Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 . Эргономическая антропология как научно-практическое направление исследований в эргономике 16
1.1. Основные теоретические и методологические положения эргономики 16
1.2. Понятие системы: принципы системности и целостности 19
1.3. История возникновения и становления направления 25
1.4. Предмет и задачи эргономической антропологии 30
Глава 2. Антропологические исследования в эргономике 37
2.1. Обзор литературы 37
2.1.1. Представление антропометрических данных в научной и справочной литературе 37
2.1.2. Представление антропометрических данных в нормативных документах 45
2.2. Анализ путей и способов использования антропометрических данных при проектировании техники 47
2.3. Цели и задачи антропологических исследований в эргономике 71-10003 (2272x3401x2 tiff)
2.4. Специфика метода антропометрии применительно к задачам эргономики 54
2.4.1. Характеристика эргономических антропометрических признаков 56
2.4.1.1. Статические антропометрические признаки 57
2.4.1.2. О сходстве и различиях между эргономическими и классическими размерами тела 59
2.4.1.3. Динамические размеры тела 61
2.4.2. Правила измерения статических антропометрических признаков 63
2.4.2.1. Отправные точки для измерений 64
2.4.2.2. Условия проведения измерений 68
2.4.2.3. Положение тела и позы измеряемого 68
2.4.2.4. Измерительные инструменты и приспособления 69
2.4.2.5. Точность измерения антропометрических признаков... 71
2.4.2.6. Обнажение измеряемого 71
2.4.2.7. Программы измерений 72
2.4.2.8. Выбор групп населения для сбора антропометрических данных и их формирования для практического использования 73
2.5. Особенности вариационно-статистической обработки антропологического материала 76
2.6. О значимости для расчетов параметров рабочих мест межгрупповых различий по эргономическим антропометрическим признакам 79
2.6.1. Половые различия 79
2.6.2. Этнотерриториальные различия 88
2.6.3. Возрастные особенности 91
2.6.4. Эпохальные изменения размеров тела 92
71-10004 (2272x3401x2 tiff)
2.7. Получение антропометрических данных расчетными методами 96
2.8. Выводы по материалам главы 103
Глава 3. Эргономические вопросы исследования и проектирования удобства рабочей позы в положении сидя 106
3.1. Сравнительная характеристика рабочих положений стоя и сидя на основе данных анатомии, физиологии и биомеханики 108
3.2. Психологические аспекты в изучении удобства рабочей позы. 119
3.3. Соматический комфорт и удобство рабочей позы 122
3.4. Исследование порогов проприоцептивной чувствительности (обзор литературы) 131
3.4.1. Определение порогов проприоцептивной чувствительности к изменению линейных и угловых параметров опорных поверхностей методом психофизического шкалирования 139
3.4.1.1. Предварительные методические эксперименты 140
3.4.1.2. Результаты предварительных экспериментов 143
3.4.1.3. Условия проведения основных экспериментов 147
3.4.1.4. Результаты основных экспериментов 147
3.4.2. Определение порогов проприоцептивной чувствительности методом электромиографии 152
3.5. Исследования удобства рабочей позы. Задачи исследования 157
3.5.1. О методах исследования удобства и дискомфорта рабочей позы 159
3.5.1.1. Субъективные методы исследования удобства рабочей позы 161
3.5.2. Морфологические исследования удобства рабочей позы 168
3.5.2.1. Изучение изменения изгибов позвоночного столба и угла наклона таза в зависимости от формы опорной поверхности сиденья 169
3.5.2.2. Определение эргономических размеров тела
для расчетов параметров рабочих сидений 173
3.5.3. Психологические исследования удобства рабочей позы 176
3.5.3.1. Исследование удобства рабочей позы в зависимости от величины параметров опорных поверхностей и их соотношения 177
3.5.3.2. Сравнение двух- и пятикатегорийных шкал оценок 183
3.5.4. Комплексное исследование временной динамики ощущения дискомфорта рабочей позы 185
3.5.4.1.Специфика метода электромиографии в эргономических исследованиях рабочей позы 192
3.6. Особенности конструкции рабочего сиденья как стабилизатора рациональной рабочей позы в положении сидя 194
3.6.1. О соотношении высот рабочей поверхности, рабочего сиденья и подставки для ног 197
3.7. Методы исследования особенностей рабочей позы в производственных условиях 199
3.7.1. Специфика метода эргономического опроса, используемого в производственных условиях для оценки организации рабочих мест 199
3.7.2. Применение метода эргономического опроса при проведении многодневной оценки сидений и позы в натурных условиях 202
3.8. Выводы по материалам главы 206
Глава 4. Методологические вопросы учета данных эргономической антропологии 212
4.1. Классификация объектов эргономического исследования 212
4.2. О понятии "рабочее место". Классификация рабочих мест 214
4.3. Эргономические параметры рабочего места и его элементов 222
4.4. Базы отсчета, рекомендуемые для расчетов эргономических параметров рабочих мест 224
4.5. Принципы и правила учета антропометрических данных при расчетах эргономических параметров рабочих
мест 229
4.6. Антропологические критерии 238
4.7. Пути повышения степени удовлетворенности работающих параметрами рабочих мест 240
4.8. Методика графического анализа и оценки пространственной компоновки рабочего места 243
4.9. Формы представления антропометрических данных для эргономиста и конструктора 251
4.9.1.Табличные формы представления антропометрических данных 252
4.9.2. Графические формы представления антропометрических данных 256
4.9.3. Модельные формы представления антропометрических данных 259
4.9.3.1. Физические модели формы тела человека 259
4.9.3.2. Теоретические и методологические аспекты математического (компьютерного) моделирования формы тела человека 261
4.10. Выводы по материалам главы 273
Общие выводы 277
Библиографический список 262
Перечень приложений 316
- История возникновения и становления направления
- Специфика метода антропометрии применительно к задачам эргономики
- Сравнительная характеристика рабочих положений стоя и сидя на основе данных анатомии, физиологии и биомеханики
- Классификация объектов эргономического исследования
Введение к работе
Актуальность проблемы. Актуальность настоящего исследования определяется прежде всего состоянием современной эргономики, в которой накоплен огромный фактологический материал о человеке как звене в системе человек-машина. Этот материал требует систематизации, обобщения, осмысления и представления его как единого комплекса знаний об эргатических системах. Эргономическая антропология является одним из первых направлений исследований в области синтеза эргономических знаний. Она представляет собой единение морфологических и психологических исследований комплексного и системного характера, проведенных на стыке антропологии и психологии в рамках эргономики.
Понятие "антропология" давно вышло за рамки традиционного понимания науки о варициях строения и формы тела человека во времени и пространстве. Имея в центре внимания современного человека, антропология, как и другие науки, ведет, пограничные исследования в различных областях знаний. В настоящее время появились такие самостоятельные направления исследований как антропоэкология, антропогенетика, культурная антропология, интегративня антропология и т.п. Эти новые направления обогащают не столько классическую антропологию, сколько те смежные науки, которым они служат. В силу сказанного выше термин "эргономическая антропология" имеет вполне законное право на самостоятельное существование.
Во-вторых, актуальность этого направления заключается в необходимости конкретизации теории функциональных состояний и концепции функционального комфорта, как ключевых позиций эргономики, выделяя из общего комфорта соматический комфорт, комфорт опорно-двигательного аппарата, проявляющийся прежде всего через удобство рабочей позы.
В третьих, актуальность определяется запросами представителей проектировочной сферы. Опыт показал, что использование в эргономике данных смежных наук (антропологии, биомеханики, психофизики, физиологии и других наук, крайне ограниченно. Потребности эргодизаина выдвигают определенные требования к выбору подходов, понятий, методов и т.п. В эргономике необходима разработка собственных технологий исследований и оценок, интерпретации данных о работающем человеке. Необходимо целостное представление о внешних и внутренних средствах деятельности работающего человека.
Соответствие изделий промышленного производства требованиям эргономики, важной составляющей которых являются данные эргономической антропологии, способствует созданию не только удобной и безопасной, но и конкурентноспособной техники, что в свою стимулирует развитие рыночных отношений как внутри страны, так и за ее пределами.
Объектом настоящего исследования является работающий человек как социобиологический субъект, который в сфере трудовой деятельности включен в эргатическую систему как ведущий компонент.
Предметом исследования выступает морфо-психологический статус работающего человека и его роль при решении задач проектирования и оценки предметно-пространственной организации рабочего места.
Цель настоящей работы - разработка теоретических, методологических и практических основ комплексного морфо-психологического направления исследований в эргономике, названного эргономической антропологи-ей.
Основные задачи исследований
1. Выявить специфику методов сбора и обработки антропометрических данных, используемых в эргономике и конструировании техники, учитывая правила классической антропологии и потребности эргономики.
2. Собрать антропологический материал по различным группам населения России согласно специальным эргономическим программам исследо 71-10009 (2272x3401x2 tiff) вания. Определить половые, возрастные, этнотерриториальные, эпохальные и другие особенности эргономических размеров тела.
3. Разработать принципы и правила использования антропометрических данных в практике конструирования рабочих мест, сведя морфологическое разнообразие населения страны к рациональному минимуму. Предложить формы представления этих данных для конструктора.
4. Выявить анатомо-физиологические, биомеханические и психологические особенности построения рабочей позы, проявляющиеся в процессе деятельности ( на примере рассмотрения положения сидя).
5. Определить пороги проприоцептивной чувствительности к изменению линейных и угловых параметров основных элементов рабочего места.
6. Конкретизировать концепцию функционального комфорта.
7. Разработать требования и ограничения, при которых возможно применение субъективных и объективных методов исследования и оценки функционального состояния скелетно-мышечной системы работающего человека.
8. Определить размерно-пространственные соотношения между опорными поверхностями основных элементов рабочего места (рабочая поверхность, сиденье и подставка для ног), необходимые для обеспечения определенных степеней функционального комфорта.
9. Рассмотреть и дать определение ряду терминов, которые сложились в связи с формированием морфо-психологического направления исследований в эргономике.
Методы исследования. В работе для сбора материала были использованы методы, заимствованные из смежных с эргономикой областей знаний: антропометрия, биометрия, электромиография, гониометрия, контурография, психофизическое шкалирование, регламентированный опрос-интервью. Исследования были проведены в лабораторных и производственных условиях. Перечисленные выше методы в процессе их применения для решения различных эргономических задач приобрели определенную специфику, которая
71-10010 (2272x3401x2 tiff) будет показана в последующих главах по мере описания процедур исследования и обсуждения полученных результатов.
Антропологические исследования были проведены на промышленных и сельскохозяйственных рабочих и студентах различных национальностей в возрасте 18-60 лет. Измерено 6000 человек. На каждом испытуемом измеряли 75 антропометрических признаков. В психологических экспериментах по определению порогов мышечно-суставной чувствительности участвовало 200 испытуемых (мужчин и женщин в возрасте 18-40 лет). В исследованиях удобства и дискомфорта опорно-двигательного аппарата - 264 человека.
На протяжении многих лет проводился эргономический анализ и оценка рабочих мест с целью их модернизации и улучшения условий деятельности работающих. Были обследованы рабочие места диспетчеров ЕЭС СССР, кассиров вокзалов, станочников (токарей, фрезеровщиков, шлифовщиц), машинистов экскаваторов и башенных кранов, рабочих-наборщиков типографий, прессовщиц, ткачих, прядильщиц, швей-мотористок, намотчиц трансформаторных катушек, медицинских сестер стерилизационных пунктов. При этом были использованы методы профессиографического анализа деятельности. На основе этих многолетних исследований был решен ряд теоретических, методологических и практических задач по морфо-психологическому обоснованию организации рабочих мест, что позволило создать предпосылки для формирования и развития комплексного направления исследований, названного впоследствии эргономической антропологией.
Новизна. Впервые представлено комплексное направление исследований в эргономике, эргономическая антропология, которое позволило привести в систему разрозненные сведения о морфологических особенностях работающих и о соматических и психологических признаках удобства и дискомфорта рабочей позы.
Собран представительный антропологический материал по различным группам работающего населения РФ и СНГ. Разработаны доступные и информативные формы его представления для конструктора.
Впервые создана классификация эргономических параметров рабочих мест (габаритные, свободные и компоновочные) в отличие от технических и разработаны принципы и правила использования соматометрических данных для расчетов этих параметров.
Впервые эргономические размеры тела рассмотрены как инструмент проектирования (реализации) рациональной рабочей позы через посредство расчета параметров опорных поверхностей основных элементов рабочего места.
Впервые выдвинут тезис о том, что организация эргономически обоснованного рабочего места - это прежде всего организация рабочей позы. В этом смысле поза первична по отношению к проявлениям других человеческих факторов в процессе трудовой деятельности.
Впервые предложена концепция соматического комфорта как конкретное проявление функционального комфорта.
Определены дифференциальные пороги проприоцептивной чувствительности к изменению линейных и угловых параметров опорных поверхностей основных элементов рабочего места (рабочей поверхности, сиденья и подставки для ног).
Получены новые зависимости, определяющие высотные соотношения опорных поверхностей.
Выявлена и конкретизирована специфика методов антропометрии, электромиографии, психофизического шкалирования и регламентированного опроса в эргономических исследованиях удобства и дискомфорта рабочей позы.
Впервые метод соматометрии применен для выявления признаков дискомфорта позы.
Предложено ввести в понятийный аппарат эргономики специальные термины (эргономические параметры рабочих мест, ограничительные плоскости, пороговые значения эргономических размеров тела, соматический комфорт и т.п.).
Теоретическое и практическое значение
Теоретическое значение настоящей работы заключается в том, что проведенные разработки можно рассматривать как модель комплексных и исследований, отражающих связь биологических и психологических аспектов эргономики. В этом направлении исследований решается две проблемы. Первая - необходимость выявления специфики методов получения данных по человеческому фактору, в данном случае антропологических и психофизиологических данных об опорно-двигательном аппарате, с учетом тех принципов и правил, которые сложились в смежных науках. Вторая проблема -разработка методов учета этих данных при конструировании технических средств деятельности, их анализе и оценке и подготовке нормативных документов.
Использование соматических особенностей человека и их психофизиологических проявлений через рабочую позу и движения при анализе и оценке организации различных рабочих мест - пример сочетания системного и дея-тельностного подходов при решении эргономических задач. Все это вносит вклад в развитие общих и решение частных задач эргономики.
Практическая ценность полученных данных заключается в возможности использования их при разработке нормативных документов различного уровня, регламентирующих требования эргономики. Так, полученные антропометрические данные и данные по исследованию рабочей позы и порогов проприоцептивной чувствительности были использованы при разработке двух государственных стандартов и ряда методических документов, а также в практических руководствах по эргономике. Ниже перечислены эти документы.
1. ГОСТ 21889-76. Кресло человека-оператора. Общие эргономические требования. - М.: Изд-во стандартов, 1977,1997. - 14 с. - (СЧМ).
2. ГОСТ 12.2049-80. Оборудование производственное. Общие эргономические требования. - М.: Изд-во стандартов, 1980, 1985. - 20 с. - (ССБТ).
71-10013 (2272x3401x2 tiff) 3. Методические рекомендации по использованию антропометрических данных при конструировании производственного оборудования. - М.: ВЦНИИОТ ВЦСПС, 1982. Утв. зам. Гл. государственного санитарного врача СССР.-40 с.
4. РД 50-418-83. Методические указания. Система стандартов эргономики и технической эстетики. Эргономическая оценка стационарного производственного оборудования. Порядок проведения и методы оценки. Утв. ГОССТАНДАРТ 10 авг. 1983. № 3707.
5. Методические рекомендации по анализу и оценке пространственной компоновки рабочих мест. - М.: ВЦНИИОТ ВЦСПС, 1983. - 39 с.
6. Физиолого-гигиенические требования к рабочим местам механизаторов хлопкосеющей техники (методические рекомендации). - Ташкент, ВЦНИИОТ ВЦСПС. - 1983. - Утв. Нач. Гл. Санэпидемуправления МЗ УзССР.-1983.-16с.
7. Эргономические требования к металлорежущим станкам с оперативными системами управления (методические рекомендации). - М.: ВЦНИИОТ ВЦСПС, 1983.- 30 с.
8. Антропометрические данные механизаторов сельского хозяйства
Средней Азии (методические рекомендации). - Согласованы с Республиканскими Комитетами профсоюзов работников сельского хозяйства Узбекской и Туркменской ССР. - М.: ВЦНИИОТ ВЦСПС. - 50 с.
9. Рекомендации по эргономической оценке строительных и дорожных машин. - М.: ВНИИ и проектный институт труда в строительстве ГОССТРОЯ СССР, 1987. - С. 8 - 22.
10. Методические рекомендации по созданию безопасного производственного оборудования и технологических процессов. - М.: ВЦНИИОТ ВЦСПС, 1992.- 33 с.
Основные итоги научного исследования используются при чтении специализированных курсов лекций («Эргономика», «Эргономическая антропология») для студентов антропологов, экологов и психологов. В 1987 году был прочитан курс лекций для вьетнамских эргономистов, психологов и антропологов (Институт охраны труда, г. Ханой). На защиту выносятся:
1. Теоретическое и методологическое обоснование эргономической антропологии как комплексного направления исследования в эргономике.
2. Рассмотрение эргономических размеров тела (антропометрических признаков) как инструмента проектирования рациональной рабочей позы. Особенности эргономических размеров тела и специфика измерительных
приемов.
3. Соматическая модель рациональной рабочей позы и понятие соматического комфорта; соматические и психологические признаки удобства и дискомфорта рабочей позы.
4. Специфика методов анализа и оценки удобства и дискомфорта рабочей позы, используемых в лабораторных и производственных условиях.
5. Классификация эргономических параметров рабочих мест (габаритные, свободные и компоновочные). Методические рекомендации по учету антропометрических данных для расчетов эргономических параметров рабочих мест. Антропологические критерии.
6. Формы представления антропометрических данных для практики конструирования техники (табличные, графические, модельные).
7. Понятийный аппарат эргономической антропологии.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на 1-й, 2 й и 5-й Международных конференциях стран-членов СЭВ по эргономике (Москва, 1972, София, 1975, Прага, 1984); на заседаниях рабочих групп антропологов-участников сотрудничества стран-членов СЭВ по проблеме "Разработка научных основ эргономических норм и требований (Варшава, 1976, Любохня, 1978, Москва, 1977, Прага, 1984); на научно-практических конференциях НТО им. А.С. Попова в Ленинграде (1970, 1975, 1982, 1983), на 1-й Всесоюзной конференции по эргономике (Москва, 1985); на Всесоюзной научно-практической конференции "Совершенствование охраны труда в на 71-10015 (2272x3401x2 tiff) родном хозяйстве республик Средней Азии (Ташкент, 1988); на симпозиуме "Современная антропология медицине и народному хозяйству (Таллинн, 1988); на заседании Антропологической секции Московского Общества естествоиспытателей (1991); на 1-й и 2-й конференциях РО Европейской Ассоциации антропологов (Москва, 1996, 1998), на IV Межд. конгрессе ЕАА (г. Прага, 1999), на 1-й Всероссийской конференции по эргономике и психологии (Тверь, 1999).
Апробация диссертации состоялась на расширенном заседании лаборатории эргономики ВНИИ технической эстетики 13 апреля 2000 года и на заседании кафедры психологии труда и инженерной психологии факультета психологии МГУ им. М.В. Ломоносова 23 мая 2000 года.
Публикации. По теме диссертации опубликовано и сдано в печать 68 работ, среди которых 3 монографии. Общий объем публикаций - около 80 печатных листов.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 4 глав и библиографического списка, содержащего 358 наименований работ отечественных и зарубежных авторов. Диссертация содержит 20 таблиц и 34 рисунка. Общий объем диссертации - 316 страниц. Том Приложений на 76 страницах.
Автор выражает большую благодарность Л.Д.Чайновой, О.Н.Чернышевой, О.Г.Носковой, В.Б.Лидовой, О.М.Мальцевой, И.Ю.Плюшкене, Е.Ю. Ванагене, В.А.Пахомовой за сотрудничество и существенную помощь.
История возникновения и становления направления
Эргономика, сложившаяся на стыке технических, естественных и общественных наук в 60-80 годах XX -го века переживала период интенсивного сбора фактологического материала по человеческим факторам, поиска адекватных методов исследования, методов оценки степени эргономичности человеко-машинных систем и т.п. После такого периода научного поиска обычно наступает время осмысления данных, синтеза накопленных знаний.
На протяжении многих лет нами проводился эргономический анализ и оценка рабочих мест и производственного оборудования с целью их модернизации и улучшения условий деятельности работающих. Были обследованы рабочие места диспетчеров ЕЭС СССР и операторов установок оборонного назначения, кассиров железнодорожных вокзалов, станочников (токарей, фрезеровщиков, шлифовщиц), машинистов экскаваторов и башенных кранов, рабочих-наборщиков типографий, прессовщиц, ткачих, прядильщиц, швей-мотористок, намотчиц трансформаторных катушек, медицинских сестер стерилизационных пунктов. При анализе и оценке перечисленных выше рабочих мест были широко использованы методы профессиографического анализа деятельности (трудовой метод, регламентированное наблюдение, регламентированный опрос, хронометраж и хронография рабочей позы, хронометраж рабочих движений, хронометраж динамики работоспособности).
По ходу выполнения этих исследований возникали вопросы методологического и практического характера, имеющие значение для эргономики в целом.
Так, возникла необходимость в наличии конкретных данных по специальным размерам тела населения страны, по особенностям проявления рабочей позы, ее соматическим и психологически характеристикам, по восприятию ощущений дискомфорта позы и т.п. Возникла необходимость в адаптации используемых методов исследования к решаемым задачам, выявлении их специфики, в экспериментальной проверке ряда положений и гипотез.
На основе этих многолетних исследований был решен ряд теоретических, методологических и практических задач по морфо-психологическому обоснованию организации рабочих мест, что позволило создать предпосылки для формирования и развития комплексного направления исследований, названного впоследствии эргономической антропологией.
Данные о строении тела человека, его форме, размерах, их вариабельности и различиях в зависимости от пола, возраста, этнотерриториальных особенностей, рода занятий, принадлежности городу или селу и других факторов находят широкое применение в конструировании технических средств деятельности (станков, подъемно-транспортных машин, медицинского оборудования, мебели, изделий культурно-бытового назначения, спортивного инвентаря и др.), средств коллективной и индивидуальной защиты, одежды и обуви; при осуществлении врачебного контроля на промышленных предприятиях; при аттестации и паспортизации рабочих мест; при эргономической экспертизе готовой продукции.
С практической точки зрения обязательный и грамотный учет размеров тела позволяет создать в значительной степени оптимальные условия для поддержания рациональнойй рабочей позы и выполнения рабочих движений, рассчитать границы досягаемости для рук и ног, параметры безопасных рабочих пространств и доступов к узлам монтажа, наладки и ремонта, безопасных расстояний, проходов, аварийных выходов, лестниц, оградительных устройств, площадок, временных вспомогательных сооружений и т.п. Из сказанного выше следует, что создание любого средства труда и организация рабочего пространства требуют в той или иной степени учета размеров тела.
В начале 70-х годов в нашей стране возникла острая необходимость в наличии сведений о специальных размерах тела населения нашей страны применительно к задачам конструирования техники, в связи с началом пла 71-10027 (2272x3401x2 tiff) номерных эргономических исследований человеко-машинных систем. В это десятилетие было издано значительное количество зарубежных (Вудсон, Ко-новер, 1967; Морган и Чапанис, 1971; Шерер, 1975) и отечественных («Человек и техника», 1966; «Инженерная психология», 1977; «Производственная эргономика», 1979 и т.п.) эргономических справочников. В зарубежных работах (переведенных и изданных на русском языке) были представлены размеры тела европейцев и американцев, в отечественных работах - анонимные данные, без указания года сбора материала и характеристики контингента населения. И те, и другие были не пригодны для практического использования, так как не отражали контингенты работающих бывшего СССР. Кроме того, многие данные могли быть устаревшими и некорректно собранными.
В 60-е годы антропологические исследования в бывшем СССР носили эпизодический характер (Успенский, Якубова, 1967; Григорьев, Кац, 1970; Лубенский, Янко, 1971). И только в 80-х годах во ВНИИТЭ (в Москве, Ереване и Вильнюсе) были начаты планомерные исследования в области эргономической антропологии. Они были продолжены во ВЦНИИ охраны труда ВЦСПС (Москва, Ташкент, Ашхабад, Душанбе, Набережные Челны). Начиная с 70 - 80-х годов, в арсенал эргономики стали поступать антропометрические атласы (Batogowska, Slowikowski, 1974; Антропометрический атлас, 1977; Flugel, 1986; Мутафов, 1986; Строкина, Пахомова, 1999).
Специфика метода антропометрии применительно к задачам эргономики
Антропометрические данные для эргономических исследований и конструирования техники можно получать путем измерения живых людей и косвенным путем, расчетным.
В данном разделе мы остановимся на измерительной методике сбора антропометрических данных - антропометрии. Расчетные способы получения данных будут обсуждены в разделе 2.7. данной главы.
Массовые антропологические исследования предусматривают использование метода антропометрии, применение которого требует наличия четкой программы измерений, специального инструментария, обученных специалистов по измерениям. Необходим тщательно продуманный выбор контингента исследуемых.
Специальные методические пособия по этим вопросам были изданы в 1974-1975 годах в Польше (Batogowska, 1975), Болгарии (Мутафов, Торньова, 1975), в СССР (Ермакова, Строкина, 1974). Они представляют собой корректно сформулированные описания методических приемов измерения антропометрических признаков, имеющих прикладное значение. Даны описания признаков, их названия. Предложены различные инструменты для измерений. В 1995 году была издана "Методика антропометрических исследований в эргономике", которая представляет собой неплохую компиляцию уже известных разработок, но содержит, к сожалению, много досадных неточностей и даже ошибок. Однако ни в одной из перечисленных работ не обсуждается специфика антропометрических признаков и пути их использования в практике конструирования.
Наиболее полно специфика метода антропометрии применительно к задачам эргономики отражена нами в двух статьях (Строкина, 1997, 1999) и в Антропо-эргономическом атласе (Строкина, Пахомова, 1999).
Антропометрия - совокупность методических приемов, заключающихся в измерении и описании тела человека в целом и отдельных его частей и позволяющих в итоге получить количественную характеристику их изменчивости в зависимости от пола, возраста, этнотерриториальной принадлежности, профессии, воздействия социальных и природных факторов и т.п. (Чтецов, 1970).
Различают два раздела антропометрии: антропометрия в собственном смысле этого слова (методика измерительная) и антропоскопия (методика "шкальная", описательная). Собственно антропометрические исследования производятся путем непосредственного измерения признаков (длина тела, ноги, руки, ширина плеч, масса тела и т.п.) с использованием специальных инструментов. Описательные характеристики (например, цвет кожи, признаки телосложения, признаки полового развития и т.д.) оцениваются путем сопоставления с существующими в антропологии эталонами, шкалами или оценивается в баллах (Бунак, 1941).
В практике конструирования предметной среды используют в основном измерительные признаки (антропометрические, или соматические). Наиболее употребительны пространственные измерения - линейные, дуговые, угловые, а также весовые и силовые.
Для конструирования манекенов, протезов, средств индивидуальной защиты лица, головы, рук и т.п., необходимы данные и по антропоскопиче-ским признакам (форма носа, лица, кисти и т.п.).
Антропометрические признаки - соматические (soma - тело, греч.) характеристики человека, отражающие его внутривидовые вариации строения и закономерности развития (линейные, периметровые, угловые размеры тела, сила мышц, форма головы, грудной клетки и др.) и выраженные количественно (мм, град., кг, баллы и т.п.). Подчиняясь общебиологической закономерности роста и развития, они характеризуются значительной вариабельностью, обусловленной полом и возрастом, индивидуальными особенностями, воздействием этнотерриториальных, профессиональных, социальных и других факторов.
Специфика задач и целей эргономики и дизайна обусловливает наличие специфических черт в выборе размеров тела и измерительных приемах. Это относится прежде всего к самим антропометрическим признакам, а, следовательно, выбору отправных точек измерений, положения тела и позы измеряемого, к составлению программ измерений, созданию специальных технических приспособлений и т.п. (Строкина, 1975, 1978, 1997, 1999; Strokina, 1999).
Сравнительная характеристика рабочих положений стоя и сидя на основе данных анатомии, физиологии и биомеханики
Из материалов предыдущей главы следует, что для конструирования техники следует использовать специальные размеры тела, названные эргономическими, которые отличаются от классических ориентацией на теле человека, спецификой техники измерений, особенностями вариационно-статистической обработки и формами представления.
Несоответствие параметров производственного оборудования и его пространственного размещения на рабочем месте размерам тела человека не только снижает надежность и эффективность работы, приводит к ошибкам в действиях, но и создает неблагоприятные, а иногда и опасные ситуации. Это несоответствие проявляется прежде всего в неудобстве рабочей позы, что затрудняет рабочие движения (поддержание длительных статических напряжений в мышцах, излишние дотягивания, частые наклоны и т. п.) и влияет на текущее функциональное состояние в целом и, в частности, опорно-двигательного аппарата, вызывая раздражение, утомление, ощущения дискомфорта сомы в виде ишемических реакций (онемение, боли и т. п.). Более серьезные последствия могут быть связаны с заболеваниями опорно-двигательного аппарата (грыжи, дисциты, остеохондрозы и т. п.) как результат травматических реакций, и сердечно-сосудистой и других систем (гипертония, варикозное расширение вен и т. п.) (Юмашев, 1984; Hansson, 1986; Аруин, Сазонов, 1987; Bendix, 1986; Anderson, 1991).
Учет эргономических размеров тела при конструировании дает возможность рассчитывать почти все материальные параметры рабочих мест и производственного оборудования и многие пространственные, такие, например, как максимальные и минимальные границы досягаемостеи в моторном пространстве и границы пространства, занимаемого телом человека в различных рабочих положениях и позах. Пространственные ориентации эргономических размеров тела (продольные, поперечные и переднезадние) в трех взаимно перпендикулярных плоскостях дают возможность учитывать различные рабочие положения и позы.
Метод перцентилей позволяет учесть размах изменчивости числовых значений соматометрических признаков, обусловленный полом, возрастом, эпохальными изменениями, этнотерриториальной принадлежностью и прочими факторами.
В связи со сказанным выше в эргономике встал вопрос оценки функционального состояния человека, работающего на рабочем месте, параметры которого рассчитаны на основе эргономических размеров тела, по сравнению с его прототипами, стихийно сложившимися. При этом необходимо учитывать, что каждый работающий имеет свои пропорции тела, индивидуальные особенности телосложения, возраст, темперамент, привычку сидеть, определенный уровень состояния здоровья, динамику самочувствия в течение рабочего дня, определенное самочувствие и настроение накануне и в день обследования и многое другое. Для того чтобы определить, насколько корректно и удобно организовано рабочее место, необходимо проводить его эргономическую оценку.
В период становления эргономики этот вопрос осложнялся тем, что отсутствовали данные о порогах мышечно-суставной чувствительности человека к изменению линейных и угловых параметров рабочего места, особенно опорных поверхностей основных его элементов (рабочая поверхность, поверхности сиденья, спинки, подлокотников, подставки для ног), соотношение параметров которых определяет в основном особенности рабочей позы.
Недостаточно были разработаны и вопросы эффективности использования объективных и субъективных методов оценки удобства рабочей позы, соотносимости и согласованности данных, полученных при использовани различных методов. Аналогично обстояло дело и с выбором объективных и субъективных критериев удобства. Недостаточно был разработан понятийный аппарат этого направления исследований. Необходимо было определить такие термины как "рабочая поза", "рациональная рабочая поза", "удобство и дискомфорт рабочей позы, сиденья" и, наконец, "соматический комфорт".
Классификация объектов эргономического исследования
В настоящей главе будут рассмотрены пути практического применения результатов работы и связанные с ними некоторые понятия и классификации.
Эффективность использования требований эргономики в эргономическом и промышленном проектировании зависит в первую очередь от корректности их применения, что связано с уровнем знаний конструктора и эргономиста, наличием соответствующих данных о человеке и правил их учета, а также доступностью их в литературных источниках и нормативных документах (стандарты, методические рекомендации, справочники и т.п.).
В эргатической системе («человек-машина-среда») изучение «машины», или технических средств деятельности, является немаловажным фактором в обеспечении эргономичности системы. Знания о технике, воздействующей на человека, также как и знания о человеке, управляющем и изменяющем эту технику, требуют упорядочивания сведений о ней, терминологических определений и уточнений, разработки определенных классификаций, создания методов ее изучения и оценки.
Если рассматривать пространственно-предметное окружение человека как объект эргономического внимания, то его элементы можно разделить на две группы.
Первая - изделия общего пользования, или технические средства деятельности и средства коллективной защиты. Это изделия промышленного производства различного назначения и различной степени сложности, которые человек использует при совершении того или иного вида деятельности. Для трудовой деятельности - производственное оборудование (станки, прессы, роботы, компьютеры, все виды транспортных машин, рабочий инструмент, офисно-письменные принадлежности и т.п.). Для бытовой деятельности - изделия бытового назначения (электробытовые приборы, сантехника, посуда, мебель и т.п.). Для спортивной - спортивные снаряды. Для игровой деятельности - игрушки, настольные и напольные игры, детская мебель и т.п. Для отдыха - средства, обеспечивающие наибольший комфорт для проведения досуга (мебель домашняя, садовая, пляжная, туристическое снаряжение, игровые принадлежности и т.п.). Для учебной деятельности - мебель для аудиторий, лабораторное оборудование, письменные принадлежности т.п.
Вторая группа - изделия промышленного производства для индивидуального пользования. Это - каждодневная одежда, галантерейные товары, обувь, рабочая одежда (военное снаряжение, одежда медицинских работников, продавцов, строителей, машинистов и т.п.), средства индивидуальной защиты (комбинезоны, маски, очки, каски, рукавицы, обувь и т.п.).
В данной работе речь пойдет только о технических средствах деятельности общего пользования и связанных с их применением пространств. Для расчетов их параметров используют антропометрические признаки и методы статистической обработки, формы представления и способы учета при конструировании, отличные от тех, которые необходимы для конструирования изделий индивидуального пользования (ГОСТ 17521-72; ГОСТ 17522-72; Дунаевская, Коблякова, Ивлева, 1980). Кроме того, для организации технических средств деятельности учение о рабочей позе является одним из основополагающих.
Однако организация любого вида деятельности - это, прежде всего, организация пространства, в котором располагаются средства деятельности и работающий человек. Поэтому пространство деятельности является таким же важным объектом эргономического внимания, как и технические средства в нем размещаемые.
Понятие "рабочее место" является одним из центральных понятий в системе экономических и социальных наук о трудовой деятельности человека и в эргономике. В литературе можно встретить различные трактовки этого понятия, но они, как правило, не противоречат друг другу в силу его многогранности. Однако наибольшее число определений рабочего места связано с понятием производства. Так, многие авторы рассматривают рабочее место как «начальное и основное звено любой производственной структуры», как «наименьшую производственную единицу», «первичное звено производственного процесса» (цит. по Чернышевой, 1983). Производственная структура рабочего места обычно определяется наличием трех основных элементов: предмета труда, средства труда и целенаправленной деятельности человека (субъекта труда). Если исходить из того, что рабочее место создается для получения целевого продукта из предмета труда, то элементом производства, определяющим суть понятия «рабочее место» являются средства труда.
В отечественных изданиях по эргономике рабочее место чаще всего определяют по ГОСТ 19065-74. «Организация труда. Основные понятия. Термины и определения» как «оснащенную необходимыми технологическими средствами зону, в которой совершается трудовая деятельность исполнителя или группы исполнителей, совместно выполняющих одну работу или операцию». Из определения можно заключить, что рабочее место это, прежде всего, пространство, обладающее определенными свойствами и характеристиками, которое связано с непосредственным выполнением рабочим технологического процесса, «зона трудовых действий рабочего». Размер и форма этого пространства в качестве единиц проектирования существенно влияют на конечный результат. В эргономике его называют рабочим пространством (Чернышева, 1983). Рабочее пространство включает в себя пространство, занятое оборудованием, и свободное пространство, в котором фактически осуществляется деятельность человека, его сенсорная и моторная активность (Зефельд, Мунипов, Чернышева, 1980; Елатомцев, 1981; Чернышева, 1983). Свободное пространство подразделяется на:
- локомоторное пространство, в котором передвигается работающий (проходы между элементами рабочего места, проемы, безопасные расстояния, лестницы, пандусы, рабочие площадки, люки, лазы и т.п.);
