Wykłady z przedmiotu Bezpieczeństwo Pracy i Ergonomia

Transkrypt

1 Wykłady z przedmiotu Bezpieczeństwo Pracy i Ergonomia SEMESTR I Wydział Górnictwa i Geoinżynierii Katedra Górnictwa Podziemnego Pracownia Bezpieczeństwa Pracy i Ergonomii w Górnictwie Kraków 2015

2 Wykłady z przedmiotu Bezpieczeństwo Pracy i Ergonomia STUDIA STACJONARNE SEMESTR I Wykłady zostały opracowane przez zespół pracowników Pracowni Bezpieczeństwa Pracy i Ergonomii Katedry Górnictwa Podziemnego Wydziału Górnictwa i Geoinżynierii Akademii Górniczo Hutniczej w składzie: 1. prof. dr hab. inż. Stanisław Nawrat, prof. nadzw. AGH Kierownik Pracowni 2. dr inż. Mariusz Kapusta adiunkt, Z-ca Kierownika Pracowni 3. mgr inż. Sebastian Napieraj - asystent w Pracowni 4. mgr inż. Dagmara Nowak - Senderowska asystent w Pracowni 5. mgr inż. Natalia Schmidt - Polończyk, - asystent w Pracowni 6. Marek Pers specjalista ds. dydaktyki

3 Wykład 8 z przedmiotu Bezpieczeństwo Pracy i Ergonomia STUDIA STACJONARNE SEMESTR I Temat wykładu: Ergonomia, pojęcia podstawowe, historia rozwoju nauki, model struktury, cele stosowania, wpływ na bezpieczeństwo i efektywność pracy.

4 Ergonomia Ergonomia może być określona jako: interdyscyplinarna nauka, zajmująca się przystosowaniem narzędzi, maszyn, środowiska i warunków pracy do autonomicznych i psychofizycznych cech i możliwości człowieka, zapewniając sprawne, wydajne i bezpieczne wykonanie przez niego pracy, przy stosunkowo niskim koszcie biologicznym.

5 Ergonomia Ergonomia zajmuje się przystosowaniem narzędzi, maszyn, urządzeń i stanowisk pracy oraz metod pracy i materialnego środowiska pracy do człowieka, do jego możliwości oraz potrzeb biologicznych i psychicznych. Celem tego przystosowania jest zapewnienie dużej sprawności działania z jednoczesnym optymalizowaniem wysiłku fizycznego i psychicznego człowieka oraz zagwarantowaniem zdrowych i bezpiecznych warunków pracy.

6 Ergonomia a bezpieczeństwo W początkach ergonomii duży nacisk kładziono na badania pojedynczego pracownika i jego maszyny lub stanowiska pracy. Wielki krok naprzód uczyniono wraz z przyjęciem systemowego punktu widzenia. Kolejny etap rozwoju ergonomii następuje gdy zaczynamy rozważać wpływ projektowania systemowego na społeczeństwo jako całość. Jednym z najważniejszych celów ergonomii jest zwiększenie bezpieczeństwa. Zwiększenie bezpieczeństwa, lub odwrotnie, eliminacja wypadków jest sprawą zasadniczą dla interesu publicznego, bowiem powodują one poważne straty ekonomiczne i społeczne.

7 Ergonomia a bezpieczeństwo Urządzenia i środowiska, które gwałcą zasadę ergonomii należy uważać obecnie za ukryte niebezpieczeństwa na podstawie tego, że od zwykłych ludzi nie można oczekiwać pełnej świadomości ryzyka połączonego z używaniem takich urządzeń lub przebywaniem w takich środowiskach. Zastosowanie zasad ergonomicznych może znacznie zwiększyć bezpieczeństwo.

8 Ergonomia a bezpieczeństwo Ergonomia również analizuje m.in. zagrożenia powstające w relacji człowiek-technika-otoczenie oraz optymalizuje te relacje. Prowadzone prace badawcze teoretycznie i praktycznie jasno określiły cele ergonomii, przedmiot badań, problematykę badawczą, przy czym występują trudności w sprecyzowaniu metodologicznych zasad i kryteriów ergonomicznych w projektowaniu.

9 Definicje Ergonomia interdyscyplinarna nauka, zajmująca się przystosowaniem systemów produkcyjnych, narzędzi, maszyn, środowiska i warunków pracy do autonomicznych i psychofizycznych cech oraz możliwości człowieka. Ergonomia przede wszystkim jest dziedziną działalności humanistycznej, ponieważ centralnym elementem jej zainteresowań jest człowiek, a nie efekt ekonomiczny, jaki można osiągnąć.

10 Model ergonomii Model struktury nauki ergonomii

11 Model ergonomii Układ człowiek praca: Pracę ludzką analizuje się zwykle w powiązaniu ze środkami pracy i organizacyjno-technicznymi warunkami panującymi na stanowisku pracy. Podstawą badań ergonomicznych jest więc układ człowiek praca, który jest podstawowym pojęciem każdej tego rodzaju analizy.

12 Model ergonomii Z punktu widzenia psychologii pracy zainteresowania ergonomii koncentrują się wokół trzech zagadnień: a) przystosowania człowieka do pracy, b) przystosowanie pracy do człowieka, c) przystosowania człowieka do człowieka.

13 Ergonomia pojęcia podstawowe Układ człowiek praca: podstawowy przedmiot badań ergonomicznych. Czynniki działające obciążająco na organizm w czasie pracy dzieli się na 3 grupy: człowiek maszyna, człowiek materialne środowisko pracy, człowiek stanowisko robocze.

14 Ergonomia pojęcia podstawowe Kierunki działania ergonomii w dostosowywaniu środowiska pracy do psychofizycznych możliwości człowieka: ergonomia koncepcyjna, ergonomia korekcyjna, atestacja prototypów maszyn i urządzeń.

15 Ergonomia a bezpieczeństwo W ergonomii dominującym elementem jest człowiek, stąd powyższe założenie stanowi podstawę podziału dyscyplin składowych ergonomii na dwie grupy nauk: A. dotyczących człowieka: społecznych i medycznych, B. dotyczących techniki: technicznych i ekonomiczno-organizacyjnych. Dyscypliny grupy A badają i przystosowują "człon ludzki", dyscypliny grupy B badają i dostosowują "człon techniczny". Wspólnym ich celem jest zrównoważony stan układu człowiek - maszyna i niezawodność jego funkcjonowania, a zasadą metodologiczną kompleksowość i komplementarność działań.

16 Ergonomia a bezpieczeństwo Najważniejsze dyscypliny kształtujące dorobek współczesnej ergonomii to: fizjologia pracy, psychologia pracy, antropologia, organizacja pracy, nauki techniczne, medycyna pracy, ochrona środowiska, bionika, pedagogika pracy, socjologia pracy, estetyka, prawo ergonomiczne.

17 Ergonomia a bezpieczeństwo Często określa się cel ergonomii jako zapewnienie człowiekowi dobrego życia, zadowolenia, poczucia bezpieczeństwa i komfortu psychicznego, jakie może on doznawać z chwilą stworzenia mu optymalnych warunków do pracy, wypoczynku i w ogóle życia. Ergonomia może uczynić wiele dla poprawy "jakości życia" człowieka poprzez permanentne i sterowane przez naukę stwarzanie najkorzystniejszych warunków do niezawodnego funkcjonowania układu człowiek-technika poprzez obustronne przystosowanie jego elementów.

18 Ergonomia a bezpieczeństwo Zadania ergonomii można najogólniej ująć w dwóch punktach: opracowanie planów i programów działań dla nauk technicznych, aby dostosować technikę nie tylko do możliwości psychofizycznych człowieka, lecz także do jego potrzeb i oczekiwań, opracowanie planów i programów działań dla nauk społecznych, aby przygotować człowieka do roli nie tylko twórcy techniki (ergonomicznej) ale także do roli konsumenta, umiejącego z niej korzystać i doceniać jej wartości.

19 Ergonomia a bezpieczeństwo Konsekwentne wdrażanie wyników badań ergonomicznych przy projektowaniu maszyn, urządzeń i narzędzi oraz urządzaniu stanowisk pracy i kształtowaniu materialnego środowiska pracy przynosi istotne i konkretne efekty: zmniejszenie znaczenia różnic indywidualnych tzn. im bardziej cechy maszyn, urządzeń i narzędzi są przystosowane do przeciętnych możliwości człowieka, tym większa jest liczba osób, które maszyny te mogą obsługiwać i tym mniejsza jest potrzeba badań selekcyjnych, eliminujących osobników o mniejszej sprawności fizycznej i psychicznej,

20 Ergonomia a bezpieczeństwo zmniejszenie znaczenia czynnika szkolenia zawodowego, tzn. krótsze szkolenie umożliwia osiągnięcie niezbędnej sprawności zawodowej, zmniejszenie zmęczenia pracą, zwiększenie wydajności pracy, zapobieganie patologicznym skutkom wykonywania pracy, ograniczenie ilości chorób zawodowych, zmniejszenie liczby wypadków przy pracy - szacuje się, że około 85% wypadków wiąże się z działalnością człowieka, a przede wszystkim z nieodpowiednim zsynchronizowaniem maszyn z możliwościami psychofizycznymi człowieka.

21 Główne kierunki działania ergonomii Stan wdrożeń ergonomii do praktyki jest jeszcze niezadowalający. Jednym ze źródeł kłopotów, jakie przechodzi współczesna ergonomia, jest brak dokładnego rozróżnienia pomiędzy: badaniami podstawowymi, badaniami stosowanymi i zastosowaniem ergonomii, ergonomią korekcyjną i koncepcyjną, ergonomią warunków pracy i ergonomią wyrobów.

22 Główne kierunki działania ergonomii Ergonomia korekcyjna zajmuje się analizą już istniejących stanowisk pracy z punktu widzenia ich dostosowania do psychofizycznych możliwości pracowników oraz formułowaniem zaleceń mających na celu polepszenie warunków pracy, zmniejszenie istniejących obciążeń oraz poprawą wydajności i jakości pracy. Ergonomia koncepcyjna celem jej jest takie zaprojektowanie narzędzia, urządzenia, maszyny czy wreszcie całego obiektu przemysłowego, aby spełniał on podstawowe wymagania ergonomii.

23 Układ człowiek - praca W celu prowadzenia rozwiązań ergonomicznych najlepiej używać pojęcia układu człowiek - praca jako najbardziej szeroko pojętego. Przedstawiony na następnym przeźroczu układ jest typowym układem cybernetycznym.

24 Cybernetyczny układ człowiek - praca

25 Cybernetyczny układ człowiek - praca Zadaniem tego układu jest wykonanie jakiejś pracy, przy czym względna wartość obu stron tego układu (człowieka i maszyny) może być bardzo różna. Rysunek pozwala też dokładniej zorientować się w zakresie problematyki ergonomicznej do której należą cztery grupy zagadnień: odbiór informacji od maszyny do człowieka, oddziaływanie człowieka na maszynę poprzez urządzenia sterujące, czynniki materialnego środowiska pracy, czynnik antropotechniczny i organizatorski na stanowisku roboczym.

26 Cybernetyczny układ człowiek - praca W dowolnym procesie pracy problem ergonomiczny sprowadza się do optymalnego skojarzenia czynnika ludzkiego z maszyną. Ergonomia podejmuje się rozwiązywać kompleksowo systemy człowiek - maszyna, człowiek - praca.

27 Urządzenia sygnalizacyjne Ogólne zasady sygnałów urządzenia sygnalizacyjnego: a) dostrzeganie sygnałów zależne jest głównie od ich siły. Należy stosować bodźce wyraźnie przekazujące wartości progowe. Ważne są nie tylko wartości bezwzględne bodźców lecz także ich kontrast z tłem. b) rozróżnianie sygnałów - oprócz czynników warunkujących dostrzeganie sygnałów (wzrokowych, słuchowych) istnieje cały szereg czynników warunkujących rozróżnienie (identyfikację).

28 Urządzenia sygnalizacyjne W przypadku konieczności przekazania informacji o charakterze ilościowym, muszą być zastosowane przyrządy wychyłkowe. Tu rozróżnienie zależy od szeregu czynników: kształt tarczy, wielkość tarczy, wielkość działek podziałkowych, wielkość kresek podziałkowych, wielkość i rozmieszczenie liter na tarczach.

29 Urządzenia sygnalizacyjne Zasady rozmieszczania większej liczby urządzeń sygnalizacyjnych na jednym stanowisku roboczym prezentuje McCormick: zasada optymalnego umiejscowienia z punktu widzenia przyjętych kryteriów, zasada ważności - urządzenia grupuje się zgodnie z ich znaczeniem dla danego działania, zasada spełnianej funkcji - grupuje się urządzenia, których działanie jest podporządkowane wspólnej funkcji, zasada kolejności używania - umieszcza się w miarę możliwości urządzenia używane bezpośrednio po sobie, zasada częstotliwości użycia - urządzenia używane najczęściej należy umieszczać w najlepszych miejscach.

30 Urządzenia sterownicze Niektóre spostrzeżenia przydatne do projektowania elementów sterowniczych: gałki sterownicze ustawione są najdokładniej w położeniach odpowiadających położeniom godzin 9, 12 i 3 na tarczy zegara, przy ponownym przekręcaniu gałki o ten sam kąt lub też o połowę kąta poprzedniego ustawienia, osiąga się większą dokładność, jeżeli kąt obrotu pierwszego ustawienia jest dostatecznie duży,

31 Urządzenia sterownicze Dla przycisków ręcznych istnieją następujące zalecenia: a) opór powinien być elastyczny, początkowo słaby, potem szybko rosnący z nagłym spadkiem sygnalizującym uruchomienie przycisku, b) wierzch przycisku powinien być lekko wklęsły (kształt zakończenia palca) lub o rowkowanej powierzchni przycisku; pożyteczne jest wprowadzenie sygnału słuchowo (szczęknięcia) wskazującego na moment uruchomienia przycisku,

32 Urządzenia sterownicze ustawienie wskazówki na skali liniowej za pomocą dźwigni przebiega najszybciej, o ile koniec dźwigni wykonuje ruchy do czterech razy dłuższe od ruchów końca wskazówki, w wielu rodzajach czynności ruchowych istnieją przedziały warunków optymalnych, w których wydajność jest największa. Zjawisko to znane jest pod nazwą hipotezy U, urządzenia sterownicze mające jedno lub więcej ustalonych położeń są pewniejsze w eksploatacji, jeżeli wyposażone zostaną w zapadki, które same wskazują, wskutek naciągu sprężyny, w odpowiednie położenie i wydają przy tym charakterystyczny dźwięk,

33 Urządzenia sterownicze Rozróżnianie elementów sterowniczych następuje zwykle na podstawie: a) kształtu, b) rozmiaru, c) umiejscowienia, d) barwy.

34 Organizacja stanowisk pracy Podstawowym zadaniem organizacji pracy w procesie produkcji jest: wybór optymalnych metod pracy, zapewnienie bezpieczeństwa pracy, zapewnienie odpowiednich warunków środowiska materialnego pracy, właściwy dobór pracowników, zapewnienie najdogodniejszej organizacji czasu pracy, zapewnienie właściwej przemienności wysiłku i odpoczynku.

35 Organizacja stanowisk pracy Aby zapewnić optymalną metodę pracy, należy przestrzegać następujących zasad: stanowisko robocze musi zapewniać wygodny i bezpieczny dostęp obsługującym pracownikom, należy ustalić stałe miejsce na materiały i narzędzia, materiały i narzędzia winny być umieszczone w funkcjonalnym polu pracownika, przedmioty ciężkie i najczęściej używane w polu optymalnym i na wysokość powierzchni roboczej,

36 Organizacja stanowisk pracy materiały i narzędzia muszą być rozmieszczone w taki sposób, aby zapewniały ustaloną kolejność ruchów, odległości między przedmiotami na stanowisku roboczym winny być jak najmniejsze, ułożenie przedmiotu powinno pozwalać na szybkie i łatwe uchwycenie, należy używać pojemników stołowych, przenośników grawitacyjnych, uchwytów itp. w celu ułatwienia pracy i odciążenia rąk.

37 Fizjologiczny aspekt procesu pracy Fizjologię można zdefiniować jako naukę o funkcjach żywych organizmów, ich częściach strukturalnych oraz zachodzących w nich procesach fizykochemicznych. Fizjologia pracy wchodzi w skład fizjologii człowieka i zajmuje się badaniem wpływu pracy wykonywanej przez człowieka na jego ustrój jako całość, a także na funkcjonowanie poszczególnych jego organów i układów oraz bioenergetykę.

38 Fizjologiczny aspekt procesu pracy Różne rodzaje pracy można klasyfikować z punktu widzenia fizjologii, określając: wielkość wysiłku mięśniowego dynamicznego - związany jest z kurczeniem i rozkurczaniem się mięśni szkieletowych, co prowadzi do przemieszczania się ciała lub jego części w przestrzeni, wielkość wysiłku mięśniowego statycznego - związany jest z długotrwałym skurczem (napięciem) niektórych mięśni szkieletowych, stopień zaangażowania procesów poznawczych - określa złożoność mechanizmów przetwarzania informacji zachodzących w mózgu w trakcie wykonywania pracy.

39 Fizjologiczny aspekt procesu pracy W organizmie ludzkim zachodzi ciągły proces przemiany materii. Podstawowa przemiana materii jest to najmniejsza ilość energii zużywana przez człowieka w stanie spoczynku. U osób dorosłych norma w zakresie podstawowej przemiany materii wynosi w granicach kcal/dobę i jest wyższa u mężczyzn niż u kobiet.

40 Klasyfikacja rodzajów pracy fizycznej według całkowitego dobowego wydatku energetycznego (przy 8-godzinnym dniu pracy) Sto pie ń c ię żko ś c i Wydate k e ne rg e tyc zny kc al / do bę le kka umiarko wana ś re dnia c ię żka bardzo c ię żka

41 Ocena wydatku energetycznego Składnikami dobowego wydatku energetycznego są: 1. podstawowa przemiana materii, 2. wydatek na pracę zawodową - w ciągu 8 godzin (patrz tabela), 3. wydatek energetyczny związany ze swoiście dynamicznym działaniem pożywienia, 4. wydatek na czynności poza pracą.

42 Ocena wydatku energetycznego Wydate k e ne rgetyc zny Oc e na w kc al / 8h s łowna punktowa 300 bardzo mały mały ś re dni duży bardzo duży

43 Ocena wydatku energetycznego Wydatek energetyczny na pracę stanowi jeden z elementów obciążenia człowieka pracą. Do innych składników zalicza się: obciążenia statyczne, monotypowość (powtarzalność) ruchów. Oceny obciążenia statycznego dokonuje się na podstawie określenia pozycji ciała przy wykonywaniu danej czynności.

44 Postawa przy pracy Na straty energii, związane z wykonywaniem pracy statycznej, składają się następujące elementy: straty związane z koniecznością zachowania określonej pozycji ciała przy pracy; człowiek stojąc i nie wykonuje żądnej pracy zużywa o % więcej kalorii niż siedząc, straty wywołane koniecznością przeciwdziałania ciężarowi przedmiotów utrzymywanych siłą mięśni (podtrzymywanie, przenoszenie narzędzi),

45 Postawa przy pracy Taka postawa w pracy nie należy zapewne do ergonomicznych

46 Postawa przy pracy wysiłek mięśniowy związany z zachowaniem równowagi i przeciwdziałaniem przesuwania się środka ciężkości poza podstawę stóp, wysiłek ten jest znaczny, gdyż środek ciężkości u człowieka umieszczony jest dość wysoko (na około 57 % wysokości ciała licząc od dołu), energia związana z przesuwaniem środka ciężkości ciała przy pochylaniu się podczas pracy, przy podnoszeniu ciężarów z ziemi itp. Źródła straty energii podczas pracy można poważnie zmniejszyć przez racjonalną organizację stanowiska roboczego z uwzględnieniem zasad ergonomii.

47 Postawa przy pracy Siedzisko. Najlepszym rozwiązaniem krzeseł do pracy są krzesła nastawne o zmiennej wysokości siedziska i zaopatrzone w sprężynujące, nastawne oparcia, wspierające ciało w okolicy krzyżowej. Wysokość robocza. Wysokość robocza jest krytycznym parametrem geometrii stanowiska, gdyż to ona głównie decyduje o przyjmowanej postawie ciała. Niedostosowanie wysokości roboczej do pracownika może być przyczyną bólu i schorzeń narządu ruchu, jak również obniżenia produkcji. Wysokość robocza zależy przede wszystkim od charakteru pracy (precyzyjna, lekka, ciężka, wymaganych ruchów itd.) oraz od wymiarów ciała ludzkiego.

48 Pomiary antropometryczne Polska posiada bogaty zbiór cech antropometrycznych zebranych przez Komisję Antropometrii PAN we Wrocławiu. Zebrane dane antropometryczne układają się zgodnie z normalnym prawem rozrzutu według tzw. krzywej normalnej Gaussa (krzywa będąca wykresem rozkładu normalnego). Do niedawna w praktyce wykorzystywano wyłącznie pojęcia człowiek przeciętny z punktu widzenia cech antropometrycznych.

49 Pomiary antropometryczne Pojęcie osoby przeciętnej - jest zasadniczo błędne, a więc dostosowywane do takich maszyn, urządzeń, czyli mebli nie dawałoby pożądanych rezultatów. Wprowadzono więc do antropologii pojęcie wartości progowych (kwantyki): maksymalnych i minimalnych. Człowiek maxi ma za sobą 95 % ludzi, człowiek mini 5 %. W granicach pomiędzy 5 a 95 % można zaspokoić potrzeby 90% ludności, odrzucając 5 % najwyższych i 5 % najniższych. Dostosowanie wymiarów maszyn, urządzeń i mebli do pracy dla potrzeb 90 % ludności jest ideałem trudnym do osiągnięcia.

50 Literatura pomocnicza 1. Seria norm PN-N Systemy zarządzania bezpieczeństwem i higieną pracy.: PN-N SZBHP. Wymagania, PN-N SZBHP. Ogólne wytyczne do oceny ryzyka zawodowego, PN-N SZBHP. Wytyczne, PN-N SZBHP. Wymagania ogólne audytowania, Koradecka D. i inni, (2008): Bezpieczeństwo i higiena pracy, 5. Rączkowski B. (2010): BHP w praktyce, 6. Szlązak J. i Szlązak N. (2010): Bezpieczeństwo i higiena pracy, 7. J. Korski materiały niepublikowane