Fizyka Środowiska Pracy - Katedra Systemów Zarządzania

Zasady zaliczenia
Fizyka Środowiska Pracy

Kolokwium na ostatnim wykładzie; drugi
termin ustalony na przedostatnim wykładzie
– wtedy też lista osób zwolnionych z
kolokwium za aktywność

Punktowana
obecność,
aktywność
wykładzie, realizacja zadań, kartkówki.
dr inż. Katarzyna Jach
[email protected]
http://ksz.pwr.edu.pl/kadra/katarzyna.jach/?profileta
b=posts
na
Konsultacje:
P2 s. 43 lub B1 415c
2
1
Fizyka Środowiska Pracy
Zarys tematyki
1.



Zagadnienia: szeroko rozumiane środowisko pracy i wpływ
środowiska na człowieka
Cel: neutralizować złe oddziaływanie, poprawiać
samopoczucie
Efekty kształcenia:
 PEK_W01: zna podstawowe zasady fizyki ze szczególnym
uwzględnieniem fizycznych czynników środowiska pracy,
ma wiedzę na temat oddziaływania wybranych czynników
środowiska pracy na organizm człowieka oraz obciążenie
pracą
 PEK_W02: zna podstawowe zasady ergonomii, narzędzia i
metody oceny obciążenia pracą oraz podstawy prawne i
normatywne bezpieczeństwa pracy i ergonomii
3
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Wstęp. Środowisko pracy i fizyka środowiska pracy – definicja. Ergonomia - historia,
cel i zadania
Człowiek w środowisku pracy. Dyrektywa Ramowa 89/391/EWG dotycząca
minimalnych wymagań bezpieczeństwa pracy i ergonomii. Niezawodność operatora.
Układ człowiek-maszyna-środowisko. Podstawy ergonomicznego projektowania.
Czynniki środowiska pracy i ich wpływ na wydajność pracy. Mikroklimat – podstawowe
pojęcia, ocena, oddziaływanie na organizm ludzki. Parametry fizyczne mikroklimatu.
Oświetlenie. Narząd wzroku i jego budowa. Podstawowe parametry światła i
oświetlenia wpływające na pracownika. Oddziaływanie oświetlenia na wydajność
pracowników
Dźwięk – podstawowe parametry fizyczne. Hałas. Budowa i funkcjonowanie narządu
słuchu. Oddziaływanie hałasu na człowieka. Przeciwdziałanie hałasowi.
Przestrzeń robocza człowieka. Zalecenia ergonomiczne kształtowania przestrzeni
pracy. Racjonalne rozmieszczanie elementów stanowiska pracy. Postawa ciała i ocena
wymuszenia. Czynniki determinujące wymuszenie postawy ciała. Konsekwencje.
Praca na stanowisku komputerowym. Organizacja przestrzeni roboczej na stanowisku
pracy z komputerem. Projektowanie elementów sygnalizacyjnych i sterowniczych.
Podstawowe zasady interakcji człowieka z komputerem
Obciążenie psychiczne i biomechaniczne pracą. Metody oceny obciążenia. Sposoby
redukcji obciążenia pracą
4
Historia ergonomii
Ergonomia
Narzędzia australopiteka
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.
Narzędzia z epoki paleolitu
Współczesne narzędzia
Wojciech Bogumił Jastrzębowski, 1857
5
6
1
Historia ergonomii


Historia ergonomii - Hipokrates
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

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
Historia ergonomii - W.F. Taylor

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
przedwczesnego zużycia „żywej maszyny”
Badania zależności między wielkością łopat,
masą ładunku, siłą mięśniową robotnika a
wydajnością pracy

Optymalizacja ładunku (21,5 funta)

optymalizacja powierzchni łopaty
powodu
9
Badanie ładowaczy
1.
Wstępna obserwacja – różne jednorazowe
porcje załadunku (od 1,7 do 17 kg)
2.
Wybór najlepszych robotników
3.
Eksperymenty z najlepszymi robotnikami
4.

Od pojemności 17 kg aż do 8 kg

Badanie wydajności w czasie
Wprowadzenie 15 typów łopat
10
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)


11
Aspekty bezpieczeństwa pracy
12
2
Analiza ruchów

metoda cyklograficzna – analiza ruchów




Therblig – klasyfikacja czynności
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
13
1911 - Zasady ekonomii ruchów
roboczych
1.
2.
3.
4.
5.
14
Analiza ruchów
obie ręce powinny w miarę możliwości
brać czynny udział w wykonywaniu
pracy
ruchy rąk powinny odbywać się w
przeciwnych i symetrycznych kierunkach
należy wykorzystać siłę grawitacji,
zwłaszcza przy manipulowaniu ciężkimi
przedmiotami, redukować zaś do
minimum siłę kinetyczną przedmiotów,
gdyż musi być ona pokonywana
wysiłkiem mięśni
korzystniejsze są ruchy ciągłe, płynne,
po linii krzywej
drogi ruchów rąk powinny się mieścić w
zasięgu normalnym
15
Historia ergonomii, II wojna światowa
Boeing B-17

Latająca forteca

Niezniszczalny

Seria katastrof
16
Historia ergonomii, II wojna światowa
Alphonse Chapanis (1917-2002)
3
Historia ergonomii
Historia ergonomii w skrócie

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

Socjalistyczna walka o wydajność
Prehistoria
Rewolucja przemysłowa
II wojna światowa
Rewolucja informacyjna
19
Ergonomia
Ergon – praca
Nomos – prawo naturalne
Celem ergonomii jest kształtowanie warunków
Nauka o związku pomiędzy człowiekiem i jego
środowiskiem pracy.
pracy niezbędnych do ochrony pracownika
przed przedwczesną utratą sił biologicznych w
następstwie pracy oraz warunków do ich
regeneracji w toku pracy
/Kenneth Frank Hywel Murrell 1949/
/Dyrektywa UE/
21
Ergonomia

działalność naukowa i aplikacyjna

zmierzająca do dostosowania:
Co może być ergonomiczne?

maszyny

maszyn

urządzenia

narzędzi

narzędzia

materialnego środowiska

organizacji pracy oraz życia
pomieszczenia


programy komputerowe


22
przedmiotów powszechnego użytku
do możliwości i ograniczeń człowieka
23
24
4
Układ człowiek - otoczenie
Człowiek
Otoczenie
cechy
fizyczne
środowisko
materialne
• budowa
anatomiczna
• mikroklimat
• wymiary ciała
• hałas
Układ człowiek – maszyna
• oświetlenie
• fizjologia
• wytrzymałość
obiekty techniczne
cechy
psychologiczne
• narzędzia pracy
• środki transportu
• pamięć
• wyposażenie
pomocnicze
• percepcja
• uwaga
25
Wiedza ergonomiczna
26
Podstawa prawna


Człowiek

Organizacja


Fizjologia

Organizacja i ekonomika pracy

Psychologia

Nauka o jakości

Anatomia

Marketing

Antropometria

Medycyna

Projektowanie

Socjologia

Wykonanie (budowa)

Sterowanie

Materiałoznawstwo


Technika

Art. 66. 1. Konstytucji RP:
1. Każdy ma prawo do bezpiecznych i
higienicznych 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
Podział ergonomii


28
Podział ergonomii
Mikroergonomia

badanie zjawisk percepcji,

zagadnienia antropometrii,

analiza systemów człowiek – obiekt

badanie
procesów
i decyzyjnych człowieka

interakcja człowiek - komputer
poznawczych
Makroergonomia
badanie
systemów złożonych. Przedmiotem
projektowania jest organizacja,
czyli
komponent
otoczenia
zewnętrznego (większej całości)
I generacja

Ergonomia korekcyjna - poprawianie tego co
jest
II generacja

Ergonomia
koncepcyjna
projektowanie
-
poprawne
III generacja
29
30
5
Zalety ergonomii
Produktywność
Wypadki
Jakość
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)
Morale
Stracony czas
Koszty
31
32
Analiza porównawcza dotycząca przyczyn
chorób zawodowych, 2012 (ZUS)
33
34
Zatrudnieni w warunkach zagrożenia,
liczeni jeden raz w grupie czynnika
przeważajacego na 1000 zatrudnionych
35
36
6
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
ergonomicznych mebli

Efekty – produktywność a stosowanie
rozwiązań ergonomicznych
dzięki
kupieniu
Amerykański Universytet Ilinois w 1990 roku
Spadek fluktuacji kadr z 35% do 2%

Firma telekomunikacyjna Regional Bell Operating Company
całkowita różnica w produktywności w ciągu dnia - 9,8%.
37
Efekty – produktywność a
szkolenia z ergonomii
38
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
Dystrybucja paliwa
całkowita różnica w produktywności w ciągu dnia - 16,8%.
Przeprojektowanie stanowisk pracy:
regulowane krzesła, biurka, podstawy pod
klawiatury, oświetlenie
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 0,18Przerwy w pracy
1,10%.
Program redukcji podnoszonych ciężarów.
Zakup urządzeń mechanicznych
ułatwiających podnoszenie.
1.
Wymiary ciała ludzi
2.
Aktywność biomechaniczno-fizjologiczna
3.
Analiza powiązań operator - wyposażenie
14% redukcja strat czasu, 33%
spadek skarg personelu w ciągu
3 lat
Spadek wypadków o 54% w
Modyfikacja wyposażenia, trening, zmiana
ciągu 2 lat, spadek straconych dni
systemu zarządzania
roboczych o 94%
39
Właściwie zaprojektowana
przestrzeń pracy
1 000 000 $ w ciągu trzech lat z
tytułu spadku kosztów
rekompensat dla pracowników
40
Wymiary ciała ludzi
41

Wymiary użytkowników najważniejszymi danymi w
projektowaniu

Ciało ludzkie stanowiska pracy

Zmienność wymiarów
najważniejszym
elementem

podstawowa charakterystyka populacji użytkowników

utrudnia
zadawalające
wszystkich
ukształtowanie przestrzeni pracy
pracowników
42
7
Rozkład normalny
Modele centylowe
Wartości ograniczające - wartość progowa minimalna i maksymalna
43
Atlas antropometryczny - wyciąg
Nr wymiaru
Centyl
Mężczyźni
5
50
44
Różnice między reprezentantami
populacji
Kobiety
95
5
50
95
Cecha
69
Wysokość ciała w pozycji
wyprostowanej
1623
1741 1862
1502
1600
1701
122
Wysokość ciała w pozycji
siedzącej
819
885
955
778
837
892
123
Wysokość podkolanowa w
pozycji siedzącej
414
456
499
405
436
468
125
Wysokość płaszczyzny
widzenia w pozycji
siedzącej
80
93
106
71
83
94
45
Fantomy i probanci
46
Fantomy i probanci
47
48
8
Fantomy i probanci
Komputerowe wspomaganie
projektowania - Apolinex
49
Komputerowe wspomaganie
projektowania - Antropos
50
Komputerowe wspomaganie
projektowania - Antropos
51
Ograniczenia jednokierunkowe

Minimalne - zasięgi

Maksymalne

Wysokościowe
parametry
stanowiska pracy (prześwity)

Wymiary bezpieczeństwa
52
Ograniczenia dwukierunkowe
53

Populacja
użytkowników

Regulacja
54
9
Właściwości biomechaniczne
i fizjologiczne
2. Właściwości
biomechaniczne
i fizjologiczne człowieka

Dajcie mi punkt podparcia
a podniosę Ziemię

Archimedes
Właściwości fizjologiczne organizmu

Obciążenie

Zmęczenie

Funkcjonowanie zmysłów
Sprawność biomechaniczna

Dopuszczalne zakresy ruchomości stawów

Wyzwalane siły i momenty
56
55
Właściwości biomechaniczne
i fizjologiczne

Pozioma powierzchnia pracy rąk
Pole widzenia
zasięg normalny
zasięg maksymalny
57
3. Analiza powiązań


Wybór wyposażenia
Analiza wszystkich czynności

wybór wyposażenia

wybór pozycji roboczej
58
Punkty wiążące
59

Zadanie

Kryteria rozmieszczania obiektów pracy

ważność

częstość użycia

kolejność użycia – obiekty używane kolejno
blisko siebie

spełniane funkcje – łączenie w grupy (bloki)
60
10
Wybór pozycji roboczej
Uwzględnienie wymiarów
pracownika
Wysokość robocza w pozycji stojącej
Zadanie
61
Wysokość robocza zależy od

Wymiarów pracownika

Charakteru zadania

Dokładność

Siła

Rozmiar obiektu
62
Wysokości płaszczyzny roboczej
przy pracy w pozycji stojącej
praca
precyzyjna
praca
lekka
praca
ciężka
63
Analiza powiązań - punkty wiążące
64
Orientacyjne dane do
projektowania stanowisk
A
– zasięg normalny
(optymalny)
B – zasięg maksymalny
C – obszar optymalny dla
pracy oburącz
65
66
11
Ergonomiczne zasady projektowania
wg Jabłońskiego

Ergonomiczne zasady projektowania
wg Jabłońskiego
Antropocentryzm – decyzje dotyczące
bezpieczeństwa
i
ergonomiczności
użytkowania
najważniejsze,
przed
kryteriami technicznymi i ekonomicznymi
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
67
68
Pierwsze stanowisko
Stanowisko pracy przy
komputerze
70
Umieszczenie stanowiska w
pomieszczeniu
Umieszczenie stanowiska w
pomieszczeniu

Bokiem do okna

71
Zachowanie
odległości
między
stanowiskami
72
12
Przykład rozmieszczenia stanowisk pracy
Podstawowe parametry
stanowiska
oprawy
oświetleniowe
73
Krzesło biurowe
Krzesła alternatywne – klękosiad

Obrotowa, stabilna, min. pięcioramienna
podstawa na kółkach

Regulowana płyta siedziska
Szerokość
min. 40 cm
Wysokość
40-50 cm
74

Wyprofilowane
oparcie
pleców
o
regulowanej
wysokości
oraz
kącie
pochylenia (5° do przodu, 30°do tyłu)

Tapicerka względnie twarda,
szorstkie i przewiewne

Podłokietniki
pokrycie
75
Swopper
76
Krzesła alternatywne - balance
chair (ball chair)
78
13
Krzesła alternatywne

Krzesła alternatywne
Siodło (saddle chair)

Stojąco – siedzące
miejsce pracy
79
Wysokość płaszczyzny pracy w
pozycji siedzącej

dostosowana do wymiarów
(95. centyl wzrostu) (A)

związana z wysokością płyty siedziska (B)

osób
80
Biurko
wysokich
umożliwiająca
uzyskanie
wymaganej
przestrzeni dla ud
(C)

Powierzchnia min.
120 ∘ 80 cm

Kolor
jasny,
powierzchnia
matowa

Regulowana
wysokość

Podnóżek
81
Monitor



82
Klawiatura

obudowa oraz klawisze matowe, w jasnym kolorze
(brak odbić i olśnień)
Regulacja kąta pochylenia
i obrotu

wyraźne, czytelne i trwałe oznaczenia

wyczuwalny skok każdego klawisza
Górna
krawędź
wysokości
oczu
poniżej)

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

ewent. żelowa podpórka pod nadgarstki
Odl.
40-75
operatora
cm
na
(lub
od
83
84
14
Mysz

Miejsce na stole na nadgarstek

Owalna

Pasująca do dłoni

Uwypuklona

Masa min. 100 g
Inne wyposażenie


85
Podnóżek

Powierzchnia 30 na 50 cm

Pochylenie 0-25°
Uchwyt na dokumenty
86
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
15