Fizyka Techniczna Środowiska Pracy dr inż. Katarzyna Jach Katarzyna.jach@pwr.wroc.pl http://ksz.pwr.edu.pl/kadra/katarzyna.jach/ Konsultacje: B1 415c 1 Zasady zaliczenia Kolokwium na przedostatnim wykładzie 6.06; drugi termin 13.06 Na wykładzie 30.05 lista osób zwolnionych z kolokwium za aktywność Punktowana obecność, aktywność na wykładzie, realizacja zadań, kartkówki. Warunkiem zaliczenia bez pisania kolokwium jest 50% z kartkówek 2 Fizyka Środowiska Pracy = Ergonomia Zagadnienia: szeroko rozumiane środowisko pracy i wpływ środowiska na człowieka Cel: neutralizować złe oddziaływanie, poprawiać samopoczucie Efekty kształcenia: PEK_W01: zna poszczególne fizyczne czynniki środowiska pracy; wie, z jakich przyczyn (fizycznych, anatomicznych, fizjologicznych, psychologicznych) i w jaki sposób wpływają one na człowieka w procesie pracy. PEK_W02: zna metody i narzędzia służące do pomiaru i oceny poznanych czynników oraz do projektowania fizycznego środowiska pracy i jego optymalizacji zgodnie z podejściem ergonomicznym. 3 Zarys tematyki 1. Wstęp. Definicja, historia, cel i zadania FSP. Człowiek w środowisku pracy. Układ człowiek-maszyna-środowisko. 2. Czynniki środowiska pracy i ich wpływ na wydajność pracy. Mikroklimat podstawowe pojęcia, ocena, oddziaływanie na organizm ludzki. 3. Czynniki środowiska pracy i ich wpływ na wydajność pracy. Hałas. Budowa i funkcjonowanie narządu słuchu. Oddziaływanie hałasu na człowieka. Przeciwdziałanie hałasowi. 4. Oświetlenie. Narząd wzroku i jego budowa. Podstawowe parametry światła i oświetlenia wpływające na pracownika. Oddziaływanie oświetlenia na wydajność pracowników 5. Praca na stanowisku komputerowym. Zalecana postawa ciała. Organizacja przestrzeni roboczej na stanowisku pracy z komputerem. Wymogi i zalecenia dotyczące pracy na stanowisku komputerowym 6. Przestrzeń robocza człowieka. Zmienność wymiarów antropometrycznych człowieka. Zalecenia ergonomiczne kształtowania przestrzeni pracy. Postawa ciała i ocena wymuszenia. 7. Metody oceny obciążenia pracą 4 Ergonomia Nazwiskiem Ergonomji, wziętem od wyrazu greckiego ergon praca i nomos prawo, zasada, oznaczamy Naukę o Pracy czyli o używaniu nadanych człowiekowi od Stwórcy siły i zdolności. Historia ergonomii Narzędzia australopiteka Narzędzia z epoki paleolitu Współczesne narzędzia Wojciech Bogumił Jastrzębowski, 1857 5 6 1
Historia ergonomii Od zarania dziejów Przyjaźniejsze narzędzia pracy Specjalizacja zawodowa Galileusz (XV w.) studia nad pracą żywych maszyn zastosowanie praw mechaniki do organizmów ludzkich i zwierzęcych; zmęczenie niespotykane w przyrodzie martwej Historia ergonomii - Hipokrates 5 wiek przed naszą erą zasady ergonomiczne jak powinno wyglądać stanowisko pracy chirurga jak powinny być rozmieszczone narzędzia pracy, których używa Wojciech Jastrzębowski analiza możliwości i wydolności człowieka 7 Historia ergonomii 1666 de La Hire zależność między cieżarem ciała robotnika a jego siłą 1705 Amontons wyliczenie wydajności pracy robotnika na dobę XIX w. badania nad wydajnością człowieka Prawa przemiany energii chemicznej w mechaniczną i cieplną kalorymetria Fizjologia pracy i wypoczynku Walka z wypadkowością straty z powodu przedwczesnego zużycia żywej maszyny Historia ergonomii - W.F. Taylor Badania zależności między wielkością łopat, masą ładunku, siłą mięśniową robotnika a wydajnością pracy Optymalizacja ładunku (21,5 funta) optymalizacja powierzchni łopaty 9 10 Badanie ładowaczy 1. Wstępna obserwacja różne jednorazowe porcje załadunku (od 1,7 do 17 kg) 2. Wybór najlepszych robotników 3. Eksperymenty z najlepszymi robotnikami Badanie ładowaczy Typ łopaty zależny od rodzaju materiału Optymalna pojemność 10 kg± 1 kg Narzędzia zapewniał pracodawca Od pojemności 17 kg aż do 8 kg Badanie wydajności w czasie 4. Wprowadzenie 15 typów łopat 11 2
Historia ergonomii Szkoła humanizacyjna - praca najbardziej efektywna może być nieekonomiczna, jeśli uwzględnić koszt biologiczny początki psychologii pracy psychomotoryka, czyli racjonalne ruchy usprawnianie przyuczania do pracy optymalizacja warunków pracy i środowiska (hałas, oświetlenie) Aspekty bezpieczeństwa pracy Psychomotoryka, czyli racjonalne ruchy (Gilbreth) 13 14 Analiza ruchów Therblig klasyfikacja czynności metoda cyklograficzna analiza ruchów Robotnik pracował w zaciemnionym pomieszczeniu z żaróweczkami przyczepionymi do przegubów i łokci. Fotografie na długich czasach Ruchy widoczne jako światło na kliszy Metoda chronocyklograficzna analiza ruchów w czasie dodatkowo przerywacz prądu przebieg ruchów roboczych na kliszy jako linia przerywana 15 16 1911 - Zasady ekonomii ruchów roboczych Historia ergonomii, II wojna światowa Alphonse Chapanis (1917-2002) 1. obie ręce powinny w miarę możliwości brać czynny udział w wykonywaniu pracy 2. ruchy rąk powinny odbywać się w przeciwnych i symetrycznych kierunkach 3. należy wykorzystać siłę grawitacji, zwłaszcza przy manipulowaniu ciężkimi przedmiotami, redukować zaś do minimum siłę kinetyczną przedmiotów, gdyż musi być ona pokonywana wysiłkiem mięśni 4. korzystniejsze są ruchy ciągłe, płynne, po linii krzywej 5. drogi ruchów rąk powinny się mieścić w zasięgu normalnym 17 3
Historia ergonomii II Wojna Światowa - dostosowanie technologii wojskowych do możliwości ludzi Problemy z obsługą skomplikowanych czołgów, samolotów, łodzi podwodnych, radarów Systematyczne badania w celu określenia granic możliwości człowieka w zakresie znoszenia obciążeń fizycznych, psychicznych i środowiska Zasady racjonalnego konstruowania urządzeń Historia ergonomii 1949 - utworzenie Naukowego Towarzystwa Ergonomicznego w Wielkiej Brytanii, 1962 - powstanie Międzynarodowego Stowarzyszenia Towarzystw Ergonomicznych 1977 - Polskie Towarzystwo Ergonomiczne (PTErg) Socjalistyczna walka o wydajność 19 20 Ergonomia Nauka o związku pomiędzy człowiekiem i jego środowiskiem pracy. Ergon praca Nomos prawo naturalne Celem ergonomii jest kształtowanie warunków pracy niezbędnych do ochrony pracownika przed przedwczesną utratą sił biologicznych w następstwie pracy oraz warunków do ich /Kenneth Frank Hywel Murrell 1949/ regeneracji w toku pracy /Dyrektywa UE/ 21 22 Ergonomia Układ człowiek - otoczenie działalność naukowa i aplikacyjna zmierzająca do dostosowania: maszyn narzędzi materialnego środowiska organizacji pracy oraz życia przedmiotów powszechnego użytku do możliwości i ograniczeń człowieka Człowiek cechy fizyczne budowa anatomiczna wymiary ciała fizjologia wytrzymałość cechy psychologiczne pamięć percepcja uwaga Otoczenie środowisko materialne mikroklimat oświetlenie hałas obiekty techniczne narzędzia pracy środki transportu wyposażenie pomocnicze 23 24 4
Układ człowiek maszyna Wiedza ergonomiczna Człowiek Fizjologia Psychologia Anatomia Antropometria Medycyna Socjologia Organizacja Organizacja i ekonomika pracy Nauka o jakości Marketing Technika Projektowanie Wykonanie (budowa) Sterowanie Materiałoznawstwo 25 26 Podstawa prawna Badanie EWCS (Europejskie Badanie Warunków Pracy Art. 15 Kodeksu Pracy: Pracodawca jest obowiązany zapewnić pracownikom bezpieczne i higieniczne warunki pracy. Art. 94 Kodeksu Pracy: Pracodawca jest obowiązany ( ) organizować pracę w sposób zapewniający zmniejszenie uciążliwości pracy, zwłaszcza pracy monotonnej i pracy w ustalonym z góry tempie 27 28 Satysfakcja z pracy w UE 2015 Rozkład wskaźników jakości pracy 29 30 5
Intensywność pracy w UE Tygodniowa liczba godzin pracy w UE 2015 31 32 Środowisko pracy w UE 2015 Środowisko pracy 33 34 Narażenie na czynniki Czynniki biomechaniczne 35 36 6
37 38 Podział ergonomii Mikroergonomia badanie zjawisk percepcji, zagadnienia antropometrii, analiza systemów człowiek obiekt badanie procesów poznawczych i decyzyjnych człowieka interakcja człowiek - komputer Makroergonomia - badanie systemów złożonych. Przedmiotem projektowania jest organizacja, czyli komponent otoczenia zewnętrznego (większej całości) I generacja II generacja III generacja 39 Podział ergonomii Ergonomia korekcyjna - poprawianie tego co jest Ergonomia koncepcyjna - poprawne projektowanie 40 Zalety ergonomii Produktywność Jakość Morale Wypadki Stracony czas Koszty 41 Koszty Ekonomiczne bezpośrednie (np. braki, obniżona wydajność) Ekonomiczne pośrednie (np. fluktuacja kadr, niszczenie środków pracy) Straty moralne (np. wzrost bierności i apatii, poczucie krzywdy, niskie morale) Biologiczne - zdolności znoszenia przez człowieka obciążeń organizmu (fizycznych, psychicznych i środowiskowych) 42 7
Efekty interwencji ergonomicznej 24% wzrost produktywności wśród pracowników którym zmieniono stanowisko na ergonomiczne badanie dr Marvina Daindoffa dla NIOSH (The National Institute for Occupational Safety and Health) 20% wzrost produktywności dzięki kupieniu ergonomicznych mebli Amerykański Universytet Ilinois w 1990 roku Spadek fluktuacji kadr z 35% do 2% Firma telekomunikacyjna Regional Bell Operating Company Efekty produktywność a stosowanie rozwiązań ergonomicznych całkowita różnica w produktywności w ciągu dnia - 9,8%. 43 44 Efekty produktywność a szkolenia z ergonomii Ergonomics Cost-Benefit Case Study Collection (fragment) Miejsce pracy Rodzaj interwencji Efekt Spadek absencji z 4% do 1% Stanowisko biurowe Wymiana umeblowania (4000 pracowników) (75%), wzrost efektywnego czasu pracy z 60% do 86% (40%) Biuro (ubezpieczenia) Wprowadzanie danych Pielęgniarka w szpitalu Przeprojektowanie stanowisk pracy: regulowane krzesła, biurka, podstawy pod klawiatury, oświetlenie 1 000 000 $ w ciągu trzech lat z tytułu spadku kosztów rekompensat dla pracowników Przeprojektowanie stanowisk pracy: Wzrost tempa z 9480 do 11300 regulowane krzesła, biurka, podstawy pod znaków/godz. Spadek wskaźnika klawiatury, oświetlenie. Zmiana koloru ścian. błędów z 0,19-4,73% do 0,18- Przerwy w pracy 1,10%. Program redukcji podnoszonych ciężarów. Zakup urządzeń mechanicznych ułatwiających podnoszenie. 14% redukcja strat czasu, 33% spadek skarg personelu w ciągu 3 lat całkowita różnica w produktywności w ciągu dnia - 16,8%. Dystrybucja paliwa Modyfikacja wyposażenia, trening, zmiana systemu zarządzania Spadek wypadków o 54% w ciągu 2 lat, spadek straconych dni roboczych o 94% 45 46 Wymiary ciała ludzi Projektowanie ergonomiczne Wymiary użytkowników najważniejszymi danymi w projektowaniu Ciało ludzkie - najważniejszym elementem stanowiska pracy Zmienność wymiarów podstawowa charakterystyka populacji użytkowników utrudnia zadawalające wszystkich pracowników ukształtowanie przestrzeni pracy 47 48 8
Rozkład normalny Ograniczenia jednokierunkowe Minimalne - zasięgi Maksymalne Wysokościowe parametry stanowiska pracy (prześwity) Wartości ograniczające - wartość progowa minimalna i maksymalna Wymiary bezpieczeństwa 49 50 Ograniczenia dwukierunkowe Populacja użytkowników Właściwości biomechaniczne i fizjologiczne Właściwości fizjologiczne organizmu Obciążenie Zmęczenie Funkcjonowanie zmysłów Regulacja Sprawność biomechaniczna Dopuszczalne zakresy ruchomości stawów Wyzwalane siły i momenty 51 52 3. Analiza powiązań Wybór wyposażenia Analiza wszystkich czynności wybór wyposażenia wybór pozycji roboczej Punkty wiążące Zadanie Kryteria rozmieszczania obiektów pracy ważność częstość użycia kolejność użycia obiekty używane kolejno blisko siebie spełniane funkcje łączenie w grupy (bloki) 53 54 9
Wysokość robocza zależy od Wysokości płaszczyzny roboczej przy pracy w pozycji stojącej Wymiarów pracownika Charakteru zadania Dokładność Siła Rozmiar obiektu praca precyzyjna praca lekka praca ciężka 55 56 Orientacyjne dane do projektowania stanowisk A zasięg normalny (optymalny) B zasięg maksymalny C obszar optymalny dla pracy oburącz Ergonomiczne zasady projektowania wg Jabłońskiego Antropocentryzm decyzje dotyczące bezpieczeństwa i ergonomiczności użytkowania najważniejsze, przed kryteriami technicznymi i ekonomicznymi 57 58 Ergonomiczne zasady projektowania wg Jabłońskiego 1. Proste użytkowanie 2. Wygodne użytkowanie bez zbędnego wysiłku 3. Zachowanie odpowiednich wymiarów i przestrzeni 4. Uwzględnianie wydolności umysłowej 5. Zapewnienie odpowiedniego środowiska 6. Czytelność informacji 7. Tolerancja dla błędów 8. Hierarchizacja celów ergonomicznych Projektowanie uniwersalne 59 60 10
Projektowanie uniwersalne Projektowanie produktów, budynków i przestrzeni w sposób odpowiadający możliwie wszystkim użytkownikom 7 zasad UD 1. Równość w korzystaniu 2. Elastyczność 3. Roste i intuicyjne korzystanie 4. Łatwo dostępna informacja 5. Tolerancja dla błędów 6. Mały wysiłek fizyczny 7. Odpowiednie rozmiary i przestrzeń 61 62 Analiza dostępności wytyczne dla budynków użyteczności publicznej 1. Uwzględnienie niepełnosprawności: sensorycznej, fizycznej, psychicznej, kulturowej 2. Uwzględnienie podstawowych potrzeb użytkowników w zakresie: mobilności, orientacji, dostępności do informacji, bezpieczeństwa. ZASADA 1: Równość w korzystaniu takie same zasady korzystania dla wszystkich użytkowników, w najszerszym możliwym zakresie, bez konieczności korzystania z rozwiązań zastępczych dla określonej grupy ludzi, niedopuszczalna jest segregacja lub napiętnowanie niektórych użytkowników, prawo do prywatności, ochrony i bezpieczeństwa powinny być zapewnione wszystkim w równym stopniu, 64 ZASADA 2: Elastyczność wybór pomiędzy metodami użytkowania, wzornictwo dostosowane jednocześnie do osób lewo i praworęcznych, należy ułatwiać użytkownikom zachowanie dokładności i precyzji przy korzystaniu z danego urządzenia, ZASADA 3: Proste i intuicyjne korzystanie unikać zbędnego komplikowania, spójność z oczekiwaniami użytkownika i jego intuicją, otoczenie dopasowane do umiejętności językowych użytkowników, szeregować informacje w zależności od stopnia ich ważności, poznać opinię użytkowników przed i po wdrożeniu danego rozwiązania. 65 66 11
ZASADA 4: Łatwo dostrzegalne informacje używać różnych form przekazu (obrazu, słowa, dotyku) ograniczając nadmiar niepotrzebnych informacji, odpowiedni kontrast pomiędzy informacjami a otoczeniem, wyróżnić podstawowe informacje, zgodność pomiędzy różnymi zastosowanymi technikami tak by umożliwić korzystania osobom mającym różne ograniczenia poznawcze (np. jednocześnie osobom niewidomym i głuchym) 67 ZASADA 5: tolerancja dla błędów Rozmieszczanie elementów w celu zminimalizowania zagrożeń i błędów Najczęściej używane elementów najbardziej dostępne; niebezpieczne elementy wyeliminowane lub ekranowane Ostrzeżenia o zagrożeniach i błędach 68 ZASADA 6: minimalizacja wysiłku fizycznego zachowanie neutralną pozycję ciała Używanie niewielkich sił Minimalizacja powtarzalnych czynności Minimalizacja przedłużonego wysiłku fizycznego. ZASADA 7: odpowiednie rozmiary i przestrzeń Dla jak najszerszego grona użytkowników Zgodnie z zasadą: mały ma sięgnąć, duży ma się zmieścić 69 70 Stanowisko pracy przy komputerze Umieszczenie stanowiska w pomieszczeniu Zachowanie odległości między stanowiskami 72 12
Przykład rozmieszczenia stanowisk pracy Podstawowe parametry stanowiska oprawy oświetleniowe 73 74 Ćwiczenia rozciągające rozluźniające Krzesło biurowe Obrotowa, stabilna, min. pięcioramienna podstawa na kółkach Regulowana płyta siedziska Szerokość min. 40 cm Wysokość 40-50 cm Wyprofilowane oparcie pleców o regulowanej wysokości oraz kącie pochylenia (5 do przodu, 30 do tyłu) Tapicerka względnie twarda, pokrycie szorstkie i przewiewne Podłokietniki 75 76 Kneeling chair Swopper 13
Krzesła alternatywne - balance chair (ball chair) Krzesła alternatywne Siodło (saddle chair) 79 80 Krzesła alternatywne Stojąco siedzące miejsce pracy Wysokość płaszczyzny pracy w pozycji siedzącej dostosowana do wymiarów osób wysokich (95. centyl wzrostu) (A) związana z wysokością płyty siedziska (B) umożliwiająca uzyskanie wymaganej przestrzeni dla ud (C) 81 82 Biurko Monitor Powierzchnia 120 80 cm min. Kolor jasny, powierzchnia matowa Regulowana wysokość Podnóżek Regulacja kąta pochylenia i obrotu Górna krawędź na wysokości oczu (lub poniżej) Odl. 40-75 cm od operatora 83 84 14
Klawiatura obudowa oraz klawisze matowe, w jasnym kolorze (brak odbić i olśnień) wyraźne, czytelne i trwałe oznaczenia wyczuwalny skok każdego klawisza możliwie niski profil, środkowy rząd klawiszy (A, S, D, F, G) nie wyżej niż 30 mm nad biurkiem regulacja pochylenia w granicach 0-15 w kierunku użytkownika odległość 10 15 cm od krawędzi biurka Mysz Miejsce na stole na nadgarstek Owalna Pasująca do dłoni Uwypuklona Masa min. 100 g ewent. żelowa podpórka pod nadgarstki 85 86 Inne wyposażenie Podnóżek Powierzchnia 30 na 50 cm Pochylenie 0-25 Uchwyt na dokumenty Zalecenia ergonomiczne Min. 5 minut przerwy po każdej godzinie pracy Łączenie pracy przy komputerze z innymi pracami Odmrożenie postawy ciała podczas pracy częste korekty ułożenia barków, miednicy oraz kończyn dolnych wykorzystanie ruchomości płyty siedziska ( bujanie się ) zmiany pozycji z pochylonej do przodu na odchyloną do tyłu z plecami podpartymi Ciężar ciała na guzach kulszowych, nie udach Unikanie: wyginania nadgarstków zakładania nogi na nogę siedzenia na podkurczonej nodze 87 88 Regulacja Regulacja http://www.ergotron.com/ 15