Ергономіка як наука про пристосування знарядь праці до

 

Ця історія трапилася в 1970 році. Японський супертанкер йшов з Йокогами в Эль-Кувейт за вантажем нафти.

В перший час танкер увійшов у Персидську затоку, де є підступні течії і велика кількість рифів. Капітан був спокійний. Ехолоти з високою точністю “продивились” рел’єф дна, радарна установка бачила на багато км всі перепони наперед. ЕОМ на борту обробляла сигнали і керувала роботою авторульового. Вона вела танкер точно по програмі закладеній ще в Йокагамі. Все було спокійно.

Але різкий сигнал тревоги розірвав нічну тишу. На екрані радара висвітлювались контури скель.

Штурман набирав на клавіатурі дисплею запрос до ЕОМ про місцезнаходження судна. Машина відповіла, що все йде за курсом. Штурман розгубився.

ЕОМ дала команду “Стоп”, але за інерцією судно рухалося на скелі. Штурман перевів судно на ручне керування і намагався дати задній хід, але це вже не змогло допомогти. Гигантський танкер налетів на скелю. Роздався вибух. Вибухнули пари нафти, що залишались в танку. З трудом команді вдалося покинути палаючий танкер.

Також історія трапилась через декілька місяців з грецьким супертанкером, а аварія англійського танкера у Нормандського узбережжя призвела до серйозних екологічних наслідків – вся акваторія була вкрита нафтою. Загадкові катастрофи почастішали і на військових суднах.

15 лютого 1968р з Норфолка у Середземне море вийшов для участі в ученнях 6-го американського флоту атомний підводний човен “Скоріон” і назад вже не повернувся. Через кілька місяців було знайдено його уламки. Така ж участь і іншого американського атомного човна “Трошер”.

Вчені А.А.Нарусбаев і Г.П.Лісов з протокольною точністю створили картину їх загибелі.

О 9⁰⁰ годині човен заглибився на граничну глибину. О 9¹² розірвався трубопровід в кормовому відсіку. Командир Гарвей повідомив на супроводжувальне судно, що човен одержав диферент на корму. “Невеличка проблема” – доповів капітан. Але ситуація його підвела. Це був тільки початок аварії. Вода в кормовому відсіку викликала коротке замикання. Диферент на кормі швидко зростав, і перевищив корму. Спрацював аварійний захист і човен лишився ходу. Сліпий автомат діяв точно за інструкцією, і не пішов на ризик. Загибель човна і людей стала неминучою. Припинилася подача стислого повітря в цистерни. В 9¹⁷, вода, зносячи водопроникнені перегородки, заповнила внутрішні приміщення корабля.

Загадкові катастрофи розповсюдились і на інші складні системи.

В 70-ті роки система протиповітряної оборони північноамериканського континенту (НОРАД) видала 151 хибну тривогу. Чотири таких сигнали призвели до підвищення бойової готовності екіпажів бомбардувальників Б-52 і центрів запуску міжконтинентальних балістичних ракет.

Найстрашніша помилка відбулася 9 листопада 1979р. На протязі 6 хвилин комп’ютери НОРАД запевняли своїх операторів, які сумнівались, що на США рухається армада радянських ракет. Весь світ стояв на межі ядерної катастрофи. Через 6 хв. зображення ракет безслідно зникли. З’ясувалося, що технік помилково зарядив в систему комп’ютера замість касети для реальної інформації від системи спостереження, навчальну касету, що імітує ядерний напад.

Невідомий американський технік чуть не перетворився у найбільшого злодія, злочин якого був би найстрашнішим у історії людства.

Саме в 70-ті роки стало очевидно, що людина створила настільки складні технічні системи, що їх дії часто не узгоджуються із звичайними нормами, що визначаються поведінкою людини і її мораллю. В системі “людини-машина” оператор може здійснити злочин, неусвідомлюючи це.

Роботами В.В.Павлова, Б.Ф.Ломова, А.И.Губінського, М.А.Котика, В.П.Муніпов та інших вчених було доведено, що зараз неможливо науково не обґрунтоване проектування складних систем. Дуже велика ціна помилок.

Наукою, що займається проектуваннями систем, включають як технічні ланцюги, так і людину, й стала ергономіка.

 

Ергономіка виникла на стику технічних наук, психології, фізіології, гігієни, анатомії, біомеханіки, антропології, біофізики та ін. Ергономіка є комплексною наукою і пов’язана з фізіолого-гігієнічними вимогами до знарядь праці, що до робочого місця.

Говорячи про ергономіку як науку треба зробити невеликий відступ для того, щоб розкрити ту суспільно-історичну ситуацію, в якій формувалась ергономіка.

Термін ергономіка було прийнято групою фахівців в Оксфорді в Англії у 1949 році, а одержав широке розповсюдження він з 1959 року, коли він був прийнятий міжнародною ергономічною асоціацією.

До цього у Франції користувались терміном “психотехніка”, а в Німеччині – “антропотехнікою”, у 20-х роках в СССР – ергологія.

 

Ергономіка – (грец. ергон – робота і номос – закон) – це наука, що вивчає людину чи групу людей та їх діяльність в умовах сучасного виробництва з метою оптимізації знарядь, умов і процеса праці.

 

Предмет дослідження ергономіки – система “людина-машина”.

А тепер послухаємо маленькі доповіді про підходи до проблеми взаємовідносин людини і машини (доповідачи).

Таким чином у науково обгрунтованому рівнокомпонентному підході сховані великі резерви інтенсифікації праці кожного оператора, цей підхід дозволяє підвищити надійність системи “людина-машина”. Але він був би не можливий без наукової бази. Саме на рівні рівнокомпонентного підходу і почала зароджуватись ергономіка як наука.

Ергономіка – наука про пристосування знарядь, умов і процесу праці до людини. Вона вивчає функціональні можливості і особливості людини в трудових процесах з метою створення оптимальних умов праці, де вона стає більш продуктивною та надійною.

Найважливіша частина ергономіки – інженерна психологія ставить своїм завданням взаємну узгодженість можливостей людини та техніки в рамках єдиної системи “людина-машина”, зниження до мінімального негативних впливів умов праці на нервову систему людини та її працездатність.

За своїм змістом ергономіка складає природну основу технічної естетики.

Ця дисципліна виникла в Росії у 1921 році. Вчені В.М.Бехтєрєв і В.М.Мясіщєв стали засновниками нової науки і запропонували назвати її ергологією, а потім ергонологією. В.М.Бехтєрєв показав всю складність і багатогранність вивчення праці людини.

В 30-ті роки роботи по вивченню фізіології праці і психологічне вивчення верстатів, важелів управління та сигналізаційних пристроїв були припинені, а розпочались вже наприкінці 50-х років.

Інженери-конструктори, випробуючи новітні машини упевнились в тому, що без врахування вимог ергономіки, ці машини неефективні.

Так, у машинах, що швидко рухаються, збільшується об’єм інформації в одиницю часу, скорочується норма часу на реакцію оператора цієї машини. Таким чином, збільшується навантаження на нервову систему людини. Наприклад, при польоті на реактивному МІГ-15 за 1хв. пілот контролює 86 показників різних приладів, а в складних – 150-200 показників.

Психолог Муніпов наводить такий цікавий приклад із закордонної практики: після 400 загадкових аварій іноземних літаків нової марки авіаційні психологи встановили, що в гострих ситуаціях пілоти плутали дві однакові за формою, але різні за призначенням ручки керування, які розміщені були поруч. Коли форму ручок змінили – аварії припинились.

Вчений А.Г.Вичегжанін дослідив конструкції органів керування кругошліфувальних верстатів виробництва Харківського з-ду. Органи керування в цих верстатах розміщені на висоті 51-65см від підлоги, на відстані 50-100см від робітника, тому робітникам доводилося схилятись до них від 467 до 2332 рази за зміну. Зусилля для маніпулювання важелями і маховиками досягало від 100-200 Ньютон і вище.

Коли ці дефекти були виправлені: було встановлено кнопочний пристрій системи керування електродвигуна, який розмістили на виносній панелі з кнопками “пуск” і “стоп”. Виробництво прицьому збільшилось у 2 рази.

Наведені приклади показали необхідність врахування вимог ергономіки ще в процесі конструювання машинних виробів. Таким чином, наука ергономіка забезпечує максимальну ефективність узгодженності функцій робітника та знарядь праці.

Ергономіка охоплює всі види техніки, основні її принципи розповсюдженні на весь асортимент промислових виробів, знарядь праці, побутові техніки та обладнання.

В ергономіці можна виділити три характерні відповідності між особливостями людини та якістю промислових виробів в процесі їх виготовлення. Це такі відповідності: антропометричні, психофізіологічні, естетичні та саніт.-гігієнічні.

 

Розглянемо характеристику цих відповідностей.

Антропометрична відповідність виробів характеризується правильно обраними параметрами конструкції з точки зору анатомічних особливостей тіла людини: зріст, маса, фізична сила, можливостей руху з урахуванням робочого положення і користування виробом при його експлуатації.

Психофізіологічна відповідність виробів визначається особливостями органів відчуття людини: зору, слуху, осязання, температурного та больового відчуття, нюху людини.

Вивчення функцій людського організму дає можливість правильно врахувати вимоги до оптимальних умов різноманітних психофізіологічних процесів, що відбуваються підчас праці та відпочинку.

Естетична відповідність – це емоційне задоволення людини від зорового сприймання з точки зору естетики (гармонійність, пропорція, колір, масштабність), при повній відповідності виробу функціональному призначенню.

Санітарно-гігієнічна відповідність виробу визначається тими негативними факторами, що спричиняють шум, вібрації, загазованість, радіацію і т.п. Всі вони повинні відповідати нормам, які сприяють збереженню здоров’я та працездатності людей.

 

Кожна відповідність повинна відповідати певним вимогам. Антропометричні вимоги визначаються відповідністю виробу розмірам і формі тіла людини, розподілу маси його тіла, розмірів голови, ніг, рук.

Ці вимоги особливо необхідні фахівцям в галузі архітектури та художнього конструювання, що створюють промислове обладнання, засоби транспорту, меблів, що розробляють робочі місця, конструюють та розмішують органи контролю та керування. Антропометричні дані беруть з розділу анатомії та фізіології, які досліджують біологічну природу людини та її розміри. Створені спеціальні таблиці антропометричних даних для населення. Ці дані для різних країн різні. Так, середній зріст чоловіків у Японії – 164см, Англії, Німеччині – 173см, Чехії – 175см, США – 176см. Тому для експорту деяких видів виробів потрібно враховувати антропометричні дані населення цієї країни.

В складних таблицях наводяться найменші та найбільші розміри для 95% людей, виключені 5% для самих малих та 5% для найвищих. Таким чином, 95% людей будуть забезпечені комфортними умовами і лише 5% будуть відчувати деякі незручності.

Спостерігаючи за процесом праці ми бачимо положення людини при роботі різне: стоячи, сидячи, лежачи та ін.

В залежності від цього створюється конструктором обладнання та інвентар. Незручна поза людини викликає втоплення, викривлення хребта, сутулість та інші деформації тіла людини, що ведуть до захворювання.

В сучасний час антропометричні дослідження в ергономіці проводились, головним чином, на дорослому здоровому населенні.

В наш час постає питання про необхідність дослідження дітей, юнаків, людей похилого віку, інвалідів та ін.

Дошкільнята вивчаються у зв’язку з необхідністю створення іграшок та дитячі меблі.

Актуальним лишається питання розробки національних антропометричних стандартів на основі світових.

 

Фізіологічні та естетичні вимоги.

 

Проектування промислового обладнання вимагає врахування витрат робочої сили в процесі праці. Під час праці у людини підвищується діяльність зорово-мозкового апарату, активізується моторика, а в результаті людина стомлюється. При цьому знижується увага, порушується точність і координація рухів, з’являються дефекти в роботі, знижується якість виробів. Тому створення сприятливого середовища, пристосування техніки людини має велике значення.

Техніка використовується в усіх галузях: в мистецтві, промисловості, сільському господарстві, медицині, спорті та ін. Без техніки наше життя немислиме.

Усе предметне середовище створене людиною з урахуванням її вимог. В той же час предметне середовище впливає на людину: виховує і формує на три групи: предмет праці, знаряддя праці, речі, що створюють обстановку, умови праці.

Для того щоб створити зручний, гарний корисний вибір, треба на початку розробки провести його ергономічний аналіз.

 

Які ж принципи проведення ергономічного аналізу виробу.

Ергономічний аналіз дає можливість визначення ступеню відповідності виробу ергономічним вимогам і передбачає:

1) вивчення умов експлуатації;

2) визначення ролі людини в роботі машини;

3) ергономічні дослідження.

 

Вивчення умов експлуатації: при цьому дослідження кліматичних умов, часу роботи оператора на відкритому повітрі, періодичність роботи в пори року та часу доби.

 

– Визначення ролі людини в роботі машини: це означає встановити виконання принципів розподілу функцій між людиною і машиною.

– Ергономічні дослідження: в них дається:

1) об’єктивна оцінка організації дій людини;

2) системи керування та сигналізації;

3) зручність ремонту та обслуговування виробу.

 

При ергономічному аналізі виробів машинобудування, що мають кабіни для оператора, досліджується також виробниче середовище.

При цьому проводяться санітарно-гігієнічні виміри, їх дані порівнюють з існуючими нормами, і визначають ефективність захисту оператора від несприятливих умов зовнішніх впливів.

 

2. Вимірюються зусилля, що прикладаються до органів керування виявляється відповідність їх оптимальним та максимально допустимим значенням з урахуванням частоти використання і потреби цього.

3. Встановлюється наявність органів керування в певних положеннях, відокремлення окремих органів за кольором, формою, рухами, написами, розміщенню, способу дії; зручність органів керування для захисту та фіксації, виключення можливості травм та деформації кінцівок.

4. Оцінюється розміщення написів відносно органів керування.

 

Аналіз органів контролю сигналізації.

1. Визначаються типи індикації (звукова, зорова, тактильна).

2. Встановлюється наявність сигнальних пристроїв, що сповіщають про аварійні стани, способи подачі аварійного сигналу, розміщення його в зонах зручних для сприйняття, наявність перешкод для сприймання сигналу (шум та ін.).

3. Вимірюється кут нахилу панелей приладів до зорової лінії, оцінюється розміщення написів органів контролю та сигналізації.

4. Дається ергономічна характеристика приладів (форма шкали та її відповідність необхідній точності читання показників), виконання написів на шкалах-чіткість літер та цифр, їх читання, контраст з фоном, кольорове рішення індикаторів – відокремлення безпечних зон режиму роботи, відповідність руху стрілок індикатора в напрямку руху частин машин або органів керування.

5. Визначається форма зв’язку між операторами, необхідність і можливість зв’язку між ними за допомогою приладів.

6. Перевіряється виконання принципів функціональної значимості частоти та послідовності використання при компоновці індикаторів та органів керування.

 

Оцінка доступності частин машини при експлуатації та ремонті (показати машину чи верстат).

 

1. Оцінюється можливість доступу до окремих вузлів та механізмів до місць змащування; зручність користування пристроями механізованої та автоматизованої подачі масел.

2. Виявляють наявність на поверхні машини гострих граней і виступів, що можуть привести до травмування.

3. Перевіряється виявлення кольором особливо небезпечних частин машин та небезпечності доступу до них.

 

Оцінка шкідливості факторів, що виникають в процесі роботи виробу.

 

1. Встановлюються чи виділяються пил, гази, ** та виявляється можливість їх своєчасного видалення.

2. Вимірюється кількість зайвого тепла чи холоду і оцінюються міри захисту людини від їх впливу.

3. Вимірюються вібрації та шум, що виникають в процесі роботи.

4. З’ясовуються можливості ушкоджень шкіри в процесі роботи.

 

Ергономічні дослідження виробничого середовища.

 

1. Досліджується мікроклімат на робочому місці: температура, швидкість руху, вологість повітря, забрудненість повітря пилом, газами та шкідливими речовинами.

2. Вимірюється освітленість робочого місця та характеристика освітлення (природне, штучне, мішане, сила, напрямок, рівномірність, якість – пряме та контрастне засліплення).

3. Виявляється необхідність додаткового освітлення окремих вузлів машин, ділянок робочого місця.

4. Заміри рівня шуму, його характеру, спрямованості, амплітуди та частоти вібрацій. Ольфактроніка – наука про запахи.

5. Оцінка огляду з кабіни, кольорового клімату, характеру покриття підлоги, планування кабіни та розміщення допоміжного обладнання в ній.

 

Основні критерії “людського фактору”.

 

Вузловими питаннями ергономіки, що безпосередньо дотикаються до художнього конструювання є зорове сприйняття, антропометричні дані та біомеханіка (моторика) людини

Зорове сприйняття.Поле зору людини має форму неправильного овалу та вимірюється кутовими одиницями уверх, униз, вправо, вліво. В залежності від чіткості сприйняття поле зору діляться на такі зони:

1. Зона центрального зору (конічний кут 1,5-3⁰), сприйняття буде найбільш чітке.

2. Зона миттєвого зору (конічний кут 18⁰), в якій можливе лише короткочасне чітке сприйняття.

3. Зона ефективної видимості – поле найкращого зору(конічний кут 30⁰) – охоплює частину зору, в межах якого сприйняття чітке при належній увазі.

4. Граничне поле зору, яке характеризується можливим не чітким сприйняттям об’єктів при нерухомому стані очей (кути в горизонтальній площині вправо – вліво по 70⁰, вверх – 45⁰, вниз – 65⁰).

 

Існують такі основні закономірності зорового сприйняття:

— Чуттєвість ока в полі зору зменшується від центру поля до перефірії;

— Центральними ділянками сітківки ока здійснюється хроматичний (кольоровий, а периферійними – ахроматичний (безкольоровий) зір.

— У полі зору різні кольори сприймаються в різних межах: жовтий та блакитний – найбільш широко, червоний та зелений – більш вузько, у перефірії поля зору кольори змінюються: червоний та зелений переходять у жовтий, пурпурний – в синій.

— На більшій відстані краще всього сприймається білий колір на чорному фоні, дуже погано – синій.

 

Антропометричні дані.

 

Особливості будови тіла людини вивчаються за допомогою антропометрії – метода дослідження тіла людини за допомогою вимірювань. Антропометричні дані людини (зріст, розмір та пропорції окремих частин тіла, вага) мають велике значення при проектуванні робочих місць, інструмента, робочого одягу, взуття, органів керування, визначення зон досягаємості і т.п.

Антропометричні дані наведені у спеціальних таблицях. При користуванні таблицями дані треба обирати в межах можливих відхилень від середніх значень. Наприклад, мінімум вільного простору в кабіні, за пультом треба обирати за максимальними антропометричними розмірами, а зони досягаємості – по мінімальним.

Моторика людини охоплює питання структури та діяльності рухомого апарату людини.

Фізіологічні можливості людини є вихідними даними для проектування моторного поля. При цьому враховують силу та витривалість м’язів, розмах амплітуди (рухів, їх швидкість, точність та ін.)

 

Деякі рекомендації ергономіки до проектування органів керування машин.

 

Органи керування мають відповідати наступним вимогам:

Ø Бути простими при маніпулюванні ними;

Ø Мати добру досяжність та видимість для оператора.

Ø Мати узгодженість руху органа керування з орієнтацією оператора по відношенню до цього керування.

Ø Розміщення повинно включати взаємні перешкоди при керуванні.

Ø Сприяти оптимальності зусиль, що прикладаються.

Ø Забезпечувати найбільшу надійність роботи органа керування навіть при самих несподіваних напрямках руху.

Ø Виключити можливість самовключення.

Ø Мати мінімальний “холодний хід”.

Ø Мати обмежену швидкість обертання маховиків та рукояток, що запобігають травмуванню при автоматичному та прискореному ході.

Ø Виключають травмуючу дію на руки та ноги оператора.

 

Для полегшення керування, зменшення помилок, часу пошуку потрібного органу треба органи керування кодувати формою, розмірами, способом виконання дій, кольором, етикетами. Найбільш ефективне кодування кольором в поєднанні з іншими способами. Рекомендується використовувати п’ять наступних кольорів: червоний, жовтий, зелений та синій.

Зелений – для включення, а червоний – виключення.

 

Узагальнюючи викладений матеріал з ергономіки відмітимо напрямки ергономічних досліджень.

1. Розширити комплексні дослідження праці, прогнозування системи “людина машина”.

2. Переглянути існуючі стандарти, ввести нові стандарти на ергономічній вимоги.

3. Ввести на кожен виріб ергономічний паспорт з гігієнічними, антропометричними, фізіологічними і психологічними показниками виробу.

4. Розробити закон обов’язкового виконання виробниками ергономічних вимог до виробів.

 

Таким чином, з наведених прикладів з трагічними аваріями суден та літаків, де не оцінювався людський характер, ми бачимо, що врахування ергономічних вимог сприятиме покращенню якості та безпеки використання ***.

Таким чином, ергономіка – допомагає проектувати вироби високої якості та безпеки для людей.