Эргономика рабочего места и пульта оператора

Эргономика рабочего места и пульта оператора — это набор конструктивных решений, при которых рабочая зона, органы управления и средства отображения информации соответствуют антропометрическим, физиологическим и психологическим возможностям человека. Правильно построенное рабочее место снижает утомляемость, сокращает количество ошибок и время выполнения операций, а также прямо влияет на функциональную безопасность машины: оператор, который видит индикаторы и дотягивается до кнопок без напряжения, успевает вовремя среагировать на отклонение от режима.

В статье разобраны зоны досягаемости моторного поля, антропометрические основы компоновки, высота рабочей поверхности при работе сидя и стоя, требования к пульту и креслу оператора, цветовое кодирование органов управления и индикаторов, углы зрительного наблюдения и нормы освещённости. Ссылки даны на действующие ГОСТ Р ИСО 6385-2016, ГОСТ 12.2.032-78, ГОСТ 12.2.033-78, ГОСТ 22269-76, ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007, ГОСТ Р МЭК 60073-2000, а также на СанПиН 1.2.3685-21 и СП 52.13330.2016.

Нормативная база и принципы

Базовый принцип современной эргономики — проектировать рабочую систему от характеристик и ограничений человека, а не подгонять человека под уже сделанное оборудование. Этот системный подход закреплён в ГОСТ Р ИСО 6385-2016 «Эргономика. Применение эргономических принципов при проектировании производственных систем» (идентичен ISO 6385:2016). Стандарт требует учитывать рабочую задачу, рабочую среду, оборудование и организацию труда уже на стадии концепции — как превентивное средство снижения травматизма и ошибок, а не как способ исправлять выявленные после ввода в эксплуатацию проблемы.

Для рабочего места у станка и для пульта оператора нормативная база разделяется на несколько уровней. Общие требования к взаимному расположению элементов пульта, средств отображения и кресла даны в ГОСТ 22269-76, размерные характеристики при работе сидя — в ГОСТ 12.2.032-78, при работе стоя — в ГОСТ 12.2.033-78. Антропометрические основания и пространственные требования к рабочим местам машин — в ГОСТ Р ИСО 14738-2007 и ГОСТ Р ИСО 7250-1-2013. Требования к самим дисплеям и органам управления вынесены в серию ГОСТ Р ИСО 9355 (части 1, 2 и 3). Правила выбора и маркировки органов управления и аварийного останова на станочном электрооборудовании установлены ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007, а правила кодирования индикации цветом — ГОСТ Р МЭК 60073-2000. Для диспетчерских и центров управления применяется серия ГОСТ Р ИСО 11064. Освещение нормируется СанПиН 1.2.3685-21, СП 52.13330.2016 и ГОСТ Р 55710-2013.

Эргономические требования — это не «удобство», а часть требований безопасности машины: ошибка оператора, вызванная неудачной компоновкой пульта или плохой видимостью индикатора, рассматривается как конструктивный дефект.

Антропометрия и зоны досягаемости моторного поля

Конструкция рабочего места и взаимное расположение его элементов (сиденье, органы управления, средства отображения информации) должны соответствовать антропометрическим, физиологическим и психологическим характеристикам человека и характеру работы. ГОСТ 12.2.032-78 и ГОСТ 12.2.033-78 предписывают: если оборудование обслуживают и мужчины, и женщины — используют общие средние антропометрические показатели; если рабочее место занимает один пол — показатели соответствующего пола. Для машин общего применения ГОСТ Р ИСО 14738-2007 рекомендует обеспечить совместимость с рабочими размерами не менее чем для 5-го перцентиля женщин и 95-го перцентиля мужчин — то есть с подавляющим большинством взрослого населения.

Три зоны моторного поля

Любая операция должна укладываться в зону досягаемости моторного поля — пространство, в пределах которого работающий может выполнять движения руками без перенапряжения. Внутри этой зоны выделяют три подзоны, разнесённые по частоте использования органов управления:

Эта градация применяется одинаково для работы сидя (ГОСТ 12.2.032-78, п. 3.3) и стоя (ГОСТ 12.2.033-78, п. 3.3). ГОСТ 12.2.033-78 (п. 3.4) дополнительно допускает располагать за пределами зоны досягаемости моторного поля органы управления, используемые до 5 раз в смену. Аварийные органы управления располагают в пределах зоны досягаемости моторного поля и снабжают средствами опознавания и защиты от непроизвольного и самопроизвольного срабатывания (ГОСТ 12.2.032-78 и ГОСТ 12.2.033-78, п. 3.5).

При работе двумя руками органы управления размещают так, чтобы не было перекрещивания рук. Это базовое правило ГОСТ 22269-76 и ГОСТ 12.2.032-78 (п. 3.2): перекрещивание увеличивает время реакции, провоцирует ошибочные нажатия и быстро утомляет плечевой пояс.

Высота рабочей поверхности: сидя и стоя

Идеальный путь — регулируемая по высоте рабочая поверхность, выбираемая по номограммам ГОСТ 12.2.032-78 (для работы сидя) и ГОСТ 12.2.033-78 (для работы стоя) с учётом роста работающего и тяжести труда. Если регулировка невозможна, конструкция должна быть рассчитана на работающего ростом 1800 мм, а для людей меньшего роста разница компенсируется повышенной подставкой для ног.

Работа сидя

Нерегулируемая высота рабочей поверхности при работе сидя выбирается по таблице 1 ГОСТ 12.2.032-78 в зависимости от точности зрительной работы и пола работающего:

В вертикальной плоскости при работе сидя ГОСТ 12.2.032-78 (п. 3.4) ограничивает обычное размещение органов управления уровнем 1100 мм от уровня пола. Выше 1100 мм органы управления допускаются только в редко используемых случаях и при отсутствии технической альтернативы.

Высоту нерегулируемого сиденья по таблице 2 ГОСТ 12.2.032-78 принимают: для женщин — 400 мм, для мужчин — 430 мм, для смешанного состава — 420 мм. Расстояние от сиденья до нижнего края рабочей поверхности — не менее 150 мм, высота пространства для ног — не менее 600 мм. Подставка для ног должна быть регулируемой по высоте, шириной не менее 300 мм и длиной не менее 400 мм, поверхность рифлёная, по переднему краю — бортик высотой 10 мм.

Работа стоя

Рабочее место стоя ГОСТ 12.2.033-78 предписывает организовывать при работе средней тяжести и тяжёлой, а также когда технологически требуемая рабочая зона превышает размеры рабочей зоны при работе сидя. Корпус работающего должен находиться в прямом положении или с наклоном вперёд не более чем на 15°. Нерегулируемая высота рабочей поверхности по таблице 1 ГОСТ 12.2.033-78:

Для близкого подхода к станку или машине должно быть выделено пространство для стоп: не менее 150 мм по глубине, 150 мм по высоте и 530 мм по ширине (ГОСТ 12.2.033-78, п. 2.7). Часто используемые менее важные органы управления при тяжёлой работе нельзя располагать выше 1000 мм от площадки, на которой стоит рабочий (п. 3.3).

Компоновка пульта оператора

ГОСТ 22269-76 формулирует базовые принципы взаимного расположения пульта управления, средств отображения информации, органов управления, кресла и вспомогательного оборудования. При компоновке учитывают рабочую позу оператора, пространство для его размещения, возможность обзора элементов рабочего места и пространства за его пределами, возможность ведения записей и размещения документации.

Группировка элементов на пульте подчиняется двум правилам, действующим одновременно: по функциональным связям и по последовательности использования. Средства отображения информации группируют так, чтобы их группы соответствовали либо последовательности операций оператора, либо функциональным связям систем, которые они представляют. Органы управления располагают так, чтобы их последовательность совпадала с последовательностью действий оператора. Органы управления, применяемые только для технического обслуживания и регулировки, размещают отдельно или изолируют от оператора на время основной работы.

Принципы по ГОСТ Р ИСО 9355-1-2009

ГОСТ Р ИСО 9355-1-2009 «Эргономические требования к проектированию дисплеев и механизмов управления. Часть 1. Взаимодействие с человеком» структурирует требования к компоновке в виде набора эргономических принципов. Из них для проектирования промышленного пульта оператора практически наиболее значимы:

1. Принцип группировки (4.1.3). Если действия с механизмами управления и наблюдение за дисплеями выполняются в установленной последовательности, информация на пульте должна быть размещена в той же последовательности. Если порядок не задан, элементы группируют по значимости для безопасности, частоте использования при штатной работе, последовательности промежуточных операций и функциональной зависимости.
2. Принцип идентификации (4.1.4). Метки, знаки и символы наносят непосредственно на органы управления и дисплеи или размещают рядом с ними; предпочтительно — на самом устройстве или несколько выше, чтобы они оставались видимыми при работе.
3. Принцип доступности (4.3.2). Дисплеи должны находиться в пределах поля зрения оператора всегда; важная информация по безопасности и часто используемые справочные данные — в зонах, наиболее часто попадающих в поле зрения. Положение рук оператора не должно перекрывать обзор индикаторов.
4. Принцип соответствия обучению (4.4.1). Функциональное назначение, направление перемещения и расположение элементов должны соответствовать сложившимся стереотипам: вращение по часовой стрелке или перемещение рукоятки вверх (вправо) — увеличение параметра. Игнорирование стереотипа повышает риск ошибки в стрессовой ситуации.

Отдельно ГОСТ Р ИСО 9355-1-2009 (п. 4.2.1) указывает: если время задержки реакции системы на воздействие оператора превышает 1 с, восприятие ответной реакции снижается, и проектировщик должен предусмотреть промежуточный сигнал обратной связи. Среднее время реакции оператора на ожидаемые сигналы — 0,2–0,3 с (приложение А.5 стандарта), на неожидаемые — более 0,5 с.

Кресло и поза оператора

Конструкция регулируемого кресла оператора по ГОСТ 12.2.032-78 (п. 2.4.1) должна соответствовать требованиям ГОСТ 21889-76 «Система „Человек-машина“. Кресло человека-оператора. Общие эргономические требования». Кресло должно обеспечивать физиологически рациональную рабочую позу с сохранением естественных изгибов позвоночника и длительное её поддержание в процессе работы, а при невозможности покинуть рабочее место длительное время — также условия для отдыха.

Кресло оператора по ГОСТ 21889-76 включает три основных элемента: сиденье, спинку и подлокотники. Дополнительные элементы — подголовник и подставка для ног (подлокотники в ряде случаев также относятся к дополнительным). Обязательно регулируются высота поверхности сиденья и угол наклона спинки; при необходимости — высота спинки, высота и угол наклона подлокотников, высота подголовника, высота и угол наклона подставки для ног. Регулировки должны иметь надёжную фиксацию в заданном положении (п. 1.13.1).

Если трудовая деятельность оператора связана с силовыми или резкими движениями либо требует строго определённого положения относительно средств отображения и органов управления, кресло выполняют фиксированным, но с возможностью изменения положения сиденья в горизонтальной плоскости и фиксации его в нужной точке.

Органы управления: типы, цвет, аварийный останов

Цветовое кодирование органов управления и кнопочных выключателей машинного оборудования установлено ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007 (раздел 10) и согласовано с ГОСТ Р МЭК 60073-2000. Цель — однозначная идентификация функции и снижение вероятности ошибочного действия в стрессовой ситуации.

Аварийный останов

Согласно ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007 (п. 10.7), устройства аварийной остановки должны быть легкодоступны и устанавливаться на каждом пульте управления и в других местах управления, откуда может инициироваться аварийная остановка. Допустимые типы исполнительных органов:

• кнопочный выключатель с толкателем в форме грибка или ладонной клавиши;
• выключатель, управляемый натяжением троса;
• выключатель, управляемый педалью без механической защиты.

Эти устройства должны обладать плюсовым (положительным) размыканием при непосредственном воздействии на орган управления — то есть размыкание контактов должно происходить механически принудительно, без зависимости от пружин. Орган управления окрашивают в КРАСНЫЙ цвет; если непосредственно вокруг кнопки имеется фоновая поверхность — её делают ЖЁЛТОЙ. Кнопочный толкатель должен быть выступающего типа или с грибовидной головкой; цвет кнопки не должен зависеть от состояния её подсветки.

Аварийный орган управления должен быть защищён от непроизвольного и самопроизвольного срабатывания (ГОСТ 12.2.032-78 и ГОСТ 12.2.033-78, п. 3.5), но защитные элементы (ободки, бортики) не должны препятствовать быстрому и однозначному приведению устройства в действие в нештатной ситуации. Защитные колпачки, требующие сдвига или отпирания перед нажатием, для аварийной кнопки неприемлемы.

Размещение по частоте и важности

Размещение всех органов управления подчиняется правилу зон моторного поля: очень часто используемые и наиболее важные — в оптимальной зоне 1, часто используемые — не дальше зоны 2 лёгкой досягаемости, редко используемые — в пределах зоны 3 досягаемости. ГОСТ 12.2.033-78 дополнительно ограничивает высоту: при тяжёлой работе часто используемые менее важные органы управления нельзя размещать выше 1000 мм от площадки.

При необходимости освобождения рук операции, не требующие точности и быстроты выполнения, могут быть переданы ножным органам управления. Это снижает нагрузку на верхние конечности, но требует продуманного размещения педалей и контроля случайного срабатывания.

Средства отображения информации и углы обзора

Размещение средств отображения информации (стрелочных и цифровых приборов, индикаторов, дисплеев) регулируется ГОСТ 22269-76 и одинаково сформулированными требованиями ГОСТ 12.2.032-78 (раздел 4) и ГОСТ 12.2.033-78 (раздел 4). Главный критерий — частота наблюдения и требуемая точность считывания показаний:

При работе стоя средняя высота расположения средств отображения информации по таблице 2 ГОСТ 12.2.033-78: для женщин — 1320 мм, для мужчин — 1410 мм, для смешанного состава — 1365 мм.

Цветовое кодирование индикаторов

Каждый цвет светового индикатора имеет закреплённое смысловое значение по ГОСТ Р МЭК 60073-2000. Число используемых цветов на пульте следует сводить к минимуму: чем больше цветов, тем выше вероятность ошибочной интерпретации.

Для световой сигнализации тревоги может применяться мигающий режим — он привлекает внимание оператора. После обнаружения сигнала допускается нажатием кнопки переключить мигающий режим в непрерывный, который сохраняется до устранения причины тревоги.

Для электронных видеодисплеев на пульте — операторских ЖК-панелей, мониторов АСУ ТП, программируемых клавишных полей — применяются требования серии ГОСТ Р ИСО 9241 (части 300, 303, 304 и др.). Они задают требования к яркости фона, контрасту знаков, регулировкам и устойчивости к внешнему освещению, обязательной к учёту при выборе и интеграции HMI-устройств в пульт.

Освещение рабочего места

Освещение производственных помещений и рабочих мест на промышленных предприятиях нормируется СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» (таблица 5.24), сводом правил СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение» (актуализированная редакция СНиП 23-05-95*, действует с изменениями) и ГОСТ Р 55710-2013 «Освещение рабочих мест внутри зданий. Нормы и методы измерений».

Норматив освещённости устанавливается по разряду зрительной работы, определяемому наименьшим размером объекта различения, а также по контрасту объекта с фоном и характеру самого фона. Уровень освещённости для основных категорий точности по таблице 5.24 СанПиН 1.2.3685-21:

Сопутствующие нормируемые параметры: объединённый показатель дискомфорта UGR (для большинства точных работ — не более 19–22, для менее точных — до 25–28) и коэффициент пульсации освещённости Кп (для точных работ — не более 10–15 %, для менее точных — до 20 %). Для общего искусственного освещения применяются источники света с индексом цветопередачи Ra не ниже 85 % (п. 84 СанПиН 1.2.3685-21). В помещениях с рабочими местами, оборудованными ПЭВМ, коэффициент пульсации не должен превышать 5 % (п. 85).

Нормы таблицы 5.24 СанПиН рассчитаны исходя из расположения объекта различения на расстоянии не более 0,5 м от глаз работающего. Для бо́льших расстояний разряд работы определяется по угловому размеру объекта — по таблице 5.22.

Типовые требования к освещению пульта

Для рабочих мест у пульта оператора СанПиН 1.2.3685-21 (таблица 5.25 — освещение рабочих мест в помещениях общественных зданий и сопутствующих производственных помещениях) приводит ориентиры, применимые и к промышленным операторским: для залов с персональными компьютерами и операторскими местами — 400 лк при общем освещении и 500 лк суммарно при комбинированном, при этом для экрана монитора (вертикальная плоскость) нормативная освещённость не более 200 лк. Объединённый показатель дискомфорта для таких помещений — не более 14, коэффициент пульсации — не более 5 %.

Принципиальные требования при проектировании освещения пульта:

• исключить прямые засветы и блики на экранах от потолочных светильников и оконных проёмов;
• обеспечить равномерность освещённости не менее 0,4 в зоне непосредственного окружения (полосе шириной не менее 0,5 м вокруг зоны зрительной работы) и не менее 0,1 в зоне периферии — ГОСТ Р 55710-2013, п. 4.4;
• в системе комбинированного освещения освещённость от общего освещения должна составлять не менее 10 % нормируемой суммарной освещённости и не менее 200 лк при разрядных источниках света (75 лк при лампах накаливания);
• предусмотреть аварийное освещение в соответствии с СП 52.13330.2016 (раздел 7.6) — резервное, эвакуационное, антипаническое — в зависимости от назначения помещения и сценариев отключения рабочего освещения.

Типовые ошибки компоновки

Большая часть проблем эргономики проявляется не сразу, а после нескольких недель эксплуатации — когда оператор уже накопил жалобы на усталость, боль в шее и плечах, ошибки нажатий. Ниже — повторяющиеся ошибки, которые встречаются на серийном оборудовании и которые в норме отлавливаются проверкой по чек-листу действующих стандартов.

• Аварийная кнопка не в зоне досягаемости. Установка устройства аварийного останова за пределами зоны досягаемости моторного поля (например, на боковой стенке шкафа, скрытой от оператора) нарушает ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007 и сводит к нулю саму функцию.
• Перекрещивание рук при двуручном управлении. Часто встречается на пультах, где «пуск» оказывается слева, а ключевой регулятор — справа, и оператору приходится постоянно переплетать кисти. Прямой запрет — п. 3.2 ГОСТ 12.2.032-78 и ГОСТ 12.2.033-78.
• Дисплей за пределами зоны ±15°. Размещение основного индикатора процесса под углом более 15° от нормальной линии взгляда вынуждает оператора держать голову повёрнутой и быстро вызывает шейную боль; для стрелочных приборов это к тому же снижает точность считывания.
• Однообразное цветовое кодирование. Использование зелёного цвета для кнопки «СТОП» или красного — для «ПУСК» прямо запрещено ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007 и приводит к ошибкам в нештатных ситуациях.
• Фиксированная высота под рост 1800 мм без подставки для ног. Без компенсирующей подставки людям меньшего роста приходится тянуться или стоять «на цыпочках», что нарушает требование п. 2.5 ГОСТ 12.2.033-78 о прямом положении корпуса с наклоном не более 15°.
• Светильник, светящий в экран. Прямой засвет приводит к снижению контраста изображения и провоцирует перенапряжение зрения; противоречит требованиям СанПиН 1.2.3685-21 к нормируемой освещённости экрана и UGR.
• Пульсация LED-светильников выше 5 % в зоне видеодисплеев. Хотя при субъективной оценке мерцания не видно, при длительной работе оно даёт мигрень и снижение концентрации.

Частые вопросы