Проектирование рабочего места оператора и выбор оптимального расположения органов управления с учетом требований эргономики

1. Цель и задачи работы

Целью работы является ознакомление с содержанием эргономической оценки рабочего места оператора и с требованиями, предъявляемыми к проектированию панели пульта управления а также овладение методикой эргономического исследования расположения органов управления (ОУ) и средств отображения информации (СОИ) на пульте оператора.

2. Теоретические сведения

Разработка требований для рационального учета "человеческого фактора" при проектировании и конструировании техники с целью создания максимально эффективных и надежных систем управления и условий труда, соответствующих возможностям человека, способствующих длительному сохранению работоспособности, является важнейшей задачей эргономики.

Решение эргономической задачи по созданию пульта управления предусматривает правильный выбор рабочей позы, оптимальных размеров и размещений средств отображения информации (СОИ) и органов управления (ОУ), обеспечение оператора удобной мебелью, создание на рабочем месте благоприятных для организма человека условий труда.

Оптимизация деятельности оператора начинается с анализа информации, необходимой для управления агрегатом, и с выбора оптимальной позы. При нерациональной позе уменьшается скорость и точность движений, быстрее наступает общее утомление, что в свою очередь влияет на успешность и надежность работы оператора. Поэтому во всех возможных случаях при длительной и непрерывной деятельности оператора за пультом необходимо организовать его работу в положении сидя, а все предметы, которыми он пользуется, следует располагать в пределах досягаемости вытянутых рук, чтобы избежать наклонов, поворотов, приседаний и других движений.

Если в процессе работы требуется применять большую силу и в работе участвуют многие группы мышц, больший разброс органов управления, но меньшая точность при считывании показаний СОИ, то работать стоя лучше, чем сидя.

В некоторых случаях целесообразно организовать работу оператора со сменой поз: сидя - стоя. При этом должна сохраняться одна и та же высота обзора, изменение позы не должно занимать много времени и не сопровождаться смещением органов управления и т.д., функционирование должно быть оптимальным при той и другой позе.

Органы управления (ОУ) делятся на следующие группы: главные (наивысший приоритет) и второстепенные. По частоте и степени использования: наиболее часто используемые, менее часто используемые.

Важной предпосылкой снижения утомляемости работающих и использование всех преимуществ работы в положении "сидя" является рациональная конструкция рабочего стула (кресла) или сиденья. Конструкция проектируемого кресла зависит от его назначения и зоны ручного действия оператора, желательно применять регулируемые кресла. Для обеспечения удобства сидения угол между поверхностью сиденья и нижней частью бедер должен быть - 0 - 12, тогда передняя грань сиденья, которая должна быть достаточно закругленной, не будет давить на переднюю нижнюю часть бедра. В противном случае нарушалось бы кровообращение, что, в свою очередь, очень быстро вызывало бы ощущение преждевременной усталости во всем теле. Дальнейшая оптимизация деятельности оператора должна вестись с учетом антропометрических данных человека.

Целью учета антропометрических данных человека является установление равновесия между нагрузкой на человека на рабочем месте и его возможностями, т.е. оптимальное использование сил, размерных и объемных характеристик и возможностей человека.

При конструировании машин и другого производственного оборудования конструкторы должны обладать хотя бы начальными анатомическими знаниями о виде и пределах подвижности суставов и о методах конструирования технических эпюр человеческого тела в разных рабочих положениях его. В каждой точке рабочей зоны человек может развивать в различных направлениях усилия различной величины, в каждой точке зоны величина мощности, развиваемой человеком, различна, различна также и точность выполняемых движений, неодинаковы и скорости движений, и ускорения их, каждая точка зоны по-разному воспринимается кинетостатически, его сознанием и зрением. Следовательно, конструктор обязан знать зависимости отдельных функциональных способностей человека для размещения тех или иных элементов в рабочих зонах.

Из точек плечевого сустава с помощью циркуля-измерителя изображается моторная зона рук оператора, используя антропометрические данные человека.

Следует различать зоны :

Нормально досягаемая зона - та часть пространства, которая ограничена конечностями средних пальцев при вращении вытянутой руки в плечевом суставе при неотклонном положении туловища.

Нормальная рабочая зона (зона комфорта) - часть нормальной рабочей зоны для середины ладони, в которой рука может выполнять наиболее естественные движения с оптимальным рабочим эффектом, т.е. выполнять движения наиболее надежно, точно, быстро и безопасно. Эта зона ограничена: сверху - горизонтальной плоскостью, проходящей через середины плечевых суставов при выпрямленном туловище и при положении рук "по швам", снизу - горизонтальной плоскостью, проходящей через середины локтевых суставов.

Спереди - расстоянием от плоскости груди по горизонтальной линии, проходящей через плечевой сустав, равным от 420 мм до 220 мм для мужчин, и от 415 мм до 215 мм для женщины;

С помощью транспортира и циркуля изображается зона эффективной видимости. Поле зрения обоими глазами (бинокулярное зрение). ограничено угловыми размерами и предельной освещенности последнего; оно показывает обзор без напряжения для глаз при их крайних положениях, фиксированном положении глаз и всего корпуса.

Угол зрения, измеряемый в вертикальной плоскости в 70 (30 вверх от горизонтальной воображаемой линии проведенной от переносицы до объекта и 40 вниз) и горизонтальной в 60 плоскостях, в пределах которого человек может видеть индикаторы с необходимой скоростью и точностью считается оптимальным углом зрения.

Оптимальное расстояние от глаз до наблюдаемого объекта - 560 мм (допустимо - 380-760 мм) в пределах оптимального угла зрения определяет зону эффективной видимости.

В профильной проекции изображается передняя (обращенная к оператору) профильная поверхность пульта управления с учетом следующих рекомендаций:

а) органы управления должны быть расположены на горизонтальной поверхности стола пульта;

б) по вертикали между плоскостью сиденья и рабочей поверхностью стола желательно иметь свободное пространство 300 мм, между уровнем пола и нижней поверхностью стола должно быть минимум 620 мм;

в) при позе стоя рабочая поверхность стола проходить на уровне локтевого сустава с тем, чтобы органы управления размещались по высоте от пола в зоне комфорта ;

г) на уровне талии свободное пространство (в направлении вперед и назад) должно быть 340-380 мм;

д) свободное пространство 670 мм перед креслом, т.е. от спины (или спинки кресла) до переднего края коленей;

е) средства отображения информации (СОИ) - индикаторы должны быть расположены на вертикальной или вертикально-наклонной поверхности пульта перед оператором в направлении его взгляда. Глубина расположения этой поверхности определяется по рекомендациям расположения СОИ в пределах расстояния зоны эффективной видимости, а также границей зоны досягаемости рук рабочей поверхности стола. Высоту пульта - H ограничим верхним лучом 30.

Поверхность пульта управления изображается на виде в плане. Для того, чтобы получить истинные размеры рабочей поверхности стола для размещения СОИ рекомендуется на виде в плане сделать развертку передней поверхности пульта.

На пульте на виде в плане размещаются органы управления (ОУ) и контроля (СОИ) согласно заданному варианту, в соответствии с требованиями эргономики и инженерной психологии:

а) органы управления следует располагать так, чтобы работа равномерно распределялась между правой и левой рукой оператора; причем правой рукой выполняются операции наиболее ответственные, требующие наибольшей точности или наибольшей силы, быстроты движений и часто используемые;

б) все органы управления нужно располагать таким образом, чтобы по возможности свести рабочие движения к движению предплечья, кисти, пальцев рук, допуская движения плечевого сустава только в виде исключения;

в) наиболее важные и часто используемые, аварийные и ответственные органы управления размещаются в оптимальной рабочей зоне ;

г) второстепенные органы управления, требующие захвата их (рычаги, рукоятки, маховики и т.д.), размещаются в нормальной рабочей зоне, а управляемые конечностями пальцев руки (кнопки, тумблеры) - в пределах нормальной досягаемой зоны.

д) в горизонтальной плоскости органы управления следует размещать горизонтальными рядами слева направо в соответствии с последовательностью использования.

е) если органы управления расположены на одной плоскости панели, а связанные с ними индикаторы (функциональная группировка) на другой, то относительное размещение элементов на обеих плоскостях должно быть одинаковым (например, если органы управления располагаются в горизонтальном порядке, то и соответствующие индикаторы - в том же порядке).

ж) сои-индикаторы, требующие быстроты считывания (экран, счетчики и т.п.) размещаются в центре площадки эффективной видимости; точность считывания лучше всего в левой верхней части панели (в правом нижнем углу она хуже всего);

з) скомпонованные в группу по каким-то признакам органы управления и СОИ окантовываются (обрамляются); применяется определенный чуть (нюансный) отличный фон для каждой функциональной группы органов управления СОИ.