Обзор и наблюдение за технологическим процессом

• Конструкция и расположение средств отображения информации, предупреждающих о возникновении опасных ситуаций, должны обеспечивать безошибочное, достоверное и быстрое восприятие информации. Акустические средства отображения информации следует использовать, когда зрительный канал перегружен информацией, в условиях ограниченной видимости, монотонной деятельности.

• Важной частью эргономики является анатомия человека, которая составляет теоретическую основу антропометрии и биомеханики.

• Антропометрия, или измерение человека, позволяет получить данные, необходимые для правильного расположения органов управления и определения размеров рабочих пространств.

• На практике любая конструкция рассчитывается на 90% населения, так как крайние случаи - это небольшой процент людей в рамках одной группы, размеры которых отличаются от средних значений для данной группы.

• Например, факт существования людей ростом более 2 м ещё не является основанием для того, чтобы это учитывать при проектировании высоты потолков. И, напротив, в некоторых случаях необходимо учитывать, что средние размеры человека, в данной группе населения, меняются в зависимости от возраста, пола, национальности и даже от социального и экономического положения.

• Например, замечено, что рост работников управленческого аппарата, в среднем, на несколько сантиметров выше, чем неквалифицированных рабочих.

• Биомеханика изучает приложение сил телом человека. При этом необходимо учитывать, что:

• человека необходимо учить эффективному приложению сил, так как в условиях техносферы инстинктивные способности зачастую не реализуются

• человек, в отличие от низших животных, может приложить мышечную силу того же порядка, что и масса тела.

• Эффективная биомеханика требует знания анатомии, в частности, расположения основных групп мышц, их состава и способа приведения их в действие.

• Физиология вносит в эргономику два важных компонента: физиологию труда и гигиену труда. Физиология труда изучает процесс производства энергии организмом человека.

• Энергозатраты исследуются для определения количества потребляемой химической энергии, содержащейся в человеческом организме, что, в свою очередь, учитывается для определения ожидаемой продолжительности непрерывной работы в течение смены, частоты и продолжительности перерывов в работе.

• Эргономика учитывает рекомендации по гигиене труда, которые зависят от параметров окружающей среды - метеорологических условий, освещения, шума, вибрации и др. При этом учитываются такие характеристики человека как возраст, пол, пригодность к работе и т.д.

• Учитывая, что во многих авариях и катастрофах виноват сам человек, и при этом цена таких ошибок постоянно возрастает, можно сказать, что существенный вклад в эргономику вносит психология, которая может оказаться полезной в определении человеческих ошибок и даёт возможность разобраться, почему люди их совершают.

• В процессе трудовой деятельности неизбежно взаимодействие с другими людьми, поэтому необходимо иметь определенные познания о закономерностях общения людей, руководства, поведения отдельного работника в организации, группового поведения, а также о взаимодействии людей с окружающей средой.

• Рекомендации эргономики зачастую, ставят цель обеспечить выполнение конкретной работы с определённым эффектом. Под эффектом будем понимать не только экономический результат, но и устранение вредного воздействия на здоровье, и сведение риска несчастных случаев к минимуму.

Возникновение и развитие эргономики

• Зарождение эргономики можно отнести к первым попыткам человека изменить условия, орудия труда и исследовать влияние Среды на труд человека, которые проводились еще в прошлом веке.

• С возникновением мирового кризиса в начале 30-х гг. нашего столетия пропал интерес к человеку как к рабочей силе, а вместе с ним и интерес к эргономическим исследованиям. Только во время второй мировой войны, особенно в военной области, возникает определенная формулировка эргономии. Была исследована способность человека управлением современного оружия и изыскивались способы снижения многочисленных отказов надежности при управлении военной техникой. Однако бурное развитие эргономии наступает лишь после окончания второй мировой войны.

• Предпосылками существенного развития эргономики в настоящее время послужили проблемы, связанные с внедрением и эксплуатацией новой техники и технологии на современном этапе развития производства и оказавшиеся не разрешимыми средствами только технических и медицинских наук. Необходимо было согласовать рекомендации психологии, физиологии, гигиены труда, дизайна и объединить их в общую систему требований к содержанию и характеру труда. На основе теории и методологии такого объединения и возникла эргономика.

• Во многих случаях человек-оператор не в состоянии полностью использовать весь потенциал техники по множеству причин. К ним относятся: несогласованность параметров оборудования и возможностей человека работать в условиях дефицита времени и информации, мощного воздействия внешних факторов (шум, вибрация, излучения, микроклимат и пр.); недооценка заинтересованности человека в использовании новой техники, уровня его интеллектуального и нравственного развития и др. Незнание или игнорирование разработчиком и конструктором этих причин, образующих человеческий фактор, приводило к тому, что производительность новой техники повышалась не более чем на 25-30%. В результате возникло значительное отставание роста производительности труда от роста мощности применяемой техники.

• Во многих случаях человек-оператор не в состоянии полностью использовать весь потенциал техники по множеству причин. К ним относятся: несогласованность параметров оборудования и возможностей человека работать в условиях дефицита времени и информации, мощного воздействия внешних факторов (шум, вибрация, излучения, микроклимат и пр.); недооценка заинтересованности человека в использовании новой техники, уровня его интеллектуального и нравственного развития и др. Незнание или игнорирование разработчиком и конструктором этих причин, образующих человеческий фактор, приводило к тому, что производительность новой техники повышалась не более чем на 25-30%. В результате возникло значительное отставание роста производительности труда от роста мощности применяемой техники.

• Второй проблемой нового оборудования является феномен роста травматизма людей, взаимодействующих с техническими системами на производстве, транспорте и в быту. В целом, если учесть все несчастные случаи в мире, связанные с использованием машин, оборудования, технических устройств, то число ежегодно страдающих от них составит более 10 млн. человек, причем около полумиллиона из них погибает.

• Анализ причин травматизма показывает, что он часто обусловлен ошибочными действиями людей, связанными с недостатками в конструкции техники, средств отображения информации, органов управления машин и механизмов. Например, очень частая ошибка оператора - неправильная интерпретация показаний приборов - предопределяется плохой их читаемостью, подачей информации не в тот момент, когда она необходима, отсутствием сведений у оператора о том, включен ли прибор, подачей информации, требующей мысленного перевода в другие единицы, и пр. Причиной ошибки и аварии техники может быть отсутствие четкой фиксации органа управления, неестественные направления движения педалей и ручек их неправильное расположение, неудобная для захвата форма рукояти и др. Многочисленность и вариативность причин аварий свидетельствуют о необходимости их специального изучения и разработки научно обоснованных методов их предотвращения.

• Третья проблема трудовой деятельности человека с техникой связана с высокой кадровой нестабильностью. Это означает, что какое-то время простаивают рабочие места, работник, подбирающий себе новое место, не участвует в общественном производстве, осуществляются дополнительные затраты на его переподготовку на новом месте работы и пр. В настоящее время эргономисты отмечают усиливающуюся тенденцию к отказу рабочих от тяжелой, опасной, грязной работы. Более половины работающих с техникой ориентировано на творческие моменты в труде. Исследования показывают, что малоквалифицированный, неинтересный, физически тяжелый труд не стимулирует развития личности работника, ограничивает его стремление к духовному росту и нередко сопряжен с асоциальными формами поведения

• Четвертая проблема трудовой деятельности человека с техникой связана с ростом числа нервно-психических заболеваний, вызванных так называемым «индустриальным стрессом». По мнению специалистов, в современных условиях увеличилось воздействие на центральную нервную систему на производстве, в быту, на отдыхе факторов, часто имеющих стрессогенный характер. По данным Всемирной организации здравоохранения, в 65 странах мира, где проживает более 3/4 населения Земного шара, на учете в психоневрологических учреждениях состоит примерно от 72 до 80 млн. психических больных, требующих обязательного стационарного лечения, а прямые денежные затраты, связанные с лечением этих больных, исчисляются суммой в 30 млрд. долл.

• Значительная часть этих заболеваний обусловлена темпами и особенностями организации современного производства.

• Совершенно очевидно, что при проектировании, внедрении и эксплуатации систем «человек—техника—среда» должны учитываться реальные возможности человека, которому предстоит работать в системе. Эргономист должен отчетливо представлять размер допустимых физических, интеллектуальных, эмоциональных затрат, которых потребует работа с конкретной технической системой, и в соответствии с этим корректировать действия ее создателей: инженера-разработчика, конструктора, технолога.

• 3. Основные цели и задачи, предмет и методы эргономики

• Цели. Первой и главной целью эргономики является повышение эффективности труда, под которой понимается способность достигать поставленной цели в заданных условиях и с определенным качеством. Снижение эффективности свидетельствует в первую очередь о том, что она не в полной мере выполняет свое назначение. В этом случае ее производительность и качество производимого продукта оказываются ниже расчетных, а материальные, энергетические и психические затраты на обеспечение ее функционирования — выше запланированных.

• Эффективность техники невозможна без высокой работоспособности и надежности человека-оператора, которые строго определены в эргономике и за обеспечение которых несет ответственность эргономист.

• Работоспособность - это свойство человека-оператора, определяемое состоянием физиологических и психических функций и характеризующее его способность выполнять определенную деятельность с требуемым качеством и в течение требуемого интервала времени. Надежность - это свойство, характеризующее способность человека-оператора безотказно выполнять деятельность в течение определенного интервала времени при заданных условиях.

• Известно, что уже через 15 мин работы на видеотерминале у человека-оператора наблюдается расстройство цветового зрения, появляются признаки утомления глаз. Необходимо учитывать, что он делает от 12 до 33 тыс. движений головой и глазами в течение рабочей смены, считывая при этом от 8 до 18 тыс. знаков в час. Большие трудовые затраты оператора снижают через некоторое время качество и производительность его работы, т. е. эффективность всей системы.

• Целью эргономики является не только уменьшение трудовых затрат оператора, но и в первую очередь повышение производительности и качества его труда за счет оптимизации его деятельности, совершенствования средств отображения информации, органов управления. Повысить эффективность труда оператора видеотерминала можно путем изменения соотношения яркости экрана и окружающего пространства от 3:1 до 5:1, увеличения минимальных размеров знаков на экране до 3,1-4,2 мм, снижения силы удара по клавише до 25—150 г, уменьшения длины пробега клавиш до 1-4 мм и т.д.

• Безопасность труда является второй целью эргономики. В соответствии с трудовым правом охрана труда гарантирована совокупностью правовых норм, устанавливающих систему мероприятий, непосредственно направленных на обеспечение здоровых и безопасных условий труда. К системе техники безопасности относятся службы техники безопасности и производственной санитарии во всех отраслях народного хозяйства. Надзор и контроль за соблюдением правил по охране труда осуществляют специально уполномоченные государственные органы: Госгортехнадзор, Госэнергонадзор, Госсаннадзор и др. Кроме них эту работу ведут профсоюзы и состоящая в их ведении техническая инспекция труда. Служба надзора и контроля опирается на научно обоснованные, проверенные опытом технические требования, которые безусловно обеспечивают безопасность труда работников.

• В последние годы распределение причин несчастных случаев в промышленности изменилось. Так, среди причин тяжелых несчастных случаев 22% приходятся на нарушения технологического процесса самими работниками, 19% - на грубое нарушение правил техники безопасности пострадавшим, 16% - на плохую организацию рабочего места, 7% - на неисправность оборудования и 4,3% - на плохую обученность. Субъективные причины травматизма в промышленности (ошибки человека) начали доминировать над объективными (неисправности техники).

• Деятельность человека с техническими средствами является таким же предметом изучения и проектирования, как и ее техническая часть. Эргономист должен принимать во внимание: возможности психических процессов человека по приему, переработке информации и принятию правильного решения в конкретных условиях; психические свойства и особенности оператора, проявляющиеся в склонности к более или менее рискованному поведению; его способность работать в состояниях утомления, эмоционального стресса, психической напряженности, монотонии и т. д.

Третьей целью эргономики является обеспечение условий для развития личности трудящегося в процессе труда. Основным путем ее достижения служит постепенное органическое соединение физического и умственного труда в производственной деятельности. Оно включает:

- последовательное повышение содержательности труда всех профилей, повышение его интеллектуальной насыщенности на основе совершенствования техники и технологии;

- повышение общеобразовательной и профессиональной подготовки работников;

- вовлечение трудящихся с учетом их знаний, интересов и склонностей в управление производством, общественными делами;

- создание оптимальных условий для сочетания профессионального труда с техническим творчеством в производственной и непроизводственной обстановке.

- На достижение этой цели существенно влияет автоматизация производства Чтобы избежать отрицательных социально-психологических и экономических последствий, необходимо повышать объем интеллектуальных, творческих операций при работе на ЭВМ, станках с числовым программным управлением, в гибких производственных системах и т. п. в результате целенаправленной деятельности конструкторов и эргономистов. Последние должны исходить из того, что продуктом являются не только детали и расчеты, но и сам человек-оператор, растущий и совершенствующийся в процессе труда Целью является не только производимая ею продукция, но и качества производящего ее человека.

- Теоретические исследования в эргономике сопряжены с решением практических задач, к которым относятся:

- 1. Эргономическое обеспечение проектирования СЧТС, состоящее из анализа трудовой деятельности оператора, распределения функций между человеком и машиной, прогнозирования численности обслуживающего пер­сонала, учета факторов среды, определения социально-экономической эффективности новой СЧТС.

- 2. Разработка эргономических основ эксплуатации СЧТС, направленных на достижение социальной однородности труда, создание условий, при которых обеспечиваются развитие личности оператора, сохранение его здоровья и максимальная производительность труда.

- 3. Эргономическая оценка качества СЧТС, состоящая из установления эргономических требований к объекту, его параметров, эргономических показателей и их оценки и приводящая к установлению эргономического уровня качества объекта с последующим решением в случае необходимости об улучшении качества, выборе другого варианта и т. д.

- Методы. Применяемые в эргономике методы сложились в психологии, физиологии, гигиене и охране труда, функциональной анатомии, социологии. Задачей эргономики является их координация на основе системного подхода. Среди психологических методов различают инженерно-психологические, психофизиологические и персонологические, математические методы и методы моделирования.

- Инженерно-психологические методы предназначены для исследования рабочего процесса и работы оператора, функционирования техники, оценки деятельности оператора, анализа его ошибок и факторов внешней среды, для проектирования деятельности.

- Психофизиологические и персонологические методы позволяют исследовать организацию психофизиологических функций организма человека-оператора в процессе деятельности, оценивать и контролировать его функциональное состояние, работоспособность, надежность и эффективность деятельности, особенности проявлений его личности и индивидуальности. С помощью этих методов исследователи пытаются понять, каким образом мозгу удается скоординировать все сложнейшие процессы, лежащие в основе управляющих действий оператора и необходимые для поддержания его жизнедеятельности и развития личности.

- Математические методы применяются для формализованного описания и построения моделей деятельности оператора. Наиболее часто для построения моделей применяют следующие теории: информации, массового обслуживания, автоматического управления, автоматов, статистических решений.

• Методы моделирования включают предметное, предметно-математическое, знаковое и математическое моделирование. Например, предметное моделирование ведется на модели, воспроизводящей основные геометрические, физические, динамические и функциональные характеристики «оригиналаРазличают статические и функциональные макеты. Первые - это как правило, трехмерные, выполненные в натуральную величину модели оборудования и его отдельных блоков, которые подвергают испытаниям: а) для решения задач организации рабочего места; б) для проверки размещения органов управления; в) для проверки точности и скорости считывания показаний приборов: г) для определения доступности точек проверки, испытаний, регулировки в процессе технического обслуживания оборудования. Функциональный макет представляет модель оборудования в натуральную величину, которая в отличие от статического макета может воспроизводить реальное функционирование аппаратуры в режимах ручного и автоматического управления. Он может быть использован для изучения трудовой деятельности оператора в имитированных условиях работы с целью сравнения альтернативных вариантов конструкции.

• 4. Состав и структура эргономики

• Эргономика - наука о приспособлении условий труда к человеку, её предметом является трудовая деятельность, а объектом - человек, среда, изделие.

Человек изучается с точки зрения:

физиологической (рост, вес);

психики (внимание, эмоциональная устойчивость);

психофизиологической (обаяние, слух, вкус, зрение).

Работа обязательно осуществляется каким-нибудь инструментом. Ее характеризуют:

поза;

хватка;

движение (рабочего с этим инструментом).

• Признаками эргономического качества являются ее высокая эффективность, полная безопасность взаимодействия человека-оператора с техническими устройствами, удовлетворенность человека содержанием, характером, результатами своего труда.

• Первый групповой показатель, антропометрический, регламентирует соответствие машины размерам и форме тела работающего человека, подвижности частей тела и другим параметрам. Его единичные показателе обеспечивают рациональную и удобную позу, правильную осанку, оптимальную хватку рукояток, максимальные и оптимальные рабочие зоны рук и ног и т. д.

• Второй эргономический групповой показатель характеризует гигиенические условия жизнедеятельности и работоспособности человека при его взаимодействии с СЧТС. Он предполагает создание на рабочем месте нормальных метеорологических условий и ограничение воздействия вредных факторов внешней среды. Групповой показатель составляют единичные показатели освещенности, вентилируемости, температуры, влажности, давления, запыленности, радиации, шума, вибрации, гравитационной перегрузки и ускорений, силы электромагнитных излучений. Превышение допустимых пределов по этим показателям может угрожать жизни и здоровью человека-оператора, вызывать «трудные» психические состояния, снижающие его работоспособность. Известно, например, что оптимальная для работы человека температура окружающей среды равна 18°С; при повышении температуры до 25°C начинается физическое утомление и появляются признаки ухудшения психического состояния (раздражительность, напряженность и др.); при З0°С ухудшается умственная деятельность, замедляются реакции, возникают ошибки; температуру около 50°С оператор может переносить в течение одного часа.

• В эргономике упорядочены основные термины, характеризующие внешнюю среду рабочего места человека-оператора. Под факторами внешней среды на рабочем месте понимаются физические, химические, биологические, информационные, социально-психологические и эстетические свойства техники, воздействующие на человека-оператора. Эргономисты выделяют комфортную, относительно дискомфортную, экстремальную и сверхэкстремальную внешние рабочие среды на рабочем; месте оператора.

• Комфортная среда обеспечивает оптимальную динамику работоспособности оператора, хорошее самочувствие и сохранение его здоровья.

• Относительно дискомфортная среда, воздействуя в течение определенного интервала времени, обеспечивает заданную работоспособность и сохранение здоровья, но вызывает у человека-оператора неприятные субъективные ощущения и функциональные изменения, не выходящие за пределы нормы.

• Экстремальная рабочая среда обусловливает снижение работоспособности человека и вызывает функциональные изменения, выходящие за пределы нормы, но не ведущие к патологическим нарушениям.

• Сверхэкстремальная среда приводит к возникновению в организме человека патологических изменений и (или) к невозможности выполнения работы.

• Третий и четвертый групповые показатели, физиологический и психофизиологический, характеризуют те эргономические требования, которые определяют соответствие техники силовым, скоростным, энергетическим. зрительным, слуховым, осязательным, обонятельным возможностям и особенностям человека. На основании многочисленных экспериментальных данных сформулированы, например, эргономические требования ГОСТа 21829-88 «Кодирование зрительной информации», по которым минимальная допустимая яркость цветных знаков должна быть 10 кд/м² рекомендуемая—170 кд/м², оптимальная угловая величина цветового знака - 35-45' и т д. Эргономические требования ГОСТа 21752-86 «Маховики управления и штурвалы» следуют из экспериментально установленных максимальных усилий руки при различных углах сгиба в локте.

• Например, вытянутой правой рукой оператор может тянуть на себя рукоять с силой до 22 кг, толкать от себя - до 20 кг, выжимать вверх - до 5,5 кг, тянуть вниз - до 7 кг и т.д. F3 процессе проектирования необходимо отчетливо представлять возрастные, половые, психологические и другие особенности операторов конкретной СЧТС. Так, с возрастом резко падает чувствительность к свету: потребность в освещенности у человека 30-летнего возраста в два раза, у 40-летнего в три, а у 50-летнего в шесть раз больше, чем у 10-летнего. Отсюда следует, что если 30-летнему оператору достаточно освещенности в 1000 лк для максимально точного восприятия деталей, то для создания аналогичных условий 50-летнему необходимо около 2000 лк.

• Пятый групповой показатель, психологический, отражает соответствие машины возможностям и особенностям восприятия, памяти, мышления психомоторики, закрепленным и вновь формируемым навыкам работающего человека, степени и характеру группового взаимодействия, опосредования межличностных отношений содержанием совместной деятельности по управлению СЧТС. Эти особенности выступают в качестве единичных показателей. Психические процессы в зависимости от характера работы в СЧТС могут изменять свои параметры, присущие этим же людям в обычных условиях. Например, восприятие текста бортовой документации на борту пило тируемого космического аппарате; в которое включены процессы восприятия, мышления, представления зависит не только от светотехнических условий рабочего места космонавта, но и от многих других специфических факторов, воздействующих на организм космонавта в полете. К таким факторам можно отнести строгий лимит времени, утомление, недостаточность афферентации, гиподинамию.

• Психологический групповой показатель объединяет данные инженерной психологии, психологии труда, социальной психологии, социологии труда.

• Структуру эргономики формируют ее цели: эффективность технических средств; безопасность работы в ней; создание условий, обеспечивающих развитие личности человека-оператора (комфорт) Очевидно, что значимый результат может быть достигнут при согласованном взаимодействии специалистов из разных областей знания: системотехников, дизайнеров, врачей-гигиенистов, специалистов по физиологии труда, биофизике, психологов. Их усилия должны сочетаться с работой конструкторов технических средств, заинтересованных в ее максимальной производительности и надежности; специалистов по охране труда, ответственных за безопасные условия труда операторов; организаторов и руководителей производства, обеспечивающих комплектование персонала ТС и решение социальных вопросов.