Расчет параметров рабочего места и его элементов

Основное содержание данного раздела составляют материалы методического руководства [7, с.83 —84]. Параметры рабочих мест измеряются в различных поло­жениях тела (стоя, сидя, лежа) и позах (руки вытянуты в стороны, вверх, корпус выпрямлен, наклонен вперед, откинут назад). При измерении этих признаков в каче­стве баз отсчета чаще всего используются ограничитель­ные плоскости. Эргономические антропометрические признаки по способам измерений и в зависимости от сферы использования разделяются на статические и ди­намические. Те и другие, в свою очередь, делятся на габаритные размеры и размеры отдельных частей тела (линейные, периметровые и угловые). Линейные разме­ры, в свою очередь, делятся на периметровые, попере­чные, передне-задние и т.п.

Статические антропометрические признаки — это размеры тела, измеренные однократно в статическом положении испытуемого. Условность и сохранение по­стоянства позы обеспечивают идентичность измерений. Эти признаки используются для расчета свободных (не­сопряженных) параметров элементов рабочих мест, для определения диапазона регулирования изменяемых параметров, конструирования манекенов, создания мате­матических.моделей тела человека.

К динамическим антропометрическим признакам относятся размеры тела, изменяющие свою величину при угловых и линейных перемещениях измеряемой части тела в пространстве. Линейные изменения могут выра­жаться в абсолютных величинах и в виде приростов (эффект движения тела). Динамические антропометри­ческие признаки используются для определения: ампли­туды рабочих движений; величины рабочих перемеще­ний приводных элементов органов управления; размеров зон моторного пространства.

При расчете параметров рабочего места на основе антропометрических данных необходимо учитывать: выбранную систему координат и соответствующие базы отсчета; рабочее положение работающего; возмож­ность изменения положения тела; величину размаха ра­бочих движений; количество элементов рабочего места; параметры обзорности; требования ограничения рабоче­го пространства (кабины, площадки, отсеки и т.п.); возможность регулирования параметров элементов ра­бочего места; возможность подвижности элементов ра­бочего места (сиденья, подставки для ног, педали). '

При использовании числовых значений антропомет­рических признаков следует учитывать их особенности, обусловленные полом, возрастом, национальностью и другими факторами. Особое внимание нужно обращать на значительные половые различия большей части антро­пометрических признаков, так как многие элементы про­изводственного оборудования предназначены одновре­менно и для мужчин и для женщин. Эти различия в размерах достаточно значительны для положения как стоя, так и сидя. Так, продольные размеры в положении стоя (высота точек над полом) у мужчин больше, чем у женщин на 7-12 см, а в положении сидя (высота точек над сиденьем) — на 3-6 см; поперечные передне-задние и периметровые размеры по отношению к верхней части тела у мужчин больше, чем у женщин на 1-3 см, но по отношению к нижней части тела (таз и бедра) — у женщин больше, чем у мужчин на 2-4 см; габаритные размеры у мужчин также больше: длина руки на 7-15 см, а длина ноги — на 6-19 см.

Национальные различия по группам размеров не­сколько меньше, чем половые, но также значительны, особенно по продольным размерам в положении стоя. Исключение составляют следующие признаки: высота над сиденьем (плеча, шейной точки, нижнего угла лопат­ки, линии талии, локтя, бедра); спинка сиденья — колено; передняя досягаемость для руки; ширина двух колен; ширина двух стоп.

Возрастные различия антропометрических призна­ков взрослого населения выражены нерезко. Имеется тенденция к увеличению (на 5 см) всех продольных разме­ров у лиц молодого возраста (20 — 29 лет) и поперечных, передне-задних и обхватных размеров у лиц старшего возраста (30 — 50 лет).

При расчете параметров оборудования по высоте следует учитывать, что наибольшие половые, националь­ные и возрастные различия наблюдаются в продольных размерах тела в положении стоя. В положении сидя эти различия уменьшаются или вовсе исчезают. Это объяс­няется тем, что в первом случае в состав размеров входит длина ноги — признак сильно варьирующий, увеличив­шийся за последние 100 лет на 7 — 8 см. Во втором случае в состав размеров входит длина туловища — признак слабо варьирующий, мало изменившийся в процессе акселерации (всего на 1 см).

В основу общих правил использования антропомет­рических данных при расчете параметров рабочих мест и производственного оборудования положен метод пер-центилей. Перцентиль — сотая доля измеренной сово­купности людей, которой соответствует определенное значение антропометрического признака. Если площадь, ограниченную кривой распределения, или всю совокуп­ность наблюдений разделить на 100 равных частей, то получим 99 перцентилей (Р1..... Р99) (рис. 7-4).

Каждый перцентиль имеет свой порядковый номер; 1-й перцентиль отсекает в распределении час­тоты наименьших значений антропометрического при­знака, составляющие 1% от суммы всех частей; 2-й перцентиль — значения, составляющие 2%, и т.д.; 50-й перцентиль в нормальном распределении соответству­ет средней арифметической величине. Средняя вели­чина признака — это та, ниже которой оказывается около половины населения. Если бы размеры дверей соответствовали только средним размерам тела челове­ка, то 50% посетителей общественных зданий разбивали бы свои лбы о притолку.

Числовые значения антропометрического признака, соответствующие верхней или нижней границе выбран­ного объема работающих, называются пороговыми. Они являются антропологическими критериями при расчете

параметров рабочих мест на основе метода перцентилей. При использовании антропометрических данных необходимо:

♦ учитывать количество регулируемых параметров произ­водственного оборудования и рабочих мест;

♦ помнить о том, что наибольшие различия в размерах тела — индивидуальные (внутригрупповые), а затем межгрупповые (половые, национальные, возрастные);

♦ рассчитывать требуемый минимум свободного про­странства для размещения тела человека или его перемещения, исходя из антропометрических данных людей, характеризующихся наибольшими продольны­ми, поперечными и передне-задними размерами тела;

♦ рассчитывать те части рабочего пространства, кото­рые связаны с различными видами досягаемости, на основе антропометрических данных людей, характери­зующихся наименьшими продольными, поперечными и передне-задними размерами тела;

♦ помнить, что люди отличаются друг от друга не только общими размерами тела, но и соотношениями этих размеров;

♦ использовать базы отсчета, которые соотносятся с ба­зами, взятыми при измерении размеров тела, и не тре­буют сложных перерасчетов;

♦ округлять цифровые значения антропометрических дан­ных, заимствованные из таблиц, но не более чем на

1 см или 1 градус.

При использовании антропометрических данных не рекомендуется:

♦ рассчитывать параметры оборудования и рабочих мест на основе только средних арифметических значе­ний антропометрических признаков;

♦ пользоваться антропометрическими данными 20-25-летней давности;

♦ пользоваться источниками (справочники, монографии и т.п.), в которых не указаны год сбора материала, пол, возраст и национальность контингента исследуе­мых, численность группы населения;

♦ использовать размеры тела, измеренные в положении стоя, при расчетах параметров рабочих мест, предна­значенных для работы сидя;

♦ получать основные эргономические размеры путем сложения отдельных классических размеров;

♦ выделять основные и второстепенные антропометри­ческие признаки; следует считать все множество ан­тропометрических признаков одинаково необходимым, выявляя их значимость только при анализе конкретных объектов производственного оборудования.

При расчете компоновочных параметров рабочих мест на основе антропометрических данных следует раз­личать базы отсчета, используемые при измерении эрго­номических признаков и расчете компоновочных пара­метров рабочего места. Эти базы должны совпадать или не противоречить друг другу.

При измерении многих антропометрических при­знаков в качестве баз отсчета используют следующие ограничительные плоскости:

1) в положении стоя: плоскость пола (горизонтальная плос­кость для измерения высот точек над полом); стенку стенда (вертикальная плоскость для измерения передне-задних и поперечных размеров тела);

2) в положении сидя: плоскость пола; плоскость сиденья; спинку сиденья, перпендикулярную заднему краю сиде­нья (рис.7-5).

Расчеты и измерения компоновочных параметров рабочих мест следует проводить в ортогональной системе координат с внешней относительно тела человека базой отсчета. Преимущество этой системы по сравнению с

внутренней (на теле человека) — в отсутствии погреш­ностей в установлении нулевой точки отсчета (пол, край оборудования, воображаемые линии, плоскости и т.п.),

так как она фиксирована неподвижно. Имеется лишь погрешность при нахождении конечной точки (рис. 7-6).

Рабочая поверхность

Рабочая поверхность — это элемент оборудования рабочего места, на которой работающий, используя не­обходимые средства, выполняет действия с предметом деятельности. Характеристики рабочей поверхности определяются спецификой деятельности, положением тела, антропометрическими данными, числом и размера­ми предметов и средств деятельности.

Для рабочих поверхностей рассчитывают: габарит­ные размеры; максимальные и минимальные границы досягаемости по высоте, ширине, глубине; размеры про­странства для ног (сидя) и стоп (стоя); размеры подходов к каждой из них, а также требуемую обзорность.

Для оптимальной организации рабочего места необходимо учитывать размеры соотношения пара­метров рабочей поверхности и параметров других элементов рабочего места, из которых наиболее су­щественны: соотношение по высоте между рабочей и опорной поверхностями при работе стоя и сидя (сиденье, подставка для ног, пол); расстояние между передним краем сиденья и краем рабочей поверхнос­ти; соотношение по ширине между рабочей поверх­ностью и подставкой для ног.

Высота рабочей поверхности определяется антропо­метрическими данными работающего, характером вы­полняемой работы, степенью ее тяжести и требуемой точностью. Человек может субъективно различать изме­нение высоты и угла наклона рабочей поверхности, сиденья и подставки для ног соответственно на 1 см и 1 градус.

При нерегулируемой по высоте рабочей поверхнос­ти для работы стоя необходима подставка, регулируемая по высоте, с целью обеспечения каждому работающему удобства на рабочем месте. В этом случае высота рабочей поверхности рассчитывается на самого высокого рабоче­го, диапазон регулирования высоты подставки для ног равен разнице в росте самого высокого и самого низкого человека в группе работающих.

Если часть тела работающего соприкасается с рабо­чей поверхностью, то рекомендуется использовать мате­риалы, обладающие низкой теплопроводностью. Покры­тие рабочей поверхности должно обеспечивать опти­мальный цветовой и яркостный контраст с предметом труда и не давать бликов.

Рабочие сиденья

Рабочее сиденье — это элемент рабочего места, который обеспечивает поддержание рабочей позы в по­ложении сидя. Основное назначение сиденья — не только снизить нагрузку на ноги человека, но и создать опору сидящему, чтобы он мог поддерживать стабильную позу во время работы и расслабить те мышцы, которые не участвуют в работе (рис.7-7).

При выборе типа рабочего сиденья учитываются специфика работы, объем рабочего пространства, про­странственные соотношения с другими элементами ра­бочего места, вид рабочего места, возможность смены рабочих поз, рабочего положения, величина развиваемых усилий, диапазон движений частей тела, наличие вибра­ции, условия безопасности (см. рис.20 цв. вкл).

Рабочие сиденья должны удовлетворять следующим требованиям:

♦ обеспечивать такое положение тела, при котором на­грузка на мышцы будет оптимальной;

♦ создавать условия для изменения рабочей позы с целью снятия статического напряжения мышц спины и предупреждения общего утомления;

♦ способствовать нормальному функционированию сер­дечно-сосудистой, дыхательной и пищеварительной систем;

♦ обеспечивать удобство усаживания и вставания; сво­бодное перемещение4;орпуса и конечностей относи­тельно друг друга в процессе работы;

♦ создавать надежную опору позвоночнику и тазу и со­хранять их естественное выпрямленное положение;

♦ свободно перемещаться относительно рабочей по­верхности, а также фиксироваться при обширной зоне вращения;

♦ иметь регулируемые параметры.

Требование обеспечения достаточной опоры иногда вступает в конфликт с требованиями комфорта. Напри­мер, большая часть веса тела человека, сидящего на плоской доске, распределяется на небольшой участок седалищной поверхности. Хотя этот участок тела в целом хорошо адаптирован к сдавливанию тканей, однако со­всем жесткое сиденье вызывает через некоторое время ощущение дискомфорта. Большинство современных про­ектировщиков используют в сиденьях пружины или по­душки, которые ведут к перераспределению нагрузки и уменьшению давления в одной, отдельно взятой точке. Однако при этом возникает опасность того, что слишком мягкая подушка не создает твердой опоры для тела там, где это особенно необходимо, и стабилизация позы вновь обеспечивается работой мышц. Любое проектное реше­ние неизбежно является компромиссом [13].

Конструируя рабочее сиденье, следует соблюдать сле­дующие условия распределения давления при сидении:

1) давление на область седалищных бугров должно быть снижено слабым профилированием поверхности сиде­нья в области расположения ягодиц;

2) спинка должна быть профилирована, чтобы обеспечить поддержку для поясничного отдела позвоночника;

3) давление на заднюю поверхность бедер должно быть сведено к минимуму;

4) угол между сиденьем и спинкой должен составлять 95—105 градусов, что также способствует оптимизации распределения давлений;

5) обивка и покрытие сиденья и спинки должны быть достаточно эластичны, чтобы принимать на себя локаль­ные давления тела;

6) поверхность сиденья не должна сдавливать и ограничи­вать область расположения больших бугров бедренной кости;

7) поверхность сиденья и спинки должны иметь размеры, удовлетворяющие размерам тела человека от 5-го до 95-го перцентиля взрослого населения [14].

Рабочие стулья и кресла предназначены в основном для длительного пользования, состоят из сиденья, спинки, поддерживающих конструкций, подлокотников (для кре­сел). Спинка кресел может быть обычной или высокой. В конструкцию кресла могут входить также подставка для ног и подголовник. Сиденья должны регулироваться по высоте и углу_ наклона спинки (рис.7-8). Изменение параметров кресла и стула должно осуществляться бы­стро, без приложения значительных усилий и использо­вания специального инструмента. Регулирование пара­метров рабочего сиденья может быть плавным или сту­пенчатым. Шаг ступенчатой регулировки для линейных параметров — 10 мм, для угловых — 1 градус.

Рекомендуется соблюдать меру при определении числа регулируемых параметров как кресла, так и других видов оборудования, имея при этом в виду, что: любая дополнительная возможность регулирования повышает неустойчивость оборудования и влечет за собой пробле­му стабилизации; чем больше возможностей для регули­рования оборудования, тем больше вероятность ошибки при пользовании им; каждый работающий должен быть осведомлен о точных критериях выбора для себя наибо­лее удобной рабочей позы [15].

Наиболее распространенной ошибкой конструиро­вания рабочих сидений является использование данных не эргономической, а классической антропологии. Изме­рения в положении сидя в классической антропологии производятся с соблюдением прямых углов в тазобедрен­ных, коленных, голеностопных суставах. Однако такое положение тела практически никем из сидящих не со­блюдается, а тем более во время выполнения какой-либо работы. Его можно поддерживать не более нескольких минут. Многие стандарты и рекомендации для работающих в положении сидя содержат размерные характерис­тики рабочих сидений, исходя именно из такого искусст­венного положения тела с вертикально выпрямленной спиной. Исследования показывают, что во время работы в положении сидя не более 10% людей сидят прямо. Большинство работающих отклоняются от вертикального положения на 10 — 20 градусов чаще вперед, чем назад. Процесс сидения — это динамическая активность, завися­щая как от специфики работы, так и от индивидуальных особенностей тех, кто ее выполняет в этом положении. Именно это чаще всего не принимается во внимание [14]. Там, где нет достаточного пространства для разме­щения ног, обычно используют сиденья-поддержки (рис.7-9) для работы сидя —стоя (полуприсев на опору). Угол на'клона таких сидений вперед достигает 45 градусов. Положение сидя —стоя предпочтительнее положения стоя, поскольку увеличивается стабилизация корпуса и рук для более эффективного выполнения точных движе­ний и уменьшения энергозатрат для поддержания позы. Стулья-поддержки удобны только при кратковременном их использовании.

Рабочий инструмент

Конструкция инструмента должна быть ориентиро­вана на создание функционального единства с рукой как по форме управляющей части (грифов, рукояток, пуско­вых кнопок, курков), так и по направлению приложения усилий (рис. 7-10).Форма захватных частей должна быть удобной, изготовленной из прочного материала, облада­ющего низкой теплопроводностью. При длительной ра­боте инструмент не должен вызывать отрицательных ощущений (боль, термический дисбаланс и др.), мозолей, деформации и искривления пальцев и т.п. Его конструк­ция должна быть простой и безопасной в обращении, ремонтопригодной, соответствовать биомеханическим свойствам двигательного аппарата человека и эстетичес­ким запросам работника, быть технологичной и эконо­мичной в изготовлении, предусматривать, возможность удобного хранения и транспортирования (рис. 18—19цв. цв. вкл.).

Форма захватной части инструмента должна соот­ветствовать морфологической структуре кисти. Давле­ние на кисть руки в процессе работы должно равномерно распределяться по возможно большей площади соприкос­новения с рукой. Нельзя придавать захватным частям узкоспециализированную форму по отношению к способу удержания инструмента; необходимо предусматривать возможность небольшого варьирования расположения за­хватной части в руке, перераспределяя нагрузки между мышцами пальцев и кисти; следует учитывать, что часть работающих (6—7%) может быть левшами.

Рукоятка инструментов должна иметь форму, кото­рая не требовала бы чрезмерно большого усилия при ее сжимании рукой, не принуждала бы руку к одному и тому же положению, не увеличивала бы статического напря­жения.

Управляющая часть рабочего инструмента должна быть безопасной, изготовлена из гигиеничного и прочно­го материала, который не бьется на осколки и имеет небольшую теплопроводность. Допустимо незначитель­ное рифление поверхности для уменьшения скольжения пальцев. Следует избегать декоративных покрытий, уве­личивающих скольжение. Функцию управления инстру­ментом (включение электромотора, переключение ско­ростей и т.п.) целесообразно сосредоточивать на одной руке, а функцию выбора зоны действий инструмента и его поддержания в пределах зоны — на другой. Кон­струкция инструмента должна предотвращать перегруз­ки мышц пальцев, кисти и предплечья, способствовать развитию навыков мастерства обращения с инструментом.

Управляющая часть инструмента по форме и разме­ру должна соответствовать форме и размерам руки ос­новного контингента работающих, для которых инстру­мент проектируется. При проектировании управляющих частей инструмента необходимо учитывать:

♦ способ удержания инструмента в руке (двумя, тремя пальцами или всей кистью);

♦ величину усилий; направление приложения усилий (вра­щение, надавливание, вытягивание и т.п.);

♦ вид выполняемой работы, ее точность, затраты механи­ческой энергии и другие характеристики;

♦ высоту рабочей зоны или зоны для манипулирования с предметом труда;

♦ основное рабочее положение тела и положение рук в процессе работы;

♦ размеры инструмента, его вес; материал для изготов­ления рабочей и управляющей частей инструмента;

♦ неблагоприятные факторы, создаваемые преобразую­щей частью инструмента (электромагнитное излуче­ние, вибрация, шум, перегрев, ударные воздействия и ДР-) [7].

Для конструирования инструментов полезно знать основ­ные рекомендации по их использованию:

♦ следует избегать контакта руки с действующей частью инструмента;

♦ центр тяжести инструмента должен быть расположен как можно ближе к центру тяжести удерживающей кисти;

♦ ручки для удерживания инструмента должны быть рас­положены вблизи от его центра тяжести;

♦ инструмент с массой более 4 кг не должен использо­ваться более 2 мин без перерыва;

♦ инструмент с массой более 0,5 кг, удерживаемый в вы­тянутой руке, должен быть укреплен на подвеске;

♦ при работе с инструментом следует избегать положе­ний с руками на весу и поэтому необходимо оборудо­вать рабочие места поддержками для рук;

♦ приводные устройства инструмента (шланги;- провода) не должны увеличивать массу инструмента, уд< сживае­мого в руке;

♦ ручки, расположенные под углом к действующей части инструмента, позволяют использовать его, избегая крайних положений в суставах кисти и запястья;

♦ инструмент с ручкой-пистолетом следует использовать при движениях, когда ось инструмента направлена го­ризонтально, а усилие прикладывается на уровне локтя либо когда-ось инструмента направлена верти­кально, а усилие прикладывается на уровне пояса;

♦ инструмент с прямой ручкой предпочтительнее исполь­зовать на вертикальных поверхностях ниже уровня пояса и на горизонтальных поверхностях на уровне локтя;

♦ ручка инструмента должна позволять удерживать его в положении, когда большой палец заходит за ногте­вые фаланги указательного, среднего и безымянного пальцев;

♦ шлифовальные, полировальные, резательные ручные машины не должны быть слишком легкими, чтобы рабо­чий не прикладывал излишнее усилие для контакта обрабатывающей поверхности с обрабатываемой деталью;

♦ если инструмент удерживается рукой в перчатке, длина ручки не должна быть меньше 115 мм;

♦ если инструмент плотно обхватывается и зажимается в ладони, его ручка должна иметь гладкую закруглен­ную поверхность;

♦ давление от инструмента, требующего большого уси­лия, не должно попадать в центр ладони;

♦ немеханизированные инструменты типа ножниц, куса­чек следует снабжать пружиной, автоматически разво­дящей концы;

♦ пусковую клавишу механизированного инструмента лучше располагать между средним и безымянным паль­цами, чем под указательным или большим;

♦ уменьшить статическую нагрузку на руки можно с по­мощью ремня, перекинутого от ручки инструмента через тыл кисти (как на лыжных палках) [14].

Инструмент, в полной мере отвечающий требовани­ям эргономики и дизайна, должен содействовать разви­тию у работника гностических, различающих и управля­ющих способностей рук и вызывать положительные эмо­ции при пользовании инструментом.

Поиск по сайту: