Эргономика Березкина 2013

же, как на мониторе. Иначе происходит постоянная переаккомодация зрения, которая ведет к быстрой утомляемости.

Для надписей на клавишах яркостный контраст должен быть в пределах 0,6-0,7, минимальные размеры знаков - в пределах 12-35', что составляет (если перейти к линейным размерам) 2-5 мм. Размер знаков и их яркостный контраст бу­ дут оптимальными для восприятия в случае максимальной близости или совпадения с аналогичными светотехническими характеристиками текстовой информации на экране монитора. Здесь уместно вспомнить, что контрасты на ЖК-мониторах и мониторах на ЭЛТ существенно отличаются. Например, яр­ костный контраст у современных ЖК-мониторов достигает значений 0,997-0,998. Таких показателей мониторы на ЭЛТ не достигнут никогда (для монохромных мониторов - 0,33-0,67, для цветных - 0,6-0,99). Но вот в чем парадокс - при совмест­ ной работе с клавиатурой, если ориентироваться на яркостный контраст, мониторы на ЭЛТ более комфортны для зрения.

С целью удобного расположения подушечек пальцев на кла­ вишах и их фиксации клавиши со стороны пользователя должны иметь вогнутость, профилированную по горизонтали. Горизон­ тальный размер контактной плоскости клавши в расчете на ан­ тропометрические характеристики отечественного пользователя должен быть не менее 13 мм, вертикальный - 15 мм; рабочий ход для клавиш предусматривается в пределах 1,0-5,0 мм. Усилие на­ жатия для клавиш должно быть в пределах 0,25-1,5 Н.

Подсветка клавиш целесообразна тогда, когда от оператора требуются немедленные действия в ответ на поступающий сигнал, а не в случае смены режима набора, как это иногда имеет место.

Такие органы управления, как джойстик, мышь, стилус, приводятся в действие преимущественно кистью, предплечь­ ем и плечом.

Форма рукоятки должна максимизировать контакт кожи и руки. Толщина рукоятки зависит от характера, силы захвата и размаха пальцев руки. Контурное соответствие между пальца­ ми и рукояткой недопустимо, поскольку формообразование не может соответствовать многообразию рук пользователя и на практике вызывает только неудобства, связанные с давлением на мягкие ткани. Поверхность и текстура рукоятки должны быть эластичными, с фрикционной сопротивляемостью, лег­ кими и теплопроводными. Длина рукоятки определяется 95-м перцентилем размеров руки.

271

Если стремиться к предельной точности, то следует ориенти­ роваться на органы управления, приводимые в действие преиму­ щественно пальцами. Виртуальные органы управления, такие, как мышь, трекбол, тачпад, сенсорные экраны и другие (те, кото­ рые используют наводящийся курсор), самостоятельно подстраи­ ваются под индивидуального пользователя. Следует помнить, что размер кнопок должен быть рассчитан на пользователя с антро­ пометрическими параметрами руки по 95-му перцентилю (перцентильный подход). Расположение органов управления и их вид подчиняются общим принципам по формированию информаци­ онной модели. Расстояние между соседними кнопками рассчиты­ вается с учетом физиологических свойств человека-оператора - тремора рук. Суставный тремор, проявляющийся при управле­ нии приподнятой рукой, можно представить в виде суммы двух синусоидальных колебаний частотой 10 Гц при амплитуде 10-20' и 1-2 Гц при амплитуде 1°, т. е. при оптимальном расстоянии до сенсорного экрана 300-500 мм расстояние между сенсорными кнопками должно быть не менее 7-11,5 мм.

При разработке формы мыши для группы пользователей должны быть учтены следующие требования:

-профилирование формы (выступы и ложементы под пальцы). Профилирование не допускается, если существует большая разница в размерах кисти группы пользователей;

-количество кнопок (например, решается вопрос о необхо­ димости кнопки под большой палец);

-форма (выбирается исходя из расслабленного положения руки на столешнице);

-длина и ширина мыши (определяется исходя из 50-го перцентиля группы пользователей);

-досягаемость кнопок (определяется исходя из пятого пер­ центиля группы пользователей);

-ширина кнопок (выбирается исходя из 95-го перцентиля группы пользователей).

Если речь идет о размере кнопки-иконки, приводимой в действие курсором, то он зависит от точности руки при дви­ жении приводного элемента. Точность позиционирования кур­ сора не должна быть меньше точности, допускаемой при рабо­ те невооруженным глазом, т. е. 0,3-0,5 мм (максимально воз­ можная для зрительного аппарата человека - 0,08 мм). Фазы движения руки при управлении курсором представлены на рис. 9.1.

272

о

Рис. 9.1. Фазы движения руки (0 - исходная точка, С - целевая точка)

Все рабочие движения состоят из двух фаз: поисковой и ис­ полнительной.

В поисковой фазе из рабочего положения рука человека устремляется к определенной точке в пространстве. Здесь можно выделить еще две фазы: динамическую (0-Л) и стаби­ лизирующую (А—С). Первая из них характеризуется высокой скоростью и приближенным движением (на глазок). По мере приближения к цели (С) движение теряет свою стремитель­ ность и наступает более точное координирование движения, характеризующееся обычно мелкими колебательными движе­ ниями. По мере накопления опыта человек все лучше попада­ ет в нужную точку (двигательная память), что приводит к уменьшению величины стабилизирующей фазы.

Исполнительная фаза движения - движение для приведе­ ния в действие исполнительного элемента органа управления (например, потянуть рукоятку на себя, толкнуть, нажать, оста­ новить движение, повернуть). При исполнительных движени­ ях особое значение имеют сигналы о результатах этих движе­ ний. С помощью обратной связи обеспечивается требуемая точность движений.

Конструкция мыши должна учитывать кинематику кисти и пальцев человека, которая предполагает только два активных пальца - указательный и средний, поэтому количество органов управления на ней должно быть соответствующим, предназна­ ченным для управления этими пальцами. Эго мыши с двумя-тре­ мя кнопками и с кнопкой-колесиком прокрутки посредине, где поочередно используются названные пальцы. Увеличение коли­ чества кнопок нецелесообразно (например, в некоторых моделях появились «интернет-кнопки» под большой палец). Для надеж­ ного фиксирования пальцев рабочая поверхность клавиш (кно­

273

пок) мыши должна иметь противоскользящее покрытие (рихтов­ ку, обрезиненные вкладки, бугорки и т.п.) либо небольшую сфе­ рическую вогнутость глубиной 0,05-0,1 ширины клавиши. Ши­ рина клавиш должна быть соизмерима с пальцами руки или быть больше, соответствовать антропометрическим характеристикам 95-го перцентиля, т. е. не менее 20,14 мм; усилие нажатия - 0,25- 2,0 Н, рабочий ход - 0,8-3 мм. Габаритные размеры классической мыши должны быть соизмеримы с размерами кисти человекаоперагора, ориентируясь на 50-й перцентиль, и поэтому ее неце­ лесообразно делать менее 90 х 60 х 25 мм (а * Ь * К).

При эксклюзивном подходе возможно изготовление инди­ видуальной формы мыши. У оператора снимаются размеры, а лучше слепок руки, чтобы изготовить по этому слепку инди­ видуальный профессиональный манипулятор, удобный для данного человека.

Темп работы при вводе информации любым способом не должен превышать 1080 знаков в час в течение всей рабочей смены.

Контрольные вопросы

1.Какие данные предъявляют человеку средства отображения информации?

2.Какие эргономические требования необходимо учитывать при разработке средств отображения информации для правильной ее передачи?

3.По каким признакам классифицируются средства отображе­ ния информации?

4.Какие характеристики устанавливаются при разработке средств визуальной информации?

5.Какие приборы передают человеку качественную и количе­ ственную информацию?

6.Какие эргономические требования предъявляются к основ­ ным параметрам современных мониторов?

7.Какие требования предъявляются к визуальным оптическим приборам получения информации (шлемы виртуальной ре­ альности, видеоочки)?

8.В чем состоит функциональное назначение средств отображе­ ния информации коллективного пользования?

9.Какие эргономические требования к средствам отображения информации коллективного пользования устанавливают меж­ дународные стандарты?

10.Для чего применяют средства акустической информации (зву ковые средства отображения информации)?

274

10.ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА

10.1.Конструкция и компоновка рабочего места оператора

Взависимости от количества одновременно работающих исполнителей, различают соответственно индивидуальное и

коллективное рабочее место.

Пространственная организация рабочего места - размеще­ ние в определенном порядке элементов основного и вспомога­ тельного оборудования относительно друг друга и относи­ тельно работающего человека. Пространственные соотноше­ ния элементов рабочего места должны соответствовать психо­ физиологическим, психическим и антропометрическим возможностям человека.

При разработке конструкции и компоновки рабочего места оператора устанавливаются следующие параметры:

-соответствие построения и оснащения рабочего места функциям оператора и условиям его деятельности;

-форма и размеры рабочей зоны;

-основная рабочая поза оператора;

-конструкция и расположение элементов визуального об­ зора внешней среды;

-виды освещения, конструкция и расположение освети­ тельной аппаратуры;

-конструкция и расположение элементов фиксации поло­ жения оператора в различных зонах рабочего места;

-удобство и безопасность доступа оператора к зонам об­ служивания и возможного ремонта;

-системы и способы аварийного покидания рабочего места;

-конструкция зон кратковременного отдыха;

-конструкция мест для ведения служебных записей;

-номенклатура и характеристики применяемых материалов. Компоновка рабочего места, усилия, прикладываемые к ор­

ганам управления, параметры обзорности определяются пре­ жде всего рабочей позой человека.

Поза - взаиморасположение звеньев тела, независимое от его ориентации в пространстве и отношения к опоре. В основе ее поддержания лежит равновесие действующих на тело вну­ тренних и внешних сил, обеспечивающее напряжение соот­ ветствующих мышц. Мышечная активность позы направлена

276

на поддержание положения всего тела, а также на фиксацию одних его звеньев во время движения других. При смене позы изменяются взаиморасположение звеньев тела, его пропор­ ции, досягаемость рук и ног в пределах моторного простран­ ства. Термин «рабочая поза» обозначает наиболее частое и предпочтительное взаиморасположение звеньев тела при вы­ полнении трудовых операций (корпус выпрямлен, наклонен вперед, откинут назад; руки на подлокотниках, на весу, на сто­ лешнице; ноги на педалях, на полу, на подставке и т.д.).

Рабочая поза динамична. Она рассматривается как про­ странственная граница фазы движения (начальная, граничная, конечная). Сохранение той или иной позы происходит при ак­ тивном участии нервно-мышечной системы, состояние кото­ рой характеризуется величиной тонуса, суставных углов, по­ ложением парциальных (отдельных частей тела) центров тя­ жести. Человек может сохранять заданное положение сустав­ ного угла с точностью до 2-5 угловых минут, субъективно различать изменение высоты и угла наклона рабочей поверх­ ности и сиденья соответственно на 1см и 1°.

Положение тела и наиболее частые позы, необходимые для выполнения трудового процесса, следует считать одним из ос­ новных факторов, определяющих пространственную органи­ зацию рабочего места.

Для любой деятельности, в том числе и трудовой, наиболее распространены положения «стоя», «сидя» и «лежа». Каждое из этих положений характеризуется определенными условиями равновесия, степенью напряжения мышц, состоянием крове­ носной и дыхательной систем, расположением внутренних ор­ ганов и, следовательно, расходом энергии. Выбор рабочего про­ странства связан с размерами моторного пространства, величи­ ной и характером рабочей нагрузки, объемом и темпом рабочих движений, требуемой точностью выполняемых операций, осо­ бенностями предметно-пространственного окружения.

Положение «стоя». В положении «стоя» человек имеет хо­ рошие условия для зрительного обзора, а также возможности перемещения и зрительно-моторной координации. Однако оно характеризуется неустойчивым равновесием. Площадь опоры определяется поверхностью стоп, соприкасающейся с опорой, и пространством между ними. Это положение более утоми­ тельно по сравнению с другими, так как требует значительной работы мышц по удержанию равновесия и выпрямленной позы. При длительном сохранении позы в положении «стоя»

277

увеличивается давление крови в сосудах нижних конечностей, вызывающее ее застой, что может способствовать возникнове­ нию патологических изменений. Поэтому в положении «стоя» следует избегать фиксированных поз, рекомендуются их ча­ стая смена и кратковременные перерывы для отдыха в поло­ жении «сидя».

Положение «сидя». Поза «сидя» является наиболее удобной рабочей позой. Она устойчива, при ней потребляется меньше энергии. Сидя, значительно легче приводить в действие ножные органы управления, так как имеется упор для спины. Работа в по­ ложении «сидя» имеет некоторые преимущества перед работой стоя: происходит разгрузка мышц нижних конечностей и органов кровообращения, что снижает энергетические затраты организма на 10-20%. Характеризуется неустойчивым равновесием, но пло­ щадь опоры здесь значительно больше благодаря использованию приспособлений для сиденья. Длительное пребывание в положе­ нии «сидя» может способствовать возникновению ряда патологи­ ческих явлений: расслаблению мышц живота, сутулости, опуще­ нию внутренних органов, появлению радикулитов, остеохондро­ зов, в конечностях происходят застойные процессы, ведущие к образованию тромбов. Помимо этого в положении «сидя» огра­ ничивается возможность перемещения, сокращаются зоны дося­ гаемости, а также уменьшаются силовые возможности. Избежать этих отрицательных последствий позволяют выбор рациональ­ ной рабочей позы, обеспечение условий для ее поддержания (форма и размеры сиденья, оптимальные размеры зон досягаемо­ сти) и возможность ее изменения.

Положение «лежа». Положение «лежа» в процессе трудовой деятельности допускается в исключительных случаях, так как оно резко ограничивает моторные функции человека, ухудшает мотор­ ную координацию, уменьшает зону обзора. Выполнение основных рабочих операций в положении «лежа» сопровождается утоми­ тельной статической работой организма, связанной с напряжением шейных мышц и плечевого пояса при удержании головы и рук. Для работы в положении «лежа» следует предусматривать специ­ альные приспособления, уменьшающие статическое напряжение (специальные опоры для головы, верхнего плечевого пояса и др.).

В процессе проектирования алгоритмов трудовой деятель­ ности, выполнение которой предполагает моторные компонен­ ты и требует длительного поддержания определенного поло­ жения тела, особое внимание уделяется проектированию оп­ тимальной рабочей позы и разработке условий ее поддержа­

278

ния. Наибольший вред организму приносит не столько сама поза, сколько время, в течение которого человек в ней нахо­ дится. Оптимальная рабочая поза служит исходным положе­ нием для расчета пределов досягаемости для рук и ног в мо­ торном поле.

Расстояние по высоте между рабочей поверхностью и си­ деньем определяет правильную осанку тела человека в поло­ жении «сидя».

Оптимальная рабочая поза в положении «сидя» должна со­ ответствовать следующим требованиям:

-голова находится над плечами, без отклонения вперед или назад;

-шея расслаблена, подбородок подтянут (не выпячен);

-плечи и грудная клетка расправлены;

-спина прямая или слегка отклонена назад, сохраняются

ееестественные изгибы;

-локти расслаблены, локтевой сустав развернут под углом 90-120°;

-предплечья и кисти рук свободно лежат на столешнице в горизонтальном положении;

-пальцы слегка согнуты и имеют опору.

Оператор должен располагать на столешнице предплечья, не наклоняясь и не приподнимая плечевой пояс, не занимая ассиметричное положение.

Высота рабочей поверхности (столешницы) должна рав­ няться высоте сиденья плюс расстояние между сиденьем и локтем опущенной руки плюс 20-25 мм.

Расстояние по горизонтали от края стола до спинки сиденья равняется толщине туловища сбоку плюс 30-50 мм. Увеличе­ ние расстояния ведет к наклону туловища.

Оптимальная рабочая поза в положении «стоя» предусма­ тривает следующие параметры:

-выпрямленный корпус;

-равномерную опору на обе стопы;

-отсутствие крайних положений в суставах верхних ко­ нечностей;

-экономичность рабочих движений.

Следует избегать управления педалью в положении «стоя». Исключение может составлять одна, редко используемая пе­ даль, на которую воздействуют не более трех секунд.

Основным компонентом деятельности человека на рабочем месте являются рабочие движения. Моторная деятельность по

279

своему проявлению представляет комплекс операции, действии и движений, осуществляемых человеком в процессе решения той или иной задачи, и характеризуется формами траекторий движе­ ний, скоростью, силой и точностью движений, а также энергети­ ческими затратами. При выполнении человеком управленческих действий от него требуется не только быстрая и точная перера­ ботка информации, но и такие же реакции на сигналы.

Точность и скорость движений определяются как механи­ ческими свойствами двигательного аппарата, так и механизма­ ми регуляции движений.

Простейшим элементом двигательного органа является ки­ нематическая пара - совокупность двух звеньев тела, взаимно ограничивающих движение. Рука человека состоит из несколь­ ких последовательно соединенных кинематических пар, где наибольшую свободу движений имеет последнее концевое зве­ но - кисть и пальцы. Кисть по отношению к плечевому поясу имеет семь степеней свободы, а подвижность кончика пальца относительно грудной клетки достигает 16 степеней свободы. Мышечная и суставная чувствительность обеспечивает все ос­ новные качества движений: скорость, силу, точность, амплиту­ ду, траекторию и т.д. Двигательные (или кинетические) ощуще­ ния наряду с тактильными, выступая в качестве сигналов обрат­ ной связи, играют существенную роль в построении движений, обеспечивая их регулирование и корректировку.

Скоростные характеристики движений определяются видом и направлением движения. Диапазон скоростей движения руки очень широк (0,01 - 8000 см/с). Минимальное время занимают движения пальцами, затем движения кисти, предплечья и плеча.

Пространственные характеристики движений включают амплитуду и траекторию движения. При большом числе степе­ ней свободы дистальные части руки могут выполнять движе­ ния любой амплитуды и в любом направлении в пределах, ограниченных размером тела. Из траекторий движения анато­ мо-физиологически более выгодными являются эллиптиче­ ские и круговые.

Оптимальная организация рабочих движений создает ус­ ловия для снижения утомления и резервы для сохранения дли­ тельного периода работоспособности человека.

Размещение технических средств и вспомогательного обо­ рудования на рабочем месте, способы их перемещения и при­ ведения в действие должны учитывать биомеханические осо­ бенности двигательного аппарата человека (табл. 10.1).

280