Основы конструирования

Шкалы – по форме , подвижности . Основные требования – различимость  делений и знаков.

Светопланы – электронно–лучевые трубки , люми– и газоразрядные индикаторы , жидко–кристальные индикаторы (ЖКИ) и светоизлучающие диоды (СИД), выполняемые часто в виде комбинированных дисплеев .

Для облегчения работы рекомендуется использовать мнемосхемы .

Например , проекция на лобовое стекло в летательных аппаратов .

Слуховой анализатор , основной элемент которого – ухо , воспринимает звуковые колебания простые (чистые тона ) и сложные (речь , музыка ) в широком диапазоне частот и уровней сигнала ( 20.....2000 Гц  , 0,002 Н/м2 ...... 100 Н/м2 ) .

Слух обеспечивает стереоэффект  (~ 0..... 120 Дб) , биноуральный слух имеет незначительную разрешающую способность по углам , но обеспечивает приём сигналов из любой точки сферы , в центре которой Человек–оператор .

Основные рекомендации по акустическим индикаторам :

tзвучания сигнала ≥ 0,3.....0,5 с . ;

если используется несколько АС угол между ними должен быть 15....20°(без поворота головы) или 3.....4° (при возможности повернуть голову на источник звука ) ;

учитывать  биноуральность слуха и эффекты адаптации ;

наличие шума ( мешающих сигналов ) ,  модуляцию сигнала .

Тактильный (осязательный) анализатор – даёт возможность на ощупь определять характерные формы органов управления и облегчать или ускорять процесс управления .

Тактильные индикаторы – различимые на ощупь : рукоятки , кнопки , тумблеры .

Для лучшей различимости – размеры должны различаться между собой ≥ 20 % .

NB : когда органы управления рядом – но результат воздействия разный : цвет и форма !

На основании сказанного рекомендуется (общие рекомендации) :

использовать зрительные анализаторы – для решения задачи само ориентации  ; снятия искажений с много шкальных приборов ; сравнения быстро следующих друг за другом сигналов ; наблюдения за источником информации и получения точной количественной информации ; оценки движения . Лучшая различимость – у дискретных сигналов  ;

использовать слуховые анализаторы – для обеспечения индивидуальной одноканальной связи ; передачи кратких сообщений ; сигнализации о завершении ряда следующих друг за другом операций; для дублирующих сигналов. Для различимости– один уровень , но разная частота ;

использовать тактильные анализаторы– для тех случаев , когда зрение или слух заняты ; когда требуются подтверждающие сигналы или когда формируются простые команды управления.

Конкретно , смотреть  Вудсон  У. , и другие  « Справочник по инженерной психологии для инженеров и художников–конструкторов .      « Москва  , «Мир» , 1968 год .

Основные характеристики рабочей среды .

Характер физической и нервно–психологической нагрузки делят на четыре категории :

    ¬  лёгкая (комфортная ) рабочая среда ;

­ средняя ( относительно дискомфортная ) рабочая среда ;

® тяжёлая ( экстремальная ) рабочая среда ;

¯ очень тяжёлая (сверхэкстремальная ) рабочая среда .

смотри сборник стандартов безопасности труда (ССБТ) ® «Техника безопасности и охрана труда»; «Основы безопасности жизнедеятельности» .

Формирование сигналов управления – осуществляется регуляторами с применением эффекторного аппарата Человека–оператора .

Можно сказать , что в этом случае возможно  два режима работы : Человек–инструмент  (источник сигнала ) и Человек–машина (источник энергии ) .

При выборе или конструировании регуляторов необходимо соблюдать два основных правила :

нельзя пренебрегать двигательными навыками человека. В противном случае затрудняется процесс управления  ;

для достижения максимального эффекта управления , усилия , прилагаемые человеком к  регуляторам , должны соответствовать характеру действия регулятора .

По конструкции  все регуляторы можно разделить на :

нажимные  ( кнопки , клавиши , педали ). Для кнопок : чем реже используется и чем меньше прилагаемое тем меньше диаметр поверхности нажатия – вогнутая , для облегчения фиксации пальца .

движковые ( ручельные ) – это устройства управления простыми переключателями , которые ( как и нажимные ) должны иметь два чётко фиксируемых крайних положения  ( нежелательное исключение – трёх позиционные ) .

рычажные – головки тумблеров и качающихся рычагов : должны иметь чётко различимый угол отклонения и размеры ( форму ) головки для захвата пальцами или всей рукой .

вращательные – разнообразные ручки  управления с плавным или

дискретным движением рабочего элемента .

Рукоятки управления могут быть тактильными индикаторами , что даёт возможность определять характерные формы рукояток и облегчать или ускорять процесс управления.

Замечание .  Большое влияние на точность и темп работы Человека– оператора оказывает степень обученности , натренированности  и профессиональной  пригодности  ; необходимость и желание выполнять поставленную задачу .

Для обеспечения универсальности обслуживания объектов операторами с различными  параметрами  должен соблюдаться принцип максимальной стабильности характеристик объекта.

Поэтому индикаторы и органы управления группируются на панелях Панели управления (прибора) по их функциональному применению .

¬ Наиболее важные и часто используемые индикаторы и органы управления размещают в оптимальной зоне ;

­ аварийные – в легкодоступных местах вне  оптимальной зоне ;

          ®    второстепенные , периодически используемые – вне оптимальной зоны , руководствуясь правилами группировки и взаимосвязи между ними .

Последние правила состоят в следующем :

1.    При групповом размещении индикаторов для контрольного считывания :

 ¬ при наличии в группе шести и более индикаторов – их располагают  в виде двух параллельных рядов   (вертикальных или горизонтальных ) ;

 ­     не делать более  пяти – шести разрядов ;

               ®    при наличии 25–30 и более индикаторов комплектовать их в 2–3 зрительно различимые группы . Лицевые поверхности индикаторов следует располагать перпендикулярно к линии взора оператора , находящегося в рабочей позе .

2.      При размещении органов управления :

¬ органы управления необходимо располагать  в зоне досягаемости (Человек–оператор  не должен менять рабочую позу , и не требуется перекрещивать руки (ноги ) или закрывать рукой при включении индикатор ). Важные и часто используемые – в зоне лёгкой досягаемости .

­ органы управления необходимо располагать  в последовательности , соответствующей последовательности действий (например, включения (выключения )) , и группироваться таким образом , чтобы действия оператора осуществлялись  слева–направо и  сверху– вниз .

3. При правильно размещённых органах управления Человек–оператор, работая , не должен думать о предстоящих манипуляциях управления  :

  ¬ расположение функционально одинаковых органов управления должно быть единообразным во всех группах ;

  ­   это расположение должно обеспечивать равномерность нагрузки обеих рук и ног Человека–оператора ;

  ®  поверхности , на которых располагаются Индикаторы и Органы управления не должны быть монотонными , зоны расположения их должны быть хорошо освещены .

В заключении , некоторые общие требования к органам управления :

1. Размеры их должны соответствовать прилагаемым усилиям .

2. Форма и фактура поверхности должна обеспечивать удобный захват .

3. Цветовое оформление должно быть согласовано с общим цветовым решением объекта . Не следует использовать «накладной» цвет , т.е. краски , применяют материалы соответствующего  цвета , химические или гальванические покрытия .

4. Форма не должна затруднять удаление загрязнений .

5. Конструкция должна гарантировать безопасность оператора , например , от поражения электрическим током или травм эффекторов.

                              Лекция 16. Основы конструирования

Эргономическая отработка конструкций – общие положения

часть процесса  художественного конструирования .

Эргономика изучает функциональные возможности человека в процессах труда с целью создания совершенных изделий и оптимальных условий труда.

ГОСТ 16456–70   устанавливает четыре группы комплексных эргономических показателей :–

 гигиенические ;

антропометрические ;

физио–  и  психофизио– логические ;

психологические .

По этим показателям оценивается качество продукции в целом и в частности , конструкции .

¬ Гигиенические показатели : уровни освещённости ; вентилируемости ; температуры ; влажности ; запыленности и давления воздуха –микроклимат ;механические и физические факторы : напряжённость магнитного и электрического полей ; радиация ; токсичность ; шум и вибрации ; гравитационные перегрузки и ускорения Ô эти показатели предмет   Охраны труда и техники безопасности .

­ Антропометрические показатели определяются соответствием конструкции объекта  размерам и форме тела человека , распределению массы его тела .

Эти показатели проверяют сравнением определяющих размеров тела человека при различных рабочих позах с соответствующими размерами изделия . В ряде случаев необходимо учитывать размеры головы и кисти рук человека .

® Физиологические и психофизиологические показатели определяются соответствием конструкции объекта следующим возможностям человека :

n   силовым ;

n   скоростным ;              

n   энергетическим ;

n   зрительным ;

n   слуховым ;

n   осязательным ;

n   обонятельным и вкусовым.

Для проверки этих показателей анализируют :

¬ размеры органов управления , их форму и прилагаемые усилия ;

    ­ зоны обзора

 

1. 30....40°

2. 50....60°

3. 90°

      ® рабочие зоны Человека–оператора при управлении ручными и ножными регуляторами ;

¯ анализируют характер движений .

Зона обзора : 30....40° соответствует максимальной – разрешающей способности ;

50....60° – чёткому цветному , а 90°– черно– белого зрения .

Наиболее удобное расположение индикаторов –по горизонтали 30° ниже линии взора , но не более 30° (вверх) или 40° (вниз) .

При рассмотрении рабочих зон следует иметь в виду , что величина усилия, прилагаемого к Объекту управления , зависит :

n   от направления : вверх, вниз , в сторону ;

n   высоты расположения : от 300 до 1800 мм  ;

n   и руки : у большинства людей правая рука сильнее левой в 1,2 раза .

      Если Человек–оператор должен часто выполнять переключение , то величины усилий должны быть уменьшены  в 2....3 раза .

      Во всех случаях усилия больше 150 Н – для рук и более 250Н –для ног при продолжительности нажатия более 3 секунд – УТОМИТЕЛЬНЫ .

         ¯ Психологические показатели конструкции изделия определяются соответствием закреплённых и вновь формируемых рабочих навыков человека его возможностям по восприятию и переработке информации .

                                Лекции 17. Основы конструирования

Эргономический анализ и отработка конструкций .

1.0 В основе эргономической отработки конструкции лежит полная совокупность эргономических параметров , что позволяет найти оптимальное художественно–конструкторское  решение .

Эргономическая отработка производится на основе эргономического анализа .

Эргономический анализ применяет разнообразные методы исследования , такие как :

n   социологические методы (опрос) ;

n   визуальные (органометрические) методы ;

n   составление циклограмм работы Человека–оператора с применением хронометража и фотохронометража (фотосъёмка , кино–  , видео– граммы ) ;

n   электрофизиологические методы .

Виды исследований :

n   электроэнцефолография (мозг) ;

n   электроокулография (движения глазного яблока ) ;

n   электромиография (мышцы) ;

n   электрокардиография (сердце) ;

n   динамометрия и т.д.

1.1 Основные этапы эргономической  отработки определяются стадиями разработки :

1) на стадии Технического предложения – предварительный эргономический анализ аналогов и прототипов разрабатываемого объекта ( не только лучших , но и заведомо «плохих» ) , а также детальный анализ конкретных условий функционирования объекта и выявления наиболее важных эргономических показателей ;

2) на стадии Эскизного проектирования – поисковый этап эргономического анализа , на котором рассматривают несколько вариантов конструкции объекта  ( художественно–конструкторское решение ) ;

3) на стадии Технического проекта – окончательная художественно–конструкторская компоновка объекта  с тщательной эргономической отработкой панелей и пультов управления с индикаторами и регуляторами ;

4) на стадии Рабочего проектирования – авторский надзор за реализацией принятых художественно–конструкторских решений .

При эргономическом анализе учитывают следующие основные группы факторов :

1) насколько учтены антропометрические , психофизиологические , биомеханические и гигиенические данные  Человека–оператора ;

2) обеспечивает ли рабочее место Человеку–оператору простую и естественную позу , достаточное рабочее пространство , возможность смены рабочей позы (например, сидя–стоя ) , удобный обзор всех функционально важных узлов и элементов объекта , условий для оперативного обслуживания и профилактики ;

3) создаёт ли цветовое решение объекта положительные эмоции у Человека–оператора и компенсирует ли неблагоприятные воздействия трудового процесса ;

4) является ли информация , поступающая к Человеку–оператору, наглядной и соответствующей сложившимся у него представлениям и стереотипам действий .

Часто при Эргономическом анализе применяют контрольные карты , содержащие перечень вопросов по этим группам факторов , влияющих на трудовой процесс.

NB : Пример д/MPC , смотри Варламов  Р. Г. , Струнов О. Д. «Элементы  Художественного конструирования и Теория Эргономики» М : 1980 год , стр. 39...40 .

При эргономическом анализе необходимо учитывать :

1) климатические условия местности ;

2) микроклимат помещения и его интерьер ;

3) требуемый ритм работы оператора , частоту выполнения и точность рабочих операций ;

4) характеристику основных ( типовых ) поисковых маршрутов оператора , необходимость и возможность смены рабочей позы , взаимодействие с другими операторами .

На основании этого необходимо :

1) провести анализ габаритов объекта ;

2) определить оперативные рабочие зоны и границы рабочего места в целом и установить их соответствие антропометрическим данным ;

3) определить объём и качество оперативной информации , представляемой на панелях объекта , и проанализировать их соответствие психофизиологическим возможностям Человека–оператора ;

4) определить состав органов управления и проанализировать их с точки зрения хиротехники . Хиротехника – отрасль эргономики , которая занимается разработкой наиболее рациональной формы рукояток управления ( или ручного инструмента ) ;

5) проанализировать взаимодействие сенсорных и моторных зон : логику соответствия Органов управления и Индикаторов ;

6) проанализировать соответствие типовых оперативных маршрутов биомеханическим требованиям .

Результаты Эргономического анализа дают возможность обеспечить :

1) равномерное распределение психофизиологических нагрузок на Человека– оператора :

2) естественность , плавность и последовательность рабочих операций.

1.2 Оценка результатов принятого художественно– конструкторского решения .

Для объективной оценки выполнения эксплуатационных , компоновочных , эстетических ( в т.ч. социально–экономических и эргономических ) , конструктивно–технологических требований применяют специальные методики .

Например , такие как :

¬ Групповые или экспертные методы оценки (баллы: 0...1–плохо; 1...2–удовлетворительно; 2...3–хорошо; 3...4–отлично ) . Можно применять, когда есть квалифицированная группа экспертов , но тем не менее оценка «субъективная» .

­ Метод неполных интегральных аналогов . Более объективен , т.к. он использует теорию инвариантов , критерии оценки и критериальные уравнения .....þ Системный анализ .

Эргономический анализ тесно связан с анализом эстетическим: к примеру,  создание цветового климата в интерьере и цветовое решение оборудования – должны рассматриваться не только с позиций красоты и гармонии , но в аспектах создания определённого эмоционального настроя Человека–оператора и закономерностей его зрительного восприятия .

Согласно методике РД–50–149–79 для оценки художественно–конструкторского решения применяют показатели :

1. Информационная выразительность характеризует способность объекта отражать в своей форме действующие в обществе эстетические представления и культурные нормы , такие как , например : оригинальность ( отличие от аналогов ) ; стилевое соответствие (устойчивые признаки формы соответствующие определённому периоду ) ; соответствия моде ( внешний вид , соответствие временно господствующим эстетическим вкусам ) ; рациональность формы (соответствие назначению , конструкции , технологии изготовления и применяемым материалам ) .

2. Целостность композиции характеризует гармоническое единство частей и целого , органическую взаимосвязь элементов формы объекта и его согласованность с формой окружающих объектов .

3. Совершенство производственного исполнения и стабильность товарного вида характеризуются чистотой выполнения контуров , округлений и сочленений элементов , тщательность нанесения покрытий и отделки поверхностей , чёткость исполнения фирменных знаков и указателей , комплекта Эскизно–технологической документации и информационных ( рекламных ) материалов , устойчивость к повреждениям .

Можно сказать , что внешние поверхности объекта , их отделка и окраска являются основными элементами , создающими его эстетическое восприятие. При художественно–конструкторской отработке этих элементов необходимо выполнять следующие требования :

                                    к форме

1) внешние очертания объекта должны быть простыми и строгими :

    например, единство формы и содержания для внешних рабочих органов ; предпочтительная форма – ■ , █  ; острые углы скругляются, но большой радиус скругления визуально «утяжеляет» конструкцию .

 Простая форма облегчает удаление загрязнений .

2) пропорции отдельных частей обеспечивают выделением в конструкции вертикальных или горизонтальных линий . При этом учитывают : вертикальные линии делают объект визуально «выше», а горизонтальные «ниже» .

3) форма объекта в целом должна быть гармонически увязана с формой пультов управления .

4) элементы внешней поверхности объекта : петли и ручки крышек (люков , дверей ) , крышки и кожухи для подвижных частей не надо выделять на фоне наружной поверхности . Петли и ручки должны быть тщательно обработаны .

                                       к отделке и окраске

1) окраска объекта должна соответствовать его конструкции , и не совпадать с окраской помещения ( или окружающей среды ) ;

2) пёстрая окраска вносит впечатление беспорядочности и «дробности» конструкции ;

3) тёмная окраска создаёт впечатление тяжести и грязи , светлые – впечатление лёгкости : тёмные – только для окраски фундаментов и несущих конструкций ;

4) травмоопасные детали и части изделий окрашивают в яркие , предупреждающие цвета ;  для движущихся элементов оборудования (столы , салазки ) , подвижных объектов следует применять «растигровку» , которая активизирует окружающих ;

5) органы управления окрашивают в яркие , хорошо различимые цвета ;

6) внутренние поверхности корпусных деталей окрашивают для облегчения сборки в светлые цвета ; дверей , люков , откидных панелей – в яркие цвета , чтобы они отчётливо выделялись в открытом положении ;

7) объекты , излучающие тепло , окрашивают в серебренный или голубой цвета  .

На восприятие формы и цвета значительно влияет освещение .

Основные требования к освещению рабочих мест , (искусственному): 

1) предпочтительны индивидуальные светильники , расположенные посередине длины рабочей зоны на высоте 1900 ...2000 мм от пола и на расстоянии 150...200 мм от переднего края рабочей зоны (работа стоя ) . При других работах индивидуальные светильники устанавливаются оператором в желаемом положении относительно рабочей зоны ;

2)  блестящие предметы следует освещать рассеянным светом ; мелкие тёмные предметы лучше видны на фоне , светлые – на тёмном ;

3) свет должен падать на поверхность предмета под небольшим углом , это лучше выявляет фактуру ;

4) прозрачные предметы должны быть освещены  сзади ;

5) необходимо избегать резкой контрастности освещённости объекта рабочей операции и окружающего фона ( местное + общее освещение ) ;

6) необходимо исключать источники блёсткости , а также – ритмическое чередование тёмных и светлых поверхностей в поле зрения . Это снимает у работающих так называемые послеобразы, человек видит какой–то яркий предмет , в то время как он уже ушёл из поля зрения . Послеобразы также снимаются применением дополнительных цветов .

Основы композиции.

Мы рассмотрели ранее инженерно-психологический и эргономический этапы художественного конструирования (ХК) объекта.

Мы установили , что ЭА и О конструкций тесно связаны с эстетическим анализом.

Здесь следует отметить : эстетический этап ХК объекта может (и должен) выполняться только квалифицированным дизайнером!

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9