Ergonomia i bezpieczeństwo pracy

Dr Inż. Ewa Medyńska A231

[e-mail]

Ergonomia wyrobów

Zadania ergonomii wyrobów:

-dostosowywanie obiektów technicznych do wymiarów i kształtów człowieka

-zapewnienie funkcjonalności obiektu technicznego (np. sprawności, odpowiedniości formy, funkcji, niezawodności, podatności na regulacje naprawy, łatwość likwidowania po zużyciu)

-zapewnienie bezpieczeństwa i komfortu użytkowania obiektu technicznego

-eliminowanie negatywnego wpływu wyrobu na warunki środowiska człowieka

-dbałość o estetykę i barw obiektu technicznego

Np. kształt szklanki ułatwiający chwytanie z wyprofilowanymi miejscami na palce, nasadka na przyrząd do pisania – nie przyjęły się, identyfikacja pokręteł kuchenki gazowej lub elektrycznej

Ergonomia warunków pracy

Zadania ergonomii warunków pracy:

-wykonywanie pomiarów oraz określenie dopuszczalnych wartości (norm) intensywności czynników tworzących fizyczne, chemiczne i biologiczne środowisko pracy;

-określenie wpływu tych czynników na człowieka na drodze badań diagnostycznych (określenie stanu istniejącego)

Układ (system) człowiek – obiekt techniczny- podstawowym pojęciem określającym przedmiot badań i aplikacji ergonomii (układ człowiek-maszyna)

-system elementarny jeden człowiek + określona liczba środków technicznych, używanych przy wykonywaniu zaplanowanego zadania w określonym czasie i w określony sposób

-dwie konfiguracje systemu: operacyjna i serwisowa

Materialne parametry środowiska pracy człowieka:

-drgania mechaniczna

-hałas

-mikroklimat

-oświetlenie

-promieniowanie

-szkodliwe zanieczyszczenia powietrza

Czynniki techniczno – organizacyjne do człowieka

-pozycja ciała przy pracy

-rytm i tempo pracy

-przerwy w pracy

-metody pracy

-instrukcje

-dane

-nadzór

Różne systemy:

a.)człowiek maszyna

b.)człowiek maszyny (człowiek nadzorujący pracę kilku maszyn)

c.)człowiek agregat (człowiek+fragment większego urządzenia technicznego)

Rola człowieka w systemie człowiek – obiekt techniczny

1. człowiek jako operator

2. człowiek jako pracownik serwisu (obsługi technicznej)

Wewnętrzny rozdział zadań w systemie

-wzrost mechanizacji i automatyzacji procesów wykonawczych (stopniowanie samodzielności obiektu technicznego):

-zwiększenie liczby zadań oddawanych systemowi przez człowieka;

-zmniejszenie ilości wydatkowanej energii, powtarzalnych ruchów roboczych,

zrutynizowanych operacji kontrolnych;

-problematyka optymalnego rozdziału zadań między człowieka i urządzenia technicznie – lista Fittsa (w praktyce projektowej często przewaga względów ekonomicznych).

Lista P. Fittsa przewaga człowieka nad maszyną:

-wykrywanie słabych sygnałów zarówno wzrokowych jak i słuchowych;

-wykrywanie sygnałów przypadkowych pojawiających się na tle szumu;

-odbiór, interpretacja i scalanie informacji cząstkowej oraz uzupełnianie brakujących informacji;

-wykonywanie płynnych operacji sterowania;

-przechowywanie dużej ilości informacji przez długi okres i wykorzystywanie ich w odpowiedniej chwili oraz umiejętności kojarzenia ze sobą różnorodnych funkcji;

-szybkość działania;

-wielkość dysponowanej siły, mocy i ich stabilność;

-niezmienność wykonywania stereotypowych czynności i zadań.

Ergonomia – nauka interdyscyplinarna

Nauki wykorzystywane w ergonomii:

1. antropologia (antropometria)

2. biomechanika pracy

3. higiena pracy

4. fizjologia pracy

5. psychologia pracy

6. organizacja i ekonomika pracy

7. medycyna, toksykologia, socjologia, prawo pracy

1.Antropometria

-pomiary podstawowych wymiarów ciała człowieka w ustalonych standardowych pozycjach (np. wysokość ciała, wysokość oczna, wysokość barkowa, obwód głowy)l

-pomiary w trakcie pracy lub w ruchu, np. zakresy kątowe ruchów części ciała, zasięg przestrzeni pracy rąk (zasięg wzroku osoby siedzącej, kąt o jaki człowiek może skręcić głowę).

Wymiary człowieka konieczne są do ustalenia wielkości przestrzeni pracy, wymiarów powierzchni pracy i jej wysokości, rozmiarów siedzisk i urządzeń pracowniczych, optymalnego rozmieszczenia w/wym. elementów oraz urządzeń sygnalizacyjnych, wymiarów bezpieczeństwa.

Zastosowania antropometrii

Projektowanie struktury przestrzeni stanowisk pracy, narzędzi, maszyn, elementów informacyjnych i sterowniczych - zapewnienie:

1.wystarczającej przestrzeni dla wszystkich części ciała

2.swobody ruchów

3.dostepu do dowolnych elementów stanowiska

4.możliwości zmian pozycji ciała

5.optymalizacji czynności roboczych

Źródła danych antropometrycznych

1.Normy i bazy danych

2.„Atlas miar człowieka dane do projektowania i oceny ergonomicznej” wyd. CIOP, Warszawa 2001 (źródło danych o populacji polskiej) (antropometria, biomechanika, przestrzeń pracy, wymiary bezpieczeństwa)

3.W szczególnych przypadkach własne pomiary cech budowy ciała użytkowników.

Zastosowanie antropometrii - przykłady

-usytuowanie włącznika światła przy drzwiach

-rekomendowane wysokości stołów do pracy w pozycji stojącej (praca precyzyjna, praca lekka, praca ciężka - tendencja malejąca w stosunku do wysokości stołu roboczego).

2.Biomechanika pracy

-siły i zakresy ruchu kończyn i całego ciała ich optymalne wartości podczas wykonywania pracy

-obciążenie układu ruchowego:

-dynamiczna praca fizyczna

-obciążenie statyczne – utrzymywanie części ciała przez dłuższy czas w jednej

pozycji

-prace powtarzalne, prace manipulacyjne

-zalecane pozycje przy pracy

3.Higiena pracy – optymalizacja materialnego środowiska pracy

-wymagania higieniczno – sanitarne dotyczące pomieszczeń pracy:

-wentylacja

-oświetlenie

-hałas

-drgania

-zastosowanie: mechaniczne środki ochrony indywidualnej

4. Fizjologia pracy – badanie zjawisk biologicznych w procesie pracy:

-podstawy bioenergetyczne pracy mięśni, wydatek energetyczny przy pracy, regulacja cieplna ustroju;

-pobieranie tlenu przez organizm, zdolność do wysiłku i ogólna wydolność fizyczna człowieka, odczucie ciężkości wysiłku i zmęczenia;

-fizjologiczna klasyfikacja wysiłku, fizjologiczne kryteria dopuszczalności obciążeń wysiłkowych w pracy zawodowej, dostosowywanie ustroju.

5.Psychologia pracy

-społeczne środowisko pracy funkcjonowanie grupy;

-psychologia organizacji o zarządzania (przywództwo, konflikty, negocjacje , motywacja do pracy systemy zarządzania);

-dobór i szkolenie pracowników;

-stres psychospołeczny w miejscu pracy (przeciążenie ilościowe i jakościowe pracą, ograniczanie kontroli w pracy – kontrola pracownika nad wykonywaną pracę, brak wsparcia społecznego);

-analiza stanowiska pracy (procesy poznawcze i decyzyjne cechy osobowości).

6.Organizacja i ekonomika pracy

-czas pracy

-przerwy w pracy

-praca zmianowa

-praca nocna

TEMAT 2: Ocena obciążenia wysiłkiem fizycznym

TEMAT 3: Fizjologia pracy – koszt fizjologiczny pracy

Fizjologia - nauka o czynnościach i procesach zachodzących w żywym organizmie (także człowieka) obejmująca jego narządy i układy.

Fizjologia pracy:

1.Bada zdolność organizmu do wykonywania różnych wysiłków i prac, warunkująca możliwość ich wykonywania.

2.Ocenia wpływ i skutki wykonywania wysiłków różnego typu.

Rodzaje pracy i ich fizjologiczna charakterystyka:

-praca fizyczna (wysiłek fizyczny: dynamiczny/statyczny)

-praca umysłowa (podejmowanie decyzji na podstawie informacji zewnętrznych i wewnętrznych)

Wysiłek fizyczny

-jedna z podstawowych form aktywności, związana ze wszystkimi obszarami działalności człowieka;

-konieczny dla utrzymania sprawności psychofizjologicznej organizmu.

Praca mięśniowa

+

całokształt towarzyszący jej zmian czynnościowych w organizmie

Koszt energetyczny pracy, wydatek energetyczny

-koszt energetyczny pracy – całkowita ilość energii wydatkowanej przez organizm na wykonanie określonej pracy.

-wydatek energetyczny (metabolizm M) – ilość energii cieplnej produkowanej przez organizm podczas wykonywania czynności roboczej (kcal/jednostka czasu, kJ/ jednostka czasu, W/m²)

Całkowity wydatek energetyczny człowieka:

M_całk = podstawowa przemiana materii (PPM, BMR – basal metabolic rate)

+dynamiczne działanie pożywienia (ok. 10% PPM)

+wydatek czynnościowy poza pracą zawodową (w ciągu całej doby)(250 kcal/doba – kobiety, 400 kcal/doba – mężczyźni, ok. 500-600 kcal/doba)

+wydatek czynnościowy podczas pracy zawodowej

Podstawowa przemiana materii – najmniejsza ilość energii zużywanej przez człowieka przebywającego na czczo w zupełnym spokoju fizycznym i psychicznym, w optymalnym i niezmiennych warunkach otoczenia (temp 20^oC) (najniższy poziom PPM w temp 30^oC)

Wartości szacunkowe PPM:

	Stand. mężczyzna	Stand. kobieta
Waga	70	60
Wzrost	170	160
Wiek	35	35

1. 1,1 kcal/min (standardowy mężczyzna)

0,95 kcal (standardowa kobieta)

2. 4,6 kJ/godz. sm

3,7 kJ/godz. sk

3. 44W.m2 sm

41 W/m2 sk

4. 1,28 W/kg sm

1,16 W/kg sk

5. 1kcal (4,19 kJ)/1 kg masy ciała/ 1h

Pole powierzchni ciała wzór Dubois’a:

A_DU=0,202 * W^0,425*H^0,725

W – masa ciała [kg]

H - wysokość ciała [cm]

standardowy mężczyzna A_DU= ok. 1,8 m2

standardowa kobieta A_DU= ok. 1,6 m2

Wzory (1) Harrisa i Benedicta do obliczania PPM [kJ/doba]:

1. dla mężczyzn PPM = 230+58W+21H-28A

2. dla kobiet PPM=2680+40w+8H-20A

A (age)–wiek, lata

Wzory (2) do obliczania PPM [kcal/doba]:

1 dla mężczyzn

PPM = 66,473+13,752W+5,003H–6,755A

2 dla kobiet

PPM = 655,096+9,563W+1,850H-4,676A

Koszt fizjologiczny wysiłku:

1.Wielkość reakcji fizjologicznej na wysiłek i jej koszt energetyczny.

2.Wielkość wywołanych tym wysiłkiem zakłóceń homeostazy (dążenie organizmu do stanu równowagi).

3.Odczucia dyskomfortu związane z narastającym zmęczeniem.

Na koszt fizjologiczny mają wpływ:

-intensywność wysiłku

-czas trwania wysiłku

-stan czynnościowym organizmu – zwiększenie zdolności do wysiłku (zmniejszenie kosztu fizjologicznego) poprzez trening fizyczny