора с учётом антропометрических требований к конструкции оборудования, изделия, машины.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
