Совершенствование процесса проектирования рабочего места водителя

Авторы: Бохонко В.В., Седнев Д.Д.

В статье рассмотрен вопрос совершенствования процесса проектирования рабочего места водителя и предложен методический подход осуществления данного процесса.

В последние годы на отечественных предприятиях все большее внимание уделяется вопросам улучшения эргономических показателей рабочего места водителя. Тем не менее, используемые в настоящее время на предприятиях подходы к проектированию рабочего места водителя и кабин в большинстве случаев по прежнему базируются на интуиции и опыте работы проектировщиков, которые придерживаются сложившихся традиционных методов, принятых в отдельно взятом проектном подразделении, например, применении ограниченного количества нормативных документов содержащих только четкие требования к основным параметрам рабочих мест конкретного типа мобильной машины, с той лишь разницей, что при проектировании применяются современные САПР. Следует отметить и тот факт, что на наших предприятиях отсутствует специализированное программное обеспечение для проектирования рабочего места, а встроенные в некоторые "продвинутые" САПР приложения не могут быть однозначно использованы в виду несоответствия некоторых внутренних параметров системы национальным требованиям ТНПА. 2023 г.

Подобный подход часто требует значительного количества времени и затрат на различные доводочные работы по результатам сертификационных испытаний и эксплуатации опытных образцов изготовленных машин. В некоторых случаях ведет к серьезным изменениям конструкции. Со вступлением Беларуси в Единый таможенный союз для обеспечения соблюдения требований Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 018/2011 «О безопасности колесных транспортных средств» [1] должны выполняться: межгосударственные стандарты ГОСТы; межгосударственные стандарты, идентичные международным стандартам ГОСТы ИСО; национальные (государственные) стандарты, идентичные международным стандартам СТБ ИСО; национальные (государственные) стандарты, идентичные европейским стандартам СТБ ЕН, относящиеся к безопасности машин; национальные (государственные) стандарты ГОСТ и ГОСТ Р; правила ЕЭК ООН, при этом вопросы эргономики затрагиваются незначительно. Учитывая, что кабина представляет собой важнейший объект, являющийся неотъемлемой частью (элементом) общей компоновки машины – при проектировании, к ее составным элементам, должны предъявляться дополнительные требования в области эргономики и безопасности не рассмотренные в "основных" документах. Не внимание к "деталям" при проектировании рабочего места водителя приводит к дополнительным затратам в процессе производства и эксплуатации проектируемой машины и снижению ее конкурентоспособности.

Таким образом, в процессе проектирования рабочего места конструктору необходимо руководствоваться не только узкими специализированными ТНПА относящимися к определенному типу мобильной машины, требованиями ТР ТС 018/2011, но и широкому кругу дополнительных нормативных документов относящихся к вопросам проектирования рабочих мест. Обязательно должны учитываться действующие национальные стандарты, а также стандарты стран в которые планируется осуществлять импорт продукции. Например, в качестве национальных стандартов должны быть учтены ГОСТ серии 12… «Система стандартов безопасности труда», серии 20… «Комплексная система общих технических требований», серий 21, 22 и 23 «Система человек-машина», серии 29… «Система стандартов эргономических требований и эргономического обеспечения», серии 30 «Система стандартов эргономики и технической эстетики», серии 50 «Средства отображения информации», 51-й серии «Безопасность машин», стандарты ГОСТ Р ИСО, СТБ МЭК, санитарные нормы и правила и ряд других. [2]

Таких документов более сотни и все они являются обязательными к исполнению, при этом они должны рассматриваться в совокупности, во взаимосвязи друг с другом, поскольку изменение одного параметра влияет на другие. Отсутствие системного подхода к проектированию, не смотря на наличие базовых стандартов например, таких как СТБ ЕН 614-1-2007, СТБ ЕН 614-2-2005 [3,4], идентичных европейским, направленных на повышение безопасности за счет соблюдения эргономических принципов проектирования рабочих мест, или еще разработанном при Советском Союзе ГОСТ 20.39.108-85 [5] устанавливающего номенклатуру и порядок выбора эргономических требований, требований по обитаемости и требований технической эстетики к изделиям и материалам вызвано тем, что в нормативной литературе недостаточно четко определен порядок осуществления такого рода деятельности как проектирование рабочего места водителя. Таким образом, требуется методический подход к совершенствованию этого процесса.

Удобству и совершенствованию процесса проектирования рабочего места будет способствовать четкая последовательность шагов проектирования основанная на систематизации требований и рекомендаций ТНПА по степени важности. Степень важности определяется путем установления взаимосвязей и влияния параметров кабины и рабочего места друг на друга в рамках системы человек-машина. В свою очередь выстраивание последовательности шагов проектирования рабочего места водителя служит основанием для группирования ТНПА.

Удобству и совершенствованию процесса проектирования рабочего места будет способствовать четкая последовательность шагов проектирования основанная на систематизации требований и рекомендаций ТНПА по степени важности. Степень важности определяется путем установления взаимосвязей и влияния параметров кабины и рабочего места друг на друга в рамках системы человек-машина. В свою очередь выстраивание последовательности шагов проектирования рабочего места водителя служит основанием для группирования ТНПА.

Особенностью предлагаемого методического подхода проектирования рабочего места является необходимость, при возникновении проблем в компоновке рабочего пространства на одном из шагов проектирования, перепроверки и внесение изменений на предыдущих шагах, вплоть до определения нового положения контрольных точек. Эта особенность служит своеобразной системой контроля при проектировании кабины с рабочим местом водителя. Переходя от наиболее важных параметров к второстепенным она не позволяет совершать конструкторам грубых ошибок.

Рассмотрим пример проектирования рабочего места водителя (оператора) на основе предложенного методического подхода.

1. Определение диапазона пользователей.

В соответствии с требованиями ТНПА принимается диапазон возможных пользователей, обеспечивающий удобство для наибольшего количества, из всех возможных вариантов людей разного роста и комплекции. Затем, на основе принятого или заданного диапазона пользователей с учетом назначения мобильной машины, производят выбор параметров сиденья оператора (водителя) с оптимальным диапазоном регулировок.

2. Определение положения контрольных точек AHP, R (Н), SWC.

Располагаем педали относительно передней стенки кабины и определяем положение точки AHP (пяточной точки). Далее задаём расположение (высоту и расстояние) до точки R, расположение которой зависит от типа транспортного средства. Относительно точки R располагаем сидение с точкой H. Точка SWC - центр рулевого колеса, определяется координатами относительно точек R(Н) и AHP. Контрольными параметрами, влияющими на ее расположение, являются: рабочая поза оператора, расстояние между бедром водителя и ободом рулевого колеса, диаметр и наклон рулевого колеса. Рабочая поза оператора непосредственно связана с положением трех контрольных точек R(H), AHP и SWC. В свою очередь их положение определяется основными межсуставными нормативными углами, определяющими удобство расположения частей тела оператора при управлении транспортным средством.

3. Определение зон комфорта и досягаемости.

Эти зоны позволяют оценить необходимое пространство в котором могут располагаться органы ручного и ножного управления (рисунок 5), а также расстояния для наилучшего их размещения в зависимости от степени важности и способа управления.

4. Определение обзорности с места водителя.

В этой части проектных работ определяются размеры и расположение нормативных зон очистки стеклоочистителями переднего окна, а также углы нормативного поля обзора и не просматриваемых зон, образуемых стойками переднего окна.

5. Определение параметров кабины, минимального рабочего пространства, дверного проема и рабочего места оператора.

На основе ограничений в виде полученных параметров в предыдущих пунктах определяются силовые элементы каркаса в рамках минимального рекомендованного рабочего пространства вокруг оператора. В данном случае размеры задаются относительно контрольной точки Н. Определяется удобство подхода к рабочему месту или ухода с него, прорабатываются оптимальные характеристики и размеры монтажных отверстий, подходов, коммуникаций.

6. Проектирование органов управления, индикаторов и сигнальных устройств.

После определения основных параметров кабины определяются: тип, расположение, досягаемость, усилия приведения в действие, перемещение и способы управления органами управления, идентификация индикаторов и сигнальных устройств.

7. Взаимодействие водителя с физическими условиями на рабочем месте.

На этом этапе определяется соответствие возможностей человека и безопасности для здоровья, уровень напряженности функций физиологических систем и утомления человека, степень эмоционального воздействия на него процесса труда.

Преимущества предложенного методического подхода совершенствования проектирования рабочего места оператора состоят в следующем:

основан на применении современных программных средств компьютерного моделирования, которые используются в конструкторских бюро; способствует росту производительности труда конструктора и качеству проектирования; предупреждает возможные ошибки проектирования; может быть применен для различных транспортных средств; лаконичен и прост в использовании.

Таким образом, для совершенствования процесса проектирования, улучшения эргономических показателей рабочего места оператора и повышения потребительских качеств машины в целом, необходимо:

перед началом проектирования проводить сбор и систематизацию требований ТНПА для проектируемой машины и рабочего места; группировать требования ТНПА по пунктам предлагаемого методического подхода; проводить проектирование рабочего места в соответствии с предлагаемой последовательностью шагов.

Использование предложенного методического подхода призвано улучшить эргономические свойства выпускаемой новой техники путем детальной и последовательной проработки рабочего пространства без дополнительных затрат на закупку нового программного обеспечения.Дальнейшая работа в данном направлении позволит создавать более комфортную и безопасную автотракторную продукцию.

Список литературы:

1. Технический регламент таможенного союза 018/2011: О безопасности колесных транспортных средств, 2011. - 465 с.
2. Мунипов В.М. Эргономика: человекоориентированное проектирование техники, программных средств и среды: Учебник / В.М. Мунипов, В.П. Зинчнко - Логос, 2001. - 356 с.
3. СТБ ЕН 614-1-2007 «Безопасность машин. Эргономические принципы проектирования. Часть 1. Термины, определения и общие принципы».
4. СТБ ЕН 614-2-2005 «Безопасность машин. Эргономические принципы проектирования. Часть 2. Взаимосвязь между компоновкой машин и рабочими заданиями».
5. ГОСТ 20.39.108-85 «Комплексная система общих технических требований. Требования к эргономике, обитаемости и технической эстетике. Номенклатура и порядок выбора».
6.Отчет о научно-исследовательской работе ГНТП «Машиностроение» АТ - 01.28.04, 2010. - 54 с.