Антропометрические характеристики человека

Антропометрические характеристики определяются размерами тела человека и его отдельных частей и используются для проектирования наиболее рациональных, а значит, и безопасных условий труда, так как они позволяют рассчитывать пространственную организацию рабочего 'места, устанавливать зоны досягаемости и видимости, размеры конструк­тивных параметров рабочего места и приспособлений (высота, ширина, длина, глубина и т.п.).

Антропометрические характеристики (АХ) делятся на динамические и статические. Их состав показан на рис. 2.12.

Динамические характеристики используются для определения объе-

ма рабочих движений, зон досягаемости и видимости, по ним рассчиты­вают пространственную организацию рабочего места.

Статические АХ могут быть линейными и дуговыми. В зависимости от ориентации тела в пространстве линейные размеры делятся на про­дольные (высота различных точек над полом или сиденьем), поперечные (ширина плеч, таза и т. п.), переднезадние (передняя досягаемость руки и др.). Последние две группы линейных АХ иначе называются диаметрами.

Минимальные и максимальные значения антропометрических харак­теристик используются с учетом характера выполняемой рабочей опера­ции или выбора параметра приспособления; в тех случаях, когда оператор что-то должен доставать, до чего-то дотянуться, выбирают минимальные значения, а при определении размеров сиденья, высоты ниши для ног и т.п. — максимальные.

 

 

Вместе с тем поза «стоя» требует больших энергетических затрат и менее устойчива из-за поднятого центра тяжести, поэтому в этой позе бы­стрее наступает утомление.

Рабочая поза «сидя» имеет целый ряд преимуществ: резко уменьша­ется высота центра тяжести над точкой опоры, благодаря чему возрастает устойчи­вость тела, значительно со­кращаются энергетические затраты организма для под­держания такой позы, вслед­ствие этого она является ме­нее утомительной.

Рабочая поза выбрана правильно, если проекция об­щего центра тяжести лежит в пределах площади опоры.

Если в процессе работы действует небольшая группа мышц, то пред­почтительнее поза «сидя»; при работе большой группы мышц — поза «стоя».

Всякая поза, проекция центра тяжести которой выходит за границы площади опоры, будет вызывать значительные мышечные усилия, т.е. статические напряжения (рис. 2.14, в и г). Длительные статические напря­жения мышц могут вызвать быстрое утомление, снижение работоспособ­ности, профзаболевания (искривление позвоночника, расширение вен, плоскостопие) и травматизм. При проектировании рабочего места необ­ходимо учитывать следующее: если при прямой позе «сидя» мышечную работу принять равной единице, то при прямой позе «стоя» мышечная ра­бота составляет 1,6 единицы при наклонной позе «сидя» — 4 единицы, а при наклонной позе «стоя» — 10 единиц. Статичная поза утомительнее, нежели динамическая.

Наиболее важными моментами, определяющими выбор рабочей позы, являются:

а) применяемое усилие в процессе работы; б) степень подвижности рабочего, обусловленная характером и конкретным содержанием техно­логического процесса; в) величина рабочей зоны и соотношение между антропометрическими характеристиками человека и пространственной организацией рабочих мест.

В тех случаях, когда в процессе работы происходит смена поз, учиты­вают следующие требования: сохранять одинаковое положение рабочего по отношению к рабочей поверхности как при работе стоя, так и при ра­боте сидя; создавать необходимые условия свободного перехода от одной позы к другой и прежде всего за счет выбора наиболее рациональных гео­метрических размеров рабочей поверхности средств подмащивания.

Часть пространства рабочего места, в котором осуществляются тру­довые процессы, может быть разделена на рабочие зоны. Рабочая поза бу­дет наименее утомительна только при условии, если рабочая зона сконст­руирована правильно.

Правильное конструирование рабочих зон определяется соответстви­ем их с оптимальным полем зрения рабочего и определяется дугами, ко­торые может описать рука, поворачивающаяся в плече или в локте на уровне рабочей поверхности (т. е. учитывая динамические антропометри­ческие характеристики), а движением рук управляет мозг человека в со­ответствии с коррекцией глаз. Поэтому рабочую зону, удобную для дей­ствия обеих рук, нужно обязательно совмещать с зоной, удобной для ох­вата человеческим взором. На рис 2.15 представлены структурные схемы рабочих зон.

При производственном процессе для позы «сидя» (так же, как и для позы «стоя») каждая зона может быть оценена следующим образом.

Зона / является самой благоприятной, поскольку она наиболее при­менима для точных и мелких сборочных работ, так как в ней работают обе руки и хорошо осуществляется зрительный контроль. В случае оператив­ной работы в этой зоне следует разместить органы управления и индика­торы, которыми оператору придется пользоваться наиболее часто, интен­сивно и быстро.

Зоны 2 и 3 хорошо доступны для одной и мало доступны для другой руки; зрительный контроль осложнен. В этих зонах удобно размещать ин­струменты и материалы, которые рабочий часто берет правой (левой) ру­кой, или органы управления, зрительный контроль за которыми не требу­ется постоянно.

Зона 4 (запасная) — труднодоступная зона; в ней могут быть разме­щены инструменты и материалы, которые не поместились в зонах 2 и 3.

Зона 5 (зона 6) до­ступна только для пра­вой (левой) руки; здесь можно разместить инст­рументы и материалы, ' которые употребляются изредка (например, из­мерительные инструмен­ты), или органы управле­ния, которыми пользу­ются «не глядя».

В соответствии с рабочими зонами и антропометрическими данными проектируются рабочие места в любом производственном процессе и лю­бые машины и механизмы, обслуживаемые человеком.,

Органы управления могут быть ручными и ножными. Предпочти­тельнее управление ручное, причем выгоднее использовать регуляторы, которые приводятся в движение рукой к себе или от себя. Следует иметь в виду, что движения руки к себе более быстрые, но менее точные, тогда как от себя — более точные, но менее быстрые.

Если органы управления не требуют усилий, то оператор «не чувствует» рукоятки и действует очень неточно. Для предотвращения дрожания руки и повышения точности движений требуется определенный момент сопротив­ления рукоятки в пределах 3 — 16,7 Нм. Для ножных педалей при полном их нажатии момент сопротивления должен составлять от 20 до 80 Нм.

Ножные органы управления используют тогда, когда требуются боль­шие усилия и небольшая точность: включение — выключение, грубая ре­гулировка напряжения или тока и т.п.

При ручном управлении максимальные усилия могут быть приложе­ны к рычагам, которые захватываются стоящим оператором на уровне плеча, а сидящим — на уровне локтя (рис. 2.16), поэтому органы управле­ния, которые используются наиболее часто, следует располагать на высо­те между локтем и плечом.

В процессе управления че­ловек обязательно должен при­лагать некоторые усилия, так как отсутствие их (что может быть, например, при кнопоч­ном управлении) дезориенти­рует человека, лишает его уве­ренности в правильности своих действий, а излишние усилия приводят к биомеханической перегрузке.

Форма и размеры органов управления должны быть согласованы с размерами и биомеханическими особенностями руки оператора. Чтобы исключить биомеханическую перегруженность, следует придерживаться соответствия управляющего воздействия на оборудование биомеханиче­ским возможностям человека. Ниже приведены показатели силы (в Н) различных мышечных групп для мужчин (в числителе) и женщин (в зна­менателе). Кисть (сжатие динамометра):

Кисть (сжатие динамометра):

правая рука 38.6/22.5

левая рука 36.2/20.4

Бицепс:

правая рука 27.9/13.6

левая рука 26.8/13.0

Кисть (сгибание):

правая рука 27.9/21.7

левая рука 26.6/20.7

Кисть (разгибание):

правая рука 11.9/9.0

левая рука 10.9/8.3

Стан (мышцы, выпрямляющие

согнутое туловище) 123.1/71.0

Машинный компонент СЧМ в плане влияния на человека-оператора из-за проявления вредных факторов разделяется на два направления: 1) факторы, образующиеся при работе оборудования; 2) условия окружа­ющей среды.

Эргономические основы безопасности при взаимодействии человека с техническими системами.

Безопасность жизнедеятельности — комплексная дисциплина, опи­рающаяся на данные смежных наук. Одной из таких наук является эрго­номика.

Эргономика изучает функциональные возможности человека в про­цессе деятельности с целью создания таких условий, которые делают дея­тельность эффективной и обеспечивают комфорт для человека. Другими словами, речь идет об определенных совместимостях характеристик че­ловека, техники и производственной среды.

При этом решаются определенные задачи безопасности и в этом слу­чае эргономика выступает как средство решения. Однако не следует отождествлять эти области знаний. Эргономика стремится приспособить технику к человеку. Но это не всегда разрешимая задача. Безопасность рассматривает и проблемы приспособления человека к технике.

Выделяют пять видов совместимостей, обеспечение которых гаран­тирует успешное функционирование системы: информационная, биофи­зическая, энергетическая, пространственно — антропометрическая и тех­нико-эстетическая.

1. Информационная совместимость. В сложных системах оператор обычно непосредственно не управляет технологическими процессами. Зачастую он удален от места их выполнения на значительные расстояния. Объекты управления могут быть невидимы, неосязаемы, неслышимы. Оператор видит показания приборов, экранов мнемосхем, слышит сигна­лы, свидетельствующие о ходе процесса. Все эти устройства называют средствами отображения информации (СОИ). При необходимости опера­тор пользуется рычагами, ручками, кнопками, выключателями и другими органами управления, в совокупности образующими сенсомоторное по­ле. СОИ и сенсомоторные устройства — так называемая информацион­ная модель машины (комплекса). Через нее оператор и осуществляет уп­равление самыми сложными системами. Задача эргономики состоит в том, чтобы обеспечить создание такой информационной модели, которая отражала бы все нужные характеристики машины в данный момент и в то же время позволяла оператору безошибочно принимать и перерабатывать информацию, не перегружая его внимание и память. Эта задача очень сложная. От ее решения зависят безопасность, точность, качество, произ­водительность труда оператора. Иначе говоря, информационная модель должна соответствовать психофизиологическим возможностям челове­ка. В этом и заключается требование информационной совместимости.

2. Биофизическая совместимость. Подразумевает создание такой окружающей среды, которая обеспечивает приемлемую работоспособ­ность и нормальное физиологическое состояние оператора. Эта задача стыкуется с требованиями безопасности труда. Предельные значения для многих факторов окружающей среды установлены законодательством, но они не всегда увязаны с функциональными задачами оператора. Поэ­тому при разработке машин или технологических процессов появляется необходимость специального исследования параметров шума, вибрации, освещенности, воздушной среды и т.д.

3. Энергетическая несовместимость. Предусматривает согласова­ние органов управления машиной с оптимальными возможностями опе­ратора в отношении прилагаемых усилий, затрачиваемой мощности, ско­рости и точности движений. Силовые и энергетические параметры чело­века имеют определенные границы. Для приведения в действие сенсомо-торных устройств (рычагов, кнопок, переключателей и т.п.) могут потребоваться очень большие или чрезвычайно малые усилия. И то, и другое плохо. В первом случае человек будет уставать, что может приве­сти к нежелательным последствиям в управляемой системе. Во втором случае возможно снижение точности работы системы, так как оператор не почувствует сопротивления рычагов.

4. Пространственно-антропометрическая совместимость. Предпола­гает учет размеров тела человека, возможности обзора внешнего про­странства, положение оператора в процессе работы. При решении этой задачи определяют объем рабочего места, зоны досягаемости для конеч­ностей оператора до приборного пульта и др. Некоторая сложность в обеспечении этой совместимости заключается в том, что антропометри­ческие данные у всех людей разные.

5. Технико-эстетическая совместимость. Заключается в обеспечении удовлетворенности человека от общения с машиной, от процесса труда. Всем знакомо положительное ощущение при пользовании изящно вы­полненным прибором или устройством. Для решения многочисленных и чрезвычайно важных технико-эстетических задач эргономика привлека­ет художников-конструкторов, дизайнеров.