Лекция 1. Краткая характеристика современного состояния надежности. Формирование оптимального качества оборудования.

Для современных машин характерны такие направления их развития как увеличение степени автоматизации, повышение рабочих параметров — нагрузок, скоростей, температур, повышение требований к точности функционирования, к эффективности их работы (производительности, мощности, КПД), объединение машин в системы с единым управлением. Усложнение машин и усиление требований к ним привели к необходимости повышения требований к их надежности и долговечности.

Надежность отражает свойство машины сохранять требуемые качественные показатели в течение всего периода эксплуатации.

Решение проблемы надежности машин - это огромный резерв повышения эффективности производства, производительности общественного труда.

Ненадежная машина не сможет эффективно функционировать, так как каждая ее остановка из-за повреждения отдельных элементов или снижения технических характеристик ниже допустимого уровня, как правило, влечет за собой большие материальные убытки, а в отдельных случаях может иметь катастрофические последствия.

В настоящее время промышленность даже передовых стран несет огромные потери из-за недостаточной надежности и долговечности выпускаемых машин. Так, за весь период эксплуатации затраты на ремонт и техническое обслуживание машин в связи с их износом в несколько раз превышают стоимость новой машины, например, для автомобилей -до 6 раз, для самолетов - до 5 раз, для станков - до 8 раз, для радиотехнической аппаратуры-до 12 раз. Из-за коррозии ежегодно теряется до 10% выплавляемого металла.

Существенное недоиспользование потенциальных возможностей имеет место для машин и агрегатов, к которым предъявляются высокие требования безотказности. Они, как правило, снимаются с эксплуатации намного раньше того срока службы, который могло бы отработать большинство данных изделий.

С особенно большими затратами времени и средств связан выход из строя уникальных машин и агрегатов, таких, как мощные турбины тяжелые краны и др. Ненадежная работа технологического оборудования (металлорежущих станков, сварочных аппаратов, термических печей) может привести к выпуску некачественной и ненадежной продукции.

Таким образом, задача повышения надежности лежит в основе разработок, связанных с созданием высококачественных машин, оборудования и приборов.

Особенностью проблемы надежности является ее связь со всеми этапами проектирования, изготовления и использования машины, начиная с момента, когда формируется и обосновывается идея создания новой машины и кончая принятием решения о ее списании. Каждый из этапов вносит свою лепту в решение трудной задачи создания машины требуемого уровня надежности с наименьшими затратами времени и средств. Основные решения по надежности, принятые на стадии проектирования или изготовления машины, непосредственно сказываются на ее эксплуатационных и экономических показателях, которые нередко вступают между собой в противоречие. Поэтому необходимо выявление связей между показателями надежности и возможностями па их повышению на каждом из этапов проектирования, изготовления и эксплуатации машины.

При проектировании и расчете машины закладывается ее надежность. Она зависит от конструкции машины и ее узлов, применяемых материалов, методов защиты от различных вредных воздействий, системы смазки, приспособленности к ремонту и обслуживанию и других конструктивных особенностей.

При изготовлении (производстве) машины обеспечивается ее надежность. Она зависит от качества изготовленных деталей, методов контроля выпускаемой продукции, возможностей управления ходом технологического процесса, от качества сборки машины и ее узлов, методов испытания готовой продукции, и других показателей технологического процесса.

При эксплуатации машины реализуется ее надежность. Показатели безотказности и долговечности проявляются только в процессе использования машины и зависят от методов и условий эксплуатации машины, принятой системы ее ремонта, методов технического обслуживания, режимов работы и других эксплуатационных факторов.

Проблема надежности - комплексная. Она вторгается в сферы производства и эксплуатации машин, для ее решения привлекаются различные отрасли знаний, она требует принятия новых организационно-технических решений. Вместе с тем, несмотря на широту своих интересов, надежность — это новая отрасль науки и техники со своей методологией и философией, со своей спецификой и местом в ряде других паук.

Предмет науки о надежности машин. В условиях технической революции практика с ее разнообразными запросами в области проектирования, производства и эксплуатации машин ставит перед наукой о надежности новые задачи по отысканию оптимальных конструктивных решений, по прогнозированию состояния машины, диагностике, обеспечению работоспособности в тяжелых условиях и др.

Наука, реагируя на эти запросы практики, модернизирует существующие теории и положения, разрабатывает новые математические модели. При этом для вопросов надежности особенно характерно использование самых разнообразных отраслей наук и сочетание различных методов и положении при решении поставленных задач.

Здесь используются и теория вероятностей, и физико-химическая механика, включая теорию трения и изнашивания, и разделы динамики и прочности машин, привлекаются идеи автоматического регулирования и кибернетики, развиваются положения теории технологических процессов и диагностики.

Вместе с тем в настоящее время уже накоплен достаточный опыт для формулирования основных положений науки о надежности машин и определения ее места среди других отраслей знаний.

Наука о надежности изучает закономерности изменения показателей качества технических устройств и систем и на основании этого разрабатывает методы, обеспечивающие с наименьшей затратой времени и средств необходимую продолжительность и безотказность их работы.

Эта наука на основании прогноза поведения системы разрабатывает теорию принятия оптимальных решений для обеспечения требуемого уровня надежности.

Специфическими особенностями вопросов надежности являются:

а) фактор времени, поскольку оценивается изменение начальных параметров в процессе эксплуатации машины;

б) прогнозирование поведения объекта с точки зрения сохранения его выходных параметров (показателей качества).

Следует иметь в виду, что изменение показателей качества машины во времени может быть абсолютным и относительным.

Абсолютное, изменение качества связано с различными процессами, действующими па машину и изменяющими свойства или состояние материалов, из которых она выполнена, за счет чего и понижаются показатели машины и происходит ее физическое старение.

Относительное изменение качества машины связано с появлением новых машин с более совершенными характеристиками, и ее показатели становятся более низкими по сравнению со средним уровнем, хотя в абсолютных значениях они могут и не измениться, т. е. происходит моральный износ машины.

Наука о надежности изучает изменения показателей качества машины под влиянием тех причин, которые приводят только к абсолютным изменениям ее свойств.

Основная трудность при оценке надежности машин заключается в использовании таких методов расчета и таких источников информации об изменении работоспособности машины, которые позволили бы прогнозировать поведение машины в различных условиях эксплуатации.

Проблема надежности связана в первую очередь именно с прогнозом, так как констатация того или иного уровня надежности для машины, уже отработавшей свой ресурс, имеет весьма малую ценность. Особенно на ранних стадиях создания машины — при ее проектировании или при наличии опытного образца — необходимо дать оценку ее надежности в предполагаемых условиях эксплуатации.

Следует подчеркнуть, что наука о надежности не рассматривает вопросов достижения определенного уровня показателей качества машин — их точности, мощности, КПД, производительности — это задача других наук, а рассматривает процесс изменения этих показателей с течением времени.

Особое значение для науки о надежности, как и для любой науки, имеет вопрос о применении математического аппарата и привлечении уже разработанных или созданных по запросам практики новых методов, позволяющих осуществлять оценку и прогнозирование надежности изделий и сложных систем.

Наконец, теория надежности использует все те достижения в области расчета и проектирования машин данного типа, а также технологии их изготовления, которые включают зависимости, характеризующие связь показателей качества с факторами, которые могут изменяться в процессе эксплуатации и производства машины. Например, уравнения и зависимости, описывающие рабочий процесс машины, возникающие динамические нагрузки, законы перемещения рабочих органов, характеристики мощности, КПД и др., необходимы для анализа и математического описания изменении начальных показателей машины, т. е. для решения коренной задачи надежности. Для науки о надежности машин характерно сочетание вероятностных методов оценки процессов изменения их параметров качества с выявлением детерминированных закономерностей процессов старении и разрушения, а также оценка условий производства машин и тех методов эксплуатации, которые определяют их работоспособность. Ее задачи — дать методы расчета машин и их элементов из условия обеспечения требуемых показателей надежности.

Однако в настоящее время в инженерной практике, как правило, не применяются расчеты на надежность и долговечность машины, нет даже общей схемы такого расчета, а имеются лишь отдельные виды расчетов, представляющие собой по существу разрозненные этапы комплексного решении.

Такое положение объясняется чрезвычайной сложностью проблемы расчета машин на надежность. Это связано не только с объемом расчетов, поскольку каждая современная машина имеет большое число элементов с потенциальной возможностью отказа (для вычислений можно использовать ЭВМ), но и с разработкой принципиальной схемы расчета машины на безотказность и долговечность.

Расчеты машин на надежность сложны также и потому, что в основе инженерной задачи по определению параметров машины с учетом износа, коррозии, усталости и др. лежат разнообразные по физической сущности и характеристике процессы.

Если учесть, что для многих современных машин характерен не только широкий диапазон скоростей и нагрузок, но и воздействие коррозийно-агрессивных сред, высоких и низких температур, наличие вакуума, электромагнитных влияний, ядерных облучений и других воздействий, то отыскание закономерностей протекания процесса разрушения возможно только на основе применения методов и средств физико-химической механики материалов.

Но как бы не были сложны закономерности процесса разрушения материала изделия — это лишь первый этап инженерных расчетов на надежность. Кроме того, должны быть разработаны методы расчета на долговечность и безотказность различных элементов машины с учетом характера действующих сил и скоростей, размеров и конфигураций сопряжения, условий эксплуатации, служебного назначения данного узла и требований, предъявляемых к его выходным параметрам. При этом должна быть учтена вероятностная природа протекающих процессов разрушения материалов изделия. Вот почему вопросам расчета на надёжность и прогнозированию потери машиной работоспособности должно уделяться первостепенное внимание.

Философские предпосылки проблемы надежности. Рассматривая надежность с позиций диалектического материализма, следует в первую очередь ответить на два связанных между собой вопроса.

Во-первых, является ли потеря машиной с течением времени своих начальных характеристик обязательным процессом? Иными словами не лучше ли создавать абсолютно надежные машины, чем изучать их ненадежность?

Во-вторых, какие философские категории и закономерности определяют методологический аспект проблемы надежности?

Любая машина, выполняя определенные функции, находится во взаимодействии с окружающей средой, с человеком, управляющим машиной, с объектом, для которого она предназначена (технологические машины — с обрабатываемым материалом, транспортные — с перевозимым грузом и т.п.).

При этом возникают разнообразные причинно-следственные связи как формы проявления всеобщей универсальной связи явлений в природе. Накопление количества различных воздействий на машину приводит к эволюции ее качественных показателей и в соответствии с законами диалектики к возможности перехода в иное качественное состояние.

Поэтому изменения, которые происходят в машине при ее эксплуатации, являются закономерным проявлением важнейшего и неотъемлемого свойства всех материальных объектов — движения, в его философском понимании, ибо ничего неизменного в природе нет.

Мы можем замедлить нежелательные для нас изменения, сделать так, чтобы отклонения качественных показателей машины находились в течение необходимого времени в допустимых пределах, но исключить их полностью нельзя.

Характерно отношение различных наук к возможности создания идеальных машин и механизмов.

Если классические науки, например механика, при исследовании машин и механизмов идеализировали те условия, в которых протекает их работа, считали возникающие ошибки и отклонения в их функционировании необязательными, то современная наука, особенно кибернетика, рассматривает ошибки функционирования как естественное свойство реальной системы.

Машину нельзя изолировать от влияния среды, в которой она работает, от влияния процессов, которые протекают в ней самой при осуществлении рабочих функций, от действия остаточных явлений, являющихся следствием технологических процессов, применявшихся при изготовлении машины. Все виды энергии — механическая, тепловая, химическая, электромагнитная — воздействуют на машину и вызывают в ней обратимые и необратимые процессы, снижающие ее начальные характеристики.

Поэтому необходимо изучать источники и причины вредных воздействий на машину, исследовать физическую сущность процессов, снижающих работоспособность машины, изучать реакцию машины на различные воздействия и на основании этого создавать такие системы, которые могли бы в течение необходимого периода времени выполнять заданные функции, не опасаясь взаимодействий с внешней средой.

Надежность изделия является одним из основных показателей его качества.

В философском понимании качество — это неотъемлемая от объекта совокупность признаков, выражающая его специфику и отличие от других объектов или явлении.

Под качеством технического устройства понимается обычно совокупность свойств, определяющих степень его пригодности для использования по назначению.

Но поскольку использование данного изделия по назначению происходит в течение определенного, как правило, длительного периода времени, под влиянием различных факторов может произойти изменение свойств, которые определяют его качество.

Поэтому надежность, которая изучает изменение показателей качества во времени, является как бы «динамикой качества», его разверткой во времени.

Экономический аспект надежности. Оценка достигнутого уровня надежности и необходимость его повышении должна решаться в первую очередь с экономических позиций, ибо экономика является основным критерием для решения большинства практических вопросов надежности. Ведь современный уровень развития техники позволяет достичь практически любых показателей качества и надежности изделия и все дело заключается в затратах на достижение поставленной цели.

Эти затраты могут быть столь высоки, что эффект от повышенной надежности объекта не возместит их, и суммарный результат от проведенных мероприятий будет отрицательным.

Конечно, очень многое зависит от характера принимаемых решений. Часто мероприятия по повышению надежности могут и не требовать существенных затрат, поскольку наука и практика подсказывают рациональные решения. Однако всегда имеется широкий диапазон самых разнообразных возможностей по повышению начального качества машины и изменению ее конструкции, по применению более качественных материалов, по выбору различных вариантов технологического процесса и использованию специальных методов, повышающих надежность изделий, по применению той или иной системы ремонта и технического обслуживания машин и т. п.

Рис. 1.1. Изменение экономической эффективности машины во времени

Сравнение различных вариантов достижения требуемого уровня надежности должно исходить из условия получения наибольшего суммарного экономического эффекта с учетом затрат в сферах производства и эксплуатации машины и того положительного экономического эффекта, который дает использование машины по назначению. В общем случае изменение во времени суммарного экономического эффекта при эксплуатации машины слагается под влиянием двух основных факторов (рис. 1.1). С одной стороны, необходимо учитывать затраты на изготовление новой машины Q_И, включая ее проектирование, изготовление, испытание, отладку, транспортировку к месту работы и другие затраты, а также затраты на эксплуатацию Q_Э, включая техническое обслуживание, ремонт, профилактические мероприятия — все то, что связано с поддержанием и восстановлением работоспособности машины. Эти затраты Q_Э + Q_И являются отрицательными в балансе эффективности.

С другой стороны, работа машины дает положительный экономический эффект Q_Р (прибыль) в зависимости от ее целевого назначения, например, для технологического оборудования, в результате выпуска продукции, для транспортных машин при перевозке грузов, для двигателей как следствие преобразования энергии и т. п.

Изменение Q_Э в функции времени имеет тенденцию к возрастанию, так как старение отдельных элементов машины приводит к необходимости вкладывать все большие средства для восстановления утрачиваемых свойств,

Изменение Q_Р во времени, наоборот, имеет тенденцию к уменьшению интенсивности роста, поскольку более частые простои машины в ремонте и техническом обслуживании снижают ее производительность. Поэтому кривая суммарной эффективности имеет максимум и два раза пересекает ось абсцисс t.

Q(t) = Q_И + Q_Э (t) + Q_Р (t).

При возрастании Q период времени t = Т_ОК, при котором Q_И +Q_Э = Q_Р, будет являться сроком окупаемости, когда машина при эксплуатации возвратила затраты, которые были в нее вложены при изготовлении. Начиная с этого момента при t = T_ОК машина начинает приносить прибыль. Однако прирост полученного эффекта постепенно снижается из-за возрастания эксплуатационных затрат до t = Т_ПР, когда снова Q_И + Q_Э = Q_Р. При t > Т_ПР затраты на эксплуатацию больше того экономического эффекта, который может обеспечить машина. Длительность экономически целесообразной эксплуатации машины Т_Э находится в диапазоне между Т_max и предельным сроком службы машины Т_ПР:

Т_max  Т_Э  Т_ПР.

Выбор варианта машины с позиций надежности должен исходить из сравнения затрат на изготовление и эксплуатацию машины с тем экономическим эффектом, который она сможет обеспечить. Например, как это видно из рис. 1.1., начальная стоимость машины № 2 выше, но за счет показателей производительности, качества и надежности она дает больший экономический эффект и ее целесообразно эксплуатировать более длительное время. При оценке разнообразных возможностей по повышению и обеспечению надежности машин экономический критерий является важнейшим для выбора оптимальных решений.

Формирование оптимального качества оборудования.

Качество продукции — это совокупность свойств, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением. Качество машины характеризуется надежностью, технологичностью, стандартизацией и унификацией, эргономическими, экологическими, патентно-правовыми и экономическими показателями (рис. 1.2). При этом надежность является одним из основных показателей качества, который проявляется во времени.

Показатели назначения характеризуют полезный эффект от использования продукции по назначению и обусловливают область ее применения. Показатели технологичности характеризуют эффективность конструктивно-технологических решений для обеспечения высокой производительности труда при изготовлении и ремонте продукции.

Показатели назначения характеризуют полезный эффект от использования продукции по назначению и обусловливают область ее применения. Показатели технологичности характеризуют эффективность конструктивно-технологических решений для обеспечения высокой производительности труда при изготовлении и ремонте продукции.

Эргономические показатели характеризуют систему «человек—изделие—среда» и учитывают комплекс гигиенических, антропометрических, физиологических, психофизиологических и психологических свойств человека, проявляющихся в производственных и бытовых процессах. Эстетические показатели характеризуют внешние свойства продукции: выразительность, оригинальность, гармоничность, целостность, соответствие среде и стилю, и др.

Рис.1. 2. Основные показатели качества машин.

Показатели назначения характеризуют полезный эффект от использования продукции по назначению и обусловливают область ее применения. Показатели технологичности характеризуют эффективность конструктивно-технологических решений для обеспечения высокой производительности труда при изготовлении и ремонте продукции.

Эргономические показатели характеризуют систему «человек—изделие—среда» и учитывают комплекс гигиенических, антропометрических, физиологических, психофизиологических и психологических свойств человека, проявляющихся в производственных и бытовых процессах. Эстетические показатели характеризуют внешние свойства продукции: выразительность, оригинальность, гармоничность, целостность, соответствие среде и стилю, и др.

Показатели стандартизации и унификации характеризуют степень использования в продукции стандартизованных изделий и уровень унификации составных частей изделия.

Патентно-правовые показатели характеризуют степень патентной защиты изделия, а также его патентную чистоту;

Экономические показатели отражают затраты на разработку, изготовление и эксплуатацию или потребление продукции, а также экономическую эффективность эксплуатации.

Экономические показатели представляют особый вид показателей при оценке уровня качества продукции.

При помощи экономических показателей оценивают ремонтопригодность продукции, ее технологичность, уровень стандартизации и унификации и патентную чистоту.

Приведенная номенклатура показателей качества продукции является укрупненной, так как внутри каждого вида показателей можно выделить группы показателей качества.

Для повышения качественных показателей строительных машин требуется большое количество информации об условиях их эксплуатации и техническом состоянии.

Качественные показатели надежности машин обеспечиваются, начиная с разработки задания на проектирование, и осуществляются на всех стадиях проектирования, изготовления и эксплуатации.

На стадиях составления задания и проектирования машины определяются оптимальные основные эксплуатационные ее параметры, условия и режим работы. Надежность машины обеспечивается применением более совершенной конструктивной схемы машины, соответствующих материалов и применением современных методов расчета. Для этого необходимо иметь данные об условиях и режимах работы, характеризуемые: объектом и местом выполнения работ, характером выполняемых работ; окружающей средой (температура, запыленность, влажность, агрессивность воздействия на металл и др.), характером обрабатываемых материалов, величиной и характером нагрузок, продолжительностью и частотой включений механизмов, организацией технического обслуживания и производства ремонтов и т. п.

При изготовлении предусматривается применение передовой технологии изготовления, а при сдаче в эксплуатацию — применение более совершенных методов испытания.

Для обеспечения заложенной в проекте надежности машины необходимо соблюдать при ее изготовлении все технические требования и технологию. Нарушение технологии, несовершенство ее, применение металлов и материалов, не соответствующих требованиям проекта, невыполнение технологических операций термообработки, допусков и посадок и т. п. приводят к снижению показателей надежности машины, которые впоследствии могут резко снизить ее эксплуатационные показатели.

Одним из важнейших эксплуатационно-технических показателей качества машины является ее производительность. Различают конструктивную, техническую и эксплуатационную производительности машины.

Качественными эксплуатационно-техническими показателями являются также затраты на энергию или энергетические материалы, отнесенные на единицу выработки или времени работы, которые характеризуют энергоемкость машины.

Показателем трудоемкости является общий расход человеко-часов, затрачиваемых на обслуживание машин, отнесенный на весь выполненный объем работы. Удельная трудоемкость характеризуется отношением общей трудоемкости к основному параметру машины.

С увеличением срока службы машины и ее износа трудоемкость обслуживания машины возрастает.

Важнейшим показателем качества машины также является стандартизация машин, узлов и деталей. Стандартизации подлежат высококачественные серийно изготовляемые изделия, имеющие высокую надежность и низкую себестоимость.

Уровень стандартизации машин (изделия) определяется коэффициентами стандартизации: конструкции изделия, сборочных единиц изделия и деталей изделия.

Коэффициент стандартизации конструкции изделия принимается как отношение суммы стандартных сборочных единиц в изделии n_ст.с и стандартных деталей n_ст, являющихся составными частями изделия и не вошедших в n_ст.с к общему числу сборочных единиц n_с и деталей в изделии n_о, т.е.

.

Коэффициент стандартизации деталей определяется как отношение числа стандартных деталей к общему числу деталей в изделии (кроме крепежных), а коэффициент стандартизации сборочных единиц изделия принимается как отношение стандартных сборочных единиц к общему числу сборочных единиц.

Унификация машин предусматривает приведение к конструктивному единообразию мало отличающихся друг от друга машин и применение в них типовых узлов и деталей, что ускоряет изготовление машин и позволяет применять прогрессивные методы ремонта.

Унификация узлов и деталей предусматривает сокращение числа типоразмеров редуктора, тормозов, муфт и других деталей, что обеспечивает их взаимозаменяемость в машинах.

Коэффициент унификации изделия показывает, какая часть из использованных в изделии деталей является унифицированной; определяется он отношением суммы числа унифицированных сборочных единиц в изделии n_у и числа унифицированных деталей n_у, являющихся составными частями изделия и не вошедшими в n_у, к сумме общего количества сборочных единиц в изделии n_с и деталей, являющихся составными частями изделия:

Кроме того, показателями унификации служат: коэффициент унификации сборочных единиц изделия, характеризующий отношение унифицированных сборочных единиц изделия к общему числу сборочных единиц в изделии; коэффициент унификации деталей изделия, представляющий отношение унифицированных деталей к общему числу деталей в изделий (кроме крепежных), и коэффициент унификации конструктивных элементов, принимаемый как отношение унифицированных типоразмеров конструктивных элементов к общему числу типоразмеров конструктивных элементов в изделии.

Применение стандартизации в машиностроении позволило создать унифицированные узлы и агрегаты общего назначения (подшипники, насосы, муфты, редукторы и др.). Логическим развитием этого является разбивка сложных по конструкции машин на группы, состоящие из унифицированных узлов и элементов. Унифицированные узлы и детали позволят перейти от конструирования специального' оборудования к выбору унифицированных агрегатов и их компоновке в таких сочетаниях, которые наиболее полно удовлетворяют требованиям получения максимальной производительности, надежности и необходимой точности изготовления. Создание оборудования из взаимозаменяемых унифицированных и стандартных деталей и узлов позволяет придать его конструкции свойства обратимости, т. е. многократно применять эти детали и узлы в новых компоновках машин.

К основным показателям относятся:

коэффициент применяемости конструктивных элементов, определяемый по формуле

где n_С — число наименований типоразмеров стандартизированных деталей в изделии;

n_У — то же, унифицированных деталей;

n_З — то же, заимствованных деталей;

n_П — то же, покупных деталей;

n_об — общее число наименований конструктивных элементов изделия, включая и типоразмеры оригинальных деталей, входящих в изделие; коэффициент конструктивной преемственности определяемый по формуле

,

где n_Р — число наименований ранее освоенных узлов и деталей.

Преемственность в новых машинах узлов и деталей, ранее созданных и оправдавших себя, позволяет упростить организацию и технологию изготовления машины и более рационально решать многие вопросы эксплуатации;

коэффициент взаимозаменяемости

где n_ВЗ — число взаимозаменяемых элементов в машине.

Рациональный уровень взаимозаменяемости конструктивных элементов в машине и является важнейшим средством снижения затрат времени, труда и средств при устранении отказов, производстве технических обслуживаний и ремонтов.

Показатели эргономики и технической эстетики характеризуют художественное своеобразие формы, гармоничность конструкции, цветовое решение конструкции, графическое изображение фирменных знаков и указательных таблиц и т. п.

Наука, изучающая соответствие условий труда (температуры, влажности воздуха, загазованности, шумов, вибрации, освещенности и др.) анатомическим, антропометрическим, физиологическим и психологическим особенностям человека, называется эргономикой (эргономия, инженерная психология). Высокие эргономические показатели машин обеспечивают не только культуру и охрану труда, но и резко влияют на повышение их производительности и надежности работы.

Учет требований эргономики к конструкции машин дает особенно большой эффект, так как труд выполняется системой «человек — машина», т. е. когда человек, непрерывно управляя машиной или механизмом, сам является звеном системы с обратной связью. Управление одним человеком-оператором машиной характеризуется не только чисто техническими и экономическими показателями (производительностью, максимальным весом груза и т. д.), но и степенью удобств. Пренебрежение этими показателями приводит к снижению производительности труда, ухудшению качества работ, нестабильности ритма в течение смены, увеличению срока обучения и т. д. Выявление причин утомления машиниста и одновременно факторов, позволяющих использовать скрытые резервы повышения производительности труда, представляет важнейшую задачу как для конструкторов, так и для эксплуатационников.

Надежность машины в эксплуатации зависит во многом от правильности выполнения машиной рабочих движений при управлении машиной, постоянного контроля за работой различных систем машины по приборам и т. д. Постоянное внимание к рабочему процессу вызывает утомляемость машиниста, снизить которую можно рациональным размещением органов управления.

Совокупность определенных условий труда определяет уровень комфорта — комплексный показатель, качественная оценка которого будет иметь четыре градации: зона высокого комфорта, комфортная зона, некомфортная зона и невыносимая зона.