Ергономични принципи и задачи при проектиране на работни съоръжения и системи

Димитрина Караманска, Департамент по Хуманитарни науки, Химикотехнологичен и металургичен университет, София, Бул. Кл. Охридски 8, E-mail: d_karamanska@hotmail.com
Искра Йошовска, Департамент по Хуманитарни науки, Химикотехнологичен и металургичен университет, София, Бул. Кл. Охридски 8 , E-mail: iyoshovska@yahoo.com

Анотация В статията се представят основни ергономични задачи, принципи и изисквания за проектиране на работни съоръжения и системи при съблюдаване на европейските стандарти.
Ключови думи: ергономични принципи, задачи, проектиране, работни системи, съоръжения.

I.ВЪВЕДЕНИЕ

Трудовото ежедневие на съвременния човек е немислимо без използване и работа с нови техники, технологии и други работни съоръжения. Човешката дейност може да бъде оптимизирана с помощта на ергономичен подход при проектирането й. Прилагането на ергономичен подход при проектирането на човешката дейност, разглеждана като своеобразна “работна система”, е важен момент в процеса на проучване на взаимодействието между хора, техниката и работна околна среда, при който се отчитат човешките възможности, умения, ограничения и нужди.

II. РАБОТНА СИСТЕМА И НЕЙНИТЕ КОМПОНЕНТИ

А. Работна система

Работната система обединява хората (операторите), работните съоръжения (включително и машините), непосредственото пространство, околна среда, работните задачи, процеси, управлението и организацията, и взаимодействието между тях [6].
Като работна система може да се разглежда всяка човешка дейност, извършвана от един човек или група хора в производствено предприятие, офиси и в бита.

Б. Компоненти на работната система

Трите основни компонента на работната система са човекът (оператор), работното съоръжение и средата [3]. Операторът – това е човекът (или група хора), извършващ определена дейност с машини и работни съоръжения за достигане на предварително зададена цел. Работните съоръжения са машини, инструменти, устройства, мебелировка, инсталации и други елементи, използвани във всяка конкретна работна система.

Работното съоръжение е само един от компонентите на работната система и не бива да се разглежда изолирано. Добрият проект на работна система започва с човека- оператор. Взема се под внимание очакваното взаимодействие на човека с работното съоръжение, както цяло. Това е особено важно, тъй като работното съоръжение е взаимосвързано от останалите компоненти на системата.

Работна среда включва физични, химични, биологични, организационни, социални и културни фактори, които заобикалят човека в работното пространство. Разгледани комплексно трите елемента на работната система оформят работното пространство, в което са ситуирани работните места и където се изпълняват работната дейност и работните задачи.

В. Работна дейност, задачи, стрес, умора

Работната дейност – включва съвкупност от работни задачи, извършвани от човека за достигане на очаквания резултат от работната система.
В процеса на работа човек е подложен на различни външни въздействия (стрес), които след превишаване на допустимите ергономични граници, могат да нарушат както физиологичното така и психологичното му състояние.

Всъщност получава се напрежение при работа (това е вътрешната реакция на организма под въздействие на външни фактори). Ефектът от влиянието на стреса при работа върху човека зависи от индивидуалните му характеристики и възможности. Натрупването на специфични за отделния човек дози напрежение, води до умора. По своята същност умората включва локални или общи прояви на напрежението при работа, като физиологични и психологични дисфункции с пряко отражение върху качеството на работа, които са напълно обратими след почивка [3]. Намаляването на ефектите на умората и поддържането на оптимална работоспособност на човека за изпълнение на работните задачи зависи от добрата организация на работата.

Това е постижимо при съблюдаване на ергономичните принципи за проектиране на работата, което означава реализиране на ергономично проектиране на всеки от трите основни компонента на работната система. Целта е да се проектира работна система, отчитаща човешките възможности, способности, нужди. Затова е важно да се решат представените по-долу задачи.

III. ЕРГОНОМИЧНИ ЗАДАЧИ ПРИ ПРОЕКТИРАНЕ НА РАБОТНИ СИСТЕМИ И РАБОТНИ СЪОРЪЖЕНИЯ

Първостепенна задача е определяне на изискванията, които осигуряват ефективност на работната система при безопасен, здравословен и удовлетворяващ труд за човека [4].

Втората задача е определяне на типа хора, които ще работят в системата, т.е. идентифициране на специфичните характеристики на операторите.

Третата задача е извършване на анализ на дейността на човека-оператор включващ: разпределение на функциите между операторите и работното съоръжение; идентифициране на задачите, извършвани от оператора; разделяне на задачите на техните отделни компоненти; определяне на последователността от действия във времето, които трябва да извърши всеки оператор; анализ на текущите действия на оператора, например, чрез симулирането и изучаването на работни ситуации подобни на тези, които се проектират.

Други задачи, които изискват решаване за ергономичното проектиране на работните системи са:

Определяне на необходимите ергономични данни:
Определяне чрез анализ на задачата на ергономичните данни, необходими за оценка на конкретния проект, като например данни за проектирането на скали (четливост, точност и разположение); разположението на скалите и органите за управление.

Определяне на необходимата документация:
информация за операторите, ръководства за поддръжка, инструкции за работа.

Определяне на необходимото обучение:

Вземат се предвид резултатите от анализа на задачата за да се определят специални изисквания за обучение (използване
на симулатор за обучение, с цел избягване на критични човешки грешки), изисквания за безопасност, цена и др.

IV. ЕРГОНОМИЧНИ ПРИНЦИПИ ЗА ПРОЕКТИРАНЕ НА РАБОТНИТЕ СЪОРЪЖЕНИЯ

А. Проектиране, отчитащо антропометрията и биомеханиката

Размери на тялото

Всяко работно съоръжение се проектира така, че да съответства на размерите на тялото на съответната група хора, които се предполага, че ще работят с него. Това са:

  • размерите на тялото (статични и динамични, със съответното облекло и лични предпазни средства);
  • обхватът на движенията на ставите; безопасните разстояния, размерите за достъп [5].

При проектиране на работно съоръжение е добре да се използва от 5-ия до 95-ия персентил за очакваната съвкупност хора. Когато има важни изисквания за здравето и безопасността, трябва да се използват по- широки граници, в съответствие с оценката на риска, не по-малки от 1-ия до 99-ия персентил. Когато съоръжението се проектира за използване от мъже и от жени, трябва да се използват съответните персентили за жени и мъже.

По отношение на здравето, безопасността и ефективността е по-добре да се използва по-голям обхват от антропометрични данни за съответната съвкупност оператори [1]. Специално внимание е необходимо, когато съоръжението се проектира за използване от инвалиди.

Поза

Работната поза на оператора се избира такава, че да не оказва никакво увреждащо въздействие върху човека. При проектирането на работното съоръжение се вземат под внимание следните принципи:

  • добре е да се избягват неблагоприятни пози, като например, извиване, навеждане и продължителни операции, водещи до умора на тялото. Трябва да са възможни промени в позата;
  • машините трябва да дават възможност за промяна на работната поза на оператора между седяща, правостояща и ходеща. Седящата поза е за предпочитане пред правостоящата.
  • да бъдат осигурени подходяща работна поза и съответни опори на тялото. Опорите трябва да са оразмерени и разположени така, че да се избягват небалансирани пози.

Движения на тялото

Работните съоръжения да се проектират така, че да позволяват движението на тялото или на части от него да се осъществява в съответствие с естествените посока и ритъм на движение. В частност, операторът не трябва да е принуден да извършва чести или продължителни движения, включващи крайни размери на ъглите в ставите [5].

При проектирането на работните съоръжения трябва за се спазват следните принципи:

  • работните съоръжения, не трябва да принуждават оператора да остава неподвижен;
  • работните съоръжения трябва да се проектират така, че да се избягват повтарящи се (еднообразни) движения, които могат да доведат до увреждания, заболявания или травми;
  • движения, изискващи висока прецизност и точност трябва да се извършват с малки усилия;
  • помощни средства (като съоръжения за повдигане, дръжки, ограничители и др.) трябва да са предвидени за ръчна работа, изискваща висока точност.
  • работното пространство трябва да има подходящи размери за такива помощни средства;
  • трябва да се избягва прилагането на сили при извършване на въртеливи движения или при крайни положения на китката/ръката.

Физическо усилие (физическо натоварване)

Изискванията за физически усилия, които са необходими на оператора за работа със съоръженията, трябва да се поддържат в нивото за приемане.

Това ниво зависи от

  • теглото, формата, размерите, разпределението на тежестта и положението на обектите при извършването на ръчна работа с тях;
  • продължителността и честотата на прилаганата сила;
  • позата на оператора (седяща или правостояща) и траекторията на движение;
  • правилата и методите на работа;
  • специфичните характеристики на съответната съвкупност оператори (например пол, възраст, здраве, физически възможности и обучение) [5].

При проектирането на работните съоръжения трябва за се спазват следните принципи:

• осигуряване на механични помощни средства, когато необходимата физическа сила не може да се постигне от съответните мускулни групи;
• избягване на продължително статично напрежение на мускулите (като това при вдигнати нагоре ръце).
• ограничаване прилагането на физическа сила, където това е възможно;
• органите за управление, дръжките, ръкохватките и педалите на работното съоръжение да се проектират, избират и разполагат така, че необходимата сила за задействане да е минимална;
• да се избягва нееднакво натоварване на тялото и на крайниците, което зависи от изискванията за силата, размера, формата и разположението на органите за управление.
• при изискванията за захващане на ръчно държано съоръжение, разпределението на тежестта трябва да осигурява точен баланс.

Б. Проектиране на работни съоръжения, отчитащо умствените възможности на човека.

С увеличаване степента на автоматизация на техническите системи има тенденция за намаляване на изискванията за физическа активност и увеличаване на изискванията към умствените възможности на оператора (възприемането и обработката на информация).

При проектиране на работните съоръжения трябва да се вземат под внимание познавателните възможности и способности на оператора, което ще гарантира както неговото здраве и безопасност така и ефективността на работната система [1]. Накратко:

  • работното съоръжение да се проектира по такъв начин, че при работата да не води до умствено претоварване или недостатъчното натоварване на операторите;
  • всяка информация, необходима за изпълнение на работната задача, да бъде лесно достъпна за оператора;
  • информацията да се представя така, че операторът да може лесно да я разбере и използва например, чрез бърз оглед на цялата работна система, както и чрез предоставяне на детайлна информация относно параметрите;

Проектиране на визуални и сигнални устройства

  • проектирането трябва да позволява ясно и недвусмислено възприемане на информацията. Това изисква точен подбор на вида и продължителността на сигналите, както и на цвета, формата, размера, контраста и различимостта им по отношение на светлинния и акустичен фон;
  • избягване на информационно пренатоварване, като се поддържа необходим минимум индикатори за успешно изпълняване на работната задача;
  • тези устройства да осигуряват информация в ясна и недвусмислена форма. Ненужната информация трябва да се избягва;
  • визуалните и сигналните устройства да са разположени по начин, осигуряващ сигурно, ясно и бързо разпознаване и ориентиране. Вземат се под внимание приоритета и честотата на отделните части на информация и необходимостта от обратна връзка за работната задача. Формата и съдържанието на тази обратна връзка трябва да бъдат определени и добре известни на оператора;
  • скоростта и посоката на промяна на информацията върху визуалните устройства трябва да съответства на скоростта и посоката на промяна на информацията от първоначалния източник.

Проектиране на органи за управление

Органите за управление и техните функции се проектират, избират и разполагат така, че да са съвместими с физиологичните (по-конкретно двигателните) характеристики на частите на тялото, които се използват за задействането им (ръце, пръсти, стъпало).

Скоростта, точността и необходимите усилия също трябва да се вземат под внимание. Подходящото проектиране на органите за управление може да спомогне за избягване на човешки грешки, както и свеждане до минимум ефекта от грешката.

Основните принципи за проектиране на органите за управление са [5]:

  • видът, конструкцията и разположението на органите за управление трябва да съответстват на задачата за управление;
  • органите за управление трябва да се проектират и разполагат по такъв начин, че да се намалят до минимум опасностите за здравето и безопасността на оператора, като се вземат предвид и опасностите от злополуки, честота на използване и т. н. Важните органи за управление на ръчно държаното съоръжение да са разположени така, че операторът да може да ги задейства без да пуска ръкохватките;
  • ходът на движение и съпротивлението на органите за управление да се избират съобразно естеството на задачата и с отчитане на физиологичните изисквания на оператора (използват се биомеханични и антропологични данни);
  • функцията на органа за управление да се разпознава лесно, за да се избегне объркване и да се различава от функцията на други сродни или съседни органи за управление;
  • положението на органа за управление, неговото движение и ефектът от това върху визуалното устройство да са взаимно съгласувани;
  • органите за управление и особено стартовите органи за управление да са така проектирани, избрани и разположени, че да се избегне случайно задействане;
  • с цел да се избегне объркване на оператора и съответно да се намалят евентуалните грешки, когато операторът сменя една машина с друга с подобна функция, то тя трябва да има, по възможност, същото разположение на органите за управление и на системата за управление както първата;
  • разположението на панелите за управление, както и тяхната форма, местоположение и блокиране, да са така проектирани, че да се избягват предвидими човешки грешки при управлението;
  • броят на органите за управление да бъде в рамките на възможния минимум, в съответствие с другите изисквания. Органите за управление да са разположени така, че да осигуряват безопасно, недвусмислено и ориентирано към задачата действие. За целта се вземат под внимание фактори като последователност на действията, приоритетност, значимост и честота на отделните действия.

В. Проектиране на работни съоръжения с отчитане на взаимодействието им с физическите параметри на работната среда

При проектирането на работните съоръжения трябва да се вземат под внимание въздействията на всички излъчвания от тях, които могат да повлияят на оператора или на работната среда.

Шум, вибрации и топлинни излъчвания

Излъчванията на шум, вибрации и топлина, създадени по време на работата на работните съоръжения да се сведат до минимум, за да се избегнат опасности за здравето и безопасността и да се осигури комфорт на операторите.

Осветление

Осветлението трябва да отговаря на изискванията, необходими за изпълнение на работната задача. Наред с това е важно да се избягват премигвания; заслепяване или блясък; объркващи сенки; контрастите на осветлението да съответстват на задачата; да е запазено предаването на цветовете. Осветлението трябва да се проектира така, че да не принуждава човека да заема неудобна поза. Там където трябва да се извършва регулиране на осветлението, средствата за регулиране да са разположени подходящо и да улесняват, а не да създават опасности за оператора.

Опасни материали и лъчения

Работните съоръжения се конструират по такъв начин, че всякакви опасни материали и лъчения, присъстващи по време на работа, да бъдат означени и обработени с подходящи устройства, с цел да се избегне излагането на човека на опасности за неговото здраве.

V. ОЦЕНЯВАНЕ НА ЕРГОНОМИЧНО СЪОБРАЗЕНИТЕ ПРОЕКТИ НА РАБОТНИ СИСТЕМИ И СЪОРЪЖЕНИЯ

Целта на оценяването е установяване на степента на реализиране за предварително заложените ергономични принципи и изисквания в проекта. Допуска се разумен компромис между инженерните и ергономичните изисквания, но ако такъв компромис е невъзможен, е необходимо проектът да се преработи.

Методите за оценка се основават на съпоставка и съответствие с данни от действащи стандарти, проектиране с помощта на компютърни програми, симулация на работната задача и на работната околна среда.
Оценяването се извършва от експерти, но и с участието на хората (оператори), непосредствените участници в работната система [2]. Проектите се оценяват във вид на модели, изработени в мащаб или в естествени размери на работното съоръжение или на негови части; или на симулатори, върху които се извършват необходимите действия. Това се документира и е съставна част от цялостната документация на проекта.

VI. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Добрият ергономичен проект дава сигурност, спокойствие и удовлетворение за полаганите усилия от работещия човек. Ергономичното проектиране на работните съоръжения и системи повишава безопасността, ефективността и производителността на труда, подобрява условията на работа и живот на човека и предотвратява неблагоприятните въздействия върху здравето и работоспособността на хората.

ЛИТЕРАТУРА

[1] Караманска, Д., (2004), Ергономично проектиране и европейски стандарти за работни системи, Научна конференция: предизвикателства при присъединяването на страната към европейския съюз, стр.243-248, УНСС-София, 2004, октомври, ISBN 954-494-609-8.
[2] Караманска, Д., П. Карамански, (2005), Проектиране и производство на ергономични технически системи и продукти, Scientific-technical Union of Mechanical engineering, Vol. (80) p. 367-370, III International Conference “Management and Engineering’05” Sofia, June, ISSN 1310-3946.
[3] Караманска, Д., Инженерна психология и ергономия, (2006), С., ISBN 10: 954-89-54-74-5; ISBN 13:978-954-89-54-74-7.
[4] Караманска, Д., (2007), Техническа използваемост на продуктите и системите, С., ISBN 978-954-9870-33-6.
[5] Момов, А., (2006) Ергономия и ергономично проектиране (част I и II), ISBN-10:954-438-558-7 и ISBN-10:954-438-586-X.
[6] БДС EN 614-1:2001. Безопасност на машините. Ергономични принципи за проектиране. Част 1: Терминология и общи принципи
[7] БДС EN 614-2:2003 Безопасност на машините. Ергономични принципи за проектиране. Част 2: Взаимодействия при проектирането на машини и работните задачи.

Вашият коментар

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.