3.2.2. Антропометричні характеристики людини
3.2.2. Антропометричні характеристики людини
У своїй професійній діяльності кожна людина виконує певні рухи, наприклад, пов’язані з перенесенням вантажу, натисканням на важелі, тумблери, переміщенням тіла у просторі тощо. Робочий рух — це результат дії складного апарату опори та руху, який охоплює групи м’язів, суглоби, сухожилки, провідникову частину рухового аналізатора, відповідні рухові центри ЦНС. Рухи викликають зміни в ССС, ДС, системі крові. Кожний, навіть найпростіший, робочий рух здійснюється за фізичними законами. При цьому поняття кістки, м’яза відповідає поняттю важеля, сили, а самі рухи розглядають з позицій законів механіки. При розрахунку механічних змінних, які характеризують рух частин тіла, використовують уявлення про систему, яка складається з шарнірних ланок і центрів обертання у місцях суглобових поверхонь і ланок важелів у вигляді кісткових сегментів.
Цілеспрямованість та організованість рухів тіла людини і його частин досягаються розподілом зусиль у різних м’язах та їх групах; ЦНС належить координаційна роль.
Біомеханіка, яка вивчає фізіологічні та фізичні закономірності рухів людини, використовує дані механіки, анатомії та фізіології.
Вивчення професійних поз та рухів потребує знання різних антропометричних показників, основними з яких є лінійні розміри тіла (рис. 3.5). їх використовують конструктори, дизайнери при конструюванні обладнання, пультів управління, параметрів робочого місця, робочих меблів тощо.
Робочий рух характеризується максимальним обсягом, який визначається довжиною ланок, що входять у систему руху, будовою суглоба, робочою позою, індивідуальними особливостями (стать, вік, тренованість). Так, максимальний обсяг хапальних рухів рук визначається амплітудою руху у плечовому суглобі, довжиною верхньої кінцівки та зростом робітника.
Рис. 3.5. Розміри тіла людини, що використовуються в ергономіці:
а — положення стоячи: 1 — довжина тіла (зріст); 2 — довжина тіла з рукою, витягнутою вгору; 3 — дельтоїдна ширина плечей; 4 — довжина руки, витягнутої вперед; 5 — довжина руки, витягнутої вбік; 6 — довжина плеча; 7 — довжина гомілки; 8 — довжина стегна; 9 — висота очей; 10 — висота плечової точки; 11 — висота долонної точки;
6 — положення сидячи: 1 — довжина тіла; 2 — висота очей; 3 — висота плеча; 4 — висота ліктя; 5 — висота колін; 6 — висота тіла над сидінням;
7 — висота очей над сидінням; 8 — висота плеча над сидінням; 9 — висота витягнутої руки; 10 — довжина передпліччя; 11 — довжина витягнутої ноги; 12 — довжина стегна.
З віком обсяг рухів знижується. За рахунок порівняно невеликих антропометричних показників у жінок обсяг рухів менший, ніж у чоловіків.
Другою характеристикою робочих рухів е сила м’язів — величина максимального зусилля, яке розвиває група м’язів, бере участь у виконанні робочої операції або її елемента. Сила м’язів, яку може розвинути людина в кожному конкретному випадку, залежить від статі, віку, ступеня тренованості, втомленості, використання спецодягу (рукавиці, взуття) тощо. На силу м’язів впливає положення тіла та окремих його елементів, які беруть участь у русі.
Так, м’язові зусилля, розвинені м’язами верхніх кінцівок, в положенні сидячи менші, ніж в положенні стоячи. Найбільш сприятливим для здійснення силових рухів є положення, при якому лікоть зігнуто під кутом 120°. Має значення напрям зусилля, що розвивається: при поштовху від себе воно найбільше, при обертанні ручок — найменше. Крім того, розвинення сили залежить від стійкості вихідної пози. У зв’язку з цим великого значення при конструюванні робочого місця набуває обладнання спинок, підлокітників на сидіннях, підставок для ніг.
Наступною характеристикою робочих рухів є їх траєкторія. Оптимальними є еліптичні та кругові плавні рухи, що переходять один в одного.
Під час роботи працівник має приймати різні пози і зберігати їх іноді протягом кількох годин, а в деяких випадках і протягом всієї робочої зміни. Робоча поза зумовлює іммобілізацію окремих частин тіла за допомогою координуючої дії ЦНС на відповідні м’язи. Перебування в одній і тій самій позі (стоячи або сидячи) в великим навантаженням для організму, пов’язаним з тривалою статичною роботою одних і тих самих м’язів. Довго фіксована робоча поза називається вимушеною і має розглядатись як несприятливий фактор при оцінюванні умов праці працівника. Вимушена робоча поза зумовлює більш швидке розвинення втоми і може призводити до патологічних змін в організмі. Несприятливий вплив пози може бути послаблено або усунено використанням раціональних робочих меблів та раціонально обладнаного робочого місця.
Основними є положення сидячи, стоячи та сидячи-стоячи. Вибираючи раціональну робочу позу, слід враховувати величину прикладених зусиль м’язів, ступінь точності та швидкості, діапазон робочих рухів.
Робоче положення сидячи менш стомлююче, оскільки характеризується низькими енерговитратами, забезпечує більшу стійкість тіла, потребує меншого напруження м’язів, зменшує гідростатичний тиск і, отже, створює менше навантаження на ССС. Виконання роботи сидячи створює сприятливі умови для високої точності робочих рухів. Крім того, це положення не дає змоги розвивати велику силу м’язів — маса переміщуваного вантажу не має перевищувати 5 кг.
Положення сидячи не має бути вільним, а також пов’язаним з необхідністю тривалої фіксації хребта у зігнутому стані. Вимушене зігнуте положення сидячи викликає значне напруження м’язів спини і шиї. Крім того, погіршується кровообіг внутрішніх органів, особливо в ділянці тазу, утруднюються дихальні рухи, ослаблюються м’язи черевного преса і тазового дна. У зв’язку з цим у робітників, які виконують роботу сидячи, можуть розвиватись викривлення хребта (кіфоз, сколіоз, лордоз), зміни положення матки, порушення менструальної функції, геморой, слабість пологової діяльності, часті розриви промежини під час пологів тощо.
Положення стоячи порівняно з положенням сидячи викликає напруження більшості м’язів, потребує додаткових затрат енергії (на 10 %), утруднює кровообіг. Робота м’язів спрямована на те, щоб утримувати на постійному місці центр ваги, який переміщується під впливом руху, а також розташування окремих ланок тіла, оскільки їхні центри ваги не співпадають з центром ваги тіла. Тому кожний нахил тулуба вперед, підняття та переміщення верхніх кінцівок, голови викликають додаткове напруження відповідних м’язів. Разом з тим робота стоячи сприятливіша, ніж сидячи в тих випадках, коли робітник для виконання операцій повинен вільно пересуватись у просторі, коли потрібен більший кругозір та діапазон робочих рухів, які перевищують відстань максимально витягнутої руки, значні зусилля м’язів. При цьому ступінь важкості, зумовлений робочим положенням стоячи, визначається положенням тулуба та рук під час роботи, а також масою переміщуваного вантажу. Так, стоячи з витягнутими вперед руками тонус м’язів збільшується на 25 %, а при утримуванні рукою вантажу масою 2 кг — на 70 %. При невеликому нахилянні корпуса вперед у положенні стоячи енерговитрати збільшуються на 20—22 %, а при значному — на 45 %.
Серед захворювань, пов’язаних з роботою стоячи, слід зазначити плоскостопість, розширення вен нижніх кінцівок, опущення внутрішніх органів, зміну положення матки тощо.
За можливості слід обладнувати робоче місце так, щоб можна було працювати сидячи-стоячи (рис. 3.6). Таке робоче місце дає змогу чергувати положення, включати в навантаження то одні, то інші м’язи, що дає змогу м’язам відпочивати, поліпшує кровообігу відповідних частинах тіла.
Організація робочого місця
Для того, щоб робоче місце було зручним, воно має відповідати антропометричним даним працюючого. Середні антропометричні дані обчислюють за великою кількістю вимірювань основних антропометричних показників різних груп населення. Вони використовуються при конструюванні робочих місць на виробництві. За антропометричними даними виділяють дві основні зони виконання трудових операцій — оптимальну і зону досяжності.
На робочому місці основна робота протягом зміни має виконуватись у межах оптимальної зони. Корпус працівника має зберігати вертикальне положення або бути злегка нахиленим вперед на 10— 15°. Рухи в зоні досяжності викликають підвищене напруження м’язів пояса верхньої кінцівки та плеча, супроводжуються зростанням енерговитрат і за частого повторення можуть швидко викликати втому та перенапруження. Крім того” робочі рухи, які виконуються витягнутими руками, не можуть розвивати більших зусиль м’язів та не забезпечують точність і швидкість реакцій. У зв’язку з цим рухи в зоні досяжності мають зводитись до мінімуму.
Рис. 3.6. Влаштування робочого місця для роботи в нозі сидячи-стоячи (розміри конструкцій наведені в мм)
При розташуванні органів управління у горизонтальній та вертикальній площинах найбільша швидкість робочого руху розвивається в межах 1—2-ї зон (оптимальної зони легкої досяжності) (рис. 3.7, 3.8). Зона досяжності (3-тя) характеризується уповільненням рухів та необхідністю повороту тулуба вбік. Крім швидкості руху для успішного виконання роботи має значення його точність. Було встановлено, що найбільш точними є рухи, які виконуються в межах 1-ї зони, найменш точними — в 3-й зоні. Рухи правої руки більш точні, ніж лівої.
Важливою характеристикою робочого місця є рівень робочої поверхні, на якій виконуються основні операції. Висота робочої поверхні визначає робочу позу і продуктивність праці. При низько розташованій робочій поверхні працівникові доводиться сильно нахилятись, а при надмірно високому рівні робочої поверхні — витягувати руки вгору і підніматись навшпиньки. В обох випадках створюються несприятливі робочі пози, які визначають низьку продуктивність, значне напруження м’язів, підвищені енерговитрати, утруднений кровообіг тощо. Оптимальна висота робочої поверхні визначається характером виконуваної роботи і, зокрема, її складністю і точністю. При роботі стоячи, яка потребує значних зусиль м’язів, рекомендується висота робочої поверхні 700—800 мм, а при точних роботах — 1200—1300 мм. У зв’язку з тим, що антропометричні показники коливаються у великих межах, оптимальним є зміна висоти робочої поверхні. Коли це неможливо, використовуються підставки для ніг (при роботі стоячи) та регулюється висота сидіння (при роботі сидячи, рис. 3.9, с. 126).
Особливо точні і тонкі роботи, які потребують напруження зору, мають проводитись сидячи, і тому слід забезпечувати оптимальну висоту робочої поверхні (рис. 3.9). Для виконання ручних операцій сидячи без особливого напруження зору оптимальною висотою робочої поверхні від підлоги є 700—750 мм, точних робіт (монтаж дрібних деталей, верстатні роботи тощо) — 835—905 мм.
Для сприятливого функціонування органа зору має значення кут сприйняття зорового сигналу. Найкраще сприйняття зорового сигналу спостерігається в межах кута від нормальної лінії погляду ±15°.
Рис. 3.7. Зони розміщення органів управління у горизонтальній площині при виконанні робіт сидячи (пояснення в тексті)
Рис. 3.8. Зони розміщення органів управління у вертикальній площині при виконанні робіт стоячи (пояснення в тексті)
Об’єкт спостереження в цих умовах сприймається центральним зором. У цій зоні мають розташовуватись найбільш важливі засоби інформації, які часто використовуються. Відносно сприятливе сприйняття зорової інформації зберігається в межах кута ±30 . Для спостереження за об’єктами, розташованими за межами кута від нормальної лінії погляду 130 , необхідні рухи очей та поворот голови, що передбачено тільки для допоміжної інформації, та тієї, що рідко використовується.
Внаслідок того, що при роботі сидячи частина передпліччя піднята вгору, а м’язи верхніх кінцівок і пояса верхніх кінцівок знаходяться у стані напруження, слід передбачати рухомі підлокітники. Для забезпечення зручної пози сидячи і стоячи має бути достатній простір для ніг: при роботі стоячи не менше 150 мм завглибшки та заввишки і 530 мм завширшки, сидячи не менше 650 мм завглибшки та заввишки і 500 мм завширшки.
При організації робочого місця для виконання роботи сидячи велике значення має конструкція сидіння. Робочі стільці залежно від їх призначення можуть мати різну форму сидіння, спинки, підлокітників (рис. 3.10). Проте загальною вимогою для них є висота, яка регулюється (від 380 до 420 мм). Ширина сидіння коливається від 400 до 420 мм, форма сидіння залежить від характеру роботи. Так, для роботи з клавішними пристроями тощо робоче сидіння має бути з невеликим нахилом назад. При складальних роботах і роботах з
Рис. 3.9. Висота робочої поверхні (мм), що рекомендується при виконанні різних видів і точності роботи:
1 — надто точної; 2 — точної на машинах; 3 — конторської; 4 — друкування на машинці
малими фізичними зусиллями доцільним є плоске горизонтальне сидіння. Для водіїв передбачається м’яке сидіння.
Під час виконання роботи сидячи велике значення маг підставка для ніг. Вона дає змогу працівнику вибрати таке положення нижніх кінцівок, за якого їх м’язи максимально розслаблюються і поліпшується кровообіг. Підставка для ніг має бути не менше 300 мм завширшки, 400 мм завглибшки, 260—350 мм заввишки і з кутом нахилу 15—З0°. Поверхня підставки робиться рифленою, з бортиком заввишки 10 мм по передньому краю. Підставка для ніг с обов’язковою при роботі сидячи-стоячи.
При проектуванні розміщення педалей на робочому місці слід враховувати, що напруження ніг залежать від їх положення. Найбільше напруження в положенні сидячи спостерігається, коли коліна зігнуті під тупим кутом, при можливості опиратися спиною об спинку сидіння і розміщенні педалі на відстані не більше 100 мм від медіальної лінії оператора. При відхиленні від медіальної лінії сила тиску на педаль знижується. Управління педаллю п положенні стоячи слід уникати, оскільки при цьому різко порушується рівновага і з’являється потреба у допоміжних зусиллях м’язів, що зумовлює швидку втому нижніх кінцівок і тулуба. У виняткових випадках, коли потрібно керувати педаллю стоячи, висота її не повинна перевищувати 150 мм, а зусилля 100—150 Не (10—15 кгс).
Значна увага приділяється естетичному оформленню робочого місця. Хороше самопочуття і настрій працівника під час роботи досягається не тільки зручністю робочого місця, відсутністю напруження, а й включенням в інтер’єр робочого місця елементів оздоблення — кімнатних рослин, художніх творів, виконаних у приємній для очей колірній гамі.
Рис. 3.10. Стілець з підлокітником;
призначений для складальних операцій (а); з круглим сидінням то спинкою, що регулюється за висотою — дія операцій, що виконуються сидячи (б)
При колірному оформленні обладнання та виробничих приміщень слід віддавати перевагу тим кольорам, які підвищують працездатність, викликають сприятливі емоційні відчуття. Насиченість кольорів має бути такою, за якої коефіцієнт відображення був би не меншим 40—50 %. Серед кольорів мають переважати білий, світло-лимонний для стель, білий, світло-зелений, світло-голубий, світло-жовтий — для перегородок і стін.
При оцінці робочої пози та організації робочого місця потрібно керуватись ГОСТ 12.2.032-78 “ССБТ. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования” та ГОСТ 12.2. 033-78 “ССБТ. Рабочее место при выполнении работ стоя. Общие эргономические требования”. Крім того, міждержавні стандарти на певні види виробничого обладнання (верстати металообробні, машини ручні електричні, обладнання технологічне та ін.).