PORÓWNANIE PROGRAMÓW DO PROJEKTOWANIA ERGONOMICZNYCH SYSTEMÓW ANTROPOTECHNICZNYCH COMPARISON OF PROGRAMS TO DESIGN ERGONOMIC ANTHROPOMETRIC SYSTEMS

Transkrypt

1 PORÓWNANIE PROGRAMÓW DO PROJEKTOWANIA ERGONOMICZNYCH SYSTEMÓW ANTROPOTECHNICZNYCH COMPARISON OF PROGRAMS TO DESIGN ERGONOMIC ANTHROPOMETRIC SYSTEMS Anna Zywert, Wiktoria Czernecka Politechnika Poznańska Abstract This article aims to familiarize readers with the issues related to ergonomics and ergonomic design anthropometric systems. It will be described the role of systems man technical object, the criteria to be considered in the design process and compare the two design programs. Wprowadzenie Rola ergonomii w dzisiejszym świecie staje się coraz ważniejsza. Przesiębiorcy szukają nowych sposobów na zwiększenie wydajności, przy czym nie chcą, aby odbywało się to kosztem pracownika. Dzięki programom do projektowania ergonomicznych systemów antropotechnicznych osoby zajmujące się dziedziną ergonomii mogą w przystępny sposób pokazać pracodawcom ile korzystnych zmian niesie za sobą zmniejszenie obciążenia pracownika. Co więcej, mogą nie tylko analizować istniejące stanowiska pracy ale także projektować nowe, bez ryzyka, że będą one mocno obciążające dla człowieka. Niniejszy artykuł ma na celu zaznajomienie czytelnika z rolą systemów antropotechnicznych, kryteriami, które należy uwzględniać w projektowaniu oraz pokazanie analizy wybranych programów projektowych. Ergonomiczne systemy antropotechniczne Ergonomia jest szeroko pojmowaną nauką o pracy, rozpatrując więc aspekty ergonomiczne stanowiska pracy trzeba odnieść się do wszystkich elementów składowych mających wpływ na jakość wykonywanych czynności zarobkowych. Zbiór tychże elementów jest specyficznego rodzaju systemem. Warto w tym miejscu wyjaśnić, czym tak właściwie jest system, przytaczając słowa profesora Edwina Tytyka: Każdy obiekt można traktować jako system, jeżeli się dostrzega jego wewnętrzną strukturę (części składowe, elementy) oraz co najistotniejsze jeśli potrafi się zdefiniować relacje, czyli powiązania istniejące między tymi elementami. [1]. Z powyższego cytatu wynika, iż systemem można nazwać, co najmniej dwa obiekty powiązane między sobą konkretnymi relacjami. Można zauważyć, że system antropotechniczny, jak sama nazwa wskazuje, składa się z dwóch zasadniczych elementów: człowieka oraz obiektu technicznego. Składniki te mogą być powiązane ze sobą w różnoraki sposób, na przykład tak jak zostało to przedstawione na rysunku 1.

2 Rysunek 1. Konfiguracje systemu człowiek obiekt techniczny, na podstawie [1]. Na składowe systemu antropotechnicznego (człowieka/ludzi oraz obiekt/y techniczne) mają wpływ elementy wejściowe, którymi są zarówno materialne czynniki środowiska pracy, czyli: hałas, mikroklimat, oświetlenie, drgania mechaniczne, zanieczyszczenie powietrza, promieniowanie szkodliwe, jak i czynniki techniczno-organizacyjne: rytm i tempo pracy, pozycja ciała przy pracy, przerwy w pracy, metody pracy, instrukcje i dane oraz nadzór [2]. Wszystkie wyżej wymienione czynniki mają bezpośredni wpływ na to, co otrzymamy na wyjściu układu antropotechnicznego. Kryteria ergonomiczne w projektowaniu technicznym Dokonując oceny kryteriów ergonomicznych podczas projektowania systemów antropotechnicznych należy wziąć pod uwagę poziom dopasowania cech strukturalnych obiektu technicznego do cech psychosomatycznych człowieka. Według Teodora Winklera można wyróżnić dwie grupy kryteriów [3]. W pierwszej z nich uwzględniane są kryteria wykorzystywane w procesie projektowania systemów antropotechnicznych, zaś w drugiej brane są pod uwagę kryteria

3 pozwalające na ocenę systemów istniejących. W jednej i drugiej grupie należy wziąć pod uwagę relacje receptorowe oraz somatyczne. W poniższej tabeli zostały przedstawione obydwa typy relacji, które należy ocenić podczas projektowania antropotechnicznego. Tabela 1. Relacje oceniane w procesie projektowania antropotechnicznego, opracowanie na podstawie [3] Relacje receptorowe ocena relacji wzrokowej, ocena poziomu hałasu, ocena stopnia zanieczyszczenia powietrza. Relacje somatyczne zasięgi kończyn, konieczne minimalne wielkości dojść i przejść, siły wywierane przez kończyny. Ocena relacji receptorowych odbywa się poprzez badanie pola widzenia, które zależne jest od cech antropometrycznych konkretnego człowieka, oraz elementów mogących mieć wpływ na zaburzenie pola widzenia. Analizie podlegają także receptory słuchu oraz węchu, poprzez badanie poziomu hałasu i zapylenia. Do przeprowadzenia oceny relacji somatycznych stosowane są metody jakościowe oraz ilościowe. Metody jakościowe polegają na obserwacji czynności wykonywanych przez człowieka na stanowisku pracy, a następnie na ocenie przyjmowanych przez niego pozycji ciała. Do tego typu metod zaliczają się na przykład RULA (Rapid Upper Limb Assessment), REBA (Rapid Entire Body Assessment), OWAS (Ovako Working Posture Analysis System), OCRA (Occupational Repetitive Action). Metody ilościowe natomiast bazują na pomiarze wydatku energetycznego na przykład za pomocą MWE (Miernika Wydatku Energetycznego). Porównanie wybranych programów do projektowania ergonomicznego Podejmując się komputerowego projektowania ergonomicznego należy mieć na względzie funkcje poszczególnych programów oraz cel jaki chcemy osiągnąć. Nie każdy program umożliwia nam przeprowadzenie całkowitej analizy stanowiska pracy, w szczególności pod względem ergonomicznym. Poniżej przedstawione oraz porównane zostaną dwa wybrane programy projektowe oraz ich najważniejsze (dla projektanta) cechy. Program 3DSSPP (3D Static Strength Prediction Program; University of Michigan) służy do analizy statycznych obciążeń układu mięśniowo-szkieletowego dla różnego typu czynności wykonywanych w trakcie pracy. Umożliwia trójwymiarową symulację procesu pracy, ustawienie parametrów antropometrycznych oraz płci [4]. Pozycja ciała określana jest poprzez podanie wartości kątów rozwarcia stawów oraz odległości kończyn od podłoża. Program umożliwia także określenie położenia prawej oraz lewej ręki [3]. Projektant może analizować poszczególne pozycje ciała przyjmowane podczas pracy oraz określać siły oraz momenty działające na poszczególne części ciała. Wynikiem

4 projektowania przeprowadzonego w 3DSSPP jest szczegółowa analiza biomechaniczna oraz analiza stabilności pozycji ciała. Rysunek 2. Widok z programu 3DSSPP [ Program Jack (firmy Simens) pozwala na trójwymiarowe modelowanie postaci ludzkich oraz przeprowadzanie symulacji. Umożliwia dokładne odwzorowanie postaci na podstawie jej cech antropometrycznych a także pracę na ogólnych parametrach (5, 50, 95 centyl). Pozwala na przeprowadzenie symulacji zadań wykonywanych podczas pracy oraz wygenerowanie raportu erogonomicznego zawierającego szczegółowe informacje o rozkładzie obciążeń mięśniowoszkieletowych. Dodatkową funkcją wprowadzoną przez twórcę oprogramowania jest obsługa czujnika Microsoft Kinect, która daje sposobność do skorzystania z funkcji wirtualnej rzeczywistości [5].

5 Rysunek 3.Widok z programu Jack [ Porównując powyższe programy, na pierwszy rzut oka możemy zauważyć, że program Jack jest znacznie bardziej rozbudowany i pozwala nam na dokładną symulację całego procesu pracy, uwzględniając obciążenia statyczne oraz dynamiczne. Program 3DSSPP umożliwia projektowanie tylko w przypadku przewagi obciążeń statycznych i nie ma możliwości dokładnego odwzorowania wszystkich elementów używanych przez człowieka w procesie pracy. Dodatkowo w programie Jack mamy możliwość korzystania z wirtualnej rzeczywistości, która nie istnieje w programie 3DSSPP. Jednak dla przeprowadzenia analizy procesu pracy, w którym przeważają obciążenia statyczne prostszym w użytkowaniu będzie program 3DSSPP. Oby dwa programy nie uwzględniają jednak czynników materialnych środowiska pracy. Zakończenie Ergonomia jest dziedziną, która zaczyna powoli rozwijać się w Polsce. Przedsiębiorcy jednak nie mają jeszcze wystarczającej wiedzy, żeby wprowadzać zmiany mające na celu zmniejszenie obciążeń na stanowiskach pracy. Programy do projektowania ergonomicznych systemów antropotechnicznych są cennym narzędziem, które pozwala na przekonanie przedsiębiorców o korzyściach wypływających z zastosowania ergonomii w praktyce. Dzięki porównaniu różnego typu programów projektowych można dopasować je do swoich aktualnych potrzeb i mieć pewność, że wprowadzone w praktyce zmiany w obrębie systemu człowiek obiekt techniczny będą zmianami na lepsze.

6 Literatura 1. Tytyk E., Butlewski M.: Wprowadzenie do techniki, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań Tytyk E.: Projektowanie ergonomiczne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa-Poznań Winkler T.: Komputerowo wspomagane projektowanie systemów antropotechnicznych, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa dostęp: dostęp