Антропометрические требования в эргономике

 

Форма и функциональные размеры всей предметной среды, её объемно-пространственных структур неразрывно связаны с размерами и пропорциями тела человека на протяжении всей истории цивилизации. Древние народы, как и народы всей Европы, вплоть до XIX века пользовались системами мер, основанными на параметрах человеческого тела (локоть, фут, ступня и т.д.).

 

БЕСЕДА: Строители, архитекторы возводили постройки, руководствуясь правилом “Человек есть мера всех вещей”. Художники и скульпторы, стремясь к созданию гармоничного образа человека, пользовались системой пропорций — каноном (образец, правило), которая делила человека на части и позволяла по одной части определять целое (пропорция – соразмерность, определение соотношений частей целого между собой).

В каноне Поликлета, скульптора Древней Греции (вторая половина V века до н.э.), за единицу

принимались ширина ладони и голова, составлявшие 1/8 длины тела, а лицо — 1/10 и т.д.

Видоизмененный квадрат древних стал каноном Леонардо да Винчи (1452—1519). По его канону фигура с приподнятыми и разведенными руками и раздвинутыми ногами вписывается в круг, центр которого — пупок. Венцом достижений в познании гармоничных соотношений явлений и объектов природы, созданного человеком мира вещей и организованной среды обитания является пропорция “Золотого сечения” (для составления пропорции “Золотого сечения” требуется не менее 3-х величин, где третья величина равна сумме двух других).

Принцип “Золотого сечения” – принцип симметрии.

 

Антропометрия (от греч. Antropos — человек и...метрия) — составная часть антропологии (науки о происхождении и эволюции человека); является системой измерений человеческого тела и его частей, морфологических (анатомических) и функциональных признаков тела, для того, чтобы выявить различия между отдельными людьми, группами.

Первооткрывателем в этой области в 1870 г. стал бельгийский математик Кетле.

Антропометрические характеристики человека служат основой при нормировании функциональных параметров предметно-пространственной среды, создании её объемно-пространственных структур. Полученная информация при измерении человеческого тела может принять форму антропометрически ориентированных проектных конструкторских норм, соблюдение которых позволит человеку комфортно ощущать себя в интерьерах, где он живет, работает или играет. Этими интерьерами пользуются люди разного роста, веса, пола, возраста и физического состояния, представителей различных рас и культур.

 

Важнейшие из эргономических характеристик - размеры тела и его параметры являются ключевыми при проектировании и конструировании. Поскольку подавляющее большинство зданий и сооружений рассчитаны на пребывание в них человека, то их пространственные параметры регулируются антропометрическими показателями, включающими статические размерности и пропорции тела, а также объём оперативного (рабочего) пространства человека в процессе его дистанционного перемещения и на рабочем месте.

Различают классические и эргономические антропометрические признаки. Первые используются при изучении пропорций тела, возрастной морфологии, для сравнения морфологических характеристик различных групп населения, а вторые — при проектировании изделий и организации труда.

 

Параметры человеческого тела, оказывающие влияние на дизайн интерьеров, можно разделить на две основные группы – статические (структурные) и динамические (функциональные) антропометрические признаки.

Статические признаки определяются при неизменном положении человека. Они включают размеры отдельных частей тела (головы, торса), а также габаритные, т.е. наибольшие, размеры в разных положениях и позах человека. Эти размеры используются при проектировании изделий, определении минимальных проходов и т.п.

Динамические антропометрические признаки — это размеры, измеряемые при перемещении тела в пространстве. Они характеризуются угловыми и линейными перемещениями (углы вращения в суставах, угол поворота головы, линейные измерения длины руки при её перемещении вверх, в сторону и т.д.) Эти признаки используются при определении угла поворота рукояток, педалей, определении зоны видимости и т.п.

 

Антропометрические признаки определяются с учётом возрастных, половых, территориальных и других факторов (например, рода занятий), так как они существенно от них зависят.

Возраст - это существенный фактор, влияющий на параметры тела. Рост организма заканчивается в 18-22 года у мужчин и немного раньше у женщин. После наступления зрелости рост у представителей обоих полов с годами уменьшается. Исследования показали, что у пожилых женщин размеры тела были меньше, чем у молодых, это особенности самого процесса старения. Другой вывод этого исследования заключался в том, что при равном росте пожилые люди не могут вытянуть руку вверх на такую высоту, как более молодые.

Социально-экономические факторы тоже существенно влияют на размеры тела. Хорошее питание людей с более высокими доходами приводит, например, к сокращению детской заболеваемости и, следовательно, к лучшему росту и развитию организма.

К сожалению, сбор антропометрических данных чаще всего проводится среди военных. Недостатком этих массовых исследований является их ограниченность по возрасту и полу.

 

Как показывает статистика, измерения тела в каждой конкретной популяции распределяются таким образом, что их большая часть тяготеет к средним показателям, а наибольшие и наименьшие измерения малочисленны. Поскольку невозможно разработать дизайн для всего населения, необходимо выбрать сектор со средними показателями и сегодня общепринятой практикой считается не принимать во внимание крайние пороговые значения и работать для 90 процентов населения. Поэтому большая часть антропометрических данных выражается в процентилях.

 

Процентиль (перцентиль в учебнике В.Ф. Рунге) — значение антропометрического признака (например, длина тела, высота плеча над полом) для сотой доли совокупности измеренных людей.

Пояснение: Для удобства исследований население делят на 100 категорий - каждая по одному проценту, и данные, касающиеся определенных измерений тела, располагают по возрастающей в виде кривой. Первый процентиль роста означает, например, что у 99 процентов испытуемых этой группы рост выше, чем у данной категории. 95-й процентиль роста показывает, что только пять процентов обследуемых имеют больший рост, а 95 процентов - такой же или ниже. Каждый процентиль имеет свой номер, совпадающий с его порядком (на доске нарисовать процентильную кривую – кумуляту, см. рисунок перцентильная кривая).

 

! Имея дело с процентилями, надо иметь ввиду, что, во-первых, антропометрические процентили относятся только к одному измерению тела данного индивидуума. Во-вторых, не существует индивидуума 95-го, 90-го или 5-го процентиля. Это виртуальные цифры. У человека с 50-м процентилем роста может быть 40-й процентиль высоты колена и 60-й процентиль длины кисти (см. рисунок).

 

50-й процентиль очень близок к средним показателям среднестатистического человека, и разработать дизайн, опираясь на данные 50-го процентиля было ошибкой, так как подобные действия приведут к ущемлению интересов 50 процентов представителей исследуемой группы.

При проектировании изделий, оборудования, организации интерьеров и рабочих мест дизайнеру необходимо помнить, что удобство их эксплуатации должно обеспечиваться для 90% работающих или отдыхающих. Поэтому в практике проектирования чаще используют значения антропометрических признаков, соответствующих 5-му и 95-му процентилям, а также 50-му.

Инженер-эргономист Алберт Деймон утверждает, что, дизайнеру для проектирования интерьера необходимы десять параметров структурных и функциональных измерений человека (см. рисунок) в таком порядке: рост, рост сидя, досягаемость большого пальца руки, расстояние от ягодицы до колена, расстояние от ягодицы до подколенной ямки, расстояние между локтями, ширина бедер в положении сидя, высота колена, высота подколенной ямки, высота бедра в положении сидя.

Рост – это вертикальное расстояние от пола до макушки головы, измеряемое, когда испытуемый стоит прямо и смотрит вперёд.

БЕСЕДА: (записываем в тетрадь) Для чего необходимо это измерение? При определении минимальной высоты дверных проёмов и дверей, располагаемых над головой конструкций. Эти измерения должны удовлетворять потребности 99% пользователей, соответственно 99 процентилю.

ПРИМЕР: Среди представителей различных национальных групп разница в росте весьма значительна - от 160,5 см у вьетнамцев до 179,9 см у бельгийцев. Диапазон составляет 19,4 см.

Впечатляющим примером этнического разнообразия является сравнение роста самых низких и высоких из обследованных мужчин (см. рисунок). У пигмеев Центральной Африки средний рост равен 143,8 см (56,6 дюйма), в то время как у самых высоких - северных нилотов из Южного Судана – он достигает 210 см (84 дюйма).

1дюйм=2,54см – 1см=0,3937дюймов.

Интересный факт: Человеческое тело динамично по своей природе. В невесомости наблюдаются изменения роста, в отсутствии гравитации за первые дни полёта рост космонавтов увеличивается на 5 см.

 

Рост, сидя прямо – это вертикальное расстояние от поверхности сиденья до макушки сидящего.

БЕСЕДА: Это измерение помогает определить допустимую высоту размещения конструкций над сиденьем. Знание этих цифр необходимо при проектировании двухъярусных кроватей, верхних полок в поезде, автомобиля (см. рисунок).

ПРИМЕР: В разработках, где самым важным соображением является расстояние, должен применяться 95-й процентиль. Логика проста, если дизайн создаст достаточное пространство для пользователя с большими параметрами тела, то его хватит и для тех, у кого габариты меньше.

Досягаемость большого пальца руки – это расстояние от стены до крайней точки большого пальца, измеренное, когда плечи испытуемого прижаты к стене, рука вытянута вперёд.

БЕСЕДА: Эти данные позволяют точнее всего определить максимальное расстояние до проектируемого оборудования из положения сидя или стоя.

ПРИМЕР такой дизайнерской задачи – шкафчики над рабочей поверхностью или полки над столом в офисе. Здесь учитываются интересы пользователей с наименьшими показателями досягаемости, т. е 5-го процентиля. Из рисунка – см. хорошо видно, что, если разработанный дизайн устроит пользователей с небольшой досягаемостью, он без сомнения подойдёт и тем, у кого досягаемость больше.

 

Расстояние от ягодицы до колена – это горизонтальное расстояние от задней поверхности ягодицы до передней поверхности коленной чашечки.

БЕСЕДА: Эти данные полезны для определения оптимального расстояния спинки сиденья до физического препятствия или объекта, расположенного перед коленями. Например, жёстко фиксированные на полу сиденья в аудиториях, театрах, автобусах конструируются с учётом этого параметра. Наличие расстояния – ключевой фактор, поэтому необходимо использовать данные 95-го процентиля.

ПРИМЕР плохого конструирования – маршрутное такси. Здесь преследуется другая цель - максимальное количество посадочных мест.

 

Расстояние от ягодицы до подколенной ямки – это горизонтальное расстояние от задней поверхности ягодицы до задней поверхности голени.

БЕСЕДА: Эти данные полезны для разработки дизайна сидений, скамеек, банкеток и определения глубины сидения. Принимают в расчёт данные 5-го процентиля, т.к. они подойдут наибольшему числу пользователей.

ПРИМЕР: Если глубина сиденья слишком велика, его край врезается в область за коленями, вызывая дискомфорт и проблемы с кровообращением.

 

Расстояние между локтями – это поперечное расстояние, измеряемое между согнутыми и слегка прижатыми к туловищу локтями, при этом предплечья расположены вертикально. Эти цифры соотносят с параметрами ширины плеч.

БЕСЕДА: Эти данные полезны для проектирования учебных столов, столов переговоров, обеденных столов. Поскольку наличие расстояния – ключевой фактор, необходимо использовать данные 95-го процентиля.

 

Ширина бёдер в положении сидя – это ширина тела, измеренная в самой широкой части бёдер в положении сидя.

БЕСЕДА: Эти данные чрезвычайно важны для определения допусков внутренней ширины стульев, кресел, табуретов у барных стоек и прилавков, офисных кресел. Наличие расстояния – ключевой фактор, поэтому необходимо использовать данные 95-го процентиля.

ПРИМЕР: В зависимости от конкретной дизайнерской задачи, эти данные необходимо комбинировать с цифрами расстояния между локтями и ширины плеч, т.к. к сиденью часто добавляют подлокотники.

 

Высота колена – это вертикальное расстояние от пола до середины коленной чашечки. Необходимо учитывать высоту сиденья и его мягкость (пояснить – отнимем от полученной высоты).

БЕСЕДА: Эти данные незаменимы при определении расстояния от пола до нижней части крышки стола, прилавка. Для обеспечения пространства нужны данные 95-го процентиля.

 

Высота подколенной ямки – это вертикальное расстояние от пола до нижней поверхности бедра в точке позади колена, когда испытуемый сидит прямо. При этом колени и лодыжки перпендикулярны полу, а нижняя поверхность бедра и подколенной ямки едва касаются стула. Здесь также учитывается мягкость сиденья.

БЕСЕДА: Эти данные незаменимы при определении высоты сиденья над полом, особенно высшей точки переднего края сиденья. Определяя высоту сиденья, надо принимать в расчёт данные 5-го процентиля.

ПРИМЕР: Когда сиденье расположено слишком высоко, нижняя поверхность бедра испытывает сжатие, кровообращение затрудняется. Кроме того, подошвы ног не касаются поверхности пола, тем самым уменьшая устойчивость тела. Минимальная высота сиденья устроит пользователя с большой высотой подколенной ямки – он может вытянуть ноги вперёд.

Высота бедра в положении сидя – это вертикальное расстояние от поверхности сиденья до верхней поверхности бедра, в той точке где бедро соприкасается с животом.

БЕСЕДА: Эти данные незаменимы при дизайне прилавков, медицинского оборудования, письменных столов, мольбертов, столярных столов или других предметов мебели, за которыми пользователь сидит, расположив ноги под рабочей поверхностью. Эти параметры позволяют рассчитать высоту любой выдвигающейся поверхности или ящика. Поскольку наличие расстояния – ключевой фактор, необходимо использовать данные 95-го процентиля.

Вес тела также необходимо учитывать, например, при проектировании кабин лифтов, подиумов, мебели, качелей и др.

Дизайнеру одежды понадобятся другие измерения – окружность шеи, бёдер, головы и т.д.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ: Рабочее место в офисе, основные принципиальные решения проектирования офисов, эргономичность офиса.

А

Б

Создание микропространств на рабочем месте в офисе

с использованием экранов, перегородок, шкафов (А);

разнообразие компоновок рабочих зон с использованием стандартных элементов (Б)