Предмет і задачі ергономіки

Во всех случаях аварийной ситуации оператор должен руководствоваться оперативной
частью плана ликвидации аварий. Работа печи должна быть прекращена в следующих случаях:

· давление сырья поднимается в системе выше 16 кгс/см², несмотря на соблюдение всех требований, указанных в инструкциях;

· при неисправности взрывных предохранительных клапанов;

· при неисправности манометров и невозможности определить давление жидкости по другим приборам;

· в змеевиках, коллекторах, трубопроводах обнаружена течь жидкости, потение, пропуск газа в сварных швах, фланцевых и резьбовых соединениях;

· при неполном количестве крепёжных деталей фланцевых соединений;

· при любой неточности в системе аварийной защиты и сигнализации печи;

· пожара, непосредственно угрожающего блоку печей или одной печи

· если значения величин рабочих параметров технологического и теплового режима не
соответствуют режимной карте эксплуатации ПТБ – 10.

В случае порыва змеевика необходимо немедленно перекрыть задвижки входа и выхода сырья из печи и открыть задвижки сброса сырья змеевика в аварийную ёмкость, включить пожаротушение и подать пар в камеру.

Порыв змеевика определяется по интенсивному выходу копоти дымовых газов из дымовых труб и резкому увеличению температуры дымовых газов по щитовому прибору, а также непосредственным осмотром через смотровой люк теплообменной камеры, если это не угрожает обслуживающему персоналу.

Работы по ремонту оборудования печей, связанные с применением открытого огня и возможностью образования открытого искрения, должны осуществляться по нарядам - допускам на производство газоопасных и огневых работ, согласованным с главным инженером и местной пожарной охраной.

Предмет і задачі ергономіки

Питання ергономіки в останні роки набули важливого значення і до деякої міри стали визначальними в розвитку техніки й особливо при конструюванні, виробництві й експлуатації машин і складних систем керування. Це зв’язано з тим, що в умовах бурхливого розвитку науково-технічного прогресу і появи нової техніки трудова діяльність людини стає усе більш складною і напруженою. За даними статистики надійність виконання людиною-оператором все більше ускладнених функцій зменшується, тому підвищення надійності технічної частини системи втрачає зміст, тому що надійність усієї системи «людина-машина» лімітується також надійністю людини.

Зміни умов трудової діяльності, за яких не встигає біологічна перебудова організму людини, обумовлюють виникнення цілого ряду негативних явищ. Працюючи іноді на межі психофізіологічних можливостей і в несприятливому виробничому середовищі, людина допускає помилки, «ціна» яким у сучасному виробництві різко зросла. У більшості випадків дії операторів є неправильними не через низьку їхню кваліфікацію, а через невідповідність конструктивних особливостей техніки можливостям людини.

За наявними даними на частку людського фактора зараз приходиться від 40 до 70% усіх відмовлень технічно складних систем. Згідно з світовою статистикою 80% катастроф в авіації і 64% на морському флоті відбуваються в результаті помилок, які називають логічними і моральними. Про високі навантаження на психіку і загальний стан операторів складних систем свідчать такі дані. На передпосадочному зниженні в командира авіалайнера частота переносу погляду на прилади коливається від 100 до 200 за хвилину. Тривалість фіксації погляду на кожному приладі складає 0,66 с; доводиться виконувати руками близько 30 рухів за хвилину. В результаті – пульс при посадці 150 ударів за хвилину, кров’яний тиск 200 мм рт. ст.

З наведених прикладів видно, що якою б не була досконалою техніка, її ефективне і безпечне використання в остаточному підсумку залежить від того, наскільки повно погоджені конструктивні параметри з оптимальними умовами роботи людини, з його психофізіологічними можливостями й особливостями. Тому і виникає необхідність вивчення роботи машин (систем) і діяльності операторів у єдиному комплексі «людина-техніка-середовище».

Ергономіка – це наука, яка вивчає проблеми, що виникають у системі «людина-техніка-середовище», з метою оптимізації трудової діяльності оператора, створення для нього комфортних і безпечних умов, підвищення за рахунок цього його продуктивності, збереження здоров’я і працездатності. З цього, визначення видно, що предметом ергономіки є трудова діяльність людини, а об'єктом дослідження – система «людина-техніка-середовище».

Для ергономіки важливе значення має проблема взаємозв’язку її зі складними науками. Схематично ці зв’язки можна зобразити, як показано на рис. 1.

Зв’язки й область застосування ергономіки мають двосторонній характер: вона не тільки випробовує на собі вплив зв’язаних з нею дисциплін, але і сама робить на них вплив в області теорії, методології і практики.

Передумовами виникнення і розвитку ергономіки стали проблеми, зв’язані з впровадженням і експлуатацією нової техніки і технології на сучасному етапі розвитку економіки й задачами, що виявилися нерозв’язаними тільки технічними і медичними науками. Необхідно було погодити рекомендації психології, фізіології, гігієни праці, організації праці, дизайну й об’єднати їх у загальну систему вимог до змісту і характеру праці в системі «людина-техніка-середовище».

Рис. 1. Зв’язок ергономіки з іншими науками та галузі її застосування

Першою проблемою є недостатня ефективність системи, що часто виявляється нижче розрахункової, очікуваної. Це зв'язано з багатьма причинами, наприклад, з непогодженістю параметрів устаткування і можливостей людини працювати в умовах дефіциту часу й інформації, значного впливу зовнішніх факторів та ін.

Другою проблемою є феномен росту травматизму людей, які взаємодіють з технічними системами на виробництві, транспорті й у побуті. Аналіз причин травматизму показує, що він часто обумовлений помилковими діями людей, викликаними недоліками в конструкції техніки, засобів відображення інформації, органів керування машин і механізмів.

Третя проблема зв’язана з плинністю кадрів.

Четверта проблема зв'язана з ростом числа нервово-психічних захворювань, викликаних так званим «індустріальним стресом». Значна частина цих захворювань обумовлена темпами й особливостями організації сучасного виробництва.

Цілком очевидно, що при проектуванні, впровадженні й експлуатації систем «людина-техніка-середовище» повинні враховуватися реальні можливості людини, яка має працювати в системі.

Наукова дисципліна ергономіка виникла на стику технічних наук, психології, фізіології, гігієни, анатомії, біомеханіки, антропології, біофізики та ін. Ергономіка є комплексною наукою і пов’язана з фізіолого-гігієнічними вимогами до знарядь праці, робочого місця та виробничих приміщень.

Термін ергономіка (від грецьк. – ergon – праця, nomos – закон) було введено в Англії в 1949 році і отримав широкого розповсюдження. Ергономіка – наука про пристосування знарядь та умов праці до людини. Вона вивчає функціональні можливості та особливості людини в трудових процесах з метою створення оптимальних умов, в яких праця стає високопродуктивною і надійною.

Одна з важливих частин ергономіки – інженерна психологія ставить своєю задачею взаємне погодження можливостей людини і техніки в рамках єдиної системи “людина – машина”, зниження до мінімуму негативних впливів умов праці на нервову систему людини та її роботоздатність. За своїм змістом та значенням ергономіка складає естетичну основу технічної естетики.

Витоки цієї дисципліни в СРСР відносяться до 1921 року. Вчені В.М.Бєхтерєв і В.Н.Мясищев є авторами нової науки, яку вони запропонували називати “ергологією”, а потім “ергонологією”. В.М.Бєхтерєв ще на Першій Всеросійській конференції з наукової організації праці показав усю складність і багатогранність вивчення праці людини. Роботи з вивчення фізіології праці і психологічного вивчення верстатів, важелів керування й сигналізаційних пристроїв у 30-і роки були призупинені і лише в кінці 50-х років продовжені.

У вимогах та принципах ергономіки все більше враховуються основні виробничі питання, так як розвиток техніки поступово веде до зміни умов праці людини. Інженери-конструктори після випробувань деяких нових зразків машин впевнювалися в тому, що без науково обґрунтованого врахування вимог, що висуваються до машини людським організмом та її психофізіологічною реакцією, ці машини недостатньо ефективні, так як конструкція машин не відповідала ергономічним вимогам. У швидкохідних машинах різко збільшується об’єм інформації за одиницю часу та скорочується норма часу на реакцію персоналу, що обслуговує ці машини. Отже, у цьому випадку збільшується навантаження на нервову систему людини навіть при досконалій системі автоматики. Так, під час польоту на реактивному літаку МиГ-15 за одну хвилину пілот контролює до 86 показів різних приладів, а у складних випадках – 150...200 показів. З цього приводу радянський психолог В.М.Муніпов наводить цікавий приклад. Після 400 загадкових аварій літаків нової марки авіаційні психологи встановили, що в критичних ситуаціях, коли від пілота вимагається гранична швидкість і точність реакцій, він плутав дві однакові за формою і протилежні за функціональним призначенням ручки керування, розміщені дуже близько одна від одної. Форма ручок була замінена, і аварії припинилися.

Інтерес представляє приклад з області проектування промислового обладнання. Радянський вчений А.Г.Вичегжанін провів дослідження, в результаті якого були виявлені серйозні дефекти гігієно-фізіологічного характеру в конструкції органів керування деяких круглошліфувальних верстатів виробництва Харківського верстатобудівного заводу. У цих верстатах найчастіше використовувані органи керування розміщені на висоті 51–65 см від підлоги і на відстані 50–100 см від працюючого. Тому шліфувальники багато разів нахилялися (від 467 до 2332 за зміну). Зусилля, необхідні для маніпулювання важелями і маховиками, досягали 100–220 Н і більше. Знайдені при дослідженні дефекти були усунені в результаті влаштування кнопкової системи управління електродвигунами, яку зосередили на виносній панелі з позначеннями “пуск” і “стоп”. З застосуванням нової системи управління продуктивність праці шліфувальників збільшилася вдвоє.

Наведені приклади показують, що за умовами техніки безпеки, а також з економічної і технічної точки зору, необхідно враховувати всі ергономічні вимоги ще в процесі конструювання нового виробу. Отже, наука ергономіка забезпечує максимальну ефективність, узгодженість функцій робітника і знарядь праці.

Сфера ергономіки дуже різноманітна – вона охоплює фактично всі види техніки. Основні її принципи поширені не лише на знаряддя праці, але й на весь асортимент промислових виробів, включаючи побутові.

2. Основні цілі ергономіки

Перша мета ергономіки – підвищення ефективності системи «людина-техніка-середовище;», під якою варто розуміти здатність системи досягати поставленої мети в заданих умовах і з визначеною якістю.

Ефективність може бути визначена за формулою:

де – ефективність системи;

– продуктивність в одиницях продукту системи;

– якість продукту;

– матеріальні, тимчасові, енергетичні, психічні витрати.

Наприклад, використання ЕОМ і робототехніки значно збільшує ефективність трудової діяльності, але може і різко підвищити психофізичні витрати працівника у випадку зневаги ергономічним аналізом і проектуванням робочого місця оператора, параметрів дисплея.

Друга мета ергономіки – безпека праці. До системи техніки безпеки відносяться служби техніки безпеки і виробничої санітарії у всіх галузях. Нагляд і контроль за дотриманням правил з охорони праці здійснюють спеціально уповноважені державні органи.

Третя мета ергономіки – забезпечення умов для розвитку особистості людини в процесі праці.

Основні поняття ергономіки зосереджені в ДСТ 26387–84 “Система «людина-машина». Терміни і визначення”. Наприклад, система «людина-машина» по цьому стандарту – це система, що складається з людини-оператора (групи операторів) і машини, за допомогою якої вона здійснює (вони здійснюють) трудову діяльність. Людина-оператор (оператор) – людина, що здійснює трудову діяльність, основу якої складає взаємодія з предметом праці, машиною і зовнішнім середовищем за посередництвом інформаційної моделі й органів керування. Машиною в системі «людина-машина» називають сукупність технічних засобів, використовуваних людиною-оператором у процесі діяльності. Діяльність людини-оператора – це процес досягнення поставлених у системі цілей, що складається з упорядкованої сукупності дій людини і т.д.

3. Склад і структура ергономіки

Ергономічну оцінку системи «людина-техніка-середовище» можна здійснювати диференційованим методом, при якому використовуються окремі ергономічні показники, чи комплексним методом, при якому визначають один узагальнений ергономічний показник. Оцінку системи диференційованим методом здійснюють за допомогою групових показників, на кожному з розділів ергономіки: антропометричний, гігієнічний, фізіологічний, психофізіологічний і психологічний. Ці розділи, разом узяті, і складають ергономіку як науку (рис. 2)

Рис. 2. Розділи ергономіки

Кожний із групових показників об’єднує групу одиночних (рис. 3).

Перший груповий показник, антропометричний, відбиває відповідність машини розмірам і формі тіла працюючої людини, руху частин тіла й інших параметрів. Його одиничні показники забезпечують раціональну і зручну позу, правильну поставу, оптимальну хватку рукояток, максимальні й оптимальні робочі зони рук та ніг і т.д.

Другий груповий показник характеризує гігієнічні умови життєдіяльності і працездатності людини при її взаємодії із системою «людина-техніка-середовище». Він припускає створення на робочому місці нормальних умов мікроклімату й обмеження впливу шкідливих факторів зовнішнього середовища. Груповий показник складають одиничні показники освітленості, вентиляції, температури, вологості, тиску, заземлення, радіації, шуму, вібрації, гравітаційного перевантаження і прискорень, сили електромагнітних випромінювань.

Третій і четвертий групові показники, фізіологічний і психофізіологічний, характеризують ті ергономічні вимоги, що визначають відповідність системи «людина-техніка-середовище» силовим, швидкісним, можливостям органів дотику, енергетичним, зоровим, слуховим, нюховим можливостям і особливостям людини. Так, наприклад, у процесі проектування необхідно чітко представляти вікові, психологічні та інші особливості операторів конкретної системи. Так, з віком падає чутливість до світла: потреба в освітленості в людини 30-літнього віку в два рази, у 40-літнього в три, а в 50-літнього в шість разів більше, ніж у 10-літнього.

П’ятий груповий показник, психологічний, відбиває відповідність машини можливостям і особливостям сприйняття, пам’яті, мислення, психомоторики, закріпленим і знову сформованим навичкам працюючої людини, ступеня і характеру групової взаємодії, опосередкування міжособистісних відносин спільною діяльністю з керування системою «людина-техніка-середовище». Ці особливості виступають як одиничні показники.

Досягнення цілей ергономіки є дуже складною справою, тому що уже при постановці задач проектування й експлуатації системи необхідно контролювати 15 точок рівнів оцінки (рис. 4), кожна з який може вирішальним чином вплинути на успішність технічної розробки. Можна оптимально зробити взаємну адаптацію людини і технічних пристроїв по 14 точках – антропометричним (точки 1–3), гігієнічним (4–6), фізіологічним (7– 9) та іншим параметрам, але не додати значення точці 13 (безпека – психологічний груповий показник) – і вся розробка втратить зміст.

Рис. 4. Рівні оцінки системи за допомогою групових показників

В даний час ергономіка в Україні розвивається по трьох напрямках – технічна естетика, інженерна психологія і виробнича ергономіка.Технічна естетика – це художнє конструювання устаткування і виробнича естетика.Інженерна психологія вивчає зв’язки конструкцій пультів керування найважливішими об’єктами, наприклад, аеропортами, атомними станціями і т.д., з особливостями сприйняття і переробки інформації операторами.

В ергономіці особливо виділяються розділи, що обґрунтовують гігієнічні, фізіологічні і психофізіологічні вимоги до конструкцій виробничого устаткування і складаютьвиробничу ергономіку. Її задачею є здійснення принципу обов’язковості відповідності конструкції виробничого устаткування підприємств анатомо-фізіологічним і психологічним особливостям людини.

Вимоги виробничої ергономіки випливають з особливостей нормального функціонування органів чуття людини, наприклад, фізіологічно засновані кути зору, рівень інтенсивності сигналу, обсяги інформації, що сприймається і переробляється. Це означає, що конструкція устаткування повинна відповідати анатомо-фізіологічним і психологічним особливостям будови і функціонування органів людини.

Взаємовідносини людини і техніки на всіх етапах історичного розвитку настільки тісно зв’язані й доповнюються одне одним, що вони разом утворюють єдину систему, що може. бути позначена як «ергономічна система». Дане поняття означає, що людина, застосовуючи те чи інше знаряддя чи обслуговуючи те чи інше виробниче устаткування, стає ланкою системи, наприклад, «людина-машина». Нерозривність і єдність цієї системи обумовлюються тим, що без людини неможливі ніякі види знарядь праці і виробничого устаткування, що знаряддя праці виникли одночасно з людиною і розвивалися разом з нею. Це перша характерна риса ергономічної системи й ергономіки в цілому.

Друга риса – постійний розвиток, що прискорюється, ергономічної системи. Третьою характерною рисою є обов’язковість відповідності особливостей конструкції виробничого устаткування анатомо-фізіологічним і психологічним особливостям людини.

Склад ергономічної системи за останні 30 років зазнав деяких змін. В даний час більшість ергономістів вважають, що система включає три члени: «людина-техніка-середовище». Деякі вважають, що ергономічна система містить у собі людину, машину, предмет праці, навколишнє середовище, осіб, які втягнуті в систему.

При такому складі ергономічної системи важливо правильно представити класифікацію зв’язків усередині цієї системи. Вона необхідна для розуміння внутрішньої організації системи, визначення її уразливих ланок і прогнозування її поводження в різних умовах експлуатації.

Відповідно до складу ергономічної системи в основу цієї класифікації повинні бути покладені три головних ознаки: особливості зв’язків оператора з машиною і предметом праці й умови праці оператора.

Насамперед зв’язки здійснюються через інформаційну взаємодію оператора з машиною, яку можна розділити на три етапи.

1. Сприйняття інформації (перцепція) або шляхом безпосереднього спостереження виробничого процесу, або шляхом спостереження за показниками контрольно-вимірювальних приладів, що відбивають параметри ходу виробничого процесу. Перцепція здійснюється за допомогою органів відчуття, звідки отримана інформація передається в центральну нервову систему людини.

2. Переробка (трансформація) отриманої інформації, здійснювана в центральній нервовій системі, що приводить до прийняття визначеного рішення. На характер рішення, його правильність і швидкість прийняття впливає не тільки інформація, що надходить ззовні, але і внутрішня інформація.

3. Видача прийнятого рішення виконавчим органом і виконання цього рішення. Даний етап називається керуванням і в системі «людина-машина» здійснюється шляхом впливу на органи керування машини з метою внесення необхідних змін у процес, що відбувається в системі. Виходом у цьому випадку є виконавчі органи людини, входом – органи керування машини.

Крім інформаційної взаємодії між оператором і машиною існують інші види взаємодії, що характеризуються робочим положенням оператора при обслуговуванні машини, зусиллями, швидкістю, кількістю рухів, що розвиваються при цьому, і т.д.

За кордоном одержала поширення «Ергономічна карта». Вона служить для систематизації й аналізу різних факторів, що впливають на трудовий процес і продуктивність, а також реакцію організму працівника на ступінь робочого навантаження. Карта містить питання, що мають значення при аналізі деяких специфічних видів робіт. Усі питання розділені на загальні і часткові. Перед початком досліджень із застосуванням ергономічної контрольної карти опитуваний повинний зробити загальну оцінку найбільш важливих аспектів свого завантаження роботою на даному робочому місці. При цьому варто відповісти на наступні питання:

– Яке завдання дане працівнику, і який обсяг інформації йому необхідний для виконання цього завдання?

– Чи вимагає виконання цієї роботи значного фізичного напруження?

– Чи вимагає робота значного емоційного напруження, швидкості чи реакції, уміння концентрувати увагу?

– Чи впливає навколишнє оточення на працівника?

– Як впливає на працівника організація праці (темп роботи, перерви)?

– Чи бажана заміна деяких операцій, виконуваних людиною на машині?

– Чи не занадто проста дана робота, чи не позбавлена вона змісту, чи не є вона неприємною чи небезпечною в такій мірі, що працівник при її виконанні відчуває її безглуздість, страх перед нею чи навіть відразу до неї?

Такий зміст і призначення ергономічної контрольної карти. Варто відмітити, що аналогічна карта (з деякими змінами) застосовується на вітчизняних підприємствах за назвою «Карта організації робочого місця».

4. Роль в художньому конструюванні антропометричних, відповідностей ергономіки

Можна виділити три характерні відповідності між різними особливостями людини і якістю промислових виробів в процесі їх виготовлення: антропометрична психофізіологічна і естетична.

Антропометрична відповідність виробів характеризується правильно обраними параметрами конструкції з точки зору анатомічних особливостей людського тіла – розмірів, маси, фізичної сили, можливостей руху з врахуванням робочого положення і користування виробом в процесі експлуатації.

Фізіологічна відповідність виробу визначається особливостями зору, слуху, дотику та нюху людини.

Вивчення функцій людського організму дає можливість правильно врахувати вимоги, які визначають оптимальні умови різних психофізіологічних процесів, які відбуваються під час праці та відпочинку.

Естетична відповідність виробу – це емоційне задоволення людини від зорового сприйняття з точки зору естетики (гармонійність, пропорція, колір, масштабність) при повній відповідності виробу функціональному призначенню.

Антропометричні дані необхідні багатьом спеціалістам, але в першу чергу спеціалістам в області архітектури та художнього конструювання, які працюють над створенням промислового обладнання, засобів транспорту, меблів, а також займаються визначенням габаритів приміщень, компонуванням робочих місць, конструюванням і розміщенням органів контролю, управління.

Антропометричні дані людини базуються на антропології – розділі анатомії та фізіології, які досліджують біологічну природу людини та її розміри.

В табл. 1 і 2 (для рис. 5 і 6) наведені антропометричні дані для населення колишнього СРСР. Антропометричні дані людей різних країн відрізняються між собою. Так, середній зріст чоловіка в Японії складає 164 см, в Англії, Німеччині – 173 см, в Чехії – 175 см, в США – 176 см. Отже, при виготовленні багатьох видів виробів промислового виробництва на експорт слід враховувати антропометричні дані населення країн, в які ці вироби експортуються.

В табл. 1 і 2 наведені найменші і найбільші розміри вимірюваних величин для 95% людей, виключаючи у першому випадку 5% найменших людей (5% знизу), а у другому випадку – 5% найбільших людей (5% зверху).

Таблиця 1

Антропометричні дані населення колишнього СРСР

(розміри тіла чоловіка)

Таблиця 2

Антропометричні дані населення колишнього СРСР

(розміри жіночого тіла)

Рис. 5. Основні антропометричні розміри тіла чоловіка

Рис. 6. Основні антропометричні розміри жіночого тіла

Таким чином, у кожному випадку 95% людей будуть забезпечені достатнім комфортом і лише 5% людей будуть відчувати деякі незручності. Як показує досвід, такий компроміс у більшості випадків виправданий і економічно доцільний.

Людина працює стоячи, сидячи, лежачи та в інших положеннях. Залежно від того, для якого положення роботи створюється обладнання або інвентар, конструктор повинен узгодити їх з розмірами об’єкта, що проектується. Інколи машиністи через невідповідність розмірів столів і сидінь підкладають на сидіння книги, папки та інші предмети або встановлюють підставки під ноги. Те ж саме роблять і водії, касири та представники інших професій. Незручна поза людини викликає втому, викривлення хребта, сутулість та інші деформації тіла, що призводять до професійних захворювань.

Сучасний рівень ергономічних робіт характеризується підвищенням ролі теоретичних та методологічних досліджень. Особливе місце серед них займають дослідження антропометричних даних.

В даний час постає питання про вивчення нових контингентів населення. До цих пір антропометричні дослідження в ергономіці проводились головним чином на дорослому здоровому населенні. Зараз ставиться питання про необхідність дослідження дітей, юнаків, літніх людей, інвалідів тощо. Дошкільники вивчаються у зв’язку з необхідністю враховувати антропометричні ознаки при розробці іграшок для дітей та дитячих меблів.