7-2. Prakseologiczne ujęcie projektowania          układów antropotechnicznych

dr inż. Leonard Hempel - Politechnika Gdańska

7-2.8. Wybrane elementy procedury projektowania systemu C-OT-O

7-2.8.1. Projektowanie jako proces rozwiązywania zadań

Podstawowa procedura projektowania wynika z faktu, że projektowanie jest procesem rozwiązywania zadań [6], który przebiega według określonego schematu (7-2. fol.14). Każde sformułowanie zadania pociąga za sobą konfrontację, podczas której porównuje się postawione problemy i znane lub nieznane (jeszcze) możliwości realizacyjne. Konfrontacja słabnie w miarę powiększania zasobów informacji. Narasta potrzeba znalezienia rozwiązania. Projektant definiuje problemy i przechodzi do fazy twórczej, kreacyjnej, w której są rozwijane idee rozwiązania. Otrzymane warianty rozwiązań są oceniane i kontrolowane, stanowiąc podstawę do podejmowania decyzji. Opisany proces jest powtarzany w różnych miejscach procesu projektowania i za każdym razem występuje na różnych poziomach konkretyzacji projektowanego rozwiązania zadania.

Wśród wielu zasad i reguł projektowania są kryteria projektowania, dotyczące zapewnienia ergonomiczności obiektów technicznych i ich otoczenia oraz bezpieczeństwa pracy. Pierwotnym źródłem powstawania tych kryteriów jest stwierdzenie, że możliwości psychofizyczne człowieka są ograniczone, a możliwości rozwoju obiektu technicznego są praktycznie nieograniczone.

Zasady ogólne tworzą generalną koncepcję projektowania, a zasady szczegółowe określają warunki i wymagania, które powinien spełnić projekt.

Ogólne zasady projektowania sformułowane przez Z. Osińskiego i J. Wróbla są następujące[1]:

- projekt powinien spełniać wszystkie podstawowe wymagania, wynikające z obowiązujących norm i przepisów, oczekiwań użytkowników i odbiorców oraz innych szczegółowych zasad
- projekt powinien być optymalny w danych warunkach, ze względu na przyjęte
kryteria optymalizacji.

Natomiast kształtowanie w procesie projektowania zasad bezpieczeństwa pracy i ochrony zdrowia regulują następujące zasady (7-2. fol.15):

- zasada 1.: system OT musi mieć konstrukcję, zapewniającą niestwarzanie w całym okresie „życia” obiektu zagrożeń dla ludzi i środowiska
- zasada 2.: w procesie projektowania należy eliminować lub ograniczać niebezpieczne i szkodliwe czynniki
- zasada 3.: należy uwzględniać sytuacje typowe, ale również inne, możliwe do przewidzenia
- zasada 4.: przy stosowaniu systemu OT, zgodnie z przeznaczeniem, dyskomfort, zmęczenie psychiczne, stres i inne uciążliwości muszą być zredukowane do minimum, z uwzględnieniem wymagań ergonomicznych
- zasada 5.: podczas projektowania systemu OT, należy uwzględniać dodatkowe obciążenia operatora, wynikające z konieczności stosowania środków ochrony osobistej.

W zasadzie 1. są zawarte wymagania, aby system był użytkowany zgodnie z przeznaczeniem, to znaczy do celów określonych przez projektanta. Projektant musi zdawać sobie sprawę z tego, że niewłaściwe stosowanie obiektu technicznego może wynikać z:

- przewidywanej pomyłki operatora, będącej wynikiem nie nieuwagi, lecz celowego działania
- odruchów zachowawczych operatora w razie nieprawidłowego funkcjonowania, awarii lub innego nieoczekiwanego zdarzenia podczas użytkowania obiektu
- zachowań, wynikających z pójścia po linii najmniejszego oporu podczas wykonywania określonego zadania
- przewidywalnych zachowań określonych osób (dzieci, osób niepełnosprawnych) przebywających w otoczeniu pewnych urządzeń i maszyn. Zasada ta wymaga również, aby system OT po złomowaniu lub w trakcie złomowania nie powodował zanieczyszczenia środowiska naturalnego.

Zasada 2. zobowiązuje projektantów do rozpoznawania czynników niebezpiecznych i szkodliwych oraz ich źródeł. Wymaga również od projektanta prognozowania możliwych zagrożeń i związanego z nimi ryzyka. W zasadzie tej określono trzy możliwości postępowania:

- eliminowanie lub ograniczenie środkami technicznymi czynników niebezpiecznych i uciążliwych
- stosowanie środków ochrony przed niemożliwymi do usunięcia czynnikami, mogącymi powodować zagrożenie
- zapoznanie przyszłego użytkownika z nieusuniętymi zagrożeniami i możliwymi następstwami ich oddziaływania (szkolenia, środki ochrony osobistej).

Zasada 3. narzuca projektantowi wymaganie takiego zaprojektowania obiektu technicznego, aby jego nieprawidłowe użycie było niemożliwe, jeżeli powodowałoby ono zagrożenie. Użytkownik powinien być zawiadomiony w dokumentacji techniczno-ruchowej o możliwych zagrożeniach i ich skutkach.

Zasada 4. dotyczy użytkownika, gdyż zawiera wymagania, aby człowiek w procesie pracy miał zapewnioną wygodę i zadowolenie z używania obiektu. Dyskomfort w pracy prowadzi do zagrożeń, a nawet wypadków.

Zasada 5. jest przykładem potrzeby kompleksowego rozwiązywania problemów projektowych. Odpowiednio wcześniej przewidziane i odpowiednio zaprojektowane środki ochrony osobistej są znacznie mniej uciążliwe w stosowaniu.

Wymienione zasady odnoszą się do obiektów technicznych, a także do stanowisk pracy. W każdej z nich jest zawarta pokaźna liczba zasad szczegółowych i wytycznych.

7-2.8.2. Kryteria strategiczne w projektowaniu ergonomicznym

Zgodnie z obowiązującym paradygmatem humanizacji techniki, charakterystyczna i istotna jest kolejność zagadnień ergonomicznych (kryteriów strategicznych), branych pod uwagę w procesie projektowania systemu C-OT-O[2] (7-2. fol.16):

- proces pracy (E1)
- przestrzeń pracy (E2)
- elementy informacyjne, sygnalizacyjne i sterownicze (E3)
- środowisko fizyczne, chemiczne i biologiczne (E4).

Wymienione kryteria są wprowadzane w odpowiednich momentach procesu projektowania (7-2. fol.17).

Projektowanie procesu pracy dotyczy: treści i metod pracy oraz funkcji i cech elementów wyposażenia technologicznego.
Projektowanie przestrzeni pracy ma na celu odpowiednie dostosowanie parametrów przestrzennych systemu C-OT do antropometrycznych parametrów człowieka
Podczas projektowania elementów sygnalizacyjnych i sterowniczych pojawiają się zagadnienia dotyczące:

- roli urządzeń sygnalizacyjnych i sterowniczych
- typów i rodzajów tych urządzeń
- ich parametrów, cech i charakterystyk
- zasad powiązania urządzeń sygnalizacyjnych ze sterowniczymi.

Projektowanie elementów środowiska materialnego zajmuje się:

- identyfikacją materialnych parametrów środowiska pracy
- określaniem zagrożeń i źródeł ich powstawania
- określeniem odpowiednich zabezpieczeń i środków bezpieczeństwa.

Szczegółowe informacje, dotyczące metodyki projektowania ergonomicznego, można znaleźć w pracach E. Tytyka [2],[14] i J. Słowikowskiego [8],[9], [10] i [11] oraz w monografii [1].

7-2.8.3 Wymagania ergonomiczne

Parametry obiektów technicznych powinny odpowiadać wymaganiom ergonomicznym, które należy rozumieć zgodnie z określeniami ustalonymi w normie PN – 83/N – 08015 jako normatywnie podane wymagania, odnoszące się do obiektów technicznych i środowiska, ustalające ich przystosowanie do anatomicznych i psychofizycznych możliwości człowieka. W tej normie zdefiniowano również następujące kategorie wymagań ergonomicznych (7-2 fol.18):

- antropometryczne, odnoszące się do obiektów technicznych, określające ich dostosowanie do wymiarów i masy ciała ludzkiego lub jego części?
- fizjologiczne, odnoszące się do obiektów technicznych, określające ich dostosowanie do fizjologicznych cech człowieka
- psychofizyczne, odnoszące się do obiektów technicznych, określające ich dostosowanie do odpowiedniego funkcjonowania zmysłów człowieka
- higieniczne, odnoszące się do środowiska, określające jego dostosowanie do człowieka w celu zmniejszenia szkodliwych czynników środowiska oraz zapewnienia odpowiednich warunków pracy.

Jak widać, w tej obowiązującej jeszcze normie nie uwzględniono wszystkich aspektów projektowania systemu C – OT – O. Na przykład rolę otoczenia, czyli środowiska przedstawiono tylko w kategoriach higienicznych, przemilczano sprawę dostosowania człowieka do obiektu technicznego (przez odpowiednie treningi na symulatorach, wymagania odpowiedniego stanu psychofizycznego operatorów, określone stanowiska pracy, różnego rodzaju kursy zawodowe oraz konieczność opanowania określonych umiejętności).

7-2.8.4 Założenia techniczno-ekonomiczne uwzględniające wymagania ergonomii, bezpieczeństwa i higieny pracy

Założenia ergonomiczne do projektowania można podzielić na grupy założeń, dotyczących (7-2. fol.19):

Założenia ergonomiczne do projektowania można podzielić na grupy założeń, dotyczących (7-2. fol.19):

- systemu C – OT – O traktowanego jako całość
- relacji systemu z otoczeniem dalszym
- podsystemu „człowiek”
- podsystemu „obiekt techniczny”
- podsystemu „otoczenie (środowisko)” ?
- podsystemu celowego
- relacji między podsystemami
- celu istnienia systemu C – OT – O.

Podczas opracowywania założeń ergonomicznych należy kierować się zasadami i wytycznymi do projektowania, wynikami badań, doświadczeniem oraz dobrą tradycją.

Ważnym etapem kształtowania rozwiązań projektowych obiektów technicznych i stanowisk pracy jest opracowanie założeń techniczno-ekonomicznych. Na tym etapie projektowania są podejmowane najważniejsze decyzje, dotyczące funkcji i zakresu stosowania obiektu technicznego w sposób zapewniający ochronę zdrowia użytkowników oraz ochronę środowiska.

Oprócz omówionych wcześniej zasad, w założeniach należy określić dodatkowo (7-2. fol.20):

- przeznaczenie maszyn i stanowisk pracy, tj. cele i funkcje technologiczne przewidziane do realizacji, a także te, do których mogą być użyte wraz z zakresem zastosowania i charakterystyką czynników środowiska, w których będą używane, oraz ich możliwych zmian
- populację użytkowników maszyny lub stanowiska pracy (ograniczenia mogą dotyczyć wieku, płci oraz wymagań w zakresie sprawności fizycznej i psychicznej)
- podział zadań między operatora i maszynę, uwzględniając dominanty obydwu elementów systemu
- przestrzenne, siłowe i inne uwarunkowania współdziałania operatora z obiektem technicznym
- miejsca na doprowadzenie zasilania energetycznego maszyny
- miejsca na zainstalowanie stanowiska pracy z określeniem możliwych zakresów ruchów związanych z procesem pracy
- ograniczenia czasowe, obejmujące określenie przewidywanej trwałości obiektów technicznych i ich elementów
- przebieg wykonywania przewidzianych funkcji przy normalnym działaniu obiektu, zakres i sposób wykonywania czynności przez operatora
- potencjalne nieprawidłowe działanie maszyny
- czynniki niebezpieczne, uciążliwe i szkodliwe dla operatora i otoczenia spowodowane przez obiekt techniczny i wynikające ze środowiska jej użytkowania
- czas możliwego narażenia na te czynniki i wynikające stąd zagrożenia, narażenia i uciążliwości
- poziom ryzyka ustalony na podstawie prawdopodobieństwa wystąpienia następstw zagrożeń i narażeń oraz przewidywanej ciężkości urazu lub pogorszenia stanu zdrowia.

Dalszymi etapami do opracowania założeń techniczno-ekonomicznych są: opracowanie projektu technicznego, wykonanie prototypu i przeprowadzenie jego badań oraz opracowanie dokumentacji do ewentualnej produkcji seryjnej.