Просто эргономика

Санкт-Петербург.2019

Владимир Бадалов

ПРОСТО

эргономика

УДК 331.101.1
ББК 30.17
Б15

ISBN 978‑5‑907127‑40‑1

Бадалов В. В.

Просто эргономика / Владимир Бадалов. — 
СПб.: Страта, 2019. — 110 с., с илл. — (серия 
«Просто»)

ISBN 978‑5‑907127‑40‑1

Эргономика прочно вошла в нашу жизнь и про‑
должает развиваться. В работе собраны и обобщены 
современные представления в области эргономики. 
Рассмотрены психофизиологические особенности 
человека, основы проектирования рабочей зоны опе‑
ратора, математические методы моделирования дея‑
тельности человека, вопросы надежности персонала, 
применения САПР на примере модуля Human Builder.
Книга предназначена для широкого круга читате‑
лей и специалистов.

Рецензент — доктор технических наук, 
профессор СПбПУ В.А. Дьяченко

Все права защищены. Никакая часть настоящей книги не мо‑
жет быть воспроизведена или передана в какой бы то ни было форме 
и какими бы то ни было средствами, будь то электронные или меха‑
нические, включая фотокопирование и запись на магнитный носи‑
тель, а также размещение в Интернете, если на то нет письменного 
разрешения владельцев.
All rights reserved. No parts of this publication can be reproduced, sold 
or transmitted by any means without permission of the publisher.

Б15

УДК 331.101.1
ББК 30.17

© Бадалов В. В., текст, 2012
© ООО «Страта», 
оформление, 2019

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение................................................................................................5
1. История эргономики ..........................................................................6
2. Основные понятия эргономики ..........................................................9
3. Задачи эргономики ...........................................................................11
4. Человек в эргатической системе ......................................................13
4.1. Анализаторы человека и их характеристики ..........................13
4.1.1. Зрительный анализатор ...................................................16
4.1.2. Слуховой анализатор .......................................................21
4.1.3. Тактильная чувствительность .........................................24
4.1.4. Температурный анализатор .............................................25
4.1.5. Обоняние. Вкус................................................................26
4.1.6. Вибрационная чувствительность ....................................26
4.1.7. Болевой анализатор .........................................................27
4.2. Моторная сфера оператора .....................................................27
4.2.1. Антропометрические данные человека ..........................31
4.2.2. Рабочая зона оператора ...................................................33
5. Эргономические требования при проектировании рабочего
места оператора ...................................................................................39
5.1. Микроклимат ...........................................................................39
5.2. Рабочее кресло .........................................................................40
5.3. Рычаги ......................................................................................41
5.4. Педали ......................................................................................43
5.5. Органы управления  .................................................................45
5.6. Кабина ......................................................................................47
5.7. Сигнальные и световые устройства ........................................50
5.8. Обзорность ...............................................................................51
6. Системы доступа к рабочим местам и местам обслуживания ...........53
6.1. Площадки, проходы, лестницы ..............................................53
6.2. Поручни, перила ......................................................................54
6.3. Двери, проёмы, люки ..............................................................54
6.4. Общие требования безопасности  ...........................................55
6.5. Защитные ограждения .............................................................57

6.6. Системы защиты от падающих предметов и опрокидывания  ...58
7. Методы математического моделирования деятельности
человека в эргатических системах .......................................................59
7.1. Методы теории автоматического регулирования
в исследованиях эргатических систем (ЭС) ..................................59
7.2. Информационная модель деятельности человека в ЭС.........63
7.3. Методы теории массового обслуживания
в исследовании и проектировании ЭС ..........................................67
7.4. Описание и анализ деятельности человека на уровне
операций .........................................................................................70

8. Надежность персонала в транспортных системах ............................75
9. САПР в эргономике ..........................................................................84
9.1. Система CATIA ........................................................................84
9.2 Модуль Human Builder
javascript:openViewer(‘images/doc/intro1.jpg’) ................................85
10. Основные законы эргономики ........................................................96
 ЛИТЕРАТУРА ....................................................................................97
Приложение ........................................................................................98

7.5. Àëãîðèòìè÷åñêèé ìåòîä.....................................................73

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время постоянно возрастает роль человека как 
управляющего звена системы «человек – машина – среда» (ЧМС). 
В связи с этим при проектировании новой техники весьма актуальным становится вопрос максимального приспособления машин и 
оборудования к возможностям человека. Исследования эргономики показывают, что при комплексном и рациональном подходе к 
проектированию системы «человек-машина-среда» одновременно 
достигается наивысшая производительность труда, обеспечивается 
оптимальное функционирование элементов системы и безопасность системы в целом.

 «Одна из великих проблем,
с которой мы неизбежно столкнемся 
в будущем, это проблема
взаимодействия человека и машины, 
проблема правильного распределения 
функций между ними».

Н .  В и н е р

 (Американский ученый, выдающийся 
математик, философ, основоположник 
кибернетики и теории искусственного 
интеллекта, 1894–1964)

1. ИСТОРИЯ ЭРГОНОМИКИ

Научное изучение трудовой деятельности человека связывают с именем американского инженера Ф. Тейлора и его учеников. В результате их исследований была создана и внедрена 
в производство концепция инженерного проектирования ЧМС 
и положено начало эргономике. Дальнейшее развитие производства вызвало необходимость учета психофизиологической 
стороны процесса труда. Были исследованы психологические 
свойства человека в процессе труда (восприятие, память, 
мышление, внимание и др.), разработаны некоторые психодиагностические методы отбора рабочей силы для реализации 
определенных трудовых процессов. 
В конце XIX и в начале XX веков в промышленно развитых 
странах мира (США, Англии, Германии, Японии и др.) организуются специальные лаборатории, кафедры и институты, 
изучающие влияние трудовых процессов и производственной 
среды на организм человека. В это время бурно развивались 
психология, физиология, гигиена труда, дизайн. В1915 г. в Англии создан Комитет по изучению здоровья рабочих, в 1921 г. в 
США – Психологическая корпорация. В этом же году Бехтеревым В.М. организована первая Всероссийская конференция по 
научной организации труда. В Японии издана книга «Человеческая инженерия».
К 40-м годам прошлого столетия результаты исследований во 
многих областях техники, физиологии, биологии, психологии и 
других наук были успешно использованные для создания оружия 
и сложной военной техники, в которой эффективность человекомашинной системы (ЧМС) была ограничена возможностями 
человека, а не машины. В системе человек оказался на грани своих психофизиологических возможностей. К решению проблем 
потребовалось привлечение специалистов различного профиля: 
инженеров, медиков и психологов.
После Второй мировой войны начались работы по обобщению 
достигнутого опыта и применению его к решению широкого круга 

технических проблем. Важным шагом в этом направлении было образование группой английских ученых во главе с К. Мареллом в 1949 
г. в Англии Эргономического научно-исследовательского общества. 
Так возникло объединение ученых смежных научных дисциплин 
для совместной работы по проектированию эффективной трудовой 
деятельности человека. Для обозначения новой научной области 
был использован термин “эргономика”, впервые предложенный 
еще в 1857 г. польским естествоиспытателем Войцехом Ястшембовским, опубликовавшим работу “Очерки по эргономии или науке о 
труде, основанной на закономерностях науки о природе”
В 1955 г. бельгийский профессор Ж. Фаворж опубликовал одну 
из первых фундаментальных работ по эргономике «Анализ труда». 
В 1958 г. вышел первый номер журнала «Человеческие факторы» 
(США), 1960 г – в Англии создан факультет эргономики. В 1961г. 
создана Международная эргономическая ассоциация.
В нашей стране эргономика как самостоятельная научная 
дисциплина начала развиваться в 50-е годы прошлого столетия. В 
1959 г. Ленинградском университете создана лаборатория, а в 1966 г. 
кафедра инженерной психологии. В 1963 г. вышла книга Ломова 
Б.Ф. «Человек и техника». В 1972 году в Москве была проведена 
Международная конференция ученых и специалистов стран – членов СЭВ по вопросам эргономики, способствовавшая дальнейшему 
развитию и координации научных исследований и практическому 
внедрению их результатов в сферу производства. В 1992 году Россия 
была принята в Международную эргономическую ассоциацию.
Координацию работ в СССР в области эргономики осуществлял 
Всероссийский научно-исследовательский институт технической 
эстетики (ВНИИТЭ), созданный в 1962 г. 
Причины возникновения и развития эргономики:
– человек все чаще находится на грани своих психофизиологических возможностей,
– человек все больше удаляется от управляемого объекта,
– человек управляет все большим количеством объектов,
– возрастают требования к быстродействию человека,
– нарушаются привычные условия труда (космос, ЧС)

– возрастает степень ответственности функционирования человека в системе. Примером тому знаменитое Великое затмение 
США – 9 января 1965 г. одна из пяти линий электропередач единой 
энергосистемы США вышла из строя. Остальные 4 не выдержали 
перегрузки и отключились. В результате:
– 17 час 21 мин – погас свет в Бостоне
– 17 час 28 мин – без света остался Нью-Йорк и еще 8 штатов: 600
тыс. пассажиров застряли в метро, тысячи в лифтах, остановились 
фабрики, заводы, отключились газ, радио и т.д. Восстановили электроснабжение 10 января в 7 часов утра. «Великое затмение США» обошлось в 1,5 мрд. долларов. В нашей стране – Чернобыльская авария.
– деятельность человека в системе носит все более творческий
характер.
Но как оказалось человек:
– медленно думает (анг. ученый считал число до 707 знака

15 лет),

– часто ошибается,
– плохо и мало запоминает,
– быстро устает.
Однако пока человека в ЧМС не заменить:
– часть функций он выполняет лучше машины (распознавание,
неординарные решения, накопление опыта, обнаружение сигналов 
с низким уровнем шума). Тренированный текстильщик различает 
до 100 оттенков черного цвета
– надежность системы при наличии человека выше. В США для
проверки надежности автоматизированной космической системы 
ее многократно дублировали, а в одном случае управление доверили 
человеку. На четвертый день имитированного полета наметились 
расхождения. К концу 14 суток надежность систем с 2,3,4 –кратным 
дублированием не отвечала требованиям, с 5-кратным дублированием была недостаточно высокой. Надежность системы с космонавтом оказалась значительно выше
– кто-то должен нести экономическую и юридическую ответственность за результаты деятельности
– наличие человека в системе значительно экономичнее.

На одной из фирм США для автоматизированной системы не 
хватало одного «пустякового устройства», обеспечивающего надежную работу системы. На совещании молодой инженер предлагает 
требуемое кибернетическое устройство. «Вес конструкции?» – 
«Килограммов 80» – «Отлично. Потребляемая мощность» – «Ватт 
600» – «Чудесно. Время отладки» – «Месяцев 5-6» – «Что это за 
чудо!» – «Человек!»

2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЭРГОНОМИКИ

 В ходе своего исторического развития эргономика сформировалась и оформилась как наука и как любая наука характеризуется:
объектом и предметом изучения
принципами, положенными в основу научных исследований
задачами, стоящими перед наукой
методами исследования и решения поставленных задач.
В то же время основная терминология, используемая в эргономике, широко использует термины смежных дисциплин: физиологии, психологии, анатомии, системотехники и др.
Эргатическая система (гр. – эргатус, рабочий человек)  – 
техническая система, обязательным элементом которой является 
человек (рис. 1).

Рис. 1. Эргатическая система
Ч – человек, М– машина, О – объект воздействия

Классификация эргатических систем (ЭС):
– по целевому назначению – управление, контроль, обслуживание, разработка и проектирование, производство и т. д.
– по функциональному признаку – детерминированные, недетерминированные
– по иерархическому (иерархия – порядок подчинения) признаку – деление на системы первого, второго и более высокого 
уровня управления 
– по количеству операторов в звеньях – моноэргатические,
полиэргатические
– по виду деятельности – сенсорная (сфера восприятия), моторная (исполнительные действия), принятие решения.
– по характеру переработки информации – дедуктивная деятельность (образование выходного сигнала по известному входному 
сигналу и правилам его преобразования), абдуктивная деятельность 
(по заданному следствию и известному правилу найти причину, 
входное воздействие – по точке на экране опознать объект), индуктивная, эврестическая деятельность (для ряда причин нужно 
найти руководящее решение).
Оператор – любой человек, управляющий машиной в механизированных и автоматизированных системах. Различают пять 
классов операторской деятельности:
оператор-технолог, оператор-манипулятор, оператор-наблюдатель, 
контролер, оператор-исследователь, оператор-руководитель 
Машина – любое техническое устройство, предназначенное 
для целенаправленного изменения материи, энергии или информации. Римский инженер Марк Витрувий Поллион (вторая 
половина первого столетия до нашей эры) определил машину как 
«деревянное приспособление, оказывающее величайшие услуги 
при подъеме грузов».
По фунциональному назначению различают машины:
– энергетические
– рабочие
– информационные

Среда – внешние факторы, оказывающие влияние на работу 
оператора и машины. Под ними понимают не только температуру, влажность, газовый состав воздуха, шум, вибрацию, но и 
социально-психологические факторы, команды и пояснения руководителей работ, различные правила, инструкции и т.д.
Система – совокупность элементов, обладающих интерактивными свойствами. В эргономике в качестве элементов системы 
рассматриваются человек, машина и среда. 
Ошибка оператора – любое действие (или бездействие) человека, 
мешающее успешной работе ЧМС. Ошибки вызываются не только 
безответственностью, рассеянностью или низкой квалификацией 
работника, но и тем, что безошибочные действия в определенных 
ситуациях оказываются за пределами физических и психических 
возможностей человека.

3. ЗАДАЧИ ЭРГОНОМИКИ

Эргономика (др. греч.  – работа, ό  – закон, гр. érgon 
+ nómos) – наука, изучающая эргатические системы.
Эргономика – это научная дисциплина, комплексно изучающая 
человека (группу людей) в конкретных условиях его (их) трудовой 
деятельности, связанной с использованием машин или механизмов 
с целью повышения эффективности функционирования таких систем путем оптимизации средств, условий и процесса труда.
Более широкое определение эргономики, принятое в 2010 году 
Международной Ассоциацией Эргономики (IEA),: «Научная дисциплина, изучающая взаимодействие человека и других элементов 
системы, а также сфера деятельности по применению теории, принципов, данных и методов этой науки для обеспечения благополучия 
человека и оптимизации общей производительности системы»
 Эргономика рассматривает технический и человеческий 
аспекты в неразрывной связи. Сочетание способностей человека 
и возможностей машины существенно повышает эффективность 

функционирования ЧМС. Поэтому решение прикладных проблем эргономики предполагает движение одновременно в двух 
направлениях – от требований человека к машине и условиям 
ее функционирования и, наоборот – от требований машины и 
условий ее функционирования к человеку. Тем самым эргономика 
решает задачи рациональной организации деятельности людей в 
ЧМС, целесообразного распределения функций между человеком 
и машиной.
Эргономика изучает определенные свойства системы ЧМС, 
которые получили название человеческих факторов. Они представляют собой интегральные характеристики связи человека и 
машины, проявляющиеся в конкретных условиях их взаимодействия при функционировании системы.
Знание человеческих факторов позволяет формулировать 
требования к профессиональному отбору и обучению персонала, 
техническим средствам подготовки, согласованию внешних средств 
трудовой деятельности и способов ее осуществления. 
Человеческие факторы всесторонне проявляются и фиксируются в такой целостной эргономической характеристике ЧМС как 
эргономичность. 
Одной из важнейших задач эргономики является оптимизация 
условий труда, для чего изучаются возможности и особенности 
различных категорий индивидов с целью учета полученных результатов при проектировании оборудования рабочих мест. В том 
числе эргономика приобретает все большее значение и в решении 
комплексной проблемы реабилитации лиц, в той или иной мере 
утративших работоспособность.
С этой же целью в эргономике изучаются психофизические 
возможности и особенности людей пожилого возраста. Таким 
образом, эргономика создает научную базу для решения важной 
социальной проблемы по вовлечению в производительный труд 
указанной части населения.
Эргономика призвана решать ряд проблем, связанных с оценкой точности, надежности и стабильности работы, влияния психической напряженности, утомления, эмоциональных факторов