МЕТОДЫ ЭРГОНОМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Эргономические антропометрические признаки играют важнейшую роль в осуществлении соматографических исследований.

Соматографические и экспериментальные (макетные) методы решения эргономических задач используются для выбора оптимальных соотношений между пропорциями человеческой фигуры и формой, размерами машины (предмета), ее элементов.

Соматография (от греч. Soma (sbmatos) — тело и...графия) — метод схематического изображения человеческого тела в технической или иной документации в связи с проблемами выбора соотношений между пропорциями человеческой фигуры, формой и размерами рабочего места.

77

В инженерной графике используются нормы и приемы технического черчения и начертательной геометрии. Большая трудоемкость затрудняет эффективное использование классической соматографии. Менее трудоемок и более эффективен метод плоских манекенов (шаблонов-моделей) тела с шарнирными сочленениями (рис. 29).

Метод плоских манекенов состоит в использовании плоских моделей человека (с точным соблюдением действительных пропорций).

В основе манекенов лежит костная система человека, на которой определены центры окружностей — суставы, а контуры фигуры образуют касательные к этим окружностям (рис. 30). Рисунок завершают простой подрисовкой кистей и стоп. Манекены снабжены шарнирами в местах расположения суставов, позволяющими придавать фигурам необходимые положения, занимаемые человеком при выполнении различных работ (рис. 31). Такие манекены обычно выполняются в натуральную величину, а также в масштабах 1:5; 1:10, и помещаются на чертежах, макетах соответствующих рабочих мест, выполненных в том же масштабе (рис. 32).

Рис. 29. Компоновочная схема (модель) оператора для человека нормального роста в масштабе

Габариты манекенов должны соответствовать не только средним, но и пороговым антропометрическим размерам. Методика использования манекенов достаточна проста. Помощь при проектировании

Рис. 30. Элементы анатомии, используемые в эргономике

Рис. 31. Метод соматографии. Человеческая фигура изображается в 3-х проекциях с учетом главных контурных и функциональных размеров (а). Упрощенные изображения фигуры человека (б)

¹

 

Рис. 32. Примеры соматографического анализа с использованием плоского шаблона фигуры. Студенческие

работы: парикмахерская (а), комната (б)

6 Э-924

рабочих мест может оказать методика наложения на чертежи проектируемых мест схем, т.н. нормальных и максимальных рабочих зон. Эти схемы могут использоваться для наложения на рабочие зоны в горизонтальной плоскости (например, на плоскость рабочего стола), а также в вертикальных плоскостях, параллельных и перпендикулярных к оси зрения глаза.

С помощью схематического изображения (шаблона) можно проверить:

• соотношение пропорций человеческой фигуры, размеров и формы рабочего места;

• досягаемость органов управления и удобство их размещения;

• пространственную компоновку органов управления;

• оптимальные и максимальные границы зоны досягаемости конечностей;

• обзор с рабочего места и условия зрительного восприятия, например при слежении за
объектом наблюдения (индикаторами) и т.д.;

• удобство формы рабочего места, пространства для манипулирования, сиденья, пульта и т.д.;

• удобство подхода к рабочему месту или ухода с него, оптимальные размеры проходов,
коммуникаций;

• правильность высоты сиденья и рабочей поверхности;

• удобство положения ног.

Помощь при проектировании рабочих мест может оказать методика наложения на чертежи проектируемых мест схем т.н. нормальных и максимальных рабочих зон как в горизонтальной, так и вертикальной плоскостях (рис. 33, табл. 17).

Таблица 17. Нормальная и максимальная рабочие зоны

 

		Размеры рабочей	зоны, см
Обозначение	в горизонтальной плоскости		в вертикальной	плоскости
на схеме рис. 33	женщины		мужчины		женщины		мужчины
	рост, см (значение для	50 пертинциля)
	бб
	145,5
б			33,5
	—		—

Экспериментальные (макетные) методы основаны на применении макетирования проектируемого оборудования в различном масштабе и с разной степенью деталировки. При этом используются объемные антропоманекены; один из видов таких манекенов получил название «мультмен» (рис. 34).

Методы с использованием манекенов позволяют решать следующие задачи:

• увязывать сложноструктурные конструкции оборудования между собой;

• достигать общей и детальной соразмерности оборудования человеку;

• испытывать проектируемое оборудование на удобство работы с ним;

• отрабатывать пространственные параметры рабочего места и ряд других задач, связанных с
учетом антропометрических особенностей пользователей проектируемого оборудования.

Пример использования манекенов при отработке высоты рабочей поверхности приведен на рис. 35, 36. Параллельно с применением манекенов обычно проводят ряд расчетных процедур и геометрических построений на схемах и чертежах, связанных с закономерностями учета антропометрических данных (см. табл. 14, 15, 16).

Описанные выше методы непосредственно смыкаются, переплетаются с дизайн-проектированием, особенно в методе сценарного моделирования (проектного сценирования). Вне зависимости от конкретного содержания и форм проектных ситуаций суть сценарного метода остается одной и той же. Дизайнер сначала представляет ситуацию мысленно, а затем предметно отображает ее в серии графических эскизов, потом — в трехмерных макетах, муляжах и манекенах, наконец — в действенном натуральном воспроизведении. При необходимости ведется фиксирование фото- или видеоспособом.

Модель рабочего места в натуральную величину называется экспериментальным макетом. В оценке пространственной структуры рабочего места принимают участие либо 3 человека, либо 3 группы людей, характеризующиеся средними и пороговыми размерами тела.

Объемные модели рабочей зоны (станка и т.п.) воспроизводят с помощью скользящих стержней и навесного оборудования, имитирующего элементы рабочего места. На этих стендах можно быстро воспроизвести пространственные условия деятельности. Во время работы записывается биоэлектрическая активность мышц испытуемых. Полученные записи — миограммы — позволяют

83

Рис. 34. Объемные антропоманекены — «Мультмены» — 5-го и 95-го перцентилеи: общий вид (а) и сечения

составных частей (б)

 

е

о

О о

о. т

Использование манекенов при отработке высоты рабочей поверхности (антропометрические признаки 5-го и 95-го перцентилей)

А, Б, Е — рассчитываемые параметры. Угловые параметры соответствуют принятым нормам, горизонтальная и вертикальная шкалы — координаты отсчета

Построения с шаблонами при оптимизации условий работы с клавиатурой (шаблоны женской и мужской фигур 5-го и 95-го перцентилей)

 

Рис. 35. Использование манекенов и шаблонов при отработке габаритов рабочих мест

А — требуется большая точность;

В — большое зрительное напряжение;

С — обычный рабочий стол;

В — компьютерный стол или большое

физическое усилие;

Е— высота пространства для ног

Рис. 36. Высота рабочего места при работе сидя в зависимости от характера деятельности (а); решение

рабочего места с компьютером (б)

86

выбрать из различных пространственных моделей одну, размеры и геометрическая форма которой обуславливали минимальное напряжение мышц по поддержанию рабочей позы.

Электромиография — регистрация колебаний электрического потенциала в скелетных мышцах.

Положительной чертой метода является возможность учета субъективных ощущений работников в поиске оптимального решения, удобного для большинства.

В проектировании и производстве оборудования возникает сложность соединения двух взаимоисключающих производственных факторов: серийного производства и индивидуальной подгонки к человеку, что вызывает необходимость регулирования отдельных параметров оборудования.

В последнее время приемы инженерной графики и методы моделирования («ручные») дополняются и нередко заменяются компьютерной графикой, создающей трехмерные пространственные модели за счет использования технических средств и программного обеспечения.

Методической базой эргономики служит системный подход. На его основе в эргономических исследованиях используются методы различных наук и техники, на стыке которых возникают и решаются качественно новые проблемы изучения системы «человек — машина (предмет) — среда». При этом происходит определенная трансформация используемых методов, приводящая к созданию новых приемов исследования.

Специфика эргономического подхода обусловлена его направленностью на проектирование с необходимостью одновременного учета комплекса свойств и параметров системы и ее компонентов.

Любое эргономическое исследование должно начинаться с анализа деятельности человека и функционирования системы «человек — машина (предмет)».

Дизайнер пользуется методом функционального анализа, который имеет много общего с эргономическим анализом. Функциональный анализ, навыки которого мы получаем в ходе архитектурно-дизайнерского проектирования, может быть использован при проектировании относительно несложных изделий. В этом случае функциональный анализ вскрывает зависимость формы и конструкции изделия от той функции, которую оно выполняет. Объединенный функционально-эргономический анализ простого изделия дизайнер может провести самостоятельно.

Примером такого анализа может служить ставший классическим функционально-эргономический анализ модели телефонного аппарата с круглым диском (табл. 18). Несмотря на устаревшую модель самого телефона, до сих пор подобный подход остается актуальным и может быть использован при проектировании не только простых изделий, но и простейших средовых комплексов (ванная, туалетная комната, прихожая, кухня и т.п.).

Предложенный подход позволяет создать детальное описание структуры деятельности человека в пространственно локализованных функциональных узлах, расширив существующую таблицу дополнительными параметрами, составляющими материальное наполнение среды деятельности (например: оборудование, инженерно-конструктивное решение, материал, основание для выбора и т.д. — Прил. N2 1).

Эргономический анализ не может основываться только на здравом смысле и интуиции, он требует системы, которая позволит проектировщику грамотно его осуществить. Особое значение имеет эргономический анализ трудовой деятельности, в ходе которого составляется ее характеристика — профессиограмма. Выявление условий, в которых протекает человеческая деятельность, и аналитическое описание присущих ей психических и психофизиологических функций называется профессиографией.

87

Таблица 18. Примерный комплекс функциональных условий настольного телефонного аппарата с диском

 

Отдельные операции процесса пользова­ния телефоном и специфические условия	Комплекс функциональных условий
Снятие трубки	Форма трубки должна быть удобна как для большой, так и для небольшой руки (универсаль­ность формы). Взаимосвязь формы трубки и аппарата должна обеспечивать наиболее удоб­ное снятие трубки, не требующее обострения внимания. При снятии трубки необходимо проверить удобство машинального движения при разных положениях человека (сидя, стоя)
Набор номера	Корпус аппарата должен быть достаточно устойчивым, чтобы при пользовании диском аппарат не перемещался по поверхности стола. Наклон лицевой плоскости аппарата (угол наклона диска) должен быть таким, чтобы при обычном положении сидящего за столом человека и, следовательно, при оптимальном удалении от него аппарата цифры не пере­крывались. Должен быть решен вопрос, для какой высоты стола или приставной тумбы создается данная модель (оптимальная высота расположения аппарата). Отверстия диска, их глубина и обработка края не должны вызывать каких-либо неприятных ощущений при использовании. Они должны быть одинаково удобны для указательного пальца разной величины. Оцифровка должна быть хорошо видна и выполнена наиболее легко восприни­маемым шрифтом
Разговор с абонентом	Рельеф слуховой трубки должен быть удобен и «прикладист» для уха разной величины. Угол наклона микрофона трубки должен быть оптимальным с точки зрения необходимой громкости разговора с абонентом. Форма трубки должна позволять в определенных слу­чаях пользоваться ею, не держа рукой, а прижимая ухом к плечу. Размеры ячеек решеток, прикрывающих микрофон, должны быть возможно меньшими для предотвращения засо­рения микрофона
Возвращение трубки на место	Простота действий — важное условие. Форма трубки и место ее размещения на аппа­рате не должны создавать возможности выключения телефона из сети при опускании трубки
Связь предмета со средой	В проекте должны быть предусмотрены несколько вариантов цветового решения аппара­та. Форма должна быть целостной и соответствовать по своему характеру общей стилевой направленности
Протирание телефо­на при уборке	В аппарате не должно быть мест, неудобных для протирания
Ремонт аппарата	Должны быть предусмотрены легкость снятия крышки и свободный доступ к механизму
Технологичность	Форма должна учитывать индустриальные методы изготовления, не иметь мест или эле­ментов, затрудняющих процесс изготовления

Профессиограмма включает в себя те требования, которые предъявляет деятельность к средствам и психофизиологическим особенностям человека. В производстве профессиограмма представляет, как правило, временную развертку трудового процесса, на которой отмечается включение тех или иных трудовых операций и функций. Она может быть составлена с использованием психических функций человека: ощущение, восприятие, выбор, внимание и т.п. В профессиограмме выделяются т.н. «узкие места», ошибки для корректировки трудового процесса.

При анализе организации рабочего места недостаточно просто временной развертки деятельности, приобретают особое значение «связи», «типы», «ранги», «вес» элементов деятельности в системе «человек — машина».

В науках о труде сложились два метода получения исходной информации, необходимой для составления профессиограммы: описательное и инструментальное профессиографирование.

В описательном профессиографировании используются поисковые макеты проектируемого объекта (трехмерная модель из картона, фанеры), на которых проверяют размещение и доступность органов управления.

Описательное профессиографирование включает:

• анализ технической и эксплуатационной документации;

• эргономическое и инженерно-психологическое обследование оборудования, сопоставление
результатов обследования с руководящими и нормативными документами по эргономике;

• наблюдение за ходом рабочего процесса и поведением человека;

• беседу с работающим человеком;

• самоотчет человека в процессе деятельности;

• анкетирование и экспертную оценку;

• хронометраж отчетливо различимых составляющих рабочего процесса;

• количественную оценку эффективности деятельности

Для постановки проблемы, выявления «узких» мест и определения приоритетности задач в ходе эрго­дизайнерского проектирования рабочих мест может помочь структурно-иерархический подход, изложенный ниже.

В описании деятельности выделяют:

• компоненты деятельности (типы компонентов);

• типы связей между компонентами (функциональные, а также связи развития);

• направленность упорядоченности компонентов и их связей, которые отражают отношения
человека со средой.

Среди компонентов выделяют:

• основные и производные;

• главные и второстепенные.

При анализе творческих (не алгоритмизированных, т.е. не ограниченных строгими правилами) видов деятельности следует учитывать, что возможен поиск и апробирование новых способов достижения цели, формирование новых способов и средств деятельности.

Существуют два подхода к описанию деятельности:

• на уровне системы, т.е. раскрытие общих закономерностей;

• раскрытие содержания отдельных действий и операций.

Простые способы оптимизации решений взаимодействия «человек—машина»,которые могут быть применены при получении навыков эргодизайнерского анализа и использованы как графо- аналитические элементы курсового проектирования, интерпретированные средствами дизайнерской графики (Прил. 4).

Связь человека с человеком в трудовом процессе относится к сфере социальной психологии. Формализации, использующей нижеследующие типы описаний деятельности, поддается группа взаимосвязей человека с машиной.

а) Пространственно-организационное описание

Например, в эргономическом исследовании важно, каким образом, как часто и в какой

последовательности работник пользуется тем или иным органом управления на своем рабочем месте.

При исследовании вводится понятие «связи» (сначала нажать на рычаг А, затем на кнопку В, что означает связь АВ).

Наблюдая за ходом деятельности, расспрашивая людей на реальных рабочих местах можно выявить связи между человеком и группой людей или техническими средствами.

Стрелки (->) — при графическом способе — указывают на связи между элементами (А, В и т.д.), направление передачи информации, а цифра над стрелкой — на частоту использования связи.

89

Полученную информацию представляют в виде таблицы, или «матрицы» (табл. 19). Каждая буква в таблице соответствует органу управления, числа показывают, сколько раз была использована та или иная связь.

Таблица 19. Матрица связей

 

		Органы управления	Органы управления	Органы управления
		А	В	С
Органы управления	А	^^^^^
Органы управления	В		^^^^^^
Органы управления	С

Каждому числу, расположенному выше наклонной линии, соответствует такое же число ниже этой линии, что указывает на связь между обоими органами управления.

б) Значимость, или важность, связей

Связи между элементами могут появляться реже, но быть более важными. Установить значимость связи труднее, чем частоту ее появления, т.к. приходится основываться на субъективных оценках испытуемых. В этом случае пользуются опросом (можно вручить список оборудования с просьбой пронумеровать все связи в порядке их относительной важности). Иногда большое значение имеет последовательное использование элементов (например, для безопасности работы всей системы), даже если подобные связи используются редко. Выявление подобных приоритетов важно при проектировании различных типов рабочих мест.

в) Вес связей

Иногда предпочтение в отношении значимости может быть отдано «связи», которая появляется редко, а иногда часто появляющейся связи. (Например, кнопка экстренного выключения «машины» может использоваться крайне редко, но при этом обладать большой значимостью).

Для определения относительного «веса» связи можно ограничиться 3-х бальной оценкой, приписывая каждой из связей вес 3, 2, 1 в зависимости от частоты ее появления или важности. Наиболее часто встречающимся или наиболее важным связям приписывают вес 3, связям, занимающим промежуточное положение, — 2, а редко встречающимся или неважным связям — 1.

г) Графический метод оптимизации связей в системе «человек — машина»

• Отбирают только важные элементы системы, не принимая во внимание второстепенные
(например, на рабочее месте ими могут быть: телефон, аппараты, выключатели, карандаши
и т.п.);

• Отбирают только тех работников или органы управления, которые имеют значительный вес
связи.

Имея такие данные приступают к составлению матрицы этих весов. При этом для обозначения машин и людей вводятся различные символы (например, «люди» обозначаются кружочком — «о», «машины»— квадратом П, связь — линией, а вес — цифрой над связью).

На схему последовательно наносят первую фигуру с наибольшим весом связей, затем вторую фигуру, которая имеет наибольший вес связи с первой фигурой, и соединяют их линией. Таким же образом наносятся и другие связи. Если все элементы и связи были нанесены правильно, полученная диаграмма даст пример оптимального решения для выбранного случая. Подобная матрица определяет пространственные требования к конфигурации того или иного объекта, расположения (удаления или приближения) того или иного элемента и т.д.

д) Словесное описание

Словесное описание предполагает описание операции словами, например, операции проверки

исправности прибора, и, по сути, является инструкцией по эксплуатации.

Инструментальное профессиографирование предполагает использование функциональных макетов (тренажеров) в случаях, если в эргономическом исследовании важна не имитация внешнего вида, а имитация функционирующей аппаратуры.

Инструментальное профессиографирование предполагает:

• измерение показателей факторов среды;

• регистрацию и последующий анализ ошибок. Сбор и анализ данных об ошибочных
действиях человека является одним из важных путей анализа и получения оценки
эргономических характеристик системы «человек — машина»;

• объективную регистрацию энергетических затрат и функционального состояния организма
работающего человека. Для этих целей используется комплекс медико-биологических
показателей: частота пульса, кровяное давление, частота дыхания, кожно-гальваническая
реакция и др.;

• объективную регистрацию и измерение трудно различимых (в обычных условиях)
составляющих рабочего процесса, таких как направление и переключение внимания,
оперирование органами управления и др. Для регистрации этих составляющих
используются кино- и видеосъемка направления взгляда оператора и показаний приборов с
последующим наложением траектории взгляда на приборную панель, циклография или
кинорегистрация движения рук, измерение силы сопротивления органов управления,
магнитофонная регистрация речевых сообщений. Подобные средства регистрации
используются непосредственно в процессе деятельности, а регистрируемые параметры
соотносятся с хронограммой трудового процесса;

• объективную регистрацию и измерение показателей физиологических функциональных
систем, обеспечивающих процессы обнаружения сигналов, выделение информативных
признаков, информационного поиска, оперирование исходными данными для принятия
решений, а также исполнительные (двигательные или речевые) действия.

К числу таких показателей относится, например, состояние периферического и центрального звеньев зрительной системы, речевого и двигательного аппаратов. Регистрации подлежат движения глаз наблюдателя, громкая и внутренняя речь, рабочие движения и тремор рук, а также электрическая активность зрительной, речевой и двигательной областей коры головного мозга. Эти показатели регистрируются с помощью довольно сложного электрофизиологического оборудования, а результаты требуют трудоемкой математической обработки. Поэтому исследования подобного типа проводятся, как правило, в лабораторных условиях, где возможна имитация некоторых существенных составляющих деятельности человека.

Перечисленные методы профессиографического исследования используются в зависимости от степени сложности изучаемой деятельности и требуемой полноты ее описания. Во многих случаях бывает достаточно использование метода описательного профессиографирования.

91