Эргономика

Эргономика
Венедикт Петрович Кляуззе

Лидия Владимировна Березкина

Рассматривается место эргономики в системе наук и в проектной деятельности дизайнера, определяются основные принципы построения системы «человек-машина-среда», даются психические, психофизиологические и антропометрические характеристики человека, влияющие на эффективность его деятельности.

Для студентов учреждений высшего образования.

Лидия Владимировна Березкина, Венедикт Петрович Кляуззе

Эргономика

© Березкина Л.В., Кляуззе В.П., 2013

© Оформление. УП «Издательство “Вышэйшая школа”», 2013

Предисловие

Возникновение эргономики – результат переосмысления положения человека в современном мире науки и техники с учетом глубоких преобразований предметно-пространственной среды и самого человека. Комплексно изучая взаимодействие человека и технических средств, эргономика выступает в качестве одного из ответов практики на вопрос о стратегической основе, на которой возможно развитие техники, не вступающей в противоречие с жизненной перспективой человечества.

Среди общих целей, стоящих перед эргономикой, можно выделить такие, как формирование особенностей и структур сознания человека, соответствующих целям разработки новейших технологий; творческое проектирование социотехнических систем; разработка принципов организации человекоориентированного производства.

Многообразие технических средств определяется многогранностью человека, его отношением к объективному миру, его запросами, интересами и целями. Динамичность и усложнение жизнедеятельности человека требует постоянного совершенствования техники, и здесь главной задачей является выбор наиболее оптимальных путей ее развития. Задача достижения оптимальных контактов между человеком и техническими средствами не может быть решена без высокой проектной культуры, неотъемлемой частью которой должны стать фундаментальные знания о человеке и его деятельности.

Проектирование в самом общем виде можно рассматривать как творческую активность, задающую изменения. Но именно дизайнерское проектирование может быть имманентно культуре, способно реализовать присущую ей проектность, осваиваемую человеком и развиваемую им в качестве творческой способности, воспроизводящей духовные и материальные богатства культуры и природы.

Реализация требований эргономического обеспечения дизайнерского проектирования ведет к повышению эффективности техники и качества труда, сокращению сроков освоения системы «человек-машина-среда», экономии затрат физической и нервно-психической энергии работающего человека благодаря максимально допустимому в имеющихся условиях, согласованию технической части системы с возможностями и особенностями человека. Кроме того, в значительной степени повышаются потребительские качества дизайнерских разработок. Эргономика помимо научного обоснования проектного решения акцентирует внимание проектировщика на том, что сами цели проектирования формируются человеком как носителем определенных ценностей – нравственных, эстетических, культурных, национальных, исторических.

В учебном пособии изложены материалы, дающие возможность комплексного изучения проблем взаимодействия человека и современных технических средств в определенной предметно-пространственной среде в процессе достижения цели деятельности.

В результате изучения дисциплины «Эргономика» студент, получающий специальность «Дизайн», должен знать:

• структуру и свойства системы «человек-машина-среда»;

• структуру и содержание эргономических требований, номенклатуру эргономических показателей;

• основные психические, психофизиологические и антропометрические характеристики человека, влияющие на эффективность его деятельности в системе «человек-машина-среда»;

• методы оценки и способы контроля функционального состояния человека;

• оптимальные характеристики рабочего места человека для осуществления различных видов деятельности;

• оптимальные характеристики информационной модели, с которой взаимодействует человек;

• методы и способы проведения эргономической экспертизы.

Дисциплина «Эргономика» связана с профилирующей дисциплиной «Дизайн-проектирование», а также с другими дисциплинами типового учебного плана специальности, такими, как «История дизайна», «Теория и методология дизайна», «Цветоведение», «Охрана труда и техника безопасности». В данном учебном пособии эти связи выявлены и расставлены соответствующие акценты, что позволяет сформировать у дизайнера уже на этапе обучения целостное представление о задачах дизайнерского проектирования, связанных с учетом человеческого фактора, и способах их решения. В приложениях даются примеры выполнения заданий по отдельным темам: оптимизация устройств в соответствии с индивидуальными антропометрическими характеристиками, алгоритмы деятельности оператора и др. Имеется терминологический словарь.

1. Эргономика как наука. Предмет эргономики

1.1. Исторические и научно-технические предпосылки возникновения эргономики

Предметно-практическая деятельность является социальной формой бытия человека и требует к себе пристального внимания. Через нее человек вступает в отношения с действительностью, превращая мир вокруг себя в определенное упорядоченное пространство, где действуют фундаментальные законы бытия с их внешними проявлениями и законы общественного развития. Многие свойства пространства часто носят диспозиционный характер, т. е. требуют специальной деятельности по их выявлению и актуализации.

Человеческое знание длительное время было представлено единой натурфилософией, имело нерасчлененный вид. С накоплением знаний о внешнем мире и одновременно с возникновением практических потребностей начался процесс дифференциации наук, в результате которого формировались новые отрасли научного знания. Частные науки занимались изучением как новых форм и видов окружающей материи, так и отдельных сторон различных явлений. Изучение явлений с различных точек зрения обусловило развитие интеграции наук и сделало науку цельной системой.

Появление науки «эргономика» характерно для данного ускоряющегося процесса. Она возникла на базе различных отраслей научного знания, предметом исследования которых является человек как субъект труда.

Большую часть жизнедеятельности человека занимает труд. Он определяет место человека в природе и обществе, меру и качество всех получаемых им духовных и материальных благ. Человек, стремясь достигнуть значимой для него цели (в материальном, нравственном и социальном плане), вынужден подчинять этой цели характер и содержание своего труда. Труд поглощает физическую энергию человека, его интеллектуальные и духовные силы. При этом замена ручного труда механизированным (а в дальнейшем и автоматизированным), снижая физическую тяжесть труда, не устраняет, а в некоторых случаях увеличивает психологическую напряженность.

Несогласованность технических параметров оборудования и возможностей человека работать на нем в условиях дефицита времени и информации, игнорирование и незнание разработчиков новой техники уровня интеллектуального и нравственного развития потенциальных пользователей, а также ряд других причин привели к значительному отставанию роста производительности труда от роста мощности применяемой техники.

Решение проблем, связанных с внедрением в производство новой техники (технологий), оказалось разрешимым средствами отдельных наук и их эксплуатацией на современном этапе развития общества.

Эргономика оформилась в самостоятельную научную дисциплину в 1950-х гг., но она имеет богатую предысторию. Вступая в жизнь, человек получает сложившуюся систему отношений и ценностей, в которой объективированы результаты предшествующей деятельности. Как производственная, так и бытовая сфера (представляя собой единство функциональных, экономических, социальных и эстетических норм и условий организации жизни человека в жилой и общественной среде) содержит в себе разнообразную информацию об эргономических характеристиках окружающих человека предметов, которые интуитивно угадывались и подсознательно учитывались при организации его деятельности.

Предпосылки зарождения эргономики (с определенной долей условности) можно отнести к временам первобытного общества, когда человек научился сознательно изготавливать орудия, придавая им удобную для работы форму и расширяя тем самым возможности своего воздействия на окружающий мир. Как показывают археологические находки орудий труда, применяемых на ранних стадиях развития общества, все изменения, вносимые человеком в предметы природного происхождения, связаны с удобством их применения и функциональным назначением в соответствии с потребностями человека.

Постепенно в обществе возникает осознание особой роли человека в процессе приспособления к окружающей среде и ее активного преобразования.

В эпоху рабовладения положение раба низводилось до уровня орудия труда (неслучайно его называли говорящим орудием). Через тысячу с лишним лет (XVII–XVIII вв.) человека все так же отождествляли с машиной, но теперь уже исходя из других соображений. В этот период наибольшее развитие получила механика. Законы механики использовались для понимания различных сложных явлений. В частности, Рене Декарт (1596–1650) – французский философ, математик, физик и физиолог, один из создателей аналитической геометрии, довольно убедительно доказывал, что тела животных подобны машинам. Это мнение было перенесено и на человека. Философу-материалисту Жюльену Офре де Ламетри (1709–1751) принадлежала монография, написанная в 1747 г., которая так и называлась «Человек-машина». Немецкий философ и ученый Иммануил Кант (1724–1804) – родоначальник немецкого классического идеализма решал проблему соотношения человека и техники не столь прямолинейно, однако и он подчеркивал связь человека и техники, понимая человека как разумное существо, обладающее техническими способностями. Таким образом, начиная с эпохи машинного производства отчетливо проявляется тенденция к усовершенствованию связи человека со средствами труда.

В 1857 г. польский ученый Войтех Ястшембовски опубликовал работу «Очерки по эргономии, или науке о труде, основанной на закономерностях науки о природе» (в Польше и сейчас используется термин «эргономия»).

В 1882 г. французский физиолог Этьен-Жюль Маре (1830–1904) впервые при помощи высокоскоростной съемки (12 кадров в секунду) зафиксировал фазы движения человека при выполнении трудовых операций, что позволило их изучать в виде траекторий и последовательности этапов. В ХIХ в. возникли первые проблемы, связанные с действием человеческого фактора на технику. Проявились они на транспорте в лондонском метро: было отмечено несколько аварий, когда усталые машинисты в конце рабочего дня направляли свои поезда вместе с пассажирами в тупиковые ветви. Исследования показали, что не все люди способны заниматься подобной работой – для ее выполнения требуется предварительный психофизиологический отбор.

Дальнейшее изучение трудовой деятельности связывают с именем Фредерика Уинслоу Тейлора (1856–1915) и относят к периоду образования крупного капиталистического машинного производства. Будучи руководителем сталелитейной компании, Ф. Тейлор наблюдал, как его рабочие грузят уголь, и пришел к выводу, что они работают нерационально. Он решил определить, сколько железной руды или угля человек может поднять на лопатах различного размера и при этом не устать.

Был установлен оптимальный вес груза – 21 фунт (1 фунт = 0,453 кг), т. е. 9,5 кг. Далее он прохронометрировал движения рабочих во время выполнения других процессов. На основе этих исследований Тейлор создал систему, которую описал в книге «Принципы научного менеджмента». Система Тейлора очень точно расписывает действия рабочих: время выполнения – по секундам и движение – по миллиметрам. В экспериментах Ф. Тейлора рабочий рассматривался в качестве одного из элементов технологической системы производства, поэтому он обосновывал необходимость разделения его трудовых функций на элементарные операции и стандартизованные движения и мечтал, что в будущем произойдет максимальная подгонка человека к машине. Возмущенные рабочие инициировали судебный процесс, и некоторые достижения Тейлора были запрещены к практическому использованию как бесчеловечные.

Исследования Тейлора помогли подойти к принципиально новой форме организации производства – конвейеру. Конвейер в современном виде придумал Генри Форд (1863–1947) – инженер-механик, а впоследствии главный инженер «Электрической компании Эдисона».

В конце ХIХ в. автомобиль являлся предметом роскоши. Г. Форд решил сделать его доступным по цене всем слоям общества. В 1903 г. он основал компанию «Ford Motor Company», а в 1913 г. внедрил конвейерный метод сборки автомобилей. Трудовые функции на его заводах с этого момента предельно упростились. Производительность труда повысилась в 1,5 раза, соответственно повысилась и зарплата. В 1921 году на его предприятиях было выпущено более 1 млн легковых автомобилей.

Принудительный ритм, задаваемый конвейером, держал человека в постоянном напряжении, лишал личностных, человеческих свойств, делал человека унифицированной деталью, придатком машины, которую в любой момент можно было легко заменить. Это привело к массовой деквалификации работающих. В связи с этим известно выражение Форда: «Мне нужны две руки, а мне в нагрузку дают голову и еще кучу всякого мусора».

Предельно механистический подход Ф. Тейлора к изучению трудовой деятельности человека вполне согласовывался с основными положениями философского направления «бихевиоризм», формировавшимся приблизительно в это же время. Философской основой бихевиоризма является направление западной философии «прагматизм». Родоначальником прагматизма считается американский философ Чарльз Сандерс Пирс (1839–1914). В центре этого учения находится так называемый принцип прагматизма, определяющий значимость знания его практическими последствиями. Интеллектуальная деятельность рассматривается прагматизмом как деятельность, направленная не на понятийное воспроизведение объективной действительности, а на удовлетворение потребности в успешном действии, в проектировании наиболее эффективных реакций на внешние воздействия. Соответственно бихевиоризм отождествляет сознание и поведение. Своей основной задачей бихевиоризм считает связь (корреляцию) стимула и реакции. Механическое сочетание элементарных реакций на воздействия внешней среды – суть деятельности (поведения) человека. Обучение человека, согласно идеалам основоположника бихевиоризма американского психолога Джона Бродеса Уотсона (1878–1958), происходит путем «обусловливания» (мышечная реакция в результате повторных указаний связывается с определенным стимулом, который впоследствии начинает ее вызывать сам). Познание, по Уотсону, сводится к образованию у организмов (включая и человека) условных реакций. Психолог считал, что из ребенка можно вырастить любого человека – и вора, и гения. С 1921 г. он активно работал в рекламном бизнесе, применяя на практике принципы бихевиоризма – с помощью необходимого стимула можно вызвать у потенциального потребителя желательную реакцию, следует только найти такой стимул.

В результате дальнейшего изучения трудовой деятельности в обществе начинает расти понимание того, что деятельность человека нельзя свести к совокупности чисто механических операций. Человеческая деятельность представляет собой форму реализации и развития целого спектра его способностей как личности.

В конце XIX – начале XX в. в Германии, Англии, США организуются специализированные гигиенические и физиологические лаборатории, кафедры и институты, в которых изучается влияние на организм человека трудовых процессов и производственной среды. Трудовая деятельность изучается конкретными науками с целью достижения наивысшей производительности труда в условиях современного производства. Как главный фактор эффективности труда исследуется степень развития у человека потребности в труде. Делаются попытки изучения путей и средств превращения труда из внешней объективной необходимости во внутреннюю.

Первые работы по определению профессиональной пригодности выполнил накануне Первой мировой войны немецко-американский психолог Гуго Мюнстерберг (1863–1916). В 1892 г. он организовал в Гарвардском университете психологическую лабораторию. Для производственной сферы предложил термин «психотехника». Под психотехникой Мюнстерберг понимал применение психологии к решению практических вопросов, связанных с трудовой деятельностью. Основными задачами психотехники на первом этапе ее развития он считал осуществление профессионального отбора и профессиональной ориентации. Мюнстерберг разработал системы тестов для профессионального отбора телефонистов, вагоновожатых, морских штурманов. Методика включала оценку их сенсомоторных реакций, стабильность и осторожность. В результате применения этой методики в одной из трамвайных компаний количество несчастных случаев резко снизилось. Началом формирования психологии труда в качестве самостоятельной научной дисциплины принято считать появление книг Г. Мюнстерберга «Психология и эффективность производства» (1913) и «Основы психотехники» (1914).

Основы психологии труда развивались под воздействием медицины, физиологии, техники, социологии и политэкономии. Исходным моментом для включения той или иной дисциплины в решение проблем совершенствования труда служило признание того, что организация труда может дать бо?льшую производительность, чем его интенсификация, а экономические затраты на работника (его образование, медицинское обслуживание, улучшение бытовых и экологических условий жизни) оборачиваются прибылью в сфере производства.

Прогресс науки и техники к концу XIX в. сказался не только на развитии промышленности, транспорта и градостроительства, но и вызвал изменения политического, демографического, культурного характера, уровня и стиля жизни, т. е. в целом значительно изменил облик всей цивилизации.

Первая мировая война и связанное с ней развитие техники выявили проблему быстро развивающегося утомления и перенапряжения рабочих, занятых в военной промышленности. Наиболее профессионально подготовленные работники были мобилизованы в действующую армию. На производство пришли новички, что вызвало резкое увеличение количества травм. В 1915 г. в Англии был создан Комитет по изучению здоровья рабочих, занятых в военной промышленности, который после войны был преобразован в Совет по изучению здоровья промышленных рабочих.