Методи ергономісних досліджень

Ергономіка застосовує різноманітні методи дослідження, які використовуються різними науками, зокрема технічними й гума­нітарними. Таке різноманіття пов'язано зі специфікою самого об'єкта дослідження та складністю трудової діяльності як процесу.

Незважаючи на те, які методи використовуватимуться для до­слідження системи, виокремлюють три основні принципи вив­чення ергономічних явищ:

— єдність свідомості та діяльності;

— людину як визначальний елемент системи, в якій відносини формуються як «суб'єкт праці — засоби праці»;

— системності та комплексності.

Сутність першого принципу у тому, що будь-яка трудова діяль­ність обов'язково є цілеспрямованою, а, отже, свідомою, тобто такою, що має соціально-економічну мету задоволення інтересів соціальних груп суспільства. Крім того, ергономіка, моделюючи системи, ставить завдання не лише задовольнити об'єктивні по­треби людства, а й забезпечити розвиток особистості, ефективне використання творчого потенціалу.

Другий принцип свідчить про те, що будь-які наукові дослі­дження систем мають починатися з аналізу людини як елемента системи, адже вона не лише є цілеформуючим елементом, а й може обирати, змінювати засоби праці, впливати на зовнішнє се­редовище.

Останній принцип є дуже важливим, оскільки, зважаючи на динамічність системи, її не можна розглядати одномоментно. До­слідження необхідно проводити послідовно та постійно. Крім то­го, даний принцип вимагає розгляду системи як єдиного цілого та узагальнення відокремлених знань щодо стану та перспектив проектування кожного з елементів системи, тому для системного підходу в ергономіці характерним є обов'язковий аналіз можли­вих наслідків експлуатації системи, зокрема ризиків для здоров'я людей та змін навколишнього середовища.

Варто зазначити, що ергономічний підхід до вивчення та оптимізації систем «людина — машина — середовище» має низку особливостей, які в методичному плані полягають ось у чому:

1) проектуючи системи та їх компоненти, діяльність, необхід­но застосовувати як експериментальні, так і апріорні методи;

2) для аналізу результатів мають бути використані лише уза­гальнені показники, наприклад, активності, напруження, комфорт­ності діяльності, а також застосовуватися відповідні процедури, інтегральні критерії на основі одиничних показників;

3) ергономічні дослідження мають бути системними, постій­ними, що передбачає одночасне використання різних методів до­слідження, які віддзеркалюють взаємозв'язки між елементами системи, їхні властивості.

Як було зазначено раніше, в ергономіці всі методи досліджен­ня умовно поділяють на дві групи (рис. 4.1) — аналітичні (апріор­ні) та експериментальні (зокрема описові). Аналітичними мето­дами вважаються ті, що вимагають проведення розрахункових дій, висування гіпотез і т. ін. Суть аналізу системи «людина — машина — середовище» — у розчленуванні об'єкта, предмета чи відносин, що склалися в системі, на складові, елементи (ознаки, властивості, риси, типи тощо) та їх відокремленому вивченні, а також з'ясуванні зв'язків між ними (структури). Експериментальні методи дозволяють вивчити елементи системи та зв'язки в ній через їх відтворення в штучно створених або звичайних умовах.

Основними аналітичними методами, що використовує ерго­номіка, є методи проектного аналізу: функціонально-структурний та функціонально-вартісний аналізи.

Методи проектного аналізу дозволяють оптимізувати структу­ру системи. Метою функціонально-структурного аналізу є обґрун­тування мети ергономічного дослідження, а метою функціонально-вартісного аналізу — оптимізація співвідношення якості та вит­рат на експлуатацію, придбання, транспортування об'єкта, що дос­ліджується.

Рис. 4.1 Основні групи методів ергономічного дослідження системи «людина-машина-середовище»

Суть функціонально-структурного методу полягає у дослі­дженні відповідності структури системи її функціям і визначенні адекватності функцій системи її завданням. Наприклад, маємо проаналізувати систему «зварювальник — апарат для повітряно-плазмового різання металів». Дана система створена для автома­тичного повітряно-плазмового різання чорних та кольорових металів завтовшки до 10 мм. Система складається з людини — зварювальника, та машини — апарата для повітряно-плазмового рі­зання металів, середовище може змінюватися, оскільки робоче місце працівника є нестаціонарним. Структуруємо систему від­повідно до функцій, які виконуються в ній: апарат складається з блока живлення, який дозволяє отримати енергію, та плазмотрона, що виконує основну роботу (завдання). Людина лише керуєапаратом. До даної системи висуваються вимоги: забезпечувати стійке збудження допоміжної дуги й автоматичне підвищення струму під час запалювання робочої дуги, стабільність струму робочої дуги у визначених межах, крутизну зовнішньої характе­ристики. Дані вимоги виконуватимуться лише за умов урахуван­ня оптимальних параметрів напруги холостого ходу, швидкості різання, номінального струму різання, меж регулювання струму різання, напруги трифазної мережі живлення та спожитої потуж­ності. Функціонально структурний аналіз передбачає досліджен­ня того, наскільки відповідні параметри системи дозволяють за­безпечити виконання функцій. Отже, порівнюючи, як правило, параметри системи з еталонними, визначають відхилення, тобто можливі напрями вдосконалення системи.

Функціонально-вартісний аналіз системи передбачає, що пред­метом аналізу не є об'єкт як такий, а насамперед функції, які він ви­конує та обов'язковість визначення потреб споживача (які функції має виконувати об'єкт і які існують варіанти поєднання цих функ­цій). При цьому дається вартісна оцінка виконання кожної функції. Повертаючись до нашого прикладу, завдяки функціонально-вартіс­ному аналізу, крім визначення основних функцій системи, дадуть оцінку вартості виконання кожної, зокрема роботи людини в системі. До аналітичних методів також відносять математичні методи обробки експертних даних, формалізації та моделювання опера­торської діяльності. Будь-які математичні методи являють собою сукупність алгоритмів, які ґрунтуються на теоретичних положен­нях, ідеях певного розділу математики і дозволяють здійснювати комплексний аналіз закономірностей, відносин, зв'язків. Так, для аналізу впливу різних факторів на трудову діяльність використо­вують дисперсійний аналіз. Залежно від кількості чинників він 1 може бути одно-, дво-, багатофакторним. Для проведення диспер­сійного аналізу вся сукупність експериментальних даних поділя­ється на групи за обраними факторами. Значення впливу чинника оцінюється за допомогою критерію узгодженості Фішера, який євідношенням факторіальної дисперсії до ймовірної. У разі, коли відхилення між дисперсіями значне, то дія даного фактора на досліджуваний показник є суттєвою. Оцінювання достовірності ре­зультатів відбувається за принципом практичної упевненості, суть якого в тому, що достовірними вважаються ті події, що мають близьку до одиниці ймовірність.

Моделюючи та формалізуючи операторську діяльність, вико­ристовують теорії автоматів, надійності та ймовірності, автома­тичного регулювання, інформації, ігор та ін.

До групи експериментальних методів відносять методи опису мікрокліматичних умов, біомеханіки, антропометричного аналізу, психологічні та фізіологічні методи. За допомогою психологічних методів здійснюють аналіз діяльності людини в системі в реальних або лабораторних умовах, також оцінюють вплив різних факторів на трудову діяльність, ефективність системи в цілому. Фізіологічні методи дозволяють вивчити фізіологічні стани людини в процесі трудової діяльності, визначити реакцію різних систем організму людини на виконання тих чи інших дій, тобто дається оцінка витрат людського організму під час виконання завдання в системі.

В ергономічних дослідженнях застосовуються також методи біомеханіки (прискорена кінозйомка, циклографії, кіноциклографія, електрична тензометрія тощо). Циклограмою є фотозйомка руху на нерухомій пластинці. Для цього на нерухомих частинах тіла «випробуваної» людини закріплюють мітки, що світяться. Перед фотоапаратом поміщають обтюратор, який з певною час­тотою закриває об'єктив. На фотоплівці фіксуються послідовні положення міток, які переміщуються в процесі руху разом із час­тинами тіла. Тензометричний метод використовують для макро-та мікрокутових вимірювань, особливо — для вимірювання мак-розмін суглобового кута при дослідженні тремору. Отже, ця гру­па методів дає характеристику руховій активності людини з погля­ду ефективності роботи різних ланок опорно-м'язового апарата.

З метою вивчення умов, у яких відбувається виробничий про­цес, застосовують методи опису мікрокліматичних умов, які до­зволяють вимірювати температурний режим, вологість повітря, рівень шуму, інтенсивність випромінювання, вібрації, визначати токсичні речовини тощо.

Для вирішення багатьох задач в ергономіці застосовують техні­ку антропометричного дослідження: соматографію, яка базується на техніко-антропометричному аналізі положення тіла та зміни робочої пози людини, співвідношень розмірів машини і людини. Соматографія — метод схематичного зображення людського тіла в технічній або іншій документації в зв'язку з проблемами вибору співвідношень між пропорціями людської фігури, формою та розмірами робочого місця. В інженерній графіці використовуються всі норми та прийоми технічного креслення та нарисної геометрії (рис. 1.5). Останнім часом через значну трудоємність класичну со­матографію видозмінено — застосовують метод плоских манеке­нів (шаблонів-моделей) тіла з шарнірними сполученнями.

Рис . 1.5. Метод соматографії

(Фігура людини зображується в 3-х проекціях з урахуванням головних контурних та Функціональних розмірів (а), або як спрощений образ людської постаті (б).)

Тож результати аналізу на базі цього методу дозволяють зна­ходити оптимальні варіанти організації робочого місця з ураху­ванням пропорційних співвідношень між параметрами людини та машини.

Незалежно від того, які експериментальні методи використо­вуються в дослідженні, необхідно дотримуватися правил «еколо­гічної валідності» даних. Поняття «екологічна валідність» — це ознака, що свідчить про чистоту і достовірність даних, тобто від­повідність лабораторних результатів експерименту реальним умо­вам. Щоб дані експерименту були екологічно валідними, необхід­но враховувати такі обмеження:

— індивідуальні особливості виконання операцій не розглядати, як правило, до уваги беруться середні дані;

— в експериментах мають брати участь треновані працівники, параметри діяльності яких мають стабільний характер;

— розглядати дані, отримані в стандартних умовах, виключа­ючи функціональні зрушення в стані працівника;

— враховувати віковий ценз, тобто аналізується діяльність пра­цівників лише у віці 18—40 років;

— як критерій надійності роботи працівника необхідно вико­ристовувати критерій точності її виконання, тобто розраховують відносну кількість помилок;

— має зберігатися типовість елементів, які досліджуються, враховуватися цілі дослідження у проектуванні експерименту, що дає можливість моделювання екстремальних ситуацій.

Врахування згаданих обмежень дозволить наблизити результати лабораторних експериментів до таких, які можна отримати в реаль­них умовах, тобто сформувати максимально ефективну систему.

Експериментальні методи дослідження мають велике значення у проектуванні нових систем, оскільки дозволяють з'ясувати такі особливості організації взаємодії та зв'язків людини і технічних засобів, які не можна виявити в процесі аналізу (що пов'язано з тим, що на практиці, як правило, до людини висуваються досить низькі вимоги). У ході проведення експерименту визначаються граничні можливості людини та машин (критичні показники). З цією метою ускладнюються завдання (зокрема включаються додаткові завдан­ня), моделюються аварійні ситуації. Визначення критичних пока­зників дозволяє виявити переваги кількох варіантів технічних за­собів у порівняльних дослідженнях. Крім того, фіксується «резервний» час, тобто час понад мінімально необхідний, протягом якого працівник може прийняти правильне рішення, запобігти відхи­ленню регульованого параметра за встановлені межі.

Розглянемо детальніше групу психологічних методів досліджен­ня. Найпоширенішими методами є спостереження, опитування, ан­кетування (хоча останні два повною мірою також належать і до арсе­налу соціометричних методів). Опитування являє собою метод, що дозволяє зібрати інформацію у вигляді відповідей на поставлені запитання. Опитування може проводитися у формі бесіди чи анке­тування. Результати опитування є суб'єктивними даними, тому від відвертості та професійності осіб, які відповідали на питання, залежатиме ефективність застосування цього методу. Анкетуван­ня та опитування, як правило, використовують з метою вивчення ставлення працівників до організації системи, з'ясування можли­вих причин конфліктів у колективах, визначення системи пріори­тетів і цінностей людей.

Спостереження і самоспостереження — також поширені методи в ергономіці. Їх розуміють як цілеспрямований, організований, сис­тематизований розгляд досліджуваного об'єкта. Отримана інформа­ція є суб'єктивною, проте іноді вона є єдиним джерелом даних про особливості діяльності, які не можна вивчити іншими методами.

Психологічне тестування є стандартизованою методикою, що дозволяє діагностувати ступінь вираження у людини психічних властивостей або станів у процесі виконання практичних завдань. Тести дозволяють оцінити кількісно та якісно сприйняття люди­ною інформації, якість уваги, властивості короткострокової та довгострокової пам'яті, особливості мислення, вивчити когнітив-ний стиль діяльності тощо.

Фізіологічні методи представлені методами вивчення динамі­ки різних фізіологічних функцій: електроенцефалографія (запис електричної активності мозку), електроміографія (запис потенці­алу дій м'язів, їх тонусу), реєстрування шкірогальванічної реакції (вимірювання різності потенціалів шкіри, що є показником емо­ційного стану людини), електрокардіографія (запис електричної активності серця), електрооколографія (запис потенціалу, який виникає під час повороту очного яблука), вимірювання артеріаль­ного тиску, термометрія. Дані методи дозволяють оцінити витра­ти енергії людини або частин її тіла у процесі виконання певних операцій, виконання завдань у системі. В результаті цих дослі­джень можна визначити оптимальне фізичне та психічне наван­таження на людину в системі, ризики для здоров'я, фактори впливу на працездатність і т. ін.