Порядок выполнения практической работы

Практическое занятие № 1

Тема: «Проектный расчёт рабочего места оператора ПК»

Цель занятия: Освоить методику оценки антропометрических характеристик человека с целью использования их при проектировании рабочих мест.

МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ ЭРГОНОМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Эргономика занимается комплексным изучением и проектированием трудовой деятельности человека с целью оптимизации орудий, условий и самого процесса труда. Объектом изучения являются следующие звенья эргономической системы: человек – орудие труда – производственная среда.

Методы эргономических исследований, с одной стороны, должны быть направлены на изучение психофизиологических нагрузок на человека в условиях производства и разработку требований к конструированию технических устройств, вытекающих из особенностей человеческого организма. С другой стороны, эргономика изучает особенности конструкций машин, пультов управления, производственных процессов, алгоритмов с учетом психофизиологических особенностей человека. Все это обусловливает использование общепринятых гигиенических, физиологических и психологических методов исследований. Кроме этого, эргономика располагает специфическими методами исследования, среди которых наиболее распространенными являются метод антропометрического исследования, определение количества, скорости и траекторий рабочих движений, оценка рабочей позы, рабочих мест и процессов информационного взаимодействия.

Антропометрическое исследование. Насчитывается около 300 различных антропометрических показателей, которые характеризуют анатомические размеры тела человека. С учетом антропометрических данных конструируют производственное оборудование, пульты управления, рабочую мебель. С этой целью лабораторией эргономики Московского НИИГТ и ПЗ АМН СССР разработан стандарт на антропометрические показатели, в котором предусматривается 28 антропометрических показателей для туловища, 6 – для кисти, 10 – для головы (всего 44 показателя) [1]. Величины этих показателей приведены в табл.1.

Для проведения антропометрического исследования и измерения линейных и угловых размеров рабочей позы, оборудования и мебели используют антропометр Мартина, угломеры, ростомеры, сантиметровые линейки и ленты.

Методы оценки рабочей позы и организации рабочего места. При оценке рабочей позы и организации рабочего места необходимо руководствоваться ГОСТ 12.2.032–78 «ССБТ. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования» и ГОСТ 12.2.033–78 «ССБТ. Рабочее место при выполнении работ стоя. Общие эргономические требования».

Кроме того, разработаны ГОСТы по системе стандартов безопасности труда на определенные виды производственного оборудования (станки металлообрабатывающие, машины ручные электрические, оборудование технологическое для легкой, деревообрабатывающей, полиграфической промышленности и других производств).

Согласно указанным официальным документам, рабочее место должно соответствовать физиолого-гигиеническим требованиям. Так, рабочее место сидя организуют при выполнении работ легкой и средней тяжести, не требующих свободного передвижения работающего, а также в случаях, обусловленных особенностями технологического процесса.

Т а б л и ц а 1

Величины антропометрических показателей и их применение в эргономике

Поза	Антропометрический показатель, м	Мужчины Х±s	Женщины Х±s	Применение в эргономике
С т о я	Длина тела (рост)	1,678±5,8	1,567±5,7	Для определения высоты станка при работе в позе стоя, высоты рабочего помещения
Длина тела с вытянутой вверх рукой	2,13±8,4	1,98±7,6	Для определения зоны досягаемости по вертикали с целью размещения органов управления
Дельтоидная ширина плеч	0,446±2,2	0,418±2,4	Для определения размеров рабочего места
Длина руки, вытянутой вперед	0,642±3,3	0,593±3,1	Для определения зон досягаемости по глубине
Длина руки, вытянутой в сторону	0,622±3,3	0,568±3,0	То же
Длина плеча	0,327±1,7	0,302±1,6	Для определения высоты расположения органов управления и высоты рабочей поверхности
Длина ноги	0,901±4,3	0,835±4,1	То же
Высота глаз стоя	1,559±5,8	1,458±5,5	Для определения высоты рабочей поверхности и размещения средств индикации, зон обзора
Высота плечевой точки	1,374±5,5	1,281 ±5,2	Для определения высоты рабочей поверхности и высоты расположения органов управления
Высота ладонной точки	0,518±3,5	0,483±3,6	Для определения зоны захвата.
С и д я	Длина тела	1,309±4,3	1,211±4,5	Для станочных и других работ, выбора высоты кабины и др.
Высота глаз над полом	1,180±4,3	1,095±4,2	Для определения высоты рабочей поверхности, размещения сигнализации, средств индикации.
Высота плеча над полом	1,008±4,2	0,929±4,1	Для определения высоты рабочей поверхности, зоны управления рычагами
Высота локтя над полом	0,654±3,3	0,605±3,5	То же
Высота колен	0,506±2,4	0,467±2,4	Для оценки высоты сиденья
Длина тела над сиденьем	0,887±3,1	0,841 ±3,0	Для оценки высоты станка, органов управления, средств индикации
Высота глаз над сиденьем	0,769±3,0	0,725±2,8	Для размещения органов управления, средств индикации, высоты рабочей поверхности
Высота плеча над сиденьем	0,586±2,7	0,560±2,7	Для размещения органов управления, определения высоты рабочей поверхности
Высота локтя над сиденьем	0,232±2,5	0,235±2,5	Для размещения подлокотников, определения высоты рабочего места
Длина предплечья (редуцированная)	0,364±2,0	0,334±1,8	Для определения зоны досягаемости по глубине, размеров рабочего места
Длина вытянутой руки	1,042±4,8	0,983±4,7	Для размещения органов ручного управления
Длина бедра	0,590±2,7	0,568±2,8	Для определения размеров сиденья

Рабочее место для выполнения работ стоя организуют при физической работе средней тяжести и тяжелой, а также при технологически обусловленной величине рабочей зоны, превышающей её параметры при работе сидя. Категория работ определяется согласно ГОСТ 12.1.005–76.

Конструкция рабочего места и расположение всех его элементов (сиденья, органов управления, средств отображения информации и др.) должны соответствовать антропометрическим, физиолого-гигиеническим и психологическим особенностям работающего, а также характеру работы. Рациональная конструкция рабочего места должна обеспечивать выполнение трудовых операций в пределах зоны досягаемости моторного поля. Зоны досягаемости моторного поля в вертикальной и горизонтальной плоскости для средних размеров тела человека при выполнении работ сидя приведены на рис. 1, а, б, а при выполнении работ стоя – на рис. 2, а, б.

Рис. 1. Зона досягаемости моторного поля при выполнении работ сидя в вертикальной (а) и горизонтальной (б) плоскостях; – – – край рабочей поверхности.

Рис. 2. Зона досягаемости моторного поля при выполнении работ стоя в вертикальной (а)
и горизонтальной (б) плоскостях; – – – край рабочей поверхности.

Трудовые операции «часто» и «очень часто» должны выполняться при работах сидя и стоя в пределах зоны легкой досягаемости и оптимальной зоны моторного поля (рис. 3, а, б, в). Различают следующие варианты выполнения операций: очень часто – две и более операций в 1 мин, часто – менее двух операций в 1 мин, но более двух операций в 1 ч, редко – не более двух операций в 1 ч.

При проектировании оборудования и организации рабочего места следует учитывать антропометрические показатели женщин (если работают только женщины) и мужчин (если работают только мужчины); если оборудование обслуживают женщины и мужчины – средние показатели женщин и мужчин.

Конструкцией производственного оборудования и рабочего места должна быть обеспечена оптимальная поза работающего, которая достигается регулированием высоты рабочей поверхности оборудования, сиденья и пространства для ног, определяющимися с помощью номограммы (рис. 4, а) и высоты рабочего сиденья и подставки для ног (при нерегулируемой высоте рабочей поверхности и выполнении работ сидя). При выполнении работ стоя оптимальная поза работающего достигается регулированием высоты рабочей поверхности оборудования, определяющейся в зависимости от тяжести труда и роста работающего по номограмме, приведенной на рис. 4, б, и подставки для ног (при нерегулируемой высоте рабочей поверхности).

В этом случае высоту рабочей поверхности устанавливают по номограмме для работающего ростом 1800 мм. Оптимальная рабочая поза для работающих более низкого роста при выполнении работ сидя достигается за счет увеличения высоты рабочего сиденья и подставки для ног (см. рис. 4, а) на величину равную разности между высотой рабочей поверхности для работающего ростом 1800 мм и высотой рабочей поверхности, оптимальной для роста данного работающего. Конструкция регулируемого кресла оператора должна полностью соответствовать требованиям ГОСТ 21889 – 76 «Система «человек – машина». Кресло человека-оператора. Общие эргономические требования».

Оптимальная рабочая поза при выполнении работ стоя (см. рис. 4, б) достигается за счет увеличения высоты подставки для ног на величину такую же, как и при работе сидя. Организация рабочего места и конструкция оборудования при работе стоя должны обеспечивать прямое положение корпуса тела работающего или наклон его вперед не более чем на 15°.

В тех случаях, когда невозможно осуществить регулирование высоты рабочей поверхности и подставки для ног, допускается проектирование оборудования с нерегулируемыми параметрами рабочего места. Числовые значения их при выполнении работ сидя определяют по табл. 2, 3, при работах стоя – по табл. 4.

Форму рабочей поверхности оборудования при работе сидя следует устанавливать с учетом характера выполняемой работы. Она может быть прямоугольной, иметь вырез для корпуса работающего или углубление для настольных машин и т. д. При необходимости на рабочую поверхность следует устанавливать подлокотники. Подставка для ног должна быть регулируемой по высоте, ширина ее – не менее 300 мм, длина – не менее 400 мм. Поверхность подставки должна быть рифленой, по переднему краю ее предусматривается бортик высотой 10 мм. Для обеспечения удобного и близкого подхода к столу, станку или машине при работе стоя должно предусматриваться пространство для стоп размером не менее 150 мм по глубине, 150 мм по высоте и 530 мм по ширине.

Размещение органов управления нормируется общими требованиями к размещению органов управления – ГОСТ 22269–76 «Система «человек – машина». Рабочее место оператора. Взаимное расположение элементов рабочего места. Общие эргономические требования».

При работе двумя руками органы управления размещают с таким расчетом, чтобы не было перекрещивания рук.

Рис. 3. Зоны выполнения ручных операций и размещения органов управления при
выполнении работ сидя (а), стоя в горизонтальной (б) и вертикальной (в) плоскостях:
1 – оптимальная зона моторного поля; 2 – зона легкой досягаемости моторного поля;
3 – зона досягаемости моторного поля; – – – край рабочей поверхности.

Рис. 4. Номограмма зависимости параметров рабочего места от характера работы и роста
человека: а – ири выполнении работ сидя (/–4 – высота рабочей поверхности для
разных видов работ; 5 – пространство для ног; в – высота рабочего сиденья); б – при
выполнении работ стоя (1 – высота расположения средств отображения информации;
2 – 4 высота рабочей поверхности при легкой, средней и тяжелой работе).

Т а б л и ц а 2

Высота рабочей поверхности оборудования при выполнении работ сидя

Наименование работы	Высота рабочей поверхности, мм
для женщин	для мужчин	для женщин и мужчин
Очень тонкие зрительные работы (сборка часов, гравировка, картография, сборка очень мелких деталей и др.)
Тонкие зрительные работы (монтаж мелких деталей, станочные работы, требующие высокой точности и др.)
Легкие зрительные работы (монтаж более крупных деталей, конторская работа, станочные работы, не требующие высокой точности и др.)
Печатание на машинке, типографских станках, перфораторах, легкая сборочная работа более крупных деталей и др.

Т а б л и ц а 3

Высота рабочей поверхности при выполнении работы стоя

Категория работы	Высота рабочей поверхности, мм
для женщин	для мужчин	для мужчин и женщин
Легкая Средняя Тяжелая

Органы управления на рабочей поверхности оборудования в горизонтальной плоскости необходимо размещать с учетом следующих требований: очень часто используемые и наиболее важные органы управления при выполнении работ сидя и стоя должны быть расположены в зоне 1 (см. рис. 3, а, б); часто используемые и менее важные органы управления не допускается располагать за пределами зоны 2, а при выполнении тяжелой работы стоя – выше 1000 мм от площадки, на которой стоит рабочий; редко используемые органы управления должны располагаться в зоне 3.

Органы управления, используемые до 5-ти раз в смену, допускается располагать за пределами зоны досягаемости моторного поля.

При размещении органов управления в вертикальной плоскости следует руководствоваться данными, приведенными в табл. 2, 3 и на рис. 3, в. Выше 1100 мм органы управления допускается размещать в случае, если по техническим причинам расположить их до указанного уровня невозможно. Такие органы управления должны использоваться редко.

Аварийные органы управления следует располагать в зоне досягаемости моторного поля. При этом необходимо предусмотреть специальные средства опознавания и предотвращения их непроизвольного и самопроизвольного включения в соответствии с ГОСТ 12.2.003–74 «ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности».

При необходимости освобождения рук операции, не требующие точности и быстроты выполнения, могут производиться органами управления для ног.

Размещение средств отображения информации должно соответствовать следующим требованиям. Очень часто используемые средства отображения информации, требующие точного и быстрого считывания показаний при выполнении работ сидя, следует располагать в вертикальной плоскости под углом ±15° к нормальной линии взгляда, а в горизонтальной – под углом ±15° к сагиттальной плоскости (рис. 5, а, б).

Часто используемые средства отображения информации, требующие менее точного и быстрого считывания показаний, допускается располагать в вертикальной плоскости под углом ±30° к нормальной линии взгляда, а в горизонтальной – под углом ±30° к сагиттальной плоскости.

Рис. 5. Зоны зрительного наблюдения в вертикальной (а) и горизонтальной (б) плоскостях.

Редко используемые средства отображения информации располагаются в вертикальной плоскости под углом ±60° к нормальной линии взгляда, в горизонтальной – под углом ±60° к сагиттальной плоскости(при движении глаз и повороте головы).

Средняя высота расположения средств отображения информации при выполнении работ стоя должна соответствовать значениям, приведенным в табл. 5.

Наиболее важные органы управления следует располагать спереди и справа от оператора в зоне досягаемости правой руки. Максимальные размеры зоны досягаемости обеих рук составляют обычно 700–1100 мм. Размер зоны досягаемости по ширине (1100 мм) может быть увеличен в некоторых случаях на 200 – 300 мм за счет наклонов корпуса и перемещения кресла на катках вдоль стола.

Глубина рабочей панели не должна превышать 800 мм.

Высота пульта управления, предназначенного для работы сидя и стоя, должна быть в пределах 750 – 850 мм, а угол наклона его панели к горизонтальной плоскости – в пределах 10 – 20°.

Место на пульте для ведения записей, размещения регистрационных журналов и технической документации должно быть расположено непосредственно перед оператором. Его минимальные размеры – 1000 мм в ширину и 300 – 400 мм в глубину.

Т а б л и ц а 4

Зависимость размеров букв или цифр на надписях от расстояния до глаз

Расстояние до глаз, м	Размеры букв и.ли цифр, мм
важные надписи	обычные надписи
0,7	2,5–5 3,3–6,6 6,6–12 22–43	1,2–4 1,5–4,5 3,3–10 11,6–33

Надписи на пульте должны располагаться однотипно: под или над каждым обозначенным элементом, слева направо. Каждый текст должен использоваться для обозначения только одной функции. Отношение высоты знака к его ширине должно составлять 3:2, высота букв и других символов на панелях, находящихся непосредственно перед оператором, – не менее 3 мм.

Рекомендуемые размеры букв в надписях приведены в табл. 4. При оптимальном расстоянии от оператора (примерно 25 см) толщина линии черных цифр и букв на белом фоне должна составлять около ¹/₆, а белых цифр и букв на черном фоне – около ¹/₇ –¹/₈ их высоты. Рекомендуемая толщина линии буквы зависит также и от того расстояния, на котором расположен пульт от глаз оператора. Так, при расстоянии 1, 2, 3, 4, 5, 6 м ширина буквы (черная на белом) должна быть соответственно 0,5; 0,8; 1,1; 1,4; 1,7; 2 мм. Для, оценки рабочей позы часто применяются метод наблюдения, фотографирование, киносъемка.

Широко используется метод моделирования производственных условий в лаборатории, на основании которого определяют оптимальные параметры расположения рычагов управления, сиденья и рабочей поверхности оборудования.

При оценке организации рабочих мест и пультов управления используется матричный метод исследования, с помощью которого определяют рациональность расположения сигнализации и органов управления, количество и последовательность связей оператора с отдельными сигналами и органами управления. Для этого сигналы и органы управления шифруются, составляется матричная таблица с шифрами. Затем проводится наблюдение за работой рабочего, в ходе которого учитывается и суммируется количество сигналов и связей его с органами управления, устанавливается их последовательность. Те органы управления (сигналы), которые имеют наибольшее число связей с рабочим, должны располагаться в оптимальной зоне управления (для сигналов – в оптимальной зоне обзора).

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

1. Изучить деятельность оператора в условиях производства.

2. Провести необходимые замеры для оценки рабочей позы, рабочей мебели, органов управления и сигнализации.

3. Дать санитарно-гигиеническую характеристику условий груда.

4. Оценить полученные данные с помощью нормативных документов.

5. Составить заключение и разработать рекомендации по устройству рабочего места, средствам отражения информации, органам управления, рабочей позе и условиям труда на пульте управления.

В процессе выполнения работы используются следующие термины: Антропометрические параметры – это размеры тела человека, которые необходимо учитывать при проектировании эргономических параметров рабочих мест, оборудования, органов управления и т.д.

Антропометрические стандарты – это статистические размеры тела «стандартного» человека, полученные на основе измерений и обработки однородной по возрасту, полу и этнической принадлежности группы людей.

Каждый антропометрический стандарт характеризуется величинами среднеарифметических и среднеквадратических отклонений, характеризующих данный параметр. Основные антропометрические стандарты студентов института приведены в таблице 5.

Т а б л и ц а 5

Величины антропометрических показателей и их применение в эргономике.

Рабочая поза	Антропометрический показатель	Мужчины X_ст±σ	Женщины X_ст±σ	Применение в эргономике
Стоя	Рост, см	167,8±5,8	156,7±5,7	Для определения высоты станка при работе в позе стоя, высоты рабочего помещения
Длина руки вытянутой вперёд, см	64,2±3,3	59,3±3,1	Для определения зон досягаемости по глубине
Размах рук, см	169,0±8,8	155,4±8,4	То же
Сидя	Длина голени, см	50,6±2,4	46,7±2,4	Для оценки высоты сиденья
Длина тела над сиденьем (рост сидя), см	88,7±3,1	84,1±3,0	Для оценки высоты станка, органов управления, средств индикации
Высота глаз над плоскостью сиденья, см	76,9±3,0	72,5±2,8	Для размещения органов управления, средств индикации, высоты рабочей поверхности
Стоя	Сила левой кисти, кгс	46±3,2	33±6,3	Для проектирования органов управления
Сила правой кисти, кгс	49±3,1	37±6,1	Для проектирования органов управления
Вес тела, кг	68±4,5	57±5,5,	Для проектирования рабочего места

Индивидуальные антропометрические параметры – это размеры тела конкретного человека, для которого рассчитываются эргономические параметры рабочего места.

Физиологические параметры человека – это дистанция ясного видения, сила кистей рук и другие параметры жизнедеятельности.

Эргономические параметры производственного оборудования и рабочих мест – это такие их размеры, которые должны соответствовать антропометрическим и физиологическим параметрам человека-оператора.

Рис. 6. Основные параметры оператора и элементов его рабочего места (на примере пользователя ЭВМ):
F и f – дистанция обзора; a и b – углы обзора; ВГ и ДГ – параметры исследуемого оператора;
ВК – высота экрана дисплея над полом; СК, ДК, ЕК – высота над полом клавиатуры, плоскости
сидения и подставки для ног.

Основная задача эргономических расчетов параметров рабочего места сводится к установлению такого расположения экрана дисплея, клавиатуры, плоскости сидения и подставки для ног, чтобы обеспечить:

1) дистанцию ясного видения (F = 60 см);

2) дистанцию периферического обзора (f = 70 см);

3) угол обзора рабочего объекта (a = 18^о);

4) угол периферического обзора (b = 38^о).

Данное задание выполняется в аудитории. При выполнении занятия каждый студент проводит измерения 9 собственных параметров, затем определяются стандартные их величины с учетом пола и возраста человека (Таблица 7), производится оценка гармоничности полученных измерений по методу «сигмальных» отклонений.

Эти расчеты иллюстрируются в отчете на эскизе рисунка 6. и в протоколе занятия.

При проведении измерений используются: ростомер, линейка, весы, динамометр (для измерения силы кистей рук).