МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ІНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГ ІЧНИЙ ІНСТИТУТ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до лабораторних робіт з ергономіки
Ергономічна оцінка діючих приладів.
Аналіз гармонії композиції приладу.
Вибір та аналіз кольорових рішень в композиції приладу.
Черкаси,ЧІТІ,1998
Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни “Ергономіка та дизайн у
приладобудуванні” для студентів спеціальності “Приладобудування” усіх форм
навчання / Уклад. Бойко Т. А.: – Черкаси: ЧІТІ, 1998. – 26 с.
Укладач: Т. А. Бойко, ст. викл.
Відповідальний редактор: В. І. Биков, д. т. н., професор.
Рецензент: С. І. Мордвінов, к. т. н., доц.
Комп’ютерний набір: Т. А. Бойко
ВСТУП
Курс “Ергономіка та дизайн у приладобудуванні” базується на знаннях таких
дисциплін як математика, фізика, хімія, теоретична механіка, теорія
механізмів і машин, опір матеріалів, інженерна та комп’ютерна графіка, основи
конструювання елементів приладів, технологія приладобудування, конструювання
приладів, основи електротехніки, електронна та мікропроцесорна техніка.
Мета методичних вказівок – дати змогу студентам опанувати в процесі
проведення лабораторних робіт навички самостійного проведення ергономічного
аналізу приладів та аналізу їх композиційних та стильових особливостей.
Теоретичні питання студент повинен вивчати за конспектом лекцій, нормативній
документації та по рекомендованій літературі.
Лабораторні роботи знайомлять студентів з основними вимогами ергономіки
відносно раціонального врахування “людського фактору” при проектуванні і
конструюванні контрольно-вимірювальних приладів та систем. Це робиться для
створення максимально ефективних і надійних систем контролю і управління, а
також для створення таких умов праці людини-оператора, які б відповідали всім
психофізіологічним можливостям і потребам людини і сприяли тривалому
збереженню її працездатності, здоров’я, відчуття комфортності.
В кожній лабораторній роботі студент спочатку коротко знайомиться з теорією і
методами визначення параметрів, що досліджуються, а потім – з порядком
виконання досліджень, методикою проведення розрахунків, специфікою їх
реєстрації.
Отримані при виконанні досліджень дані є основою для визначення ергономічного
та композиційного рівня приладів і їх відповідності існуючим нормативним
документам та приладам-аналогам, що відповідають рівню кращих світових
зразків.
Опис кожної лабораторної роботи складається з чотирьох частин:
- мета роботи;
- загальні відомості по темі;
- порядок виконання, реєстрація вимірів і досліджень;
- обробка результатів, висновки.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1-2
ЕРГОНОМІЧНА ОЦІНКА ДІЮЧИХ ПРИЛАДІВ
Мета роботи: Ознайомитись з методикою і порядком проведення
ергономічної оцінки діючих приладів, систем, пультів управління.
Задача роботи: Виконати практичне завдання з використанням методик вибору
оптимальних розмірів, планування і компоновки засобів відображення інформації
приладів, пультів і органів управління.
Загальні відомості
Ергономічна оцінка експлуатованих систем “людина-машина” (СЛМ), пультів
управління складних автоматичних ліній і приладів дає змогу з’ясувати рівень
надійності, пропускної спроможності і ступінь точності роботи оператора,
спрогнозувати поведінку діючої СЛМ, а також вжити заходи для максимального
підвищення ефективності їх праці. Оцінка починається із складення плану
проведення досліджень. Основні етапи таких досліджень звичайно виконуються за
такою схемою:
а) ознайомлення з призначенням, метою системи, задачами і основними
вимогами до неї;
б) побудова структурної схеми, що відтворює зв’язки окремих підсистем, потоки
інформації і хід регулювання. При цьому окремо виділяються “людські” ланцюги
з позначенням прямих і зворотних зв’язків між оператором СЛМ і машиною, а
також між окремими операторами (слід відзначити інтенсивність зв’язків і їх
відносну важливість);
в) оцінка середовища, в якому система функціонує, і його вплив на систему
СЛМ, що досліджується;
г) опис функцій системи і її підсистем для всіх режимів роботи (включаючи
малоймовірні аварійні ситуації). При визначенні функцій системи слід
зазначити, які операції найважливіші і що являє собою динамічна структура
системи, тобто які здвиги виникають в окремих підсистемах при управлінні, дії
перешкод і т. і.
д) детальна ергономічна оцінка робочого місця;
е) оцінка засобів відображення інформації і органів управління;
ж) розгляд функцій операторів для нормального режиму роботи і, окремо, для
екстремальних ситуацій. При цьому необхідно докладно проаналізувати умови,
які можуть привести до виникнення аварійної ситуації;
з) оцінка суміщення функцій оператора за часом; для цього будується
професіограма діяльності;
На підставі всіх вищезазначених даних формується висновок про надійність і
ефективність системи і даються рекомендації по модернізації або удосконаленню
окремих підсистем, вузлів або всього приладу.
Порядок виконання роботи
Для виконання роботи кожен студент повинен мати кілька аркушів міліметрового
паперу, креслярське приладдя (циркуль-вимірювач, транспортир, лінійку і т.
ін.), конспект лекцій і довідкову літературу з ергономіки.
Кожній підгрупі з 3-4 чоловік видається зразок діючого пульта управління або
прилад, який необхідно оцінити з точки зору ергономічності.
Для цього пропонуються такі прилади: гоніометр Г5М, мікроскоп
стереоскопічний МБС-10, осцилограф С-55 та інше обладнання.
При виконанні роботи студент зобов’язаний:
а) зобразити у масштабі на міліметровому папері схему діючого стенда, пульта
або приладу, що запропонований до ергономічної експертизи;
б) охарактеризувати відповідність вимогам ергономіки фактичне розташування
засобів відображення інформації, індикаторів, тумблерів, робочих місць і т.
ін.; провести відповідний аналіз, розробити рекомендації для поліпшення
ергономічності об’єкта, що досліджується;
в) накреслити на міліметровому папері запропонований підгрупою варіант
планування і компоновки пульта управління, стенда або приладу з урахуванням
вимог ергономіки і обгрунтувати ці рішення;
г) розробити креслення робочого місця оператора;
д) побудувати структурну схему, відтворюючу зв’язки в підсистемах, замикання
інформаційних потоків на людину-оператора;
е) скласти текстовий звіт за приведеною формою по роботі і прикласти до нього
виконані креслення.
Етапи проведення ергономічної експертизи
діючого пульта, стенда або приладу
1. Загальний опис включає в себе коротку характеристику об’єкта, що
досліджується: призначення, місце розташування, які основні та додаткові
параметри регулюються, основні задачі оператора (за якими параметрами він
слідкує, які регулює, по яким питанням приймає рішення) і послідовність
виконання операцій; ведучі канали інформації (зоровий, слуховий); моторні дії
(ручне або ножне управління); контингент осіб на який розраховано пульт або
прилад (стать, вік, країна); можливі аварійні ситуації і відмови, обмеження в
роботі або якісь особливі умови розміщення та експлуатації.
2. Складання антропометричної характеристики. Вихідні дані беруться із
аналізу довідкових матеріалів по антропометричним вимірам. Користуючись цими
матеріалами студенти оцінюють фактичне робоче місце оператора і розроблюють
його найбільш раціональну конструкцію.
На кресленні дається орієнтовне планування пульта за допомогою плоскістного
манекена. Уточнюється відповідність пульта об’єму приміщення, висоти панелі,
зони огляду, ергономічним вимогам. Оцінюється робоча поза, сидіння оператора,
визначаються сфери захвату.
Вибір пози і положення оператора значною мірою залежить від розмірів
інформаційного поля і відстані від приладів до очей оператора.
При роботі з невеличкими приладами (шкалами) або приладдям, що потребує
використання лупи, відстань до очей повинна дорівнювати 12-25 см; таку роботу
виконують тільки в позі сидячи. При роботі з віддаленням від панелі на 25-30
см сидяча поза також вважається кращою. При віддаленні від засобів
відтворення інформації і органів управління на 35-50 см робота частіше
виконується в положенні стоячи і, нарешті, при відстані від очей до об’єкту
стеження більш ніж на 50 см робота виконується тільки в положенні стоячи.
При роботі біля пульту управління (лицьової панелі приладу) повинні
витримуватись оптимальні кути зору. При роботі стоячи кут зору a
£30°±2,5°, а в положенні сидячи a£38°±2,1°. Необхідно
визначити кутовий розмір панелі і порівняти з нормальним кутом зору. Кутовий
розмір визначається з виразу
 (1)
де a – кутовий розмір панелі, град;
S – висота панелі, м;
L – відстань від панелі до оператора, м.
На основі помічених відхилень складаються рекомендації і вносяться зміни в
конструкцію за даними антропометрії.
3. Оцінка умов праці на робочому місці дається на підставі порівняння
нормативних вимог з фактичними характеристиками виробничого середовища. Бажано
заміряти температуру, вологість і швидкість руху повітря, а також освітленість
робочого місця оператора (що виконується з урахуванням фактору часу, тобто
довготривалість і темп виконання цієї роботи).
Оцінюючи умови праці необхідно зазначити: які несприятливі фактори можуть
бути присутні на цьому робочому місці і проаналізувати їх; заходи по усуненню
шкідливого впливу середовища на роботу оператора (якщо воно є) і дати
рекомендації до цього розділу у загальному плані (умови праці оператора
вимагають поліпшення і т. і.).
4. Оцінка засобів відтворення інформації (ЗВІ).
а) описується загальний вигляд, розміри і розташування інформаційних панелей.
Вибір панелі залежить від її розмірів. У горизонтальній площині кут обзору
(при фіксованому погляді в центр панелі) повинен мати 30°-40°, допускається
кут 50°-60°, максимальний кут (як виняток) досягає 90°.
Відстань між оператором і панеллю визначається співвідношенням
 , (2)
де L – відстань від панелі до оператора, м.
a – кут обзору, град;
S – ширина екрану, м.
Для панелей, де S<10 м, співвідношення ширини до висоти складає 1,3:1.
На складеній студентом схемі (кресленні) при фіксованому положенні оператора
визначають величини a, S, h і фактичну величину L, потім порівнюють фактичні
значення екрану (панелі) з нормативними.
При виконанні цього пункту необхідно врахувати такі обставини. У випадку, якщо
a>50°, краще використовувати сферичний пульт. При фронтальному пульті,
розташованому по вертикалі з кутом, що не перевищує 30°, може бути одна плоска
секція. Вона розташована так, що її верхній край знаходиться на рівні лінії
горизонтального погляду, але сама площина панелі повинна складати з площиною,
яка перпендикулярна лінії погляду, кут 0°-20° у нижнього краю панелі. Якщо кут
розташування панелі по вертикалі складає більше 30°, але не більше 45°, то
нижче основної додається ще одна секція, що складає кут 30°-50° до горизонталі.
б) проводиться оцінка окремих приладів. При цьому вказується загальна
кількість приладів, їх призначення і характеристика (стрілочні, картинні,
віконцеві і т. ін.). Ці дані приводяться в порівнянні з нормативними.
в) аналізується розташування приладів. Прилади повинні бути розташовані так,
щоб найбільш важливі з них у функціональному відношенні (а також прилади з
найчастішим звертанням) знаходились у центрі поля зору. Звертання до приладу
орієнтовно визначається в залежності від задач управління. На схемі
розташування приладів останні нумеруються за частотою звертання. Після цього
перевіряються зв’язки, тобто порядок нагляду за приладами. Прилади з більш
тісними зв’язками повинні розташуватися поряд.
Після проведення оцінок дається загальний висновок по засобам відтворення
інформації (ЗВІ).
5. Оцінка органів управління. При оцінці органів управління необхідно
відтворити у звіті по роботі найменування, призначення і кількість органів
управління, відповідність розташування органів управління робочим зонам,
розмір, форму, колір, послідовність звертання і частоту використання органів
управління; число вмикань за час роботи, напрямок, величину переміщень і
прикладених до цього зусиль, загальну величину витраченої енергії при виконанні
операцій, пов’язаних з управлінням.
При оцінці тумблерів та перемикачів слід вказувати і довжину плеча важеля;
ширину самої широкої частини; напрямок вмикання; кількість положень і кут
повороту перемикача; поверхню ручки, що захвачується рукою (довжина, ширина,
глибина).
При оцінці органів ножного управління (педалі) необхідно відобразити:
нормальне положення (сидячи, стоячи), відстань між педалями та їх нахил,
відстань від крісла до педалі, частоту звертання, можливість регулювання і
затрачені зусилля. Необхідно вказати на схемі розташування найважливіших
органів управління.
П р и м і т к а. Найважливіші органи управління слід розташовувати
попереду і праворуч від оператора в зоні досягнення правої руки. Максимальний
розмір зони досягнення обох рук складає 700´1100 мм. Розмір зони
досягнення за шириною (1100 мм) може бути збільшений в деяких випадках на
200-300 мм за рахунок нахилу корпусу та переміщення крісла на котках вздовж
стола.
Глибина робочої панелі не повинна перевищувати 800 мм.
Висота пульта, призначеного для роботи сидячи за столом, чи стоячи, повинна
бути в межах 750-850 мм, а кут нахилу його панелі до горизонтальної площини –
в межах 10-20°.
Місце на пульті для видання записів, розміщення реєстраційних журналів і
технічної документації, повинно розташовуватись безпосередньо перед
оператором. Його мінімальні розміри – 1000 мм в ширину і 300-400 мм у
глибину.
Написи на пульті повинні розташовуватись однаково: під або над кожним
зазначеним елементом. Написи розташовують так, щоб вони читалися зліва
направо. Кожен текст повинен використовуватись для зазначення тільки однієї
функції. Співвідношення висоти та ширини знаків повинно дорівнювати
приблизно 3:2, висота букв та інших символів на панелях, що знаходяться
безпосередньо перед оператором – не менше 3 мм.
Рекомендовані розміри букв в написах приведені в табл.1.1.
Таблиця 1.1
Відстань до очей,
|
Розміри букв та цифр, мм
|
м
|
Важливі написи
|
Звичайні написи
|
0,7
|
2,5 – 5,0
|
1,2 – 4,0
|
1,0
|
3,3 – 6,6
|
1,5 – 4,5
|
2,0
|
6,6 – 12,0
|
3,3 – 10,0
|
6,0
|
22,0 – 43,0
|
11,6 – 33,0
|
При оптимальній відстані до оператора (приблизно 25 см) ширина штриха чорних
цифр і букв на білому фоні повинна складати приблизно 1/6 висоти, а білих
цифр і букв на чорному фоні – приблизно 1/7 – 1/8 їх висоти.
Рекомендована ширина штриха букви залежить від тієї відстані, на якій
розташовано пульт від оператора. Так, при відстані 1; 2; 3; 4; 5 і 6 м ширина
штриха букви (чорні на білому) повинна бути відповідно 0,5; 0,8; 1,1; 1,4;
1,7 та 2 мм.
У висновках необхідно звернути увагу на такі питання: чи відповідає
розташування органів управління логіці діяльності оператора; особливості
групового розташування органів управління, що регулюють один параметр;
відповідність індикаторів органам управління; розташування органів управління
відносно індикаторів (вище, нижче індикаторів); розташування аварійних
органів управління; відповідність напрямку руху рукоятки (важеля) напрямку
руху стрілки; влаштування місця для ведення записів, розміщення
реєстраційних журналів і технічної документації.
6. Загальний висновок і пропозиції по вдосконаленню системи (пульта, стенда,
приладу). Крім текстової частини пропозиції повинні мати також графічну.
Звіт по лабораторній роботі
“Ергономічна оцінка діючих пультів управління та приладів”
Студент _______________________________________________________
Група _______________ курс ___________ факультет _________________
Найменування пульта (стенда, приладу) ___________________________
1. Загальні відомості
1. Коротка характеристика і призначення пульта (стенда, приладу):
____________________________________________________________
2. Основні задачі оператора:
а) ________________ б) ________________ в) ___________________
3. Коротка характеристика діяльності оператора. Прийом інформації:
а) зоровий канал – прилади, табло;
б) слуховий канал – телефон, селектор;
в) тактильний канал і т. ін.
Прийняття рішення: ____________________________________________
Дії: а) моторні _________________________________________________
б) команди _____________________________________________________
4. Аварійні ситуації _________________________________________
(необхідно охарактеризувати в табличній формі дії оператора в системі і на
пульті при різних аварійних ситуаціях, а також зміни діяльності оператора при
різних відмовах системи).
5. Зв’язок з іншими операторами: _____________________________
(представити також у табличній формі, вказавши вид зв’язку, кількість каналів
і їх розташування).
6. Особливі умови експлуатації, обмеження ____________________
________________________________________________________________
7. Контингент операторів:
країна _________________; стать ________________; вік _____________;
рівень освіти ___________________; середній зріст _______________;
середньоквадратичне відхилення ________; заданий % охоплення ____;
8. Довірчий інтервал (зріст): __________________________________
К1 ______________; К2 ____________ Поправка до довірчого
інтервалу на одяг і спорядження ___________________________________________
Кінцевий інтервал __________________________________________
Масштаб плоскістного манекена _________________________________
9. Робоча площа і об’єм на оператора.
2. Порівняльна оцінка пульта оператора (табл. 1.2).
Рекомендації до зміни досліджуваного пульта (стенда, приладу) за даними
антропометричної оцінки ______________________________
3. Фактори виробничого середовища (табл. 1.3)
Відхилення _____________________________________________________
Рекомендації ___________________________________________________
Таблиця 1.2
|
Розмір
|
Довірчий
|
Параметри
|
фактичний
|
нормативний
|
інтервал
для даного контингенту
|
П о л о ж е н н я с и д я ч и
|
Висота сидіння
|
|
|
|
Ширина сидіння
|
|
|
|
Простір для ніг
|
|
|
|
Висота робочої поверхні
|
|
|
|
Висота підставки для ніг
|
|
|
|
Глибина для колін під пультом
|
|
|
|
Колінний кут
|
|
|
|
Ширина підставки для ступні
|
|
|
|
Відхилення
|
|
|
|
П о л о ж е н н я с т о я ч и
|
Висота верхнього краю інформаційної панелі
|
|
|
|
Висота нижнього краю інформаційної панелі
|
|
|
|
Зона обзору
|
|
|
|
Простір для ніг
|
|
|
|
Відхилення
|
|
|
|
С ф е р а з а х в а т а
|
Відхилення
|
|
|
|
Таблиця 1.3
Фактор середовища
|
Величина
|
|
фактична
|
нормативна
|
Освітлення
|
|
|
а) природне, кео
|
|
|
б) штучне, лк
|
|
|
Загальний рівень шуму, дб
|
|
|
Вібрація
|
|
|
Температура повітря
|
|
|
Відносна вологість
|
|
|
Швидкість повітря, м/сек
|
|
|
Об’єм повітря, що подається на 1 чоловіка, м3/ч
|
|
|
Запилення, мг/м3
|
|
|
Електромагнітне випромінювання(ВЧ)
|
|
|
Радіаційне випромінювання
|
|
|
4. Оцінка ЗВІ
Вид пульта _______________________________________ Розмір пульта:
а) по горизонталі ________________; б) по вертикалі ________________
Відстань очей оператора в нормальному положенні від центра погляду_____
Кут обзору пульта(таблиця 1.4) :
а) по вертикалі ____; б) по горизонталі ____
Таблиця 1.4
Показник
|
Величина
|
|
фактична
|
нормативна
|
Відстань від оператора до пульта
|
|
|
Кут обзору пульта
|
|
|
Відхилення
|
|
|
Рекомендації
|
|
|
Таблиця 1.5
Тип
приладу
|
Назва приладу
|
Розмір по вертикалі, мм
|
Кутовий розмір
|
Діаметр шкали
|
Відхилення від норматива кутових розмірів
|
1.
|
|
|
|
|
|
2.
|
|
|
|
|
|
...
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Оцінка окремих приладів проводиться по табл. 1.5.
Оцінка приладів за основними характеристиками проводиться по табл.1.6.
Перевіряється, чи відповідає прилад, його оцифровка, відстань до оператора
вимогам нормативів.
Рекомендації
___________________________________________________
Загальний висновок по ЗВІ
Таблиця 1.6
Характеристика
|
Величина
|
|
фактична
|
нормативна
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблиця 1.7
Орган управління
|
Характеристика
|
Величина
|
Відхилення
|
|
|
фактична
|
нормативна
|
|
Кнопка
|
Форма
|
|
|
|
|
Розмір
|
|
|
|
|
Зусилля
|
|
|
|
|
і т.д.
|
|
|
|
Тумблер
|
|
|
|
|
Перемикачі
|
|
|
|
|
і т.д.
|
|
|
|
|
5. Оцінка органів управління (табл. 1.7)
Рекомендації ___________________________________________________
6. Розробка креслення робочого місця оператора.
7. Побудова структурної схеми. Побудувати структурну схему, відтворюючу
зв’язки в підсистемах, замикання інформаційних потоків на людину-оператора.
8. Висновок і загальні рекомендації по управлінню (стендом, приладом) в
цілому, з додатками графічного матеріалу. Рекомендації розроблюються для
пристроїв, ЗВІ, органів управління, умов праці.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3
</10>
|