Программа книгоиздания России

6.1. Эргономика в промышленности

Несомненные успехи эргономики, связанные с раз­работкой новых технологий, иногда как бы заслоняют ее исследования в традиционных направлениях развития техники. Новые технологии соседствуют с первичной механизацией, частичной автоматизацией и т.п., продол­жает существовать зачастую в первозданном виде кон­вейер. Создаются рабочие места для работников высокой квалификации и рабочие места для выполнения монотон­ных операций и ручного труда. Поэтому нет ничего удивительного в том, что в конце XX века осуществляется эргономическое проектирование лопаты. В эффективной трудовой деятельности человека нет мелочей.

Эргономисты одной американской фирмы проводи­ли исследования положения тела человека и изменений опорно-двигательного аппарата при уборке снега лопа­той. Обнаружено, что обычные лопаты с длинным пря­мым черенком вызывают во время работы неправильное с анатомической и биомеханической точек зрения поло­жение тела, а это отрицательно сказывается прежде всего на позвоночнике. На основе исследований была предло­жена новая форма лопаты. Изогнутый ее черенок увели­чил длину рычага, широкое вогнутое полотно и удобная для захвата рукоятка облегчили переноску груза, снизили утомление. Лопаты новой формы отвечают требованию поддержания при работе S-образной формы позвоночни­ка, способствуют амортизации любого толчка и предо­храняют позвоночник от повреждений. Изогнутый чере­нок, кроме того, позволил свести к минимуму механичес­кие нагрузки на спину, в значительной степени они переносятся на мышцы ног. Захват лопаты с грузом осуществляется гораздо выше по сравнению с лопатой традиционной формы. Благодаря увеличению длины ры­чага нагрузка на межпозвоночные диски распределяется равномерно (рис. 6-1).
Основные направления приложения эргономики в современном производстве:
1) промышленные изделия, оборудование, технические системы;
2) производственные процессы;
3) рабочая (производственная) среда;
4) безопасность и сохранение здоровья людей.
165
Наибольший эффект дает комплексная работа по всем указанным направлениям. Эргономика включилась в решение глобальной задачи: технологии XXI века долж­ны содействовать удовлетворению основных потребнос­тей человека.
Анализ практики разработки промышленных изде­лий, оборудования и систем показывает, что эргономис­ты, как правило, решают следующие вопросы:
1. Какие характеристики оборудования, системы, произ­водственной среды определяют эффективность работы персонала?
2. Какова относительная значимость каждого фактора для работоспособности человека? За какую степень откло­нений "отвечает" каждый фактор при эксплуатации сис­темы?
3. Какое влияние оказывает на работоспособность чело­века комбинированное воздействие этих факторов?
4. Каковы оптимальные показатели воздействия на работо­способность физических и психологических факторов?
5. Как стресс влияет на эффективность использования оборудования?
6. Как реализуются эргономические требования в кон­струкции оборудования или системы?
7. Каким образом требования и ограничения, связанные с персоналом, могут воплотиться в конструкцию оборудо­вания и системы?
8. Какой уровень работоспособности и качества деятель­ности человека можно ожидать в результате эргономи­ческого решения конструкции системы?
9. Как конструктор может оценить систему с точки зрения требований персонала? [1].
Работа на конвейерных линиях изучается эргоно­мистами многих стран. На первый план сегодня высту­пили такие решения поточно-конвейерного производст­ва, которые обеспечивают максимальную непрерывность процесса труда и условия для проявления индивидуальной работоспособ­ности исполнителей. В этих целях прово­дятся эргономичес­кие исследования и разработки конвей­ерных линий, обо­рудования и ин­струмента, а также пространственно-компоновочных ре­шений рабочих мест [2]. В частнос­ти, эргономика стала важной со­ставляющей техни­ко-экономической политики шведской фирмы "Волво", на­чиная с организа­ции производства и кончая разработ­кой промышленной продукции (рис. 6-2, рис. 33 — слева на цв. вкладке).
"Мы верим,— говорит представитель фирмы Г.Адам,— что люди, производящие и использующие наши транс­портные средства,— наиболее важное в проектирова­нии" [3]. На автомобильных заводах "Волво" конвейер перемещает машины от одной рабочей группы к другой, изделия легко поворачиваются на 90 градусов для того, чтобы рабочий выполнял операции в удобной позе, необ­ходимые детали автоматически доставляются рабочим (рис. 6-3).
166
Конвейер на заводе "Сатурн" американской автомо­бильной корпорации "Дженерал Моторс" представляет собой систему подвижных рабочих мест, соответствую­щих требованиям эргономики. Автомобиль собирается на деревянной площадке, рабочие перемещаются вместе с автомобилем, а не передвигаются вслед за конвейером, осуществляя сборку. Формирование рабочих бригад про­водится с участием персонала, сами бригады неболь­шие — 10 человек и менее.
Производство автомобилей на "Сатурне" началось в 1990 г., и в течение длительного времени (около года) от персонала требовалось только высокое качество работы: предприятие работало в "тренировочном" режиме (фор­мировался коллектив, устранялись недостатки автомоби­ля, отлаживался технологический процесс и т.д.). Новые работники в первые месяцы тоже проходят "тренировоч­ный" режим [4].
Во многих отраслях промышленности выполняется большое число эргономических разработок производст­венного оборудования технологической оснастки (ин­струменты — рис. 19 на цв. вкладке, приспособления — рис. 6-4) и организационной оснастки (рабочие столы и сиденья, тумбочки,— рис. 18, 20 цв. вкл.,— стеллажи, подставки) [5,6].
Норвежскими эргономистами создано рабочее место (система "Эргоном"), которое считается иде­альным с точки зрения эргономики. Элементы рабочего места могут использоваться и отдельно: кресло, стол, дополнительное оборудование. Эта система предназначе­на для рабочих, занятых на сборочных и монтажных работах в электронной, электротехнической и других отраслях промышленности. Кресло с подлокотниками (или без них) применяется в любом производстве или учреждении. Стол может быть модифицирован: часть его остается прозрачной или освещается снизу. Высота стола — от 600 до 1200 мм над уровнем пола — регули­руется автоматически, длина — 800 мм, ширина — 600 мм. Сиденье можно смещать вперед и назад. Высота сиденья регулируется в необходимых пределах. Спинка сиденья также регулируется по высоте и в глубину. Подлокотники регулируются по всем направлениям и под разными углами, в зависимости от условий работы. Ножки кресла — на колесиках, снабжены шипами. До­полнительное оборудование — подставки для рук на по­верхности стола, желобки для перемещения деталей с регулируемыми высотой и углами — предназначено для обеспечения удобства работы. Освещается рабочее место двумя восьмиваттными лампами дневного света, располо­женными симметрично. Их можно поворачивать на 350 градусов, что позволяет создавать оптимальные условия освещения.
Идеальных рабочих мест пока не так много. Чаще существующие рабочие места и производственные про­цессы только усовершенствуются. Комплексное исследо­вание рабочего места наборщика на фотонаборной ма­шине "Альфакомп" (модель К-11) выполнено индийскими эргономистами. В исследованиях наряду с существующей организацией рабочего пространства были изучены еще три варианта с применением натурных моделей. Сравни-
167
тельная оценка вариантов компоновки фотонаборной машины на основе анализа времени движений и поз с учетом антропологических требований проводилась с применением видеотехники. За счет перекомпоновки рабочего пространства были исключены нагрузки, кото­рым подвергались бедренная, поясничная и плечевая области работающего человека. Время выполнения одной и той же операции при различных вариантах новой компоновки рабочего пространства было сокращено на 14-20 мин.
Немецкая фирма "Линде", производящая весь набор складских погрузчиков — от мощных поддонных до шта-белеров для узких проходов, тщательно эргономически прорабатывает каждый из них. Конструкция кабины одного из погрузчиков этой фирмы, представленная на рис. 21, 22 цв. вкладки, подчинена одной цели — удобству деятельности водителя, обеспечению высокого уровня комфорта и безопасности. Кабина просторна и обеспе-¹ швает прекрасный обзор. Работа на погрузчике не требует заметных усилий, покидания кабины для более точного выполнения той или иной операции (рис. 23 цв. вкл.).
Погрузчики "Линде" считаются образцом по показа­телям безопасности и надежности. Обслуживание маши­ны, включая смену масла, производится лишь после 500 часов работы. Все проверки выполняются очень быстро благодаря простоте доступа к агрегатам, удобному распо­ложению указателя уровня, насоса, фильтра и бака гид­равлической системы.
Сегодня трудно представить угольную промышлен­ность без эргономических исследований условий труда и соответствующей разработки машин и оборудования. Одно из эргономических исследований, например, про­веденное в Австралии, было посвящено оценке болей в спине у шахтеров. Результаты позволили изменить спо­собы выполнения ручных операций и дать рекомендации по снижению вибрации в подземных средствах передви­жения, разработать новую программу профессиональной подготовки. Реализация проекта дала экономию в 157 тыс. американских долларов в год [11].
К типичным объектам эргономических исследова­ний и разработок относятся автоматизированные сис­темы управления технологическими процессами в энергетике, на транспорте, в химической и других отраслях промышленности. К проектированию хими­ческого завода для концерна "Интернэшнл Кэмикл Инда-стриз Монд Дивизн" ("International Chemical Industries Mond Division") уже на ранней стадии был привлечен отдел эргономики Института профессиональной медици­ны (Англия) [8]. Восемь дипломированных эргономистов с опытом работы от 2 до 16 лет на эргономическую проработку проекта затратили 200 чел.дн. Основными областями их интересов были: планировка диспетчерско­го пункта и оборудование рабочих мест операторов; проектирование средств отображения информации и ор­ганов управления; надежность функционирования сис­тем "человек —машина"; микроклимат и шум в помеще­ниях, где расположены реакторы; схема освещения дис­петчерского пункта; производственные инструкции; раз­работка контрольных карт и их оформление; технические средства профессиональной подготовки и др.
Проект диспетчерского пункта позволил обеспечить наилучшие условия для эффективной, безопасной и удоб­ной работы персонала. Эргономисты способствовали проектированию более дешевого и лучшего завода.
Аварии на атомных электростанциях (АЭС), причи­ной которых явились конструктивные недостатки авто­матизированных систем управления и оборудования, обусловившие ошибочные действия обслуживающего персонала, подстегнули развитие эргономики в атом­ной энергетике. После самой крупной аварии (до Черно­быльской) на американской АЭС "Остров трех милей' в 1979 г. Комиссия по регулированию использования ядер­ной энергии США совместно с Обществом человеческих факторов разработала эргономическую программу с це­лью ликвидации соответствующих пробелов в проекти­ровании, создании и оценке блочных щитов управления атомными электростанциями. После аварии проведе­но эргономическое обследование всех действующих АЭС. Для проектировщиков АЭС выпущен целый ряд руководя­щих документов по эргономике. Американскими учеными и специалистами создано фундаментальное руководство по применению принципов и критериев эргономики при планировании пунктов управления и организации рабочих мест; разработке средств отображения информации и
168
органов управления, их компоновке на пультах управле­ния; проектированию систем аварийной и другой сигна­лизации, а также интегрированной системы коммуника­ций на АЭС. О тщательности проработки эргономических проблем АЭС можно составить представление, ознако­мившись с циклом эргономических исследований, свя­занных с разработкой ключей управления и их марки­ровкой [9].
Авария на АЭС "Остров трех милей" послужила хорошим уроком тем, кто до этого высказывался против приобретения тренажеров для подготовки персонала, ссылаясь на их дороговизну. После аварии Конгресс США организовал две или три комиссии, которые, как отмечает Т.Шеридан, просто пришли в ужас, узнав, что операторы проходят подготовку на тренажерах, совсем не похожих на те пульты управления, на которых им предстоит работать. Положение дел с тренажерами в атомной энергетике США и других стран существенно изменилось. Тренажеры стали неотъемлемой частью атомных станций. Атомные станции следуют примеру авиакомпаний, которые не станут покупать самолет но­вого типа, если авиационный завод не снабдит его трена­жером. Д.Джонсон, начальник отдела подготовки опера­торов АЭС одного из крупнейших атомно-энергетичес-ких комплексов США, сообщает, что программы его тренажеров рассчитаны на 140 различных типов аварий. Лица, занимающиеся по учебным планам отдела, учатся . находить правильные решения при различных неполад­ках, с которыми они могут столкнуться. Усовершенство­вание вычислительной техники позволяет вводить в про­граммы тренажеров условия, моделирующие все более сложные проблемы, которые предлагается решать опера­торам [10].
Уроки аварии на АЭС "Остров трех милей" вызвали в Великобритании в 1983 г. бурные общественные дебаты по поводу строительства АЭС в Сайзвелле (Суффолк). В обсуждении приняло участие Эргономическое общество этой страны. Специальная рабочая группа, выделенная этим обществом, потребовала ответа от Центрального совета по энергетике Великобритании на взаимосвязан­ный комплекс вопросов, полное изложение которых и комментариев к ним могло бы составить содержание отдельной главы учебника. Предваряя свои вопросы, члены рабочей группы подчеркнули, что Эргономическое общество не может высказаться "за" или "против" стро­ительства атомной станции. Однако оно встревожено тем, что Центральный совет по энергетике не представил всей необходимой информации для эргономической оценки предложений по разработке станции "Сайз-велл Б".
Подробное и тщательное описание предложений по оборудованию станции, указывали члены рабочей груп­пы, резко контрастирует с мимоходом сделанными заме­чаниями о работе операторов и обслуживающего персо­нала в системе. Неясно, как проектировщики предпола­гают обеспечить условия, при которых операторы и об­служивающий персонал станции могут справиться с за­дачами управления и обслуживания. Если не будет пред­ставлена дополнительная информация, на которой настаивает Эргономическое общество, то нельзя будет принять решения, как заявили члены рабочей группы, по двум важнейшим аспектам: 1) обеспечению безопасности; 2) возможности эффективного функционирования сис­темы.
Безопасность атомной энергетики — забота и всех скандинавских стран, хотя только Финляндия и Швеция имеют атомные электростанции. Осуществляется науч­но-техническое сотрудничество в области безопасности использования атомной энергии между научно-исследо­вательскими институтами Дании, Финляндии, Норвегии и Швеции. Эргономическим проблемам уделялось се­рьезное внимание в программах, которые выполнялись в 1977 — 1981 и 1981 — 1985 г г., а также в последующие годы. Новый виток эргономических исследований и разрабо­ток в этой области наблюдается после аварии на Черно­быльской АЭС (1986).
Новое поколение самого совершенного производст­венного оборудования — главным образом, компьютеры и промышленные роботы — в корне изменило характер работы людей и функционирования многих промышлен­ных предприятий (см.рис. 13 цв. вкл.). При этом возникла проблема, суть которой в том, чтобы объединить людей с новой технологией. Анализируя практику создания гиб­ких производственных систем (ГПС), английские ученые пришли к следующим выводам:
"Во-первых, ГПС, как правило, проектируются и монтируются техническими экспертами в соот­ветствии с техническими критериями. Человечес­кие аспекты учитываются лишь на поздней ста­дии процесса проектирования («последователь­ный» подход к проектированию). Мы же выступаем за «параллельный» подход к проектированию, в рамках которого технический и человеческий ас­пекты разрабатываются вместе.
Во-вторых, обычно очень мало внимания уделяется тому, как новые технические системы будут рабо­тать и как ими управлять. Предполагается, что в них не остается возможности для выбора, так как все определено технологией. Однако мы установи­ли, что организации могут выбирать способы уп­равления своей техникой, и этот выбор оказывает значительное влияние на такие важные перемен­ные, как использование машин, качество продук­ции, удовлетворенность персонала работой и кос­венные затраты средств.
В-третьих, Лишь относительно немногие фирмы систематически дают жесткие оценки новых сис­тем, используя широкий диапазон критериев, но даже когда они и делают это, то их выводы часто слишком упрощают ситуацию. Мы выступаем за такие методики оценки, которые включают чело­веческие факторы в технике, а также учитывают организационные последствия введения новых сис­тем" [12, р.79].
Составной частью ГПС являются системы автомати­зированного проектирования (САПР) и автоматизирован­ные рабочие места (АРМ) инженеров. Эргономические исследования и разработки обеспечивают как физичес­кую совместимость между проектировщиками и аппарат­ными средствами, так и когнитивную совместимость
169
между специалистами и программными средствами, вхо­дящими в указанные системы и используемые ими для решения сложных познавательных и творческих задач. Одной из важных проблем остается распределение функ­ций между проектировщиками и ЭВМ. Распределение функций между человеком и ЭВМ в автоматизированном проектировании наиболее четко определяется в отноше­нии сенсомоторных навыков, в некоторой степени — в отношении принятия решений и совсем не определено в отношении творческих способностей проектировщиков.
Важным направлением эргономических исследова­ний является проблема сопряжения и взаимодействия человека и роботов, обеспечения эффективности их со­вместной работы [13]. При этом особое внимание уделяет­ся конструкции роботов, распределению функций между человеком и роботом, обучению работе с роботами.
В конце 80-х годов ученые и конструкторы в корне изменили подход к тому, что робот должен делать и как он должен выглядеть [14]. Такой подход означает по крайней мере на ближайшее будущее отказ от мечты о роботе с высоко развитым интеллектом, способным само­стоятельно принимать решения. "Чем больше мы стара­лись создать человекоподобный автомат,— констатирует Д.Нитцан из научно-исследовательского института «Эс-Ар-Ай интернэшнл» в Менло-Парк, Калифорния (США),— тем больше восхищались человеком. Проблема оказалась куда сложнее, чем мы ожидали". В 90-е годы конструкто­ры стремятся изобрести и создать роботы в помощь человеку, а не для его замены. Установку конструкторов при создании роботов формулирует М. Фридман из Уни­верситета Карнеги-Мелона: "Мы считаем человека ос­новным исполнителем, а роботы — лишь усовершенство­ванным механическим инструментом" (рис. 6-5).
На первый план выступает проблема безопасности [13]. Исследования показали, что если за безопасностью функционирования робота и работы с ним наблюдают специальные лица, а не те же, кто наблюдают за произ­водственным процессом, то можно избежать конфликта интересов. Это не означает, однако, что работающих с роботами можно исключить из программы обеспечения безопасности [15]. При разработке роботов и работы с ними рекомендуется:
1) исключить возможность ненамеренного задействования органа управления автоматического запуска;
2) располагать в доступном и удобном месте орган управ­ления аварийной остановки;
3) предусматривать выбор малой скорости программиро­вания;
4) размещать робот таким образом, чтобы перед запуском можно было убедиться в отсутствии людей в рабочей зоне;
5) обеспечивать между членами рабочей группы однознач­ный обмен информацией, зависящей от понимания вер­бальных сигналов и жестов;
6) предусматривать дополнительную защиту работающе­го, т.е. второго человека, который готов в любой момент осуществить аварийную остановку;
7) обучать персонал тому, как надо вызволять работаю­щих, захваченных роботом.
Эргономические задачи решаются и при констру­ировании робототехнических комплексов, включающих в себя панели управления, дисплеи, органы управления, средства подачи предупреждающих сигналов; при орга­низации рабочих мест и формировании среды на произ­водстве, при разработке аппаратных и программных средств вычислительной техники [16]. В профессиональ­ную подготовку рабочих входит даже обучение дублиро­ванию в необходимых случаях функций роботов. Специ­ально изучается отношение к роботам людей, удовлетво­ренность их своей работой.
В отделении робототехники Международной орга­низации инженеров промышленного производства со­здан специальный технический комитет по человеческим факторам в технике. На симпозиумах, проводимых этим комитетом, обсуждаются эргономические проблемы ро­бототехники.
Использование вычислительной техники и информа­ционных технологий в повседневной работе учреждений уменьшает различия между трудом рабочих и служащих. При разработке и реализации автоматизированных сис­тем в учреждениях эргономические исследования и раз­работки необходимы в следующих областях:
1) распределение функций между людьми и машинами;
170
2) аппаратные и программные средства ЭВМ;
3) подбор и конструктивное решение мебели; 4.) рабочее место и производственная среда;
5) безопасность;
6) структура работ;
7) определение необходимых навыков;
8) разработка методик обучения;
9) разработка методов оценки [17].
Эргономические проблемы ремонтопригодности, ка­залось бы, прозрачны, так как многие факторы, повы­шающие ее уровень, вполне очевидны, с ними знаком всякий, кто, например, пытался дотянуться до недоступ­ного болта в своем автомобиле. Однако не все так просто в сложных системах [18], в чем убеждает анализ 12 тыс. отказов радара — основного элемента бортовой радио­электронной системы американского самолета-разведчи­ка АВАКС. Этот радар — всепогодная система со слож­ной встроенной тестовой аппаратурой. В соответствии с данными 1984 г., 85% из 12 тыс. зафиксированных отка­зов оказались ложной тревогой. И только 8%, или 1039 случаев, могли быть расценены как реальные отказы. Однако 25% из них не были подтверждены при первой проверке. Таким образом, действительных неисправнос­тей осталось 761, и встроенная тестовая аппаратура диа­гностировала 746 из них, или 98%. Дальнейшие действия были направлены на выделение этих неисправностей. С помощью автоматического тестового оборудования было выявлено около одной трети неисправностей, 15% в ре­зультате тестирования опять-таки не оказались реальны­ми неисправностями. В итоге для 51% неисправностей пришлось применять ручные методы обнаружения [19]. Анализируемая ситуация с техническим обслуживанием бортовой радиоэлектронной системы достаточно типич­на: много случаев ложной тревоги, высокая степень об­наружения неисправностей и при этом значительная их часть все еще обнаруживается персоналом.
Перечислим основные вопросы, на которые должны ответить эргономисты при конструктивном приспособле­нии оборудования к техническому обслуживанию:
1. Каковы способы и приемы технического обслуживания, которые приводят к обнаружению вышедшего из строя элемента?
2. Какие переменные (например, интеллект, тренировка, опыт) влияют на выявление неисправностей, как и в какой степени?
3. Какие физические характеристики оборудования (дося­гаемость, встроенные испытательные устройства, цвето­вое кодирование кабелей, группировка точек испыта­ний) облегчают выявление неисправностей?
4. Как производить отбор лиц, наиболее пригодных для выявления неисправностей? Какие индивидуальные ка­чества указанных лиц имеют значение для решения таких задач?
5. Какой должна быть конструкция оборудования, чтобы уменьшить трудности по выявлению неисправностей?
6. Как следует осуществлять профессиональную подготов­ку для выявления неисправностей?
7. В каком виде целесообразно представлять информацию по техническому обслуживанию?
8. Какими должны быть вспомогательные средства диагнос­тики неисправностей, чтобы существенно помочь специ­алистам, и каким требованиям они должны отвечать?
9. Какова наиболее оптимальная стратегия изучения эф­фективности выявления неисправностей? [1].
Не менее сложна и важна проблема технического обслуживания систем программного обеспечения. Так, программное обеспечение космического проекта "Апол­лон" стоило 600 млн. долларов; его создавали одни из лучших программистов мира, работавшие в двух группах, контролируя друг друга. И тем не менее большинство сбоев в системе "Аполлон" было обусловлено ошибками в программном обеспечении. В области программного обеспечения имеются свои технические приемы анализа сложности и наделено сти [18].
Разработка на основе моделирования деятельности человека требований к инструкциям по использованию и обслуживанию техники — еще одна из задач эргоно­мики. К сожалению, на практике инструкции чаще всего составляет тот, кто не занят серьезным делом. Однако составление и оформление инструкций — не только от­ветственная работа, но и искусство. Нужно ясно пред­ставлять тот контингент людей, для которых составляют­ся инструкции: уровень их образования, мотивации и опыта. Последовательность действий следует описывать в том порядке, в каком они реально выполняются. При составлении инструкции следует тщательно отбирать слова, а также структуру предложений, ибо именно они определяют ее эффективность. Целесообразно, чтобы каждое предложение содержало одну мысль и было про­стым, тогда оно будет правильно понято. Рекомендации легче запоминаются, если они выражены в активной форме. Например, указание "закрепить люк болтом" лучше воспринимается и запоминается, чем инструкция в пассивной форме "люк должен быть закреплен болтом" [20].
Несчастные случаи, травмы, ошибки и плохое функ­ционирование систем — это обычно симптомы проблем, которые для своего решения нуждаются в компетенции эргономиста. Основными причинами производственных травм являются неудобные позы, чрезмерные усилия, однообразие движений [21].
Проблема кумулятивных травм связана с механиза­цией и автоматизацией, которые, как казалось, должны были существенно оздоровить трудовую деятельность. Этого, однако, не произошло. Широко и организованно ведется борьба с кумулятивными травмами в Швеции, Австралии и США. В 1984 г. в Швеции издан законода­тельный акт "Декрет о рабочих позах и условиях труда", выдержка из первого пункта которого хорошо иллюстри­рует природу и дух документа: