Антропометрические параметры человека и требования к ним при прокетировании рабочего места

Антропометрия (греч. Anthrōpos – человек; metreō – мерить, измерять) – совокупность методических приёмов в антропологических исследованиях, заключающихся в измерении и описании тела человека в целом и отдельных его частей и позволяющих дать количественную характеристику их изменчивости.

Массовость антропометрических исследований позволяет оценивать  и сравнивать изменчивость признаков  различных расовых, возрастных, профессиональных, половых групп на основе измерений  большого числа индивидуумов.

Методы исследования, основанные на данных антропометрических наблюдений, называются антропометрическими и  используются для эргономической оценки рабочих мест.

Рабочее место – пространство, оснащенное необходимыми техническими средствами, в котором совершается трудовая деятельность оператора. Для правильной оценки и проектирования удобного рабочего места необходимо знать классификацию рабочих мест.

Рабочие места различаются:

·          по категориям работников и профессиям;

·          по числу исполнителей: индивидуальные и коллективные рабочие места;

·          по виду производства: основные и вспомогательные;

·          по типу производства: массовые, серийные и единичные;

·          по степени специализации: универсальные, специализированные и специальные;

·          по уровню механизации: автоматизированные, механизированные, для ручной работы;

·          по количеству оборудования: одномашинные, многомашинные.

Любое рабочее  место характеризуется его организацией и оснащенностью.

Организация рабочего места – проведение ряда мероприятий по функциональному и пространственному размещению основного и вспомогательного оборудования для обеспечения оптимальных условий протекания трудовой деятельности.

Оснащенность  рабочего места – оборудование, документация и другие элементы, необходимые для решения конкретных производственных задач, поставленных перед оператором.

Пространственная  организация рабочего места – размещение основного и вспомогательного оборудования по отношению к оператору в определенной последовательности и в зависимости от заданных границ. Для правильной пространственной организации рабочего места с помощью антропометрических методов определяют эргономические размеры человека и оценивают их соответствие параметрам рабочих мест.

Эргономические  размеры – размеры тела человека, которые служат основой для определения размеров используемого оборудования и инструментов. Они бывают статические и динамические.

Статические размеры измеряются однократно в статическом положении и подразделяются на размеры отдельных частей тела и габаритные (наибольшие). Они используются для установления размеров конструктивных параметров рабочего места, определения диапазона их регулирования. Примеры статических размеров приведены на рис. 3 и 4. 

 

 

 

Рис. 3. Антропометри-ческие показатели стоя-щего человека		Рис. 4. Антропометрические показатели сидящего человека		Рис. 5. Антропометрические показатели стоящего человека в динамике

 

 

Динамические  размеры – размеры, изменяющие свою величину при перемещении части тела или всего тела в пространстве. Это амплитуды движения рук, ног, головы, всего тела. Они используются для определения зон досягаемости и видимости. По ним рассчитывается пространственная организация рабочего места, размах движения вращающихся переключателей, биомеханические модели и манекены и т. п. Примеры динамических размеров приведены на рис. 5.

Основными параметрами рабочего места являются геометрические размеры  рабочего пространства и оборудования на рабочем месте (длина, ширина, высота, глубина). Эти параметры могут  быть габаритными, свободными и компоновочными (сопряженными).Габаритные параметры рабочего места – предельные размеры внешних очертаний используемого основного и вспомогательного оборудования, которые определяются требованием обеспечения функционирования рабочего места. Свободные параметры – параметры отдельных элементов рабочего места, которые не имеют общих баз отсчета. Компоновочные параметры характеризуют расположение отдельных элементов рабочего места относительно друг друга и относительно работающего человека.

Кроме основных геометрических параметров, существует ряд специальных  параметров рабочего места, определяемых в эргономике. К ним относят  моторное поле и зоны досягаемости и видимости.

Моторное поле – пространство рабочего места с размещенными органами управления и техническими средствами, в котором осуществляются двигательные действия человека при выполнении рабочего задания. Зоны досягаемости являются частью моторного поля рабочего места и определяются отдельно для частей тела человека (рук, ног, головы). В моторном поле различают три зоны досягаемости для рук:                 

I   – максимальной (движение максимально вытянутой руки);              

II   – допустимой или легкой (движение расслабленными руками в плечевом суставе);            

III   – оптимальной (движение рук в локтевом суставе с опорой).

Размеры этих зон для рук  в горизонтальной и вертикальной плоскостях приведены на рис. 6 и  в табл. 1.

 

 

 

 

Рис. 6. Зоны досягаемости рук  человека: а – в вертикальной плоскости (1, 3, 6 – зоны максимальной досягаемости; 2, 4, 8 – зоны допустимой досягаемости);

б – в горизонтальной плоскости (1, 7 – зоны максимальной досягаемости; 2, 6 – зоны допустимой досягаемости; 3, 5 – зоны оптимальной досягаемости)

Таблица 1 

 

Размеры зон досягаемости человека 

 

Номер позиции на рис. 6	В вертикальной плоскости, мм		В горизонтальной плоскости, мм
	Для женщин	Для мужчин	Для женщин	Для мужчин
1	1400	1550	1370	1550
2	1100	1350	1100	1350
3	730	800	660	720
4	430	500	200	240
5	630	700	200	240
6	1260	1400	300	335
7	680	770	480	550
8	720	800	–	–

 

 

Аналогичные зоны досягаемости существуют для ног и других частей тела. В зонах оптимальной и  допустимой досягаемости возможны наиболее быстрые и точные движения при  минимальной утомляемости оператора.

Зоны видимости (максимальная, оптимальная) устанавливают расстояния видимости различных датчиков, приборов и т. п. Оптимальной зоной видимости является зона, соответствующая пространству, ограниченному углом 30º в горизонтальной и вертикальной плоскостях (по 15º в стороны, вверх и вниз от нормальной линии взора).

Правильная организация  рабочего места обеспечивает удобную  рабочую позу человека, рациональность и эффективность его рабочих  движений, способствует снижению нагрузки при работе, уменьшает вероятность  заболеваний и травм и т. д. Удобная рабочая поза человека должна соответствовать следующим требованиям.

Эргономические требования для рабочей позы стоя: прямое свободное положение тела или наклон вперёд не более 15º; равномерная опора на обе ноги; отсутствие крайних положений в суставах рук; экономичность движений.

Эргономические требования для рабочей позы сидя: прямое свободное положение тела или наклон вперёд не более 15º; сохранение естественных изгибов позвоночника и угла наклона таза; отсутствие крайних положений в суставах рук; сгибание рук в суставах под тупым углом; отсутствие необходимости часто наклоняться или поворачивать голову.

Всё это достигается путем  приведения параметров рабочих мест в соответствие с эргономическими (антропометрическими) размерами человека. В большинстве эргономических исследований используется 28 антропометрических размеров туловища человека, 6 антропометрических размеров кисти руки и 10 антропометрических размеров головы.

Антропометрические размеры  тела человека определяются по специальной  методике, называемой методом перцентилей.

Перцентилем называется сотая доля объема всей совокупности людей, подвергавшихся антропометрическим исследованиям. Если кривую распределения всей совокупности измеренных людей разделить на 100 равных частей, то получим 99 площадей, в каждой из которых будет свое значение признака и частота ее встречаемости. Каждый перцентиль имеет свой номер, совпадающий с его порядком (рис. 7). Например, 1-й перцентиль в распределении отсекает наименьшие значения признака, составляющие 1 % от всех его значений; 5-й перцентиль длины тела у мужчин составляет 163,6 см, т. е. это означает, что 5 % измеренных людей имеют длину тела 163,6 см и ниже, а 95 % – выше. 

 

     Рис. 7. Площади под  нормальной кривой распределения  антропометрического признака: а – площадь равна 90 % пользователей; б – площадь равна 95 % пользователей 

 

В основу метода перцентилей  положена аксиома о том, что любой  антропометрический признак является случайной величиной, подчиняется  нормальному закону распределения  и можно с определенной вероятностью определить его размеры. Причем необходимый  диапазон изменчивости учитываемой  характеристики задается в долях  среднеквадратического отклонения   по отношению к математическому ожиданию  . В практике построения рабочих мест диапазон изменения обычно не берется более  , так как он уже обеспечивает охват 95% людей.

Общие правила расчета и оценки параметров рабочих мест состоят в следующем.

1.       Определяют характер контингента работающих, для которых предназначено рабочее место и проектируемое оборудование (мужчины или женщины, национальность, возраст и т. д.).

2.       Определяют объем, %, совокупности работающих, размерам тела которых должно соответствовать проектируемое оборудование, а затем его верхнюю и нижнюю границы. Если устанавливают, например, размеры рабочего места оператора пульта управления, то они должны обеспечивать легкость и удобство эксплуатации для 90 % работающих. Одновременно учитывают, что для группы людей, которые могут принадлежать к этой профессии, минимальной (нижней) и максимальной (верхней) границами распределения, включающими 90 % численности работающих, являются 5-й и 95-й перцентили. При этом остаются неудовлетворенные 5 % работающих с наибольшими и 5 % с наименьшими размерами тела.

Минимальные и максимальные границы 95%-го объема будут ограничены или 5-м перцентилем, с одной стороны, или 95-м – с другой, для соответствующих  групп населения. Эти границы  используют для расчета компоновочных  параметров рабочих мест.

3.       Выбирают антропометрический признак, который будет служить основой для расчетов тех или иных параметров рабочего места, учитывать функциональное значение параметра производственного оборудования, рабочее положение тела работающего и позы, пол, возраст, национальность и т. д.

4.       Выбирают границы (верхнюю или нижнюю) объема обследуемой совокупности работающих, достаточные для надежного определения параметра рабочего места.

5.       При расчете различных параметров оборудования и рабочих мест используют пороговые значения антропометрических признаков, соответствующих верхней и нижней границам или обеим одновременно выбранного объема численности обследуемых работающих – чаще 5 или 95 перцентилям. Так, большинство нерегулируемых параметров рабочих мест по высоте рассчитывают исходя из значений антропометрических признаков, соответствующих 95-му перцентилю той группы работающих, у которой используемый для расчетов размер тела имеет наибольшее значение и т. д.

6.       Находят числовое выражение порогового значения антропометрического признака, характерного для выборочной совокупности. Числовые значения антропометрических признаков, соответствующие 1, 5, 50, 95,  
99-му перцентилям, приводятся в антропометрических атласах и нормативных документах.

7.       За базы отсчета при измерении габаритных параметров рабочего места в целом принимают воображаемые ограничительные плоскости, касательные к наиболее выступающим внутрь свободного рабочего пространства точкам элементов рабочего места, ограничивающим размах движений и проходов.

8.       Измерения и расчеты компоновочных параметров следует проводить, различая среди них следующие группы:

·          параметры досягаемости в моторном пространстве;

·          высоту рабочей поверхности, сиденья и подставки для ног и их соотношения;

·          параметры группирования органов управления на панелях пультов, щитков, параметры проходов и т. п.

Для расчета свободных  параметров диапазон охвата должен составлять не менее 90 %, а при расчете компоновочных – не менее 95 %. Также при расчете необходимо учитывать следующие факторы:

)        различие размеров тела мужчин и женщин может достигать 10–12 см;

)        различие размеров тела у людей различных национальностей;

)        различие размеров тела у людей различных возрастных категорий;

)        различия профессиональные.

Продольные размеры тела мужчин в положении «стоя» на 7–12 см больше размеров тела женщин, а продольные размеры в положении «сидя» –  на 3–6 см. Поперечные, переднезадние  и охватные размеры верхней части  тела мужчин на 1–3 см больше соответствующих размеров у женщин. Размеры таза и бедер у женщин на 1–3 см больше, чем у мужчин.