Читать книгу "Эргономика"

10.4. Приборные панели и пульты управления

В ряде случаев для технически сложных объектов основу рабочего места человека-оператора составляет пульт управления с расположенными на нем приборными панелями.

Пульт управления – элемент рабочего места оператора, на котором размещены средства отображения информации и органы управления (рис. 10.9).

Рис. 10.9. Стандартная форма пульта управления: а – вид сбоку; б – вид сверху

Пульт управления должен удовлетворять следующим требованиям:

• диффузное или направленно-рассеянное отражение светового потока, исключающее появление бликов в поле зрения операторов на поверхности пульта управления;

• соблюдение одного и того же размещения наиболее важных, часто используемых и аварийных средств отображения информации и органов управления на пультах, предназначенных для управления однотипными объектами;

• панели пультов не должны иметь посторонних элементов, затрудняющих работу оператора или отвлекающих его внимание – например, неоправданные назначением пульта выступы, углубления, разноплоскостность и т. д.

При определении формы, расположения и размеров пультов управления устанавливаются:

– форма приборных панелей;

– взаимное расположение панелей;

– высота и ширина приборных панелей и пультов;

– углы наклона панелей;

– размеры пространства для ног.

С развитием вычислительной техники в офисах появились новые формы расположения монитора – например, угловые. Дополнительные элементы (принтеры, копировальные аппараты, средства связи) выполняются в виде приставных (подкатных) элементов.

Расположение монитора в углу стола приводит к правой или левой ориентации оператора. Должна также предусматриваться возможность регулирования экрана, а именно:

– экран регулируется по высоте на ±30 мм;

– по наклону в горизонтальной плоскости от –10° до +20°.

Пюпитр должен иметь по длине и ширине размеры, соответствующие размерам устанавливаемых на нем документов. Угол наклона пюпитра регулируется в пределах 30–70° от вертикального положения. Он устанавливается на одном уровне с монитором и на одинаковом расстоянии от него.

Пространство для ног определяется: по высоте – высотой бедра над сиденьем плюс высота сиденья; по ширине – шириной бедер с учетом мягких тканей.

Стандартные размеры пространства для ног показаны на рис. 10.10: высота не менее 600 мм, ширина 500 мм, глубина на уровне колен 450 мм, глубина на уровне вытянутых ног 650 мм.

Рис. 10.10. Конфигурация и стандартные размеры пространства для ног: а – вид сбоку; б – вид сверху

При компоновке элементов приборных панелей и пультов управления устанавливаются следующие параметры:

– размеры зон размещения элементов различной степени важности и частоты использования;

– способы группирования и выделения функциональных зон и блоков;

– направления и последовательность расположения функциональных блоков и элементов;

– расположение связанных элементов;

– расстояния между элементами приборных панелей и пультов управления.

Компоновка элементов приборных панелей и пультов управления так же, как и взаимосвязанных рабочих мест, должна основываться на оптимальном передвижении между ними. Это производится путем определения минимального маршрута движения самого оператора, а также минимального маршрута движения рук (пальцев) при выполнении алгоритма деятельности оператора. Такой маршрут предполагает минимальные время и путь, а значит, и экономию сил.

При расположении органов управления много значит исторически сложившийся стереотип поведения оператора. Клавиши на первых пишущих машинках располагались в 8–10 рядов, их местоположение не было унифицировано. Затем придумали клавишу «Shift» («регистр»), а для набора прописных и строчных букв стали использовать самостоятельные клавиши.

При быстрой печати нажатые практически одновременно клавиши приводили в ход рычажки, которые цеплялись между собой, печатать было неудобно.

Первая пишущая машинка была изобретена в США неким Уильямом Бертом в 1830 г. Но первый патент на изобретение пишущей машинки получил Кристофер Лэтем Шоулз в 1868 г. Буквенно-цифровую раскладку предложил его сводный брат, учитель математики. Он развел буквы, которые входят в состав наиболее распространенных в английском языке буквосочетаний, на разные концы клавиатуры. Для потребителей такая раскладка преподносилась как оптимальная с точки зрения минимизации маршрутов движения пальцев, а на самом деле все обстояло наоборот: пальцы должны были все время скакать из одного конца клавиатуры в другой. В 1873 г. К. Шоулз и К. Гидден продали патент компании «Remington», организовавшей массовое производство печатных машинок. Пишущая машинка сыграла решающую роль в эмансипации женщин, так как именно благодаря этому устройству многие из них смогли впервые в жизни работать и получать заработную плату.

Построение алфавитной части современных клавиатур ПК – QWERTY (по буквам первого верхнего ряда клавиатуры) повторяет клавиатуру печатных машинок братьев Шоулз. Сегодня проблемы цепляющихся рычажков нет, поэтому у проектировщиков клавиатур время от времени возникает соблазн их усовершенствовать, построить по принципам функциональности или частоты использования. Например, в клавиатуре Дворака клавиши с часто используемыми буквами располагаются в центре клавиатуры. Однако в широкой практической деятельности все остается по-старому – сложившийся стереотип поведения операторов признан приоритетным.

10.5. Кресло оператора

Кресло оператора – элемент рабочего места, который обеспечивает поддержание рабочей позы в положении «сидя».

Кресла классифицируются по набору конструктивных элементов, по длительности использования, по степени подвижности относительно средств труда, по особенности конструктивных элементов, по степени мягкости, по обеспечению виброзащиты.

Кресло оператора имеет следующие постоянные элементы: сиденье, спинку, подлокотники, подголовник, подставку для ног.

При разработке кресла оператора устанавливаются:

• форма, размеры кресла и его элементов (5-й, 95-й, 50-й перцентиль);

• способы крепления к полу;

• способы и диапазоны регулирования положений различных элементов кресла (регулирование должно быть простым и точным без применения специального инструмента);

• способы ослабления воздействия вибрации и ударных нагрузок;

• способы фиксации тела оператора (форма кресла, ремни, автоматическая фиксация ног, головы, рук для катапультируемых кресел);

• конструкция элементов кресла, обеспечивающих быстрое и точное изменение его положения;

• обеспечение ведения в кресле служебных записей или питания оператора;

• характеристики материалов элементов кресла.

Высота сиденья определяется высотой подколенного угла над полом.

Спинка и сиденье являются опорой туловищу в пояснично-крестцовой и подлопаточной областях, обеспечивая максимальную площадь контакта с телом человека. Форма кресла должна предусматривать такое положение корпуса, которое способствовало бы проявлению естественных изгибов позвоночного столба и не вызывало бы значительного мышечного напряжения. Форма позвоночника у каждого человека имеет индивидуальные особенности, которые генетически передаются последующему поколению, поэтому целесообразна индивидуальная регулировка параметров. Нижняя часть спинки имеет наклон 93–95° для опоры поясницы. Верхняя часть спинки не должна доходить до нижних углов лопаток и имеет наклон около 110°. Изменение угла производится в районе перехода кривизны поясничной опоры в кривизну изгиба для грудного отдела позвоночника – 140–255 мм. Наклон спинки должен регулироваться до 115–135°.

Опорная поверхность спинки может быть плоской или слегка вогнутой: радиус кривизны поясничной опоры 460 мм, а радиус кривизны грудного отдела позвоночника 620 мм.

Неполные варианты спинки: высокая, обычная, поясничная, комбинированная.

Высота подлокотника определяется высотой локтя над сиденьем при угле сгибания 90°, измеренной для 50-го перцентиля.

Подлокотники должны регулироваться по высоте над сиденьем и расстоянию между собой. Фиксированный угол наклона подлокотников – 0–5°, регулировка возможна до 20°.

Подголовник должен быть с регулируемыми высотой и углом наклона. Минимальная ширина определяется поперечным диаметром головы (в головном уборе) для 95-го перцентиля.

Высота сиденья рассчитывается исходя из высоты подколенного угла пользователя над полом (5-й перцентиль), ширина сиденья – исходя из ширины бедер, включая мягкие ткани (95-й перцентиль), + 50 мм.

Глубина сиденья составляет примерно ¾ длины бедра, посадка должна предусматривать промежуток между краем сиденья и ногой не менее 50 мм. Поверхность сиденья может быть плоской, имеющей наклон до 5°, или профилированной. Профилировка поверхности сиденья создается двумя углами наклона поверхности сиденья – передним, равным 4–5°, и задним, равным 10–15°. Вершина угла расположена на линии, удаленной от заднего края поверхности сиденья на 1/3 его глубины, если ее величина не превышает 450 мм, и на 150 мм в остальных случаях.

Передний край сиденья имеет форму «water wall», т. е. повторяет форму края водопада.

Материал сиденья должен иметь следующие характеристики:

– быть гигроскопичным (пропускать воздух и водяные пары) (например, в автомобильных креслах применяется кожаное покрытие «алькантара»);

– обладать высокой механической прочностью;

– обладать низкой теплопроводностью;

– быть нескользким (шероховатым);

– быть неэлектризующимся;

– не изменять своих свойств в условиях нагрева и охлаждения;

– быть нечувствительным к воздействию солнечных лучей;

– легко очищаться или иметь немаркую поверхность и цвет;

– вызывать приятные тактильные ощущения – мягкость, эластичность.

Сиденье при посадке должно уминаться не более чем на 15 мм. Оптимальная мягкость – такая характеристика сиденья, при которой тело человека занимает правильное положение, нагрузка равномерно распределяется на поверхности опоры. При этом конструкция должна позволять человеку легко менять позу. В то же время элементы повышенной мягкости без жесткой опоры для таза не позволяют занять правильное устойчивое положение и могут создавать условия для искривления позвоночника. Давление определяется с помощью датчиков – «отпечатков» на специальной бумаге.

Рабочее сиденье при посадке должно иметь глубину вдавливания не более чем 15 мм (средняя масса тела принимается 70 кг). Кресла для отдыха могут иметь бо́льшую глубину вдавливания, большую мягкость; кресло для длительного отдыха, диван бытовой – 30–40 мм; кресло для залов ожидания (в нем можно поспать) – 50–65 мм.

Знаменитый архитектор Корбюзье предложил в качестве кресла для отдыха шезлонг с жесткой поверхностью, дублирующей формы лежащего человека, но такое кресло не прижилось, так как человек должен постоянно менять положение тела, а жесткая форма мешает это делать.

Основанием для мягких элементов служат пружины, резиновые ленты. В качестве настилочного материала используются латекс, поролон, волос.

Механизмы для регулирования должны быть легко досягаемы в положении «сидя», легко управляться и иметь надежную фиксацию. Регулировка по высоте плавная или ступенчатая – 15–25 мм.

Подставка для ног должна регулироваться по высоте до 150 мм и углу наклона опорной поверхности до 20°. Опорная поверхность подставки для ног должна быть шероховатой или рифленой. По переднему краю предусматривается бортик высотой 10 мм.

Кресло для общественных мест – зрительские кресла, для конференц-залов, кресла для посетителей. Зрительские кресла должны выдерживать длительный срок эксплуатации, погодные условия, если расположены на открытом воздухе (прочность, негорючесть, стоки для воды, стойкость к солнечному свету). Кресла для конференц-залов оснащаются откидными столиками для записей, дополнительным оборудованием – системами синхронного перевода, голосования. Кресла для посетителей должны отличаться комфортом.

Кресло в кабинах в связи с недостатком места для перемещения должно иметь следующие особенности:

– перемещаться по рельсам вдоль пульта с возможностью фиксации в промежуточных положениях;

– вращаться, быть снабжено откидывающимися подлокотниками или спинкой с удобным доступом;

– обладать плечевыми и поясными ремнями.

Офисные кресла должны вращаться, быть оборудованы колесиками (самотормозящими), иметь механизм качания (подлокотники могут отсутствовать).

Регулировка высоты производится газолифтовым механизмом. Все регулировки должны производиться не вставая с кресла. Положение поясничного валика регулируется по высоте и глубине. Современные модели могут принимать форму тела за счет шарнирного верха спинки и гибкой передней части, повторяя изгибы фигуры.

Первые офисные кресла – венские стулья (стул № 14) в 1858 г. разработал австриец Микаэль Тоне. Пять основных частей кресла состояли из расщепленного на слои бука. Пластины дерева гнулись при помощи пара. Стул отличался невысокой спинкой; подлокотники, подголовник, подставка для ног отсутствовали. Стандартная высота сиденья была 400–550 мм. Первый полностью пластиковый стул «Универсале» разработал в 1965 г. Джо Коломбо.

Пассажирское кресло в транспорте должно быть комфортабельным. Кресла делятся на одинарные или сдвоенные.

Функциональные особенности конструкции пассажирского кресла в транспорте зависят от времени пребывания в кресле:

– если пассажир находится в кресле до 1 ч, то конструкция кресла может быть упрощенной – каркас из стальных труб, сиденье в виде подушек. В качестве обивки используются искусственная кожа, дерматин, спинка с пластиковым покрытием (даже на таком кресле должны быть ремни безопасности). Комплект ремней может состоять из трехточечных (диагонально-поясничных) или двухточечных (поясных) полос;

– если кресло необходимо для дальней поездки в течение светового дня, нужна повышенная мягкость подушек, подголовник, возможность регулировки угла наклона спинки (ступенчатая и плавная). Возможна конструкция сдвига сиденья в сторону прохода, наклона и изменения его профиля, трехточечный ремень безопасности, складывающиеся вниз подлокотники со стороны прохода, багажная сетка со стороны спинки и откидной столик для приема пищи, регулируемая опора для ног, контейнер для мелкого мусора, дополнительный подлокотник со стороны окна;

– если кресло используется для дальней поездки, в том числе ночью, предусматривается возможность трансформации сиденья в спальное место – нижний ряд образуется продольным смещением подушек, а верхний – поворотом спинки из вертикального в горизонтальное положение, высота спинок – 770–850 мм.

Детское автокресло предназначено для перевозки детей до 12 лет (масса тела до 36 кг). Классифицируются по типоразмерам и способам установки в зависимости от массы тела ребенка. Могут крепиться в салоне автомобиля при помощи стандартных ремней безопасности и специальных скоб, встроенных в сиденье автомобиля.

Для оценки удобства кресла оператора применяются следующие методы анализа анатомо-физиологических систем организма:

– реовозография – регистрация электрического сопротивления в зависимости от кровенаполнения сосудов нижних конечностей в области голени (поскольку неудобные, жесткие сиденья вызывают застой крови в конечностях и внутренних органах);

– электромиография – учет биоэлектрической активности мышц (чем удобнее, тем меньше амплитуда биопотенциала);

– актография – двигательной активности человека.

Актография представляет собой регистрацию непроизвольных перемещений или изменений положения тела оператора относительно кресла. Метод заключается в следующем – оператор находится в состоянии покоя (режим ожидания), а информация о его состоянии снимается с тензодатчиков, закрепленных на металлической пластине под сиденьем кресла. В общем случае в актограмме имеются среднеамплитудные (нормальные), низкоамплитудные и высокоамплитудные (повороты тела, смена положения) колебания.

Частота колебаний зависит от состояния человека-оператора. В нормальном состоянии это 5–12 движений в минуту. Данный показатель определяет наиболее эффективный режим работы.

Снижение уровня бодрствования (засыпание) характеризуется комфортным уровнем состояния организма, ведущим к потере работоспособности; частота амплитудных колебаний уменьшается до 0–5 колебаний в минуту.

Состояние неудобства и утомления наступает с частотой колебаний более 12 движений в минуту.

10.6. Оборудование на рабочем месте

При разработке оборудования на рабочем месте рассматриваются следующие его показатели и требования к нему:

• показатели системы связи между операторами;

• акустические характеристики средств коллективной и индивидуальной связи (сигнал/шум – превышение не менее чем на 15 дБ);

• требования к контрольно-измерительной и поверочной аппаратуре;

• требования к осветительной аппаратуре;

• требования к оборудованию, обеспечивающему жизнедеятельность (кондиционеры, обогреватели, вентиляторы, силовые установки и т. п.), сейфы, места хранения.

В офисе на рабочем месте должны находиться канцелярские принадлежности, подставки для них и документов, полки, мусорная корзина.

Содержимое стандартных стеллажей и шкафов должно размещаться следующим образом:

– в зоне 1900–2500 мм хранятся редко используемые предметы (лучше в виде закрывающихся шкафчиков и полок);

– в зоне 600–850 мм содержаться нетяжелые предметы средних размеров (лучше в виде выдвигающихся ящиков), глубина – 300–320 мм;

– в зоне 650–1900 мм располагаются нетяжелые предметы частого использования (лучше в виде закрывающихся шкафчиков и открытых полок).

10.7. Инструмент

Инструмент человека-оператора должен соответствовать следующим требованиям:

• удобство и безопасность использования;

• способы хранения;

• соотнесенность с характеристиками человека.

Рукоятка – часть ручного инструмента, за которую работающий удерживает его во время работы.

Характер захвата. Наибольшее усилие в положении «стоя» развивается человеком при движении предмета на себя. При силовой хватке инструмент удерживается захватом частично согнутых пальцев и ладонью; при этом «противодавление» создается большим пальцем. Необходимое усилие для приведения в действие не должно превышать 10 кг.

При точной хватке инструмент сжимается сгибающейся мышцей пальцев и противостоящим большим пальцем. Необходимое усилие для приведения в действие не должно превышать 2 кг.

При крюковой хватке объект подвешивается на согнутых пальцах при поддержке (или без поддержки) большого пальца (например, тяжелые инструменты).

Контурное соответствие между пальцами и поверхностью рукояток недопустимо, так как может вызвать травмы, связанные с давлением на мягкие ткани.

Форма рукоятки должна максимизировать контакт кожи и ручки. Толщина рукоятки зависит от характера, силы захвата и размаха пальцев руки.

В начале XX в. на заводах Форда форму рукояток инструмента делали с учетом индивидуальных антропометрических характеристик рабочих. Для этого у каждого, кто поступал на работу в инструментальный цех, снимали слепок руки, чтобы изготовить по этому слепку рукоятку инструмента, удобную для данного человека.

Длина рукоятки определяется максимальными размерами руки и характером инструмента. Например, короткие ручки неудобны при силовой хватке.

Женщины имеют меньший размер руки, меньшую хватку, чем мужчины, и приблизительно на 50–70 % меньше силы, чем у них. Поэтому на рабочем месте очень важно обеспечить инструменты, удовлетворяющие требования и мужчин, и женщин.

Поверхность рукоятки должна быть эластичной, нескользкой, с низкой теплопроводностью.

Вес устанавливается в зависимости от использования инструмента: одной или двумя руками, кем он применяется (мужчиной или женщиной) и как часто.

Баланс рассчитывается исходя из требований к травмобезопасности конструктивных элементов инструмента.

Большинство населения в западном полушарии предпочитает работать правой рукой, но все люди в большей или меньшей степени владеют и левой, поэтому инструмент должен предусматривать использование обеих рук.

Инструмент должен находиться в специальных шкафах (тумбочках), столиках, расположенных рядом с оборудованием. Шкафы, предназначенные для хранения инструмента на рабочем месте, напоминают картотечный шкаф. Его конструкция позволяет работнику не тратить время на поиски материала и инструмента – все на виду, легко извлекается. Каждый ящик подписан, а шкаф расположен на оптимальном расстоянии от работника. В помещении должно быть хорошее освещение.

Ручка – предмет или его часть, специально предназначенная для захвата, удержания или приведения в действие с целью изменения положения какого-либо элемента мебели.

На ощупь различается 14 форм ручек. Две ручки одинаковой формы, имеющие разный размер, должны отличаться по размеру не менее чем на 20 %.

В конструкции мебели применяется несколько разновидностей ручек в зависимости от формы и типа захвата:

– ручка-кнопка;

– ручка-планка;

– ручка-раковина;

– ручка-скоба;

– ручка-рейлинг;

– ручка-фаль (снабжена замком, открывающимся при нажатии на нее).

Минимальный диаметр стержня, который захватывается рукой человека, должен составлять 10 мм (при усилии открывания до 18 кг и увеличиваться при бо́льших усилиях). Внутренний размер ручки-скобы для захвата – 96–114 мм, а для захвата пальцами – не менее 41 мм. Расстояние от поверхности, на которой закреплена ручка-скоба, при захвате рукой должно составлять 38–50 мм, при захвате пальцами – 22–30 мм.

Пользователи могут представлять разные национальные, половые и возрастные группы. Если имеется такая возможность, то целесообразно изготовление фурнитуры, рассчитанной на индивидуальные антропометрические параметры.

Контрольные вопросы

1. Каким образом осуществляется пространственная организация рабочего места?

2. Как определяется понятие «рабочая поза»?

3. Каковы преимущества и недостатки наиболее распространенных рабочих поз?

4. Что является основанием для того, чтобы считать рабочую позу оптимальной для данного вида деятельности?

5. Какие условия необходимо выполнить для сохранения длительной работоспособности человека?

6. Что представляет собой моторное поле рабочего места?

7. Какими характеристиками человека определяются зоны моторного поля?

8. Какие работы рекомендуется выполнять в различных зонах моторного поля?

9. Чем определяется скорость и точность рабочего движения?

10. Что включают в себя пространственные характеристики движения?

11. Почему клавиатура ПЭВМ не является эргономичной?

12. Как влияют биомеханические особенности двигательного аппарата человека на траекторию рабочего движения и прилагаемые усилия?

13. Какую роль в организации рабочего места играет информационное поле?

14. Что является критерием оптимальности информационного поля?

15. По каким принципам размещается информация в различных зонах информационного поля?

16. Какие требования предъявляются к взаимному расположению рабочих мест?

17. Когда применяются пульты управления в качестве элементов рабочего места?

18. По каким признакам производится классификация рабочих кресел?

19. Какие постоянные элементы должно иметь кресло оператора?

20. Каким образом метод перцентилей используется для выбора параметров кресел?

21. Чем определяется оптимальная мягкость сиденья?

22. Какие методы используются для оценки комфортабельности кресел?

23. Какое оборудование необходимо иметь на рабочем месте?

24. Какими качествами должен обладать инструмент, используемый на рабочем месте?

25. Какие способы захвата инструмента существуют?

26. Какие характеристики рукояток делают их эргономичными?