ERGONOMIA PRODUSELOR

Cursul text

1

1. DEFINIREA ERGONOMIEI ŞI CARACTERUL SĂUINTERDISCIPLINAR

1.1. Definiţia ergonomiei

Ergonomia este ştiinţa care utilizează cunoştinţele despre capacităţile şi limitărileumane pentru proiectarea de produse, sarcini, posturi şi organizaţii pentru o utilizare sigură,eficientă şi confortabilă.

Cuvântul ergonomie este un termen creat artificial prin alăturarea cuvintelor din limbagreacă “ergos” (muncă) şi “nomos” (lege). Deoarece preocupările asociate acestui domeniudatează de sute de ani, au circulat şi mai circulă o serie de alţi termeni cu aceeaşi semnificaţie:ştiinţa muncii, ingineria factorilor umani sau psihologie inginerească etc.

Obiectivul ergonomiei este proiectarea de structuri ce vor fi utilizate sigur, eficient şiconfortabil. Structurile pot fi de tip produs, sarcină, post sau organizaţie.

1.2. Caracterul de ştiinţă de graniţă al ergonomiei

Ergonomia este o ştiinţă de graniţă, având elemente din ştiinţele medicale (anatomie,fiziologie, psihologie, igienă), ştiinţe tehnice (tehnologie, mecanică, chimie, optică, termotehnică),ştiinţe economico-sociale (management, marketing, tehnica securităţii muncii) şi alte domenii(design, arhitectură).

Ergonomia este o ştiinţă distinctă, atât prin caracterul său multidisciplinar, cât şi princalitatea sa de ştiinţă integratoare a elementelor menţionate într-un tot unitar. De asemenea,obiectul de studiu al ergonomiei este singular: sistemul om-produs-mediu.

Având în vedere că un sistem este suma elementelor componente, dar şi a relaţiilor dintreele, sistemul om-produs-mediu prezintă o complexitate deosebită. Subsistemul cel mai complexeste omul. În mod tradiţional, el este elementul de legătură şi cel care realizează reglareasistemului.

Deoarece fiecare om este, din punct de vedere fizic şi intelectual, un univers unic,adaptabilitatea fiecăruia este nuanţat diferită la solicitările diferitelor sisteme om-produs-mediu.Astfel, sistemul poate fi optimizat prin:

orientarea profesională a factorului uman; pregătirea de specialitate; selecţia profesională; reorientarea profesională.Sute de ani, produsele au fost proiectate şi realizate avându-se în vedere exclusiv

considerente tehnico-economice; omul era cel care trebuia să se adapteze, plătind “costuri”diferite, de la disconfort la boală profesională sau accident. De aceea, utilizarea sigură, eficientă şiconfortabilă a produselor, respectiv asigurarea condiţiilor optime pentru executarea sarcinilor,presupun:

proiectarea produselor în concordanţă cu capacităţile umane; conceperea unei ambianţe care să asigure siguranţa muncii; utilizarea corectă a capacităţii umane; repartizarea raţională a sarcinilor; economia energetică a organismului; asigurarea condiţiilor de împlinire profesională.Problemele pe care ergonomia încearcă să le rezolve au apărut de când prima fiinţă

antropoidă a utilizat unelte. Pe parcursul progresului tehnologic al societăţii umane, aceste

ERGONOMIA PRODUSELOR

Cursul text

2

probleme s-au înmulţit şi şi-au sporit complexitatea. Practic, astăzi, cu toate progresele dindomeniul ergonomiei, decalajul dintre realizările tehnice şi posibilităţile de adaptare ale omuluieste mai mare ca oricând.

2. DIMENSIUNILE ANTROPOMETRICE, MIŞCĂRILE ŞIPOZIŢIILE CORPULUI UMAN

2.1. Dimensiunile antropometrice

Antropometria este o metodă de studiu antropologic, care constă în determinareadimensiunilor diferitelor părţi ale corpului omenesc, precum şi a altor parametri fizici ai părţilorcorpului omenesc, respectiv volume, centre de greutate, momente de inerţie şi mase.

Există două tipuri de dimensiuni antropometrice: statice şi dinamice. Dimensiuniledinamice sunt aferente corpului uman în activitate şi, de aceea, sunt cele utilizate în proiectareamaşinilor, sculelor, instalaţiilor, echipamentelor de protecţie şi clădirilor.

Principiile generale de aplicare a antropometriei sunt: considerarea existenţei operatorului; operatorul trebuie imaginat funcţional; trebuie să se ţină seama de factorii de variabilitate a dimensiunilor umane; prevederea unor limite ample ale toleranţei spaţiale pentru oameni şi echipament.Atunci când se proiectează orice tip de echipament neautomat, trebuie să se prevadă

spaţiu pentru corpul operatorului şi pentru mişcările sale. Trebuie să se ţină seama de posibilităţileoperatorului de a ajunge la diferite organe de comandă şi de a putea aplica forţa necesară pentruacţionare.

Dimensiunile antropometrice variază în funcţie de vârstă, sex şi origine etnică.Dimensiunile cresc până la sfârşitul adolescenţei, se menţin constante până la mijlocul vârsteiadulte, pentru a descreşte ulterior. Chiar în condiţiile în care au împărţit acelaşi habitat,dimensiunile antropometrice ale grupurilor etnice variază semnificativ ca urmare a moşteniriigenetice. De exemplu, americanii de origine africană au picioare mai lungi şi trunchiul mai scurtdecât americanii de origine europeană.

Dimensiunile antropometrice mai variază şi în funcţie de profesie din două motive: a)selecţia profesională, care impune restricţii fizice la angajare şi b) tipul de muncă fizică aferentăprofesiei, care contribuie la dezvoltarea anumitor categorii de muşchi.

În proiectarea produselor, se pot aplica trei demersuri pentru a se respecta limitărileantropometrice:

proiectare pentru întreaga populaţie; proiectare pentru medie; proiectare cu posibilitatea de reglare.Proiectarea pentru întreaga populaţie presupune luarea în considerare a valorile

extreme ale domeniului de variaţie a unei anumite dimensiuni. Cu alte cuvinte, acest demers s-arcaracteriza astfel: “Cel mai mare trebuie să încapă, iar cel mai mic să ajungă”. De exemplu,valoarea maximă a înălţimii omului se utilizează pentru determinarea înălţimii uşilor, iardimensiunea minimă dintre cot şi deget - pentru amplasarea butoanelor pe un pupitru de comandă.

Proiectarea pentru medie se aplică atunci când nu mai există altă posibilitate. Omulmediu nu există, deoarece chiar dacă un individ are câteva dimensiuni egale cu media statistică apopulaţiei, cu siguranţă are altele deviate de la medie. Astfel, un produs proiectat pentru medie vaputea fi folosit confortabil de majoritatea populaţiei, dar va da probleme restului.

Proiectarea cu posibilitatea de reglare a produsului este demersul optim. Produsele cese pot regla în funcţie de utilizator dau deplină satisfacţie întregii populaţii. Se pot regla scaunelesau pupitrele. Din păcate, proiectarea cu posibilitatea de reglare nu se poate aplica întotdeauna.

ERGONOMIA PRODUSELOR

Cursul text

3

Metodologia de proiectare antropometrică este următoarea:1. Stabilirea dimensiunii(lor) antropometrice determinante în utilizarea confortabile a

produsului respectiv. De exemplu, înălţimea picioarelor este determinantă pentru înălţimeaplatformei de şezut a scaunelor.

2. Stabilirea parametrilor populaţiei ce va utiliza produsul (vârstă, sex, rasă, profesie).3. Stabilirea demersului optim pentru cazul respectiv.4. Determinarea procentului de populaţie pentru care produsul va fi confortabil (90%, 95%

etc.) - dacă este cazul.5. Alegerea tabelelor, figurilor sau nomogramelor adecvate pentru populaţia considerată,

urmată de extragerea valorilor relevante.6. Considerarea îmbrăcăminţii (de lucru, de iarnă etc.) - dacă este cazul.7. Construirea unei machete în mărime naturală pentru testarea ergonomică

2.2 Mişcările corpului uman

Mişcările pe care le poate executa corpul uman sunt: flexia - mişcarea prin care două segmente ale unui membru se apropie între ele (de

exemplu: antebraţul de braţ, gamba de coastă şi strângerea pumnului). extensia - mişcarea prin care două segmente se îndepărtează unul de celălalt; adducţia - mişcarea prin care un membru sau un segment al membrului se apropie de

planul median (de exemplu aducerea braţului lângă corp); abducţia - mişcarea prin care un membru sau un segment al membrului se depărtează

de planul median; pronaţia - mişcarea de rotaţie prin care mâna şi antebraţul se rotesc în sens

trigonometric (privind de la cap spre palmă); supinaţia - mişcarea inversă pronaţiei.Mişcările descrise anterior pot fi efectuate de diferite părţi ale corpului. Aceste mişcări se

clasifică după: a) gradul de dificultate; b) lungimea cursei şi c) masa musculară implicată.Astfel, există 5 categorii (tab. 2.1):

Tab. 2.1Categoria mişcării Pivotul mişcării Organele în mişcare

I Încheietura degetelor DegeteleII Încheietura pumnului Degetele şi palmaIII Încheietura cotului Degetele, palma şi antebraţulIV Umărul Degetele, palma, antebraţul şi braţulV Trunchiul Degetele, palma, antebraţul, braţul şi

trunchiul

Cu cât cursa mişcării este mai mare şi cu cât antrenează o masă mai mare de muşchi,mişcările sunt mai obositoare, mai lente şi mai imprecise.

Astfel, cele mai precise mişcări sunt cele din categoriile I - III. De asemenea, în cazulacestor mişcări oboseala apare cu întârziere.

În funcţie de zona unde se desfăşoară, mişcările pot fi: mişcări din zona normală de muncă (categoriile I - III); mişcări din zona maximă de muncă (categoriile IV - V).

2.3. Poziţiile corpului uman

În activitatea sa, omul execută mişcări complexe din poziţii variabile cu solicitarea integralăa structurilor funcţionale. Principalul criteriu de clasificare a poziţiilor corpului este suprafaţa desprijin.

ERGONOMIA PRODUSELOR

Cursul text

4

Există următoarele poziţii tipice ale corpului uman în procesul muncii: ortostatică (în picioare); şezând (aşezat); clinostatică (culcat).Poziţia ortostatică are ca suprafaţă de sprijin faţa plantară a piciorului. Această poziţie

poate suferi modificări, în funcţie de tipul sprijinului (uni sau bilateral) şi cu deplasarea sau nu apărţilor corpului.

Poziţia şezând are ca suprafaţă de sprijin faţa posterioară a coapsei şi pelvisului. Dacăspatele este sprijinit, întreaga musculatură este relaxată. Flexia anterioară favorizează stabilitateaşi menţine tonusul muscular.

Poziţia clinostatică are ca suprafaţă de sprijin faţa anterioară (posterioară) a trunchiului şimembrelor inferioare.

2.4. Poziţiile mâinii

Mâna umană poate fi considerată a fi un mecanism foarte sofisticat, capabil de a executamişcări complicate şi precise, dar şi de a exercita forţe mari. Zona de proiecţie corticală a mâiniloreste egală cu zona aferentă trunchiului şi membrelor inferioare, fapt sugestiv pentru importanţamâinii.

Clasificarea poziţiilor mâinii este următoarea: atingerea cu degetul; atingerea cu palma; apucarea cu degetele neopozabile; apucarea fină cu toate degetele; apucarea de forţă cu toate degetele; apucarea cu policele şi indexul; apucarea cu policele, indexul şi degetul mijlociu; apucarea cu palma şi degetele; apucarea de forţă maximă.Atingerea, respectiv apăsarea, cu degetul se produce atunci când omul testează

temperatura sau textura unui obiect, respectiv când apasă un buton, de exemplu.Atingerea, respectiv apăsarea, cu palma are loc când omul se sprijină cu palma de un

perete, de exemplu, sau când acţionează un buton de mari dimensiuni.Apucarea cu degetele neopozabile se produce atunci când omul trage de mânerul unui

sertar, de exemplu (atunci când mânerul nu este sub formă circulară).Apucarea fină cu toate degetele implică utilizarea vârfurilor degetelor. Este folosită pentru

manipularea obiectelor de foarte mici dimensiuni (ace, de exemplu). Rotirea acestor obiecte, înaceastă poziţie, este relativ dificilă. Forţele ce se pot aplica sunt foarte mici.

Apucarea de forţă cu toate degetele implică utilizarea părţii laterale a falangelor terminale.Se foloseşte pentru rotirea unor obiecte precum discuri. Forţele dezvoltate de mână sunt destul demari.

Apucarea cu policele şi indexul permite poziţionări ale obiectelor cu o precizie medie şi oforţă moderată. Se apreciază că forţa de apucare maximă în această poziţie a mâinii este 25% dinforţa maximă dezvoltată în apucarea de forţă maximă.

Apucarea cu policele, indexul şi degetul mijlociu este poziţia mâinii care scrie saudesenează. Precizia este mare, iar forţa este moderată.

Apucarea cu palma şi degetele permite aplicarea unor forţe considerabile, dar cu preciziimodeste ale mişcărilor.

Apucarea de forţă maximă este poziţia mâinii care apucă o ganteră, o manşă şi permiteaplicarea întregii forţe a încheieturii şi a antebraţului. Rotiri de mare amploare ale mâinii sunt deevitat, deoarece pot conduce la răniri.

ERGONOMIA PRODUSELOR

Cursul text

5

Folosirea mănuşilor conduce la scăderea forţei de apucare cu aproximativ 20%, existândvariaţii în funcţie de material. Astfel, forţa de apucare scade cu 19% pentru mănuşile din cauciuc şicu 26% pentru mănuşile din bumbac.

3. SISTEMUL OM-PRODUS-MEDIU

3.1. Definirea sistemului om-produs-mediu

În general, un sistem este constituit din: a) ansamblul de elemente; b) relaţiile dintreelemente; c) realizarea în comun a unor funcţii; d) dispunerea ordonată (după model).

Sistemul om-produs-mediu este un ansamblu format din unul sau mai mulţi oameni şiuna sau mai multe componente fizice (produse) care interacţionează pe baza unui circuitinformaţional, în cadrul unui mediu fizic şi social, în vederea realizării unui scop comun.

3.2. Caracteristicile sistemului om-produs-mediu

Caracteristicile sistemului om-produs-mediu sunt: a) adaptabilitatea; b) stabilitatea; c)fiabilitatea.

Adaptabilitatea este capacitatea sistemului de a se modifica pe parcurs, conform noilorcerinţe apărute.

Problemele de adaptabilitate pe care ergonomia încearcă să le rezolve sunt legate de: progresul tehnologic prin pregătirea şi perfecţionarea profesională permanentă; integrarea profesională; atitudinea personalului faţă de schimbările sistemului; implicaţiile psihologice ale evoluţiilor profesiunilor.Stabilitatea sistemului înseamnă funcţionarea sistemului vreme îndelungată conform

condiţiilor prestabilite. Sistemul este supus permanent unor factori perturbatori, care tind să-lscoată din starea de funcţionare. Influenţa factorilor perturbatori este minimizată prin fenomenul dereglare. Reglarea este efectuată de om, cu excepţia sistemelor automatizate.

Reglarea constă în sesizarea diferenţei reale dintre scop şi rezultat şi acţiunea pentruanularea acestei diferenţe. Omul are avantajul că poate acţiona eficient în cazul unor factoriperturbatori nestandard şi are dezavantajul că, datorită unor condiţii subiective, nu poate identificafactori perturbatori standard.

Fiabilitatea este însuşirea unui sistem de a îndeplini o anumită funcţiune, în condiţiideterminate şi într-un interval de timp dat. Într-o exprimare mai puţin strictă, fiabilitatea exprimăîncrederea acordată sistemului.

Fiabilitatea se referă la fiabilitatea proprie produselor şi la menţinerea operatorului într-oformă fizică şi psihică proprie unei activităţi eficiente.

3.3. Subsistemele sistemului om-produs-mediu

Cele trei subsisteme ale sistemului om-produs-mediu se deosebesc radical din punct devedere al gradului de determinare a efectelor unei cauze (tab. 3.1).

Tab. 3.1Subsistem Tip sistem

Produs sistem determinatMediu sistem probabilisticOm sistem probabilistic-autoadaptiv

ERGONOMIA PRODUSELOR

Cursul text

6

Gradul de determinare a efectelor unei cauze exprimă măsura în care este previzibilăcomportarea sistemului la declanşarea unor factori cunoscuţi.

Astfel, un sistem determinat se caracterizează prin nivelul maxim al determinării relaţiilordintre cauză-efect. Produsul va “răspunde” identic la aceeaşi acţionare, indiferent când sau de câteori aceasta se produce. Există fireşte uzura, dar influenţa ei este minimă.

Un sistem probabilistic este un sistem în care determinarea efectelor unei anumite cauzese caracterizează printr-o probabilitate ce poate fi calculată. Niciodată nu este sigur că o anumităcauză va produce acelaşi efect.

Sistemele probabilistic-adaptive funcţionează după criteriile unui sistem probabilistic, dar aucapacitatea de a reţine şi înmagazina ca experienţă efectele obţinute anterior, ceea ce conduce laperfecţionarea continuă a sistemului.

În cazul sistemului om-produs-mediu, omul este cea mai slabă verigă, dar şi cel maiimportant element de legătură, reglare şi menţinere a sistemului.

Omul se caracterizează, ca subsistem al sistemului om-produs-mediu, prin: tendinţăpropensivă; capacităţi; cadru impus.

Tendinţa propensivă este expresia aspiraţiei omului spre realizare, împlinire în cadrulsistemului. Este componenta obiectivă a motivaţiei.

Capacităţile umane sunt suma integrată a proprietăţilor fizice şi psihice ale omului.Capacităţile sunt rezultatul moştenirii genetice sau au fost dobândite sub influenţa mediului fizic şisocial.

Cadrul impus constă în imperativele pe care omul nu le poate evita în activitatea sa. Pot ficerinţe biologice (hrană, apărare, odihnă etc.) sau sociale (desemnate generic prin termenul de“datorie”).

În relaţia sa cu celelalte două subsisteme, omul este supus unor solicitări diverse: solicităride mediu (fizico-chimice); solicitări economice; solicitări sociale; solicitări psihice; solicitărifiziologice; solicitări tehnice şi alţi factori.

Primele mecanisme de răspuns ale omului la solicitări sunt reflexele (necondiţionate şicondiţionate). Dar reflexele nu sunt suficiente pentru a rezolva toate problemele ridicate desistemul om-produs-mediu. Omul realizează funcţia de reglare a sistemului prin inteligenţă.

Inteligenţa este capacitatea fiinţei umane de a sesiza şi înţelege realitatea şi de a acţionaîn cunoştinţă de cauză. Inteligenţa are o funcţie adaptivă excepţională. Mecanismul funcţionăriiinteligenţei cuprinde următoarele etape:

perceperea realităţii prin experienţă individuală; analiza realităţii prin reducere la formele cele mai simple; crearea de modele mentale sintetizate din concluziile analizei; recunoaşterea modelelor în noile experienţe; acţionare conform modelului.