Проектирование рабочего места человека-оператора

(положение сидя и стоя). Эргономический расчет

Параметров рабочего места

Теоретическая часть

Данные о строении тела человека, его форме, размерах, их вариабельности и различиях в зависимости от пола, возраста, этнотерриториальных особенностей, рода занятий, принадлежности городу или селу и других факторов необходимы для:

– конструирования технических средств деятельности (станков, подъемно-транспортных машин, медицинского оборудования, мебели, изделий культурно-бытового назначения, спортивного инвентаря и т.п.);

– средств коллективной и индивидуальной защиты;

– одежды и обуви;

– при аттестации и паспортизации рабочих мест;

– при эргономической экспертизе готовой продукции.

Обязательный и корректный учет размеров тела позволяет создать в значительной степени оптимальные условия для поддержания рациональной рабочей позы и выполнения рабочих движений. А именно: рассчитать границы досягаемости для рук и ног; рассчитать параметры безопасных рабочих пространств и доступов к узлам монтажа, наладки и ремонта; безопасных расстояний, проходов, аварийных выходов, лестниц; оградительных устройств, площадок, временных вспомогательных сооружений и т. п.

Эргономические размеры тела — это прежде всего инструмент проектирования (организации) рабочей позы путем расчета на их основе эргономических параметров элементов рабочих мест и их пространственной организации. Среди последних особого внимания заслуживают опорные поверхности (поверхность сиденья, спинки, подлокотников; рабочая поверхность и подставка для ног), которые постоянно и непосредственно соприкасаются с телом работающего и являются исходными при расчетах других параметров рабочего места.

Применительно к задачам эргономики и конструирования выделяются эргономические антропометрические признаки, или эргономические размеры тела. Они отличаются от классических размеров тела тем, что внешне ориентированы в пространстве так же, как и рабочие движения и позы, а следовательно, соответствуют ориентации параметров производственного оборудования (высота, ширина, глубина). Кроме того, эргономические размеры тела отличны по структуре, базам отсчета, способам измерений и т. п. Они измеряются в положении стоя, сидя и лежа, а также в переходных положениях тела.

Эргономические размеры тела по методам измерений и практическому значению делятся на две группы: статические и динамические.

При расчетах эргономических параметров рабочих мест на основе антропометрических данных, необходимо учитывать: положение тела работающего (стоя, сидя, лежа), а также возможность его изменения; величину размаха рабочих движений; необходимость (или ее отсутствие) ограничения рабочего пространства (кабины, отсеки, площадки и т.п.); возможность регулирования параметров рабочего места; возможность передвижения сиденья, педали, подставки для ног; параметры обзорности и др.

При использовании антропометрических данных следует: предусматривать по возможности большее число регулируемых параметров производственного оборудования и рабочих мест; рассматривать все множество антропометрических признаков как одинаково необходимое, выявляя их значимость при анализе конкретных объектов производственного оборудования; учитывать, что базы отсчета при расчетах параметров машины не должны противоречить тем, которые используются при измерении размеров тела; допускать округление цифровых значений используемых антропометрических признаков только в пределах 1 см и 1°; знать, что не существует человека, все размеры тела которого соответствовали бы только средним арифметическим значениям или только 5-му или 95-му перцентилям; это лишь условное предположение.

Не рекомендуется: рассчитывать параметры машины на основе средних арифметических значений антропометрических признаков; использовать антропометрические данные значительной давности (20—25 лет); использовать антропометрические данные, приводимые в справочниках, монографиях и т.п., если не указаны год сбора материала, пол, возраст и национальность контингента исследуемых, численность обследованной группы населения; ориентироваться на размеры тела, взятые в положении стоя, для расчетов параметров рабочих мест, предназначенных для работы сидя; получать основные эргономические размеры путем сложения отдельных классических размеров; применять зарубежные данные.

Процесс использования размеров тела при расчетах эргономических параметров рабочих мест и производственного оборудования можно сгруппировать в несколько правил, основу которых составляет метод перцентилей.

Правило 1. Определить характер контингента потребителей, для которого предназначено оборудование (пол, возраст, национальность, род занятий, однородность или смешанность группы по указанным выше признакам). Например, промышленные рабочие Российской Федерации — это мужчины и женщины различного возраста, различной этнической принадлежности и проживающие в различных регионах страны. Внутри когорты промышленных рабочих есть группы, резко отличающиеся по роду деятельности, а следовательно, по тем техническим средствам, которые они используют. Так, на конвейерах (кроме конвейеров для сборки тяжелых деталей) работают в основном женщины различных возрастов, в станкостроении – мужчины (большинство) и женщины, в текстильной и пищевой промышленности – в основном женщины, в электронной промышленности – молодые женщины, на подъемно-транспортных машинах – в основном мужчины и т.д.

Следует учитывать стремительное увеличение размеров тела у молодого поколения по сравнению со старшим.

Знание процентного соотношения потребителей по полу, возрасту, национальности, принадлежности городу или селу и т.п. важно для повышения степени удовлетворенности работающих с техникой.

Правило 2. Составить перечень конкретных эргономических параметров рабочего места, которые будут рассчитаны на основе размеров тела работающего. При этом следует определить:

– тип рабочего места согласно предложенной классификации;

– принадлежность параметра к группе габаритных, свободных или компоновочных;

– ориентацию параметра в пространстве (ширина, высота, глубина);

– возможность регулировки параметра или отсутствие таковой;

– возможность передвижения элементов рабочего места (подвижность сиденья, перемещение педалей, выдвижение рабочих поверхностей, передвижение пультов на гибких шлангах, подвижность всего поста управления и т. п.);

– возможность передвижения работающего или отсутствие таковой.

Правило 3. Выбрать антропометрический признак, который необходим для расчета того или иного параметра машины. При выборе признака следует учитывать: рабочее положение тела работающего; особенности рабочей позы (корпус наклонен, выпрямлен, руки на весу или на подлокотниках, ноги на полу или на подставке, на педалях и т.п.); особенности антропометрического признака, обусловленные полом, возрастом, национальностью, родом занятий и т.п.

Правило 4. Выбрать крайние перцентильные значения признака и этим определить объем удовлетворенных потребителей. Этот выбор в первую очередь связан с наличием или отсутствием регулировки рассчитываемого параметра.

Перцентиль – это сотая доля измеренной совокупности, выраженная в процентах, которой соответствует определенное значение признака. 95-й перцентиль соответствует наибольшему значению признака. 5-й перцентиль соответствует наименьшему значению признака. 50-й перцентиль соответствует среднему арифметическому значению признака М.

Для определения верхней и нижней границ диапазона регулировки параметра используют два значения антропометрического признака, соответствующие 5-му и 95-му перцентилям определенной группы населения. В этом случае объем потребителей, удовлетворенных значением параметра, будет равен 90 %. Неудовлетворенными останутся 5 % работающих с наибольшими и 5 % с наименьшими размерами тела, т. е. всего 10%. 

Рабочее место – наименьшая целостная единица производства, жизнедеятельности, в котором присутствуют три основных элемента: предмет, средство и субъект труда (деятельности).

При расчете параметров рабочего места следует учитывать: базу отсчета в выбранной системе координат (фронтальной, горизонтальной, срединно - сагиттальной плоскостях); рабочее положение человека; величину размаха рабочих движений; количество элементов рабочего места; параметры обзорности; возможность подвижности элементов рабочего места (сиденья, педали).

Базы отсчета в положении стоя:

- на плоскости пола или горизонтальной плоскости, параллельной полу;

- на фронтальной плоскости, параллельной переднему краю оборудования;

- на срединно-сагитальной плоскости.

Базы отсчета в положении сидя:

- на плоскости пола, сиденья или горизонтальной плоскости , параллельной полу; - на фронтальной плоскости, касательной к наиболее выступающим точкам спины.

Процесс использования размеров тела при расчетах эргономических параметров рабочих мест основан на методе перцентилей.

Антропометрические признаки - соматические характеристики человека, отражающие его внутривидовые вариации строения и закономерности развития (линейные, периметровые, угловые размеры тела, сила мышц, форма головы, грудной клетки и др.) и выраженные количественно (мм, град, кг, баллы и т.п.).

Расчетная часть

Цель работы: освоение методики расчета параметров рабочего места (в положении сидя и стоя).

Задание:

1. Рассчитать границы максимальной и минимальной вертикальной и горизонтальной досягаемости для рук в положении стоя (эргономический расчет параметров рабочего места человека-оператора – положение стоя).

2. Рассчитать высоту, глубину и ширину рабочей поверхности, сиденья и подставки для ног в положении сидя (эргономический расчет параметров рабочего места человека- оператора – положение сидя).

Методические рекомендации по выполнению задания

Методические рекомендации по измерению антропометрических признаков и их обозначению представлено на рис. 8.1 (а, б, в) – положение сидя и на рис. 8.2 (а, б, в, г) – положение стоя.

В табл. 8.1 и табл. 8.2 приведен перечень эргономических размеров тела и их статистические параметры, необходимые для расчетов линейных параметров элементов рабочих мест для работы в положении стоя и сидя. Измерения проведены в 1994 г. — мужчины (166 человек) и женщины (207 человек) в возрасте 18—21 год. Следует отметить, что эти размерные данные характеризуют городское население.  

В таблице 8.3 – положение сидя и таблице 8.4 – положение стоя приведен расчет параметров рабочего места на основе антропометрических признаков и метода перцентиля.

Рис. 8.1. Эргономические размеры тела в положении сидя:

а,б - продольные и поперечные размеры тела; в - переднезадние размеры тела

                            в                                                                 г

Рис. 8.2. Эргономические размеры тела в положении стоя:

а - продольные размеры отдельных частей тела; б,в,г - габаритные размеры тела

(соответственно - продольные, поперечные, переднезадние)

 

Таблица 8.1

Эргономические размеры тела (антропометрические признаки)

Положения сидя

№ п/п	Размер тела	Пол	Х	S	P5	P95
	Высота над сиденьем:
1	верхушечной точки	М	91,18	3,18	85,76	95,20
		Ж	85,86	3,18	80,63	90,08
2	затылочной точки	М	79,98	3,25	74,63	85,32
		Ж	74,69	3,29	69,28	80,10
3	шейной точки	М	65,12	3,11	60,00	70,24
		Ж	61,96	2,87	57,24	66,68
4	плечевой точки	М	62,02	2,90	56,36	66,19
		Ж	57,80	2,70	53,27	62,33
5	подлопаточной точки	М	44,84	2,80	40,23	49,45
		Ж	42,43	2,83	37,78	47,09
6	глаз	М	79,04	3,26	73,69	84,40
		Ж	74,17	2,93	69,36	78,99
7	талии	М	26,26	2,16	22,72	29,80
		Ж	24,59	2,03	21,25	27,93
8	локтя	М	24,29	2,52	20,15	28,43
		Ж	23,56	2,41	19,60	27,52
9	бедра	М	15,06	1,75	12,19	17,93
		Ж	14,76	1,36	12,60	17,23
10	Сиденье – III пальцевая фаланга опущенной вниз руки	М	18,01	2,64	13,66	22,65
		Ж	16,12	2,68	11,71	20,53
11	Высота колена над полом	М	56,19	2,52	52,04	60,33
		Ж	52,71	2,43	48,71	56,72
12	Высота подколенного угла над полом	М	46,79	2,40	42,85	50,79
		Ж	42,34	2,30	38,56	46,12
13	Бидельтоидный диаметр	М	45,76	2,25	41,63	49,23
		Ж	41,16	2,11	37,70	44,63
14	Наибольшая ширина таза	М	36,15	2,33	32,31	39,98
		Ж	37,24	2,32	33,42	41,06
15	Межлоктевой диаметр	М	37,90	3,36	32,38	42,42
		Ж	35,05	3,16	29,85	40,26
16	Наибольший межлоктевой диаметр	М	46,80	3,49	41,06	52,54
		Ж	42,49	3,05	37,48	47,51
17	Спинка сиденья – передняя поверхность туловища	М	22,67	1,99	19,39	25,95
		Ж	23,49	1,99	23,43	27,45
18	Спинка сиденья – III пальцевая точка	М	37,49	2,04	34,14	40,84
		Ж	34,20	1,97	30,96	37,43
19	Спинка сиденья – подколенный угол	М	51,65	2,57	47,58	55,72
		Ж	49,56	2,85	40,63	54,01
20	Спинка сиденья – колено	М	61,04	2,98	56,13	65,95
		Ж	58,38	2,89	53,63	63,14
21	Спинка сиденья – конечная точка стопы	М	76,70	3,83	70,41	83,00
		Ж	72,69	3,41	67,08	78,30

 

 

Таблица 8.2

Эргономические размеры (антропометрические признаки)

Положение стоя

№ п/п	Размер тела	Пол	Х	S	P5	P95
	Высота над полом:
1	верхушечной точки (рост)	М	175,69	5,62	166,44	184,94
		Ж	163,69	5,74	154,24	173,13
2	плечевой точки	М	146,34	5,52	137,25	155,42
		Ж	135,99	5,48	126,97	145,00
3	фаланговой точки	М	77,30	3,85	70,96	83,64
		Ж	73,12	3,35	67,60	78,63
4	пальцевой III точки	М	66,81	3,68	50,75	72,87
		Ж	63,47	3,20	58,21	68,73
5	глаз	М	163,74	5,33	154,65	172,84
		Ж	152,55	5,65	143,25	161,84
6	линии талии	М	107,89	4,60	100,33	115,46
		Ж	101,97	4,19	95,08	108,86
7	локтя	М	108,32	4,82	100,41	116,23
		Ж	101,04	4,21	94,12	107,97
8	подъягодичной точки	М	80,74	4,12	73,96	87,52
		Ж	74,89	4,19	67,99	81,97
9	Длина кисти	М	18,79	0,87	17,36	20,22
		Ж	16,84	0,80	15,55	18,15
10	Длина стопы	М	26,61	1,18	24,67	28,55
		Ж	23,92	1,05	22,19	25,64
11	Бидельтоидный диаметр	М	45,76	2,25	41,63	49,23
		Ж	41,16	2,11	37,70	44,63
12	Вертикальная досягаемость рук	М	221,91	8,28	208,29	235,53
		Ж	204,71	7,92	191,68	217,75
13	Размах рук	М	178,17	6,75	167,07	189,27
		Ж	163,95	7,51	151,60	176,30
14	Размах рук, согнутых в локтях	М	93,48	3,68	87,42	99,54
		Ж	87,01	3,80	80,76	93,26
15	Передняя досягаемость рук	М	84,90	4,00	78,32	91,48
		Ж	78,94	3,77	72,74	85,14
16	Наибольший поперечный диаметр туловища	М	51,16	3,10	46,11	56,48
		Ж	46,84	3,12	41,70	51,97
17	Наибольший переднезадний диаметр туловища	М	24,54	2,03	20,68	31,16
		Ж	24,23	2,04	20,86	27,59

 

Таблица 8.3

Расчет параметров рабочего места на основе антропометрических признаков и метода перцентиля (положение сидя)

 

Параметр рабочего места	База отсчета	Антропометрический признак для расчета параметра	Перцентиль, %	Числовое значение параметра рабочего места, мм	Примечание
высота рабочей поверхности	пол или другая опорная поверхность для стоп	высота сиденья дельтовидная левая — локтевая правая высота подколенного угла над полом плюс 270—280 мм высота локтя над сиденьем	95		необходима подставка для ног
глубина рабочей поверхности	передний край оборудования	передняя досягаемость руки минус передне-задний диаметр тела	5
высота пространства для ног	пол или другая опорная поверхность для стоп	удвоенная высота бедра над сиденьем плюс высота подко­ленной ямки над полом	95		следует учитывать диапазон регули­рования сиденья по высоте
глубина пространства для ног	передний край оборудования	спинка сиденья — конечная точка стопы минус передне-задний диаметр тела	95
высота подставки для ног	пол или другая опорная поверхность для стоп	определяется диапазоном регулирования высоты сиденья	5 – 95		измеряется по ее заднему краю
длина подставки для ног; угол наклона подставки	то же	не менее 1,5 длины стопы; величина угла сгибания и разгиба­ния в голеностопном суставе	95; 95
ширина рабочей поверхности	срединно-сагиттальная плоскость тела (плоскость симметрии сиденья)	размах рук; размах рук, согнутых в локтях; дельтовидная левая — локтевая правая; дельтовидная левая — пальцевая правая; межлоктевой диаметр	5, 5, 5, 5, 95		антропометриче­ский признак выбирается в зависимости от типа рабочего места
ширина пространства для ног	срединно-сагиттальная плоскость тела (плоскость симметрии сиденья)	наибольшая ширина таза с учетом мягких тканей	95
ширина подставки для ног	то же	не менее ширины трех стоп	95
досягаемость для рук по ширине: максимальная; средняя; минимальная	то же	размах рук; размах рук, согнутых в локтях; межлоктевой диаметр	5, 5, 95		значения всех антропометрических признаков разде­лить пополам

 

Таблица 8.4

Расчет параметров рабочего места на основе антропометрических признаков и метода перцентиля (положение стоя)

Параметр рабочего места	База отсчета	Антропометрический признак для расчета параметра	Перцентиль, %	Числовое значение параметра рабочего места, мм	Примечание
высота рабочей поверхности	пол или другая опорная поверхность для стоп	высота локтя над полом ±100 мм	95		необходима подставка для ног, регулируемая по высоте
глубина рабочей поверхности	передний край оборудования	передняя досягаемость руки минус передне-задний диаметр тела	5		работающий касается туловищем края оборудования
высота пространства для ног	пол или другая опорная поверхность для стоп	высота нижнеберцовой точки над полом
глубина пространства для стоп	передне-нижний край рабочей поверхности	2/3 длины стопы	95		необходимо учитывать диапазон регулирования высоты подставки для ног
высота подставки для ног	пол или другая опорная поверхность для стоп	различия между значениями длины тела, соответствующими 5 и 95% перцентилям	95
досягаемость для рук по глубине в горизонтальной плоскости	передний край оборудования	передняя досягаемость для рук минус наибольший передне-задний диаметр тела	5
граница максимальной досягаемости (на уровне плечевого пояса)	передний край оборудования
граница минимальной досягаемости (на уровне локтя)		локтевая-пальцевая минус 1/2 наибольшего передне-заднего диаметра тела	95
досягаемость рук: в верхней зоне; в средней оптимальной зоне; в нижней зоне	пол или другая опорная поверхность для стоп	от высоты плеча над полом до вертикальной досягаемости для руки; от высоты плеча над полом до высоты локтя над полом; от высоты локтя над полом до высоты лучевой точки над полом	5, 5, 95		в этой зоне размещаются редко используемые органы управления

 

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться: