БЖД (Иванов ФИБС БТС 8 семестр) / Эргономика

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

–––––––––––––––––––––––––––––––––

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ ЛЭТИ”

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

В. А. Буканин, В. Н. Павлов, А. О. Трусов

ЭРГОНОМИКА – ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР

Электронное учебное пособие

Санкт-Петербург Издательство СПбГЭТУ “ ЛЭТИ”

2013

УДК 331.101.1 ББК 30.17н я73

Э748

Буканин В. А., Павлов В. Н., Трусов А. О.

Э748 Эргономика – человеческий фактор: эл. учеб. пособие / Под ред. В. Н. Павлова. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ “ ЛЭТИ”, 2013. 84 c.

ISBN 978-5-7629-1466-6

Рассматриваются особенности человека как субъекта труда, вопросы эргономического проектирования рабочей среды, рабочего места, рабочих систем, задач и работ. Особое внимание уделено особенности работы оператора видеодисплейного терминала. Рассмотрены эргономические аспекты системы “ человек – ЭВМ”, включая анализ основных вредных факторов, с которыми может столкнуться человек при выполнении работ на компьюторе, и последствий их воздействия. Определяются требования к аппаратным и программным средствам, рабочей среде, рабочему месту и организации работ на компьютере.

Предназначено для студентов всех специальностей СПбГЭТУ “ ЛЭТИ”.

УДК 331.101.1 ББК 30.17н я73

Рецензенты: кафедра безопасности жизнедеятельности СПбГПУ; засл. деят. науки и техники РФ, д-р техн. наук, проф. каф. безопасности жизнедеятельности О. Н. Русак (СПбГЛТУ).

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве электронного учебного пособия

4

ВВЕДЕНИЕ

Эргономика (от греч. ergon – работа и nomos – закон) – научная дисциплина, изучающая взаимодействие человека с техносферой, повышение эффективности его целенаправленной деятельности и облегчение условий этой деятельности. Она возникла на основе таких известных дисциплин, как анатомия, физиология, гигиена труда и психология и является производной от них. Термин “ эргономика” в качестве названия науки о труде ввёл польский естествоиспытатель В. Ясштембовски в 1857 г. Официально этот термин был принят в Англии в 1949 г., когда группа английских учёных положили начало организации Эргономического исследовательского общества. В СССР в 20-е годы предлагался термин “ эргология”, а в настоящее время принят английский термин. В некоторых странах эта научная дисциплина имеет иные названия: в США – “ исследование человеческих факторов”, в ФРГ – “ антропотехника”.

Вэргономике объединены технические дисциплины и науки о человеке

иего трудовой деятельности. Анатомия составляет теоретическую основу антропометрии и биомеханики. Антропометрия, или измерение человека, позволяет получить данные, необходимые для организации рабочих мест и расположения органов управления. Биомеханика изучает эффективность приложения сил. Физиология рассматривает процесс производства энергии организмом человека и расходования этой энергии при различных видах работы. Гигиена труда связана с многочисленными факторами рабочей среды и обитания: шумом, вибрацией, воздухом рабочей зоны, освещённостью, электромагнитными полями и т. д. Психология безопасности и инженерная психология рассматривают вопросы жизни и деятельности человека с учётом возможных неадекватных действий или ошибок в нормальных, аварийных и чрезвычайных ситуациях. Инженерная психология изучает также процессы приёма и обработки информации при взаимодействии с техническими средствами и системами, информационной подготовки и принятия решений, их реализации человеком.

Эргономический подход к изучению трудовой деятельности не дублирует исследований, проводимых в сфере психологии, физиологии и гигиены труда, но опирается на них и дополняет их. Эргономика решает также ряд проблем, поставленных в системотехнике: оценки надёжности, точности и стабильности работы оператора, исследования влияния психологической напряжённости, утомления, эмоциональных факторов и особенностей нерв- но-психической организации оператора на эффективность его деятельности в системе “ человек – машина”, изучения приспособительных и творческих возможностей человека. В практическом отношении проблема взаимоотношений эргономики и системотехники – это проблема организации всестороннего и профессионального учёта эргономических факторов на различных

5

этапах создания любых видов систем (проектирования, изготовления, испы-

таний, внедрения) и их эксплуатации.

Задачами эргономики как прикладной дисциплины являются:

∙проектирование системы “ человек – машина”, т. е. распределение функций между человеком и машиной;

∙проектирование рабочего пространства так, чтобы физическое окружение соответствовало характеристикам человека;

∙проектирование окружающей среды в соответствии с требованиями оператора;

∙проектирование рабочих ситуаций (продолжительность рабочего дня, перерывы для отдыха и т. п.).

Эргономика занимается комплексным изучением и проектированием трудовой деятельности с целью оптимизации орудий, условий и процесса труда. Её предметом является эффективная и безопасная трудовая деятель-

ность, а объектом исследования – системы “ человек – орудие труда – предмет труда – производственная среда”. Эргономист занимается облегчением любой работы, которую должен выполнить человек, а также обеспечением её эффективности. Эргономика тесно связана с человеческим фактором (human factor), упоминание о котором появилось на западе в 80-е гг. прошлого столетия. Именно человек или группа людей играют главную роль в системах “ человек – машина”, особенно в случае некорректной её работы, в аварийных и чрезвычайных ситуациях.

Общая цель эргономики формулируется как единство трёх аспектов исследования и проектирования: удобство и комфортные условия эффективной деятельности человека, соответственно, эффективное функционирование систем “ человек – машина”; а также сохранение здоровья и развитие личности. В конкретном исследовании или проекте один из аспектов может превалировать, однако общая цель реализуется через их совокупность и взаимодополняемость.

Если рассматривать современные средства труда или предметы обихода, то можно легко заметить, что они изготовлены с учётом эргономики. Западные фирмы, учитывая требования и пожелания людей, предлагают технику, с которой российская в большинстве случаев конкурировать не может и которую охотно покупают несмотря на значительно бόльшую стоимость. Это же касается и большей части программного обеспечения, которое значительно упрощает работу программиста или пользователя ПЭВМ. Одним из важных элементов эргономического усовершенствования является, к примеру, то, что наиболее часто употребляемые выражения или отдельные слова могут предлагаться человеку автоматически при наборе первых символов. Если человек согласен с предложением программы, ему остаётся лишь подтвердить это, а программа выполнит за него оставшуюся часть работы, заодно отметив грамматические ошибки. Эргономика учитывает и тот факт, что человек

6

лучше воспринимает текст команд, выделенный другим цветом, различие цвета цифр и букв, комментарии в виде наклонного шрифта и т. д.

Учебное пособие ставит одной из своих целей решение задач обеспечения нормальных жизни и деятельности людей, в какой бы сфере не проявлялась последняя, снижения риска возникновения техногенных аварий, катастроф и чрезвычайных ситуаций. Знание принципов правильного с точки зрения эргономики взаимодействия человека с техникой и средой позволит изменить практику проектирования устройств, машин, механизмов, оборудования и систем управления, а также разработки программного обеспечения. Удовлетворение, получаемое от использования безопасных, безвредных и эстетичных средств и предметов труда, является залогом повышения производительности, сохранения здоровья и длительной работоспособности человека. Знание природы человека и законов, которым подчиняется его деятельность, позволяет добиться того, что человек будет чувствовать себя комфортно в социальном и техническом (социотехническом) мире.

В связи с ограниченным объёмом учебного пособия не все вопросы удалось рассмотреть и подробно отразить. Тем, кто захочет подробнее узнать о затрагиваемой проблеме, советуем обратиться к источникам, приведённым в списке рекомендуемой литературы.

ОСОБЕННОСТИ ЧЕЛОВЕКА КАК СУБЪЕКТА ТРУДА

Переход к комплексной автоматизации производства, внедрение новых технологий, включая компьютерные, появление новой техники, в первую очередь ЭВМ, поставили перед человеком новые задачи. Значительно возросла его роль как субъекта труда и управления. Увеличивается ответственность человека за эффективную работу всей технической системы, поэтому допущенная им ошибка в некоторых случаях может привести к очень тяжёлым последствиям.

Чтобы рассматривать эргономические особенности деятельности человека, необходимо в первую очередь знать особенности самого человека. Труд создал человека таким, каким мы его видим в настоящее время, с присущими ему достоинствами и недостатками. Стремясь компенсировать некоторые недостатки своей физической организации (небольшие мощность мышц и скорость перемещения, малая способность к запоминанию, быстрая утомляемость, леность и многое другое), человек с успехом переложил значительную часть своего труда на “ плечи” животных или машин, которые не могут или почти не могут отказать ему в этом. Бó льшую часть времени человек находится в техносфере, взаимодействуя с орудиями труда, механизмами, предметами и материалами и т. д., созданными им же самим для облегчения своего труда. Трудно сказать, насколько человек выиграл или проиграл по сравнению с доисторическим периодом своей жизни и деятельности. Условия труда значительно улучшились, но значительно возрос риск неблагоприятно-

7

го воздействия техносферы на человека. Отказы техники, которые приводят к нежелательным последствиям (аварийным или чрезвычайным ситуациям) или невыполнению порученной им работы, в некоторых случаях зависят от человека, а в некоторых случаях – нет.

Одной из важнейших задач эргономики является оптимизация деятельности человека и её условий при проектировании систем “ человек – машина” и “ человек – среда”. Объектом изучения эргономики является система “ человек – машина”, а предметом – деятельность человека или группы людей во взаимодействии с техническими средствами. Встречающееся здесь понятие “ человек – машина – среда” является общим понятием. Как правило, среда противостоит и человеку и машине, воздействуя на них с помощью физических, химических, биологических и психофизиологических вредных и опасных факторов (см. рис. 1).

1, 2, 3 и 4 – соответственно, физические, химические, биологические и психофизиологические факторы; 5 – уровень подготовки при работе с машиной; 6 – состояние человека; 7 – организация рабочего места; 8 – технические характеристики; 9 – уровень информационной нагрузки; 10 – эффективность деятельности человека; 11 – физическое состояние человека; 12 – эффективность работы машины; 13 – техническое состояние машины

Наряду с термином “ система «человек – машина»” в эргономике используются и другие: “ эргатическая система”, “ система «человек – автомат»”, “ система «человек – техника»”, что не меняет сути дела. Система “ человек – машина” относится к числу основных понятий эргономики, в нём фиксируются существенные признаки данного класса объектов. Это абстракция, а не физическая конструкция или тип организации. Эффективность системы в целом определяется тем, в какой мере при её создании были выявлены и учтены присущие человеку, машине, предмету деятельности и среде характеристики и особенности.

8

В целостном образовании, каковым является система “ человек – машина”, эргономика вычленяет и решает проблемы распределения в ней функций, соотношения деятельности человека с функционированием технической системы и её элементов, распределения и согласования между людьми функций выполнения рабочих задач, а также проектирует или организует деятельность человека или группы людей, взаимодействующих с техническими системами и её элементами, обосновывает требования к указанным средствам деятельности и условиям её осуществления, разрабатывает методы реализации этих требований в процессе проектирования и использования систем. В целом вся описанная функциональная структура представляет собой систему “ человек – орудие труда – среда”.

Предметом труда не обязательно может быть объект внешнего мира. Человек способен преобразовывать информацию (что имеет смысл трудового воздействия), целиком в сфере субъективного отражения, создавая “ духовный продукт”. Деятельность, направленную на объекты внешнего мира, называют предметной, или экстериозированной, а направленную на формирование и преобразование собственных энграмм (т. е. представлений, образов, понятий, планов) – интериозированной. В чистом виде эти типы деятельности практически не встречаются. Речь может идти только лишь о существенном преобладании одного из них.

Специфика взаимоотношений человека с предметом труда через промежуточное устройство определяется тем, какие свои функции как преобразователя информации и энергии человек передал этому устройству. Различа-

Рис. 2. Характеристика типов “ человек – орудие труда – среда”

При работе с простыми орудиями труда весь поток информации, необходимый для управления воздействием на предмет труда, преобразует человек, он же осуществляет и контролирует процесс воздействия. Машина явля-

9

ется преобразователем не только энергии, но и информации, т. е. она частично без участия человека формирует командные сигналы и регулирует воздействие. Принципиальная особенность работы человека с машиной заключается в том, что он не полностью контролирует протекающий процесс воздействия на предмет труда.

Первый тип систем, которые можно называть системами “ человек – инструмент”, делится на четыре класса в зависимости от того, какую функцию человека реализует орудие труда:

1.С эффективными орудиями (инструментами). Психофизиологическая особенность этого класса заключается в изменении характера воздействия на предмет труда по сравнению с естественными двигательными реакциями человека.

2.С афферентными орудиями. С помощью таких орудий естественный образ предмета труда превращается в изменённый образ, который можно рассматривать как простейшую информационную модель предмета. Искусственного кода здесь нет, а есть изменение масштаба, ракурса, выпадение отдельных признаков и появление новых (например, при работе с микроскопом). Для работы с такими орудиями человек должен в процессе обучения выработать специальный (отличный от жизненного опыта) набор энграмм – эталонов, необходимых для восприятия информации.

3.С орудиями памяти (например, чертёж, фотография, запись). В этом случае используется искусственный код. Перекодирование становится важным компонентом деятельности человека.

4.С орудиями преобразования информации (счёты, логарифмическая линейка и т. п.). В результате использования таких орудий происходит изменение психологической структуры принятия решений. Ряд операций продуктивного мышления человек может превратить в простые операции прямого замыкания, высвобождая тем самым свой мозг для творческого мышления.

Второй тип систем, или систем “ человек – машина” ( СЧМ), делится на три класса:

1.С простой машиной, в которой совершается преобразование информации по элементарной линейной программе (передача от человека части реакций прямого замыкания). Обратная информация от предмета труда поступает к человеку, и он сам вносит коррективы в программу машины.

2.С репродуктивно-преобразующей машиной (обычные ЭВМ). Для этого класса характерным является существенное, почти полное отчуждение человека от предмета труда и его преобразования. Если человеку понадобится включиться в рабочий процесс, он должен будет по искусственному коду реконструировать как состояние предмета труда, так и процессы, которыми управляет машина.

3.С продуктивно-преобразующей машиной (самоорганизующиеся ки-

бернетические устройства). Взаимодействие человека с такой машиной уже

10

носит характер информационного обмена между относительно замкнутыми системами информации.

Человека, работающего с помощью машины, называют оператором. Именно этот тип деятельности является основным предметом эргономического исследования. Наиболее характерной чертой деятельности оператора является то, что он лишён возможности непосредственно наблюдать за управляемыми объектами и вынужден пользоваться информацией, которая поступает к нему по каналам связи. Деятельность человека, совершаемая не с реальными объектами, а с их заместителями или имитирующими их образами, называют деятельностью с информационными моделями реальных объектов.

Информационная модель – совокупность информации о состоянии и функционировании объекта управления и внешней среды. Она является для оператора своеобразным имитатором, отражающим все существенно важные для управления свойства реальных объектов, т. е. тех источников информации, на основе которых он формирует образ реальной обстановки, анализирует и оценивает сложившуюся ситуацию, планирует управляющие воздействия, принимает решения, обеспечивающие правильную работу системы и выполнение возложенных на неё задач, а также оценивает результаты их реализации.

Объём информации, включенной в модель, и правила её организации должны соответствовать задачам и способам управления. Физически информационная модель реализуется с помощью средств отображения информации (СОИ). Наиболее существенной особенностью взаимодействия человека с информационной моделью является необходимость соотнесения сведений, получаемых с помощью приборов, экранов, табло, как между собой, так и с реальными управляемыми объектами. Именно на соотнесении этих сведений строится вся деятельность оператора.

Деятельность оператора разделяется на два основных этапа.

Первый этап – восприятие информации – процесс, включающий качественно различные операции: обнаружение объекта восприятия; выделение в объекте отдельных признаков, отвечающих стоящей перед оператором задаче; ознакомление с выделенными признаками и опознавание объекта восприятия.

Различия между операциями обнаружения и выделения информативных признаков определяются тем, что явления, связанные с обнаружением объекта восприятия, протекают на уровне рецепторных полей воспринимающих систем, а способность к выделению информативного содержания формируется на основе прошлого опыта и требует специального обучения.

В процессе ознакомления с выделенными признаками оператор устанавливает связи между отдельными свойствами объекта восприятия, формирует собственные системы эталонов, на основании которых он может впоследствии опознать объект или ситуацию. Процессам ознакомления и опо-

11

знавания обычно сопутствует укрупнение признаков, объединение их в структуры, которые затем выступают как единые оперативные единицы восприятия.

Оперативная единица восприятия – это семантически целостное образование, формирующееся в результате рецептивного обучения и позволяющее практически одномоментно, симультанно и в целостном виде воспринимать объекты внешнего мира независимо от числа характерных признаков. Формирование оперативных единиц восприятия обеспечивает не только целостность и предметность восприятия, но и возможность в дальнейшем мысленно реконструировать ряд особенностей объекта, не нашедших непосредственного отражения в информации, предъявленной оператору, равно как и возможность выделять полезную информацию в помехах.

Второй этап – оценка информации, её анализ и обобщение на основе заранее заданных или сформированных критериев оценки. Оценка производит-

ся на основе сопоставления воспринятой информационной модели со сложившейся у оператора внутренней образно-концептуальной моделью обстановки (системы управления). Концептуальная модель представляет собой продукт осмысливания оператором сложившейся ситуации с учётом стоящих перед ним задач. В отличие от информационной модели, она относится к внутренним психологическим способам – средствам деятельности оператора.

Труд осуществляется в различных формах предметно-практической, производственной, познавательной и управляющей деятельности. Деятельность есть специфически человеческая форма отношения к окружающему миру, содержание которой составляет целесообразное изменение и преобразование этого мира. Деятельность в эргономике выступает в качестве предмета объективного научного изучения. Перед эргономикой стоит задача выявления способов и условий оптимальной реализации определённых видов деятельности.

Висторическом аспекте выделяют три основные стадии развития труда

иего орудий (техники): ручной труд, механизированный труд, автоматизированный труд. Все эти типы труда характерны для современного производства. Эргономика, возникнув на стадии автоматизированного труда, имеет, тем не менее, отношение ко всем трём его типам. Хотя в сферу эргономических исследований преимущественно включаются виды трудовой деятельности, связанные с использованием технических средств, однако труд, выполняемый вручную, также не обойдён её вниманием. Многие давно созданные орудия и инструменты до сих пор поражают своей “ разумностью”, удобством и простотой в использовании, а главное, возможностью с их помощью создавать новые формы объектов или преобразовывать один и тот же объект совершенно различным образом с качественно, а не только количественно разными результатами.

Объектами эргономики являются: производственная техника (машины, механизмы, инструменты, аппараты управления машинами и технологиче-

12