Основы эргономики_1 сем, гр.: ДЗ-21 (Комарова Екатерина Андреевна)

Форма и функциональные размеры всей предметной среды, ее объемнопространственных структур неразрывно связаны с размерами и пропорциями тела человека на протяжении всей истории цивилизации. Древние народы, как и народы всей Европы, вплоть до ХIХ века пользовались системами мер, основанными на параметрах человеческого тела (локоть, фут, ступня и т.д.).

Первооткрывателем в области эргономики стал бельгийский математик Кетле, в 1870 г. опубликовавший свою «Антропометрию». Он не только формально создал эту науку, но и придумал сам термин «антропометрия». Зачатками физической антропологии можно также считать труды Линна, Буффона и Уайта, которые в конце XVIII в. исследовали сравнительную антропометрию рас

Постепенно размеры строительных элементов, архитектурных деталей, сооружений в целом стали утрачивать живую связь с размерами человека. Знаменитый французский архитектор Ле Корбюзье – Шарль Эдуар Жаннере (1887– 1965) – попытался вернуться к гармонизации рукотворной среды обитания на основе размеров человеческого тела. Он запатентовал и применял на практике систему пропорционирования, названную «Модулор» (рис. 5.1), которая представляет собой шкалу линейных размеров, отвечавших трем требованиям: 30 они находятся в определенных пропорциональных отношениях друг с другом, позволяя гармонизировать сооружение и его детали; прямо соотносятся с размерами человеческого тела, обеспечивая тем самым человеческий масштаб архитектуры; выражены в метрической системе мер и поэтому отвечают задачам унификации строительных изделий. Корбюзье при этом пытался соединить достоинства традиционно идущей от человека английской системы линейных мер (фут, дюйм) и более абстрактной и универсальной метрической системы.

Стечением времени накопилось огромное количество антропометрической информации. К сожалению, конструкторы и проектировщики в основном сосредотачивали свои усилия на таксономии и психологических исследованиях, а не на эргономических аспектах размеров тела. И только в 40-е гг. XX в. возникла насущная потребность в применении антропометрических данных, которые уже были собраны в различных отраслях промышленности, и, прежде всего, в авиастроении. Вторая мировая война ускорила этот процесс, да и сегодня именно в военно-индустриальном секторе проводятся наиболее интенсивные антропометрические исследования. И хотя эта научная дисциплина уже попала в сферу интересов специалистов по антропометрии, анатомии и эргономике, архитекторы и дизайнеры тоже используют антропометрические данные при проектировании интерьеров.

В современной практике предпочтение отдается антропометрическим характеристикам человека, которые служат основой при нормировании функциональных параметров предметно-пространственной среды, создании ее объемнопространственных структур. Параметры человеческого тела зависят от возраста, пола, расы и даже рода занятий. Например, статистика показывает, что рост у представителей национальных групп разный. Причем разница в росте весьма значительна – от 160,5 см у вьетнамцев до 179,9 см у бельгийцев. Диапазон составляет 19,4 см.

Антропометрия – составная часть антропологии (науки о происхождении и эволюции человека). В эргономике под антропометрией понимается система 31 измерений человеческого тела и его частей, морфологических и функциональных признаков тела.

Различают классические и эргономические антропометрические признаки. Первые используются при изучении пропорций тела, возрастной морфологии, для сравнения морфологических характеристик различных групп населения, а вторые – при проектировании изделий и организации труда.

К эргономическим антропометрическим признакам относятся: рост, уровень глаз в положении сидя и стоя, высота локтя над уровнем пола в положении стоя, высота, ширина плеча, расстояние между локтями, ширина бедер, высота согнутого локтя, высота бедра в положении сидя, высота колена, высота подколенной ямки, расстояние от ягодицы до подколенной ямки, расстояние от ягодицы до колена, расстояние от ягодицы до большого пальца ноги, расстояние от ягодицы до пятки, вертикальная досягаемость в положении сидя, высота вертикального захвата, боковая досягаемость руки, досягаемость большого пальца руки, максимальная толщина и ширина тела.

Антропометрические признаки определяются с учетом возрастных, половых, территориальных и других факторов, так как они существенно от них зависят. При использовании числовых значений антропометрических признаков следует учитывать их особенности, обусловленные полом, возрастом, этнической принадлежностью.

При измерении эргономических антропометрических признаков базами отсчета являются следующие ограничительные плоскости (рис.5.2.):

·       в положении стоя:

·       плоскость пола (для измерения высоты точек над полом) (А);

·       вертикальная стенка стенда для измерения поперечных и передне-задних размеров тела (Б);

·       в положении сидя:

·       плоскость пола (А);

·       плоскость сиденья (В);

·       спинка сиденья, перпендикулярная заднему краю сиденья (Б).

Нулевые точки отсчета расположены в неподвижных плоскостях (пола, края оборудования и т. п.).

Эргономические антропометрические признаки делятся на статические (структурные) и динамические (функциональные).

Статические признаки определяются при неизменном положении человека. Они включают размеры отдельных частей тела, а также габаритные, т. е. наибольшие, размеры в разных положениях и позах человека (рис. 5.3, 5.4). Эти размеры используются при проектировании изделий, определении минимальных проходов и т. п.

Динамические антропометрические признаки – это размеры, измеряемые при перемещении тела в пространстве (рис. 5.5-рис. 5.15). Они характеризуются угловыми и линейными перемещениями (углы вращения в суставах, угол поворота головы, линейные измерения длины руки при ее перемещении вверх, в сторону и т.д.). Эти признаки используются при определении угла поворота рукояток, педалей, определении зоны видимости и т.п.

 

Числовые значения антропометрических данных чаще всего представляют в виде таблиц, в которых приводятся среднее арифметическое значение признака X, среднее квадратичное отклонение S и значения признака, соответствующие 5-му и 95-му процентилям (Р5 и Р95).

Процентиль – это сотая доля объема измеренной совокупности, выраженная в процентах, которой соответствует определенное значение признака. Площадь, ограниченная кривой нормального распределения значений признака, делится на 100 равных частей, или процентилей, каждый из которых имеет свой порядковый номер. Так, 5-й процентиль ограничивает слева на кривой нормального распределения 5% численности людей с наименьшими значениями признака, 95-й процентиль – 5% справа – численность людей с наибольшим значением признака, а 50-й соответствует среднему арифметическому значению признака X. Числовые значения антропометрического признака, соответствующие верхней или нижней его границе, называются пороговыми. Они являются антропометрическими критериями при расчете параметров рабочих мест на основе метода процентилей.

Систему процентилей используют для определения необходимых границ, минимальных и максимальных значений антропометрических признаков.

Например, при расчете параметров рабочих мест необходимо предусматривать возможность комфортной деятельности для основной массы людей, размеры которых находятся в границах от 5 до 95 процентиля, а не проектировать, ориентируясь только на 50-й процентиль, который соответствует размерам тела в покое. При проектировании изделий, оборудования, организации интерьеров и рабочих мест необходимо помнить, что удобство их эксплуатации должно обеспечиваться для 90% работающих или отдыхающих. Поэтому в практике проектирования чаще используют значения антропометрических признаков, соответствующих 5-му и 95-му процентилям, а также 50-му. Если необходимо определить высоту или ширину прохода, высоту пространства под крышкой стола (для размещения ног сидящего), то надо принимать значения соответствующих признаков, равные 95-му процентилю, а при определении высоты сиденья – значения, соответствующие 50-му процентилю. В таком случае габаритные размеры пространства или изделия будут удовлетворять максимальное количество людей.

В табл. 5.1 представлены антропометрические признаки русских мужчин.

 Таблица 5.1

Антропометрические признаки русских мужчин (возраст 18-21 год) (данные основаны на измерениях начала 90-х гг.)

При использовании числовых значений антропометрических признаков, приведенных в табл. 5.1, необходимо иметь ввиду, что они даны для обнаженного тела. Поэтому при расчете параметров объектов проектируемой среды нужно учитывать поправки на одежду и обувь (табл. 5.2).

Таблица 5.2

Поправки на одежду и обувь для некоторых размеров тела

Для определения размеров элементов и изделий для детей пользуются антропометрическими признаками, сгруппированными по ростовым группам (см. п. 7.7).

Расчет минимального свободного пространства для размещения тела человека должен ориентироваться на антропометрические данные людей с наибольшими продольными, поперечными и передне-задними размерами тела. А расчет части рабочего пространства, связанного с досягаемостью, должен проводиться на основе антропометрических данных людей, характеризующихся наименьшими продольными, поперечными и передне-задними размерами тела (рис. 5.16, 5.17).

Эргономические антропометрические признаки играют важную 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. тело и графия) – метод схематического изображения человеческого тела в технической или иной документации для определения соотношений между пропорциями человеческой фигуры, формой и размерами рабочего места.

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. 5.18).

Метод плоских манекенов состоит в использовании плоских моделей человека (с точным соблюдением действительных пропорций). Габариты манеке- 45 нов должны соответствовать не только средним, но и пороговым антропометрическим размерам.

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.;

·       46 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.

Методика использования манекенов достаточна проста. Заключается она в наложении на чертежи проектируемых мест схем так называемых 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 (рис. 5.19).

Экспериментальные (макетные) методы основаны на применении макетирования проектируемого оборудования в различном масштабе и с разной 47 степенью деталировки. При этом используются объемные антропоманекены. Один из видов таких манекенов получил название «мультмен» (рис. 5.20). 

Методы с использованием объемных 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.