Основы эргономики

Эргономичность изделия – совокупность свойств, характеризующих приспособленность конструкции изделия к взаимодействию с человеком с учетом его физико-биологических данных.

Разработка элементов системы ЧТС является предметом эргономического проектирования, основное условие которого – комплексный учет специфических факторов системы ЧТС:

1) вида изделия и особенностей его работы;

2) особенностей человеческого организма;

3) условий окружающей среды.

Состояния среды, в которой может находиться человек в процессе осуществления своих трудовых функций, приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристика среды деятельности человека

В зависимости от этих особенностей сформулированы и стандартизованы специальные эргономические требования. Их виды представлены в таблице 2.

Таблица 2 Эргономические требования

Схема области безвредных и безопасных условий деятельности человека, составляющих основу гигиенических требований, приведена на рисунке 2 (база для гигиенических требований).

Рисунок 2 - Области безопасных условий деятельности человека

Главный элемент системы «человек – машина» – рабочее место, которое по ГОСТ 19605–74 характеризуется как зона, оснащенная необходимыми техническими средствами, в которой совершается трудовая деятельность исполнителя или группы исполнителей, выполняющих одну работу или операцию.

Рабочее место включает основные и вспомогательные средства (станки, механизмы, агрегаты, защитные устройства, энергетические установки, коммуникации, технологическую оснастку, инструмент и приспособления). Различают рабочие места основных, вспомогательных и обслуживающих рабочих, ИТР и АУП.

Рабочее место проектируется и организуется с учетом требований эргономики, безопасности труда и технической эстетики.

По ГОСТ 20.39.608–85 эргономические требования различаются на группы по иерархическому предметно-функциональному признаку:

1) организация системы «человек – машина»;

2) организация деятельности оператора;

3) технические средства деятельности оператора.

При организации системы «человек–машина» одной из главных задач формирования эргономических требований является распределение между ее компонентами функций: обнаружения, диспетчерских, слежения, связи и т. д. с учетом возможностей человека, обеспечения при этом норм социальных, этики взаимоотношений и соблюдения экономических ограничений (по стоимости системы и количеству специалистов).

Эргономические требования к организации деятельности оператора представлены в системе правил и положений по информационному взаимодействию человека с машиной, необходимых для проектирования. Известно, что зачастую человек не имеет возможность наблюдать за управляемыми объектами и средой, в которой объекты работают. Для управления технологическими процессами при бурении скважин и добыче нефти и газа данная ситуация является характерной. По ГОСТ 26387–84. Человек должен работать с информационной моделью, позволяющей формировать образ реальной обстановки, анализировать и оценивать ситуацию, осуществлять управляющие воздействия на технические объекты и внешнюю среду.

Основные требования к информационной модели:

1) информация об объекте управления должна предъявляться оператору в виде понятном и легко реализуемом им в машине с выделением наиболее важных сведений;

2) модель должна давать наглядное представление о пространственном расположении объекта; соотношения его связей и свойств должны быть хорошо читаемы и легко воспринимаемы;

3) при кодировании информации (что целесообразно) алфавит символов должен быть понятен и легко реализуем, соответствовать возможностям человека;

4) особо важная информация, за которую оператор несет ответственность, должна отображаться ярко, вспомогательная информация – приглушенно.

Эргономические требования к техническим средствам деятельности оператора определяют конструкцию, организацию и компоновку рабочих мест. Пространственная компоновка рабочего места, величина силы воздействия на органы управления, параметры обзорности определяются положением тела работающего. Каждое положение характеризуется определенным расходом энергии, и выбор его определяется следующими факторами:

1) размерами моторного пространства;

2) величиной и характером рабочей нагрузки (статической или динамической);

3) объемом и темпом рабочих движений;

4) степенью точности выполнения операций;

5) особенностями предметно-пространственного окружения.

Положение стоя – благоприятно для зрительного обзора, перемещения и зрительно-моторных координаций, но оно более утомительно. Поэтому рекомендуют для этого случая частую смену позы с кратковременным перерывом для отдыха.

При работе сидя энергетические затраты снижаются на 10–20 %, но уменьшается возможность передвижения, сокращаются зоны досягаемости, силовые возможности.

Общие эргономические требования к индивидуальным рабочим местам, определяющие взаимное положение элементов и компоновку рабочего места, излагаются в ГОСТ 22209–79, ГОСТ 12.2.032–78, ГОСТ 12.2.033–78.

Рабочее место оператора состоит из пульта управления, средств связи и кресла. Пульт может быть частью оборудования, отделен от объекта управления, находиться в другом помещении.

Информацию о работе объекта получают с КИП, расположенных на пульте, приборном щите или непосредственно с управляемого объекта. В последних двух случаях на пульте располагают только органы управления. Габаритные размеры пульта, параметры зон досягаемости по высоте, ширине и глубине, размеры пространства для ног, высота рабочей поверхности, угол наклона панелей рассчитываются по общим правилам расчета рабочих мест. Приведем далее некоторые из этих правил.

Например, для положения «сидя» предпочтительны панели пульта горизонтальные и наклонные различной формы (рис. 3, а). Глубина их не более 500 мм от переднего края. Если ширина вертикальной панели более 1500 мм, то удобнее работать стоя (рис. 3, б).

Средства отображения информации располагают обычно на вертикальных панелях, а органы управления – на наклонных (под углом 10–20° к горизонтальной плоскости) и горизонтальных.

а – при работе сидя; б – при работе стоя-сидя; 1, 2, 3 – средства отображения информации; 4, 5, 6 – менее важные средства отображения информации и органы

Рисунок 3 - Расположение средств отображения информации и органов управления на панелях пульта

Расположение и углы наклона панелей должны соответствовать показаниям на рисунке 4, а, а углы зрительного обзора – показаниям на рисунке.4, б.

а – наклон панелей пульта управления при работе стоя-сидя; б – углы зрительного обзора оператора при повороте глаз и головы:α – оптимальный угол; β и γ – оптимальные углы соответственно при движении глаз и при повороте головы

Рисунок 4 - Расположение панелей пульта управления и углы зрительного обзора

Рекомендуемые зоны размещения средств отображения информации представлены на рисунке 5.

А – часто используемая зона для быстрого и точного считывания; В – часто используемая зона для менее точного и быстрого считывания; С – редко используемая зона при работе стоя; Д – зона стрелочных индикаторов

Рисунок 5 - Зоны размещения средств отображения информации на плоскости

При повышенной точности манипуляций органами управления на пульте необходимо предусмотреть опорную поверхность для предплечий и кистей рук. Цветовое решение панелей должно быть спокойным, в светлых приглушенных тонах, не допускается блеск поверхностей панелей и элементов, размещенных на них. На панелях пульта не должно быть посторонних элементов или выступающих частей крепежа. Рабочая поверхность в местах соприкосновения с частями тела работающего должна изготавливаться из материала с низкой теплопроводностью. Рабочая поверхность должна легко и быстро подвергаться уборке.

Общие эргономические требования к пультам управления регламентируются ГОСТ 23000–78. Эргономические требования к средствам отображения информации содержатся в ГОСТ 2601–84, ГОСТ 19785–88 и др. (8 стандартов). В них учитываются зрительные возможности человека, возможность и скорость считывания показателей со шкал приборных индикаторов, приводятся оптимальные величины интервалов между отметками, толщины обводки цифр и соотношение их размеров и расположения на шкалах и т. д.

Контрольные вопросы.

1. Роль человеческого фактора в формировании ПППС.

2. Связь между компонентами ПППС и свойствами техники и технологических процессов.

3. Как воздействует выполнение требований эргономики и эстетики на другие качества изделий?

4. Что такое рабочее место и какие эргономические требования предъявляются к нему?

5. В чем заключаются требования к организации системы «человек – машина»?

6. В чем заключаются требования к организации деятельности оператора?

7. Факторы, определяющие требования к конструкции и компоновке рабочего места.

Используемая литература.

1. Спицын И.А. Сельскохозяйственная техника и технологии, М. КолосС, 2006

2. Макушкин, Д. О. Расчет и конструирование машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов [Электронный ресурс]: электрон. учеб. пособие / Д. О. Макушкин, Т. С. Спирин. – Электрон. дан. (6 Мб). – Красноярск: ИПК СФУ, 2009.