3-3. Wymiary ciała ludzkiego jako czynnik determinujący strukturę przestrzenną obiektu technicznego

Humanistyczne podejście w ergonomii

• Projektowanie obiektów technicznych zgodnie z miarą człowieka to fundamentalna zasada ergonomii.
• Przykładowa inspiracja: Protagoras („Człowiek miarą wszechrzeczy”) – idea dostosowania otoczenia do użytkownika.

3-3. slajd 1

Historia i klasyczne koncepcje

• - Prekursorzy antropometrii to artyści i architekci:
  • Leonardo da Vinci – „Człowiek witruwiański”.
  • Albrecht Dürer – Traktat o proporcjach (1588).
  • Le Corbusier – „Modulor” (1948) – proporcje ludzkiego ciała jako baza dla architektury, oparte na złotym podziale.

3-3. slajd 2

Nowoczesne podejście – dane antropometryczne

• Obecnie projektowanie bazuje na danych pomiarowych dużych populacji (antropometria).
• Uwzględnia się: wiek, płeć, narodowość (np. dla Polski: osoby 20–65 lat = ok. 22 mln).
• Kluczowe są centyle (percentyle):
  • 5. i 95. centyl – wartości skrajne (obejmują 90% populacji),
  • 50. centyl – wartość przeciętna (średnia).

Rodzaje cech antropometrycznych:

• Somatyczne: wysokości, długości, szerokości, głębokości, obwody.
• Funkcjonalne: zakresy ruchów, kąty, dystanse.

Ważne parametry ergonomiczne w projektowaniu stanowisk pracy:

• Pozycja stojąca: zasięgi rąk/nóg, wysokość wzrokowa, barkowa, łokciowa, pole widzenia.
• Pozycja siedząca: dodatkowo wysokość podkolanowa, długość siedzeniowa, grubość uda.

3-3. slajd 3A

3-3. slajd 3B

Struktura przestrzenna obiektu technicznego:

Definicja i zakres

• To kształt, konfiguracja, wielkość oraz rozmieszczenie elementów technicznych.
• W ergonomii skupiamy się na tzw. interfejsie człowieka z maszyną (np. pulpity, panele, narzędzia).

Punkty kontaktowe (touch points):

• To miejsca fizycznego lub wizualnego kontaktu człowieka z urządzeniem (np. joystick, monitor).
• Ich rozmieszczenie musi odpowiadać wymiarom użytkowników, by zapewnić:
  • Komfort,
  • Bezpieczeństwo,
  • Sprawność pracy.

Kluczowa zasada ergonomii:

„Technika ma się dostosować do człowieka, a nie człowiek do techniki.”

• Projektowanie układu człowiek–maszyna musi zawsze uwzględniać całą grupę użytkowników, a nie zmuszać ludzi do dostosowania się (np. przez selekcję czy specjalne szkolenia).
• Zlekceważenie tej zasady może prowadzić do:
  • Problemów zdrowotnych,
  • Zmniejszenia wydajności,
  • Strat finansowych i wizerunkowych.

Ilustracja problemu:

• Rysunek wg W.T. Singletona: człowiek „doprojektowany” do niewłaściwego układu sterowania (slajd 3-3. slajd 4) – pokazuje absurdy złego projektowania.

3-3. slajd 4

Podsumowanie:

• Miary człowieka są punktem wyjścia, nie dodatkiem do projektu.
• Antropometria i ergonomia muszą być zastosowane już na etapie koncepcji technicznej, a nie post factum.
• Celem jest bezpieczne, wygodne i wydajne środowisko pracy, dostosowane do realnych użytkowników, a nie idealnego „modelowego” człowieka.

 Miara człowieka

• Ergonomia opiera się na dostosowaniu obiektów technicznych do  miar człowieka .
• Historia:
  • Leonardo da Vinci – rysunek człowieka.
  • Albrecht Dürer – traktat o proporcjach (1588).
  • Le Corbusier – Modulor (1948), system proporcji oparty na złotym podziale i wymiarach ludzkiego ciała.
• Współczesna antropometria wykorzystuje dane statystyczne:
  • 5., 50. i 95. centyl – zakres obejmujący 90% populacji.
  • Cechy somatyczne (wzrost, długości, szerokości) i funkcjonalne (zakresy ruchu, zasięgi).
• Norma:  PN-EN 547-3+A1:2010 – kluczowe dane dla projektowania stanowisk pracy.
• Punkty kontaktowe („touch points”) muszą odpowiadać wymiarom populacji.
• Zasada ergonomii: to obiekt ma być dostosowany do człowieka, nie odwrotnie.
• Ignorowanie tej zasady może prowadzić do negatywnych skutków zdrowotnych, ergonomicznych i ekonomicznych.

Rodzaje zasięgów:

• Zasięg normalny:
• • Ruch przedramienia względem łokcia.
  • Przestrzeń między wysokościami barkową a łokciową.
  • Najdogodniejsza strefa pracy, zwłaszcza w pracy oburęcznej.

3-3. slajd 5

• Zasięg maksymalny :
• • Ruch wyprostowanego ramienia względem barku.
  • Tworzy czaszę przestrzenną – granice manipulacji bez pochylania tułowia.
  • Opisany w normie PN-80/N-08001.

3-3. slajd 6

• Zasięg wymuszony :
  • Przekracza zasięg maksymalny, wymaga ruchu tułowia.
  • Fizjologicznie niekorzystny.
  • Standard PN-EN 1005-4: określa dopuszczalne kąty pochylenia.

3-3. slajd 7

Strefy funkcjonalne (wg ISO):

• Zielona – zasięg normalny, często używane elementy.
• Żółta – zasięg maksymalny, rzadziej używane elementy.
• Czerwona – poza zasięgiem maksymalnym, elementy pomocnicze.

3-3. slajd 8

Przestrzenne granice pracy:

• Głębokość pola pracy:
• • Zasięg maksymalny (5. centyl): ok. 50 cm od brzegu blatu.
  • Zasięg optymalny: ok. 30 cm.
• Można samodzielnie wyznaczyć zasięgi na papierze – metodą łuku z pisakiem.

3-3. slajd 9

Wysokość pola pracy:

• Dostosowana do wysokości łokciowej.
• Zależy od typu pracy:
• • Normalna praca ręczna: 75 mm poniżej łokcia.
  • Precyzyjna praca: wyższe położenie.
  • Praca z użyciem siły: niższe położenie.
• Slajdy i nomogramy przedstawiają zalecane wysokości i zakresy regulacji dla różnych pozycji i zadań.

3-3. slajd 10

3-3. slajd 11A

3-3. slajd 11B

3-3. slajd 12

Programy wspomagające:

• ErgoBOX – narzędzie do projektowania z uwzględnieniem danych centylowych.

Kroemer (3-3. slajd 13) :

• Przedstawia optymalne i maksymalne strefy pracy kończyn w pozycji siedzącej i stojącej.

3-3. slajd 13

• W projektowaniu przestrzeni pracy dla bezpieczeństwa stosuje się miary ograniczające:
  • 5. centyl kobiet i 95. centyl mężczyzn (czasem 2,5. i 97,5.).
• Istotne standardy:
• • PN-EN 294 – wymagania bezpieczeństwa dot. przestrzeni.
  • PN-EN ISO 13854:2020-01 – minimalne odstępy zapobiegające zgnieceniu.
  • PN-M-49060 – przestrzenie dostępu.
• Zasady projektowania przestrzeni:
• • Wymiary otworów dostępowych (dla ciała, dłoni, palców).
  • Minimalne odległości zapobiegające kontaktowi z ruchomymi częściami.
  • Wymagania dla osłon, przejść i przestrzeni operacyjnych.

3-3. slajd 14

3-3. slajd 15

1. Batogowska A., Słowikowski J.: Atlas antropometryczny dorosłej ludności Polski dla potrzeb projektowania. Prace i Materiały IWP 1989, z. 137.
2. Gedliczka A.: Modelowanie przestrzeni pracy. W: Na miarę człowieka - ergonomia a wzornictwo, materiały konferencji IEA. Warszawa, 1993.
3. Gedliczka A., Leidler K.: Wytyczne projektowania przestrzeni pracy stanowisk obróbki mechanicznej. Materiały instruktażowe. Kraków, Prace IOS 1976, z. 120, cz. I.
4. Gedliczka A., Gierasimiuk J.: Zasady ergonomii w projektowaniu struktury przestrzennej stanowisk pracy. W: Bezpieczeństwo pracy i ergonomia. Red. nauk. D. Koradecka. Warszawa, CIOP 1999.
5. Grandjean E.: Fizjologia pracy. Zarys ergonomii. Warszawa, PZWL 1980.
6. Krasucki P.: Vademecum ergonomiczne. Warszawa, Książka i Wiedza 1969.
7. Kroemer K. H. E.: Was man von Schaltern, Kurbeln und Pedalen wissen mus. Berlin, Beuth-Vertrieb 1967.
8. Neufert E.: Bauentwurfslehre. Berlin, Ullstein Fachverlag 1990.
9. Wolański N.: Antropometria inżynieryjna: kształt i wymiary ciała a wzornictwo przemysłowe. Warszawa, Książka i Wiedza 1975.
10. PN-EN 1005-4:2009 Bezpieczne maszyny. Możliwości fizyczne człowieka. Część 4 Ocena pozycji pracy ruchów w relacji do maszyny.
11. PN-N-08001:1980 Dane ergonomiczne do projektowania: Granice zasięgu rąk. Wymiary.(norma wycofana 09-02-2006).
12. PN-EN 547-3+A1:2010 Bezpieczeństwo maszyn -- Wymiary ciała ludzkiego -- Część 3: Dane antropometryczne.
13. PN-EN ISO 13857:2020-03 - wersja angielska Bezpieczeństwo maszyn -- Odległości bezpieczeństwa uniemożliwiające sięganie kończynami górnymi i dolnymi do stref niebezpiecznych.
14. PN-EN ISO 13854:2020-01 - wersja angielska Bezpieczeństwo maszyn -- Minimalne odstępy zapobiegające zgnieceniu części ciała człowieka.
15. PN-EN ISO 14738:2009 Bezpieczeństwo maszyn - Wymagania antropometryczne otyczące projektowania stanowisk pracy przy maszynie.
16. PN-EN ISO 7250-1:2017-12 Podstawowe wymiary ciała ludzkiego do projektowania technicznego - Część 1: Określenie wymiarów ciała ludzkiego oraz punkty od