Ergonomia stanowiska pracy

W wieku XX, a szczególnie w jego drugiej połowie, nastąpiło wielkie przyspieszenie w postępie technologii i organizacji pracy.

Skoncentrowanie się wyłącznie na nowych rozwiązaniach doprowadziło do dysproporcji między wymaganiami pracy a możliwościami człowieka.

W złych warunkach człowiek też pracuje, lecz jego wydajność jest mniejsza, a skłonność do wypadków i chorób większa. Część energii i uwagi skierowane są na pokonywanie zbędnych wymagań.

Ergonomia jest wiedzą wielodyscyplinarną. Zajmuje się dostosowaniem wyposażenia, warunków i samej pracy do fizycznych i psychicznych właściwości, zdolności i ograniczeń człowieka. Wyniki badań ergonomicznych są wykorzystywane w dostosowaniu pracy do szeroko rozumianej natury człowieka w celu zapewnienia mu zdrowia i pomyślności oraz zwiększenia wydajności przy minimalizacji biologicznych i społecznych kosztów pracy.

Zadaniem ergonomii jest także przygotowanie człowieka (szkolenie, trening) do właściwej obsługi i poprawnych metod pracy. Aby jakikolwiek układ, w tym układ człowiek-maszyna-środowisko, mógł działać efektywnie musi spełnić dwa warunki: muszą być sprawne składowe tego układu i muszą one funkcjonować spójnie. Niesprawność jednej z nich prowadzi do niesprawności całego układu.

Uważa się, że przyczyną większości wypadków jest zaniedbanie, niekompetencja czy po prostu ludzkie błędy. Rzeczywiste powody często leżą w błędnie zaprojektowanych urządzeniach sygnalizacyjnych i sterowniczych, nadmiernym obciążeniu psychicznym czy złych warunkach otoczenia. Człowiek ma określone zdolności i ograniczenia.

Ergonomia często pojmowana jest jako zapewnienie komfortu pracy. Dane pochodzące ze Stanów Zjednoczonych wskazują, że problemy związane z ergonomią dotyczą 5 z 10 najważniejszych chorób i uszkodzeń wywołanych pracą. Na czołowym miejscu znajdują się najkosztowniejsze, jakimi są dolegliwości i uszkodzenia mięśniowo-szkieletowe. Pozbawiony osłony ruchomy element na stanowisku nie musi być przyczyną wypadku, ale trwale wymuszona postawa ciała, jako efekt złej przestrzeni roboczej, niewłaściwych narzędzi lub metod, wcześniej czy później doprowadzi do niezdolności do pracy, cierpień pracownika i strat w produkcji.

W rozdziale przedstawiono podstawowe zasady organizacji i oceny stanowisk pracy oraz możliwości i wymagania człowieka.

Miejsce pracy

Miejsce pracy jest fizycznym środowiskiem, w którym osoba lub kilka osób wykonuje zadania przez względnie długi czas, albo przemieszcza się w celu wykonania przypisanych zadań, np. przygotowania materiału, usuwania gotowych produktów itp.

Jednym z wielu miejsc pracy jest stanowisko pracy o ograniczonym obszarze, w którym pracownik wykonuje przypisane zadanie.

Pod pojęciem miejsca pracy należy rozumieć maszyny, urządzenia, meble, narzędzia i ich rozmieszczenie, surowce, półprodukty, wyroby finalne itp., oraz wyposażenie ochronne, ale także i pracownika. Zagospodarowanie miejsca pracy zależy w dużym stopniu od wykonywanej pracy i wyposażenia.

Wyróżnia się trzy główne rodzaje miejsc pracy: siedzące, stojące i siedząco-stojące. Wybór właściwego rodzaju zależy od zadania, jakie ma być wykonane.

Siedzące miejsce pracy stosujemy, gdy:

  • praca wymaga dużej dokładności i precyzji trwającej dłuższy czas;
  • wymagany jest wysoki stopień stabilności ciała lub równowagi;
  • wszystkie przedmioty niezbędne do pracy mieszczą się w łatwo dostępnym zasięgu pracownika;
  • przedmioty nie wymagają podnoszenia ponad płaszczyznę pracy wyżej niż 150 mm;
  • praca nie wymaga użycia dużych sił oraz podnoszenia ciężarów większych niż 4,5 kg;
  • wymagane jest dokładne sterowanie stopą.

Stojące miejsce pracy wybieramy, gdy:

  • zadanie wymaga użycia dużych sił, które nie mogłyby być wyzwolone w pozycji siedzącej lub gdy podnoszone przedmioty ważą więcej niż 4,5 kg;
  • wyzwalane są siły ku dołowi, takie jak np. podczas czynności pakowania;
  • wymagane są nadmierne sięgania (na wprost, w górę lub w dół);
  • miejsce lub stanowisko pracy nie ma odpowiedniej wnęki na nogi w pozycji siedzącej;
  • czynności są rozdzielone i wymagają częstego poruszania się między stanowiskami pracy (duża przestrzeń obsługi).

Siedząco-stojące miejsce pracy stosujemy w przypadkach kiedy wykonywane czynności zawierają na przemian, w odpowiednio długich przedziałach czasowych, elementy pracy wymagające pozycji stojącej i siedzącej.

Przestrzeń pracy

Przestrzenią pracy zwykle określa się trójwymiarowy obszar otaczający pracownika, wyznaczony przez potencjalną pozycję palców rąk i stóp. Takie podejście do przestrzeni jest jednak zbytnim uproszczeniem. Aby umożliwić sprawną aktywność ruchową poszczególnych części ciała, zminimalizować zmęczenie i ryzyko dolegliwości narządu ruchu, należy ją uzupełnić o możliwość zmian pozycji i postawy roboczej. Przestrzeń pracy musi być dyspozycyjna, tak aby:

  • ważne wyposażenie i materiały były łatwo dostępne i znajdowały się w najdogodniejszej strefie manipulacyjnej,
  • eliminowała zbędne ruchy i skracała czas dosięgnięcia do urządzeń sterowniczych oraz innych elementów,
  • minimalizowała stresy mechaniczne, przyczyniające się do uszkodzeń mięśniowo-szkieletowych.

Możliwe to będzie, kiedy przestrzeń zostanie dostosowana i/lub zorganizowana na podstawie wymiarów i wzorów zachowań użytkowników. Regulacja stanowiska pracy, lub przynajmniej jego elementów, która by wyrównywała indywidualne różnice, byłaby bardzo pożądana. Jednakże możliwości pełnego dostosowania parametrów stanowiska do pracownika ograniczone są nie tylko względami ekonomicznymi, ale i technologiczno-konstrukcyjnymi.

Kształtowanie stanowisk dla ludzi o wymiarach średnich (takich jest najwięcej) jest niewłaściwe. Przykładowo, jeśli zaproponujemy wysokość drzwi dla Polaka o średniej wysokości ciała, to 50% populacji polskiej będzie uderzać w nie głową. Natomiast kiedy pulpit sterowniczy wyposażymy w pionowy panel z elementami sterowniczymi w odległości średniej długości kończyny górnej to połowa użytkowników, z krótszymi kończynami, będzie miała trudności w dosięgnięciu do niego. Lepiej jest kształtować stanowiska odpowiednio dla dużego i małego osobnika.

Ponieważ zwykle niemożliwe jest tworzenie miejsc pracy dostosowanych do bardzo dużych i bardzo małych pracowników, zaleca się kształtowanie stanowisk na podstawie tzw. wartości progowej minimalnej i maksymalnej. Fundamentalna zasada ergonomiczna mówi o konieczności projektowania i organizacji miejsca pracy dostosowanego dla 95% populacji, kiedy istnieje jedno ograniczenie (np. wysokość przejścia), a dla 90% populacji przy istniejących dwóch ograniczeniach (np. strefa rozmieszczenia urządzeń sterowniczych). Zasadę tę realizuje się w przypadku braku możliwości projektowania dla 100% populacji.

Z pewnym uproszczeniem możemy przyjąć, że minimalne wartości progowe stosujemy do wyznaczania zasięgów (jeśli mały dosięgnie, to i 95% większych użytkowników również będzie mogło operować wyposażeniem), a maksymalne do wysokościowych parametrów stanowiska pracy (jeśli zmieści się duży, to bez problemu zmieści się 95% mniejszych).

Wykorzystując wartości progowe cech antropometrycznych możemy zorganizować, zgodnie z wymiarami ciała użytkowników, fizyczną przestrzeń pracy na stanowisku roboczym, tzn. rozmiary, zasięgi, dostępność, prześwity, wnęki itd.

Wysokość robocza

Podstawowym parametrem geometrii stanowiska jest wysokość pracy, gdyż to głównie ona decyduje o przyjmowanej postawie ciała i wydajności. Nadmierna wysokość robocza spowoduje uniesienie barków lub odwiedzenie ramion, natomiast zbyt niska zmusi pracownika do pochylenia tułowia i/lub szyi z głową, aby uzyskać dostęp do składowych pracy i mieć dobrą widoczność. W obu sytuacjach wystąpi męcząca praca statyczna, z konsekwencjami bólów mięśniowych; w pierwszej – w okolicy szyjno-barkowej, w drugiej – w regionie lędźwiowym (bóle krzyża) z potencjalnie trwałymi dolegliwościami i uszkodzeniami układu ruchu.

Należy oczekiwać, że gdzieś między zbyt wysoką a zbyt niską wysokością roboczą powinna znajdować się preferowana strefa pracy. Jednakże rozwiązanie tego zadania komplikuje się, gdyż różne prace wymagają różnych wysokości, a także człowiek ma różne wymiary i przyzwyczajenia.

Optymalna wysokość pracy w dużym stopniu zależy od natury samego zajęcia (precyzji i siły) oraz od wymiarów pracownika. Punktem odniesienia jest wysokość na jakiej znajduje się łokieć (tzw. wysokość łokciowa):

  • czynności dokładne powinny przebiegać na wysokości łokcia i powyżej do 100 mm (unieruchomienie tułowia i kończyn górnych umożliwi dokładne ruchy, a przede wszystkim optymalną odległość wzrokową). W skrajnych przypadkach do 320 mm powyżej wysokości łokciowej;
  • największą szybkość ruchów i zręczność oraz najniższy koszt fizjologiczny podczas lekkich zadań manipulacyjnych uzyskuje się w strefie od 0 do około 50 mm poniżej łokcia. Jest to przedział, w którym wykonuje się większość prac (montaż, obróbka ręczna, sortowanie, obsługa obrabiarek itd.). Wtedy to ramiona są opuszczone pionowo a przedramiona zgięte pod kątem prostym;
  • prace mniej dokładne z przyłożeniem siły i obszernymi ruchami sprawniej odbywają się poniżej łokcia od 50 mm, a w skrajnych sytuacjach nawet do 400 mm.

Ze względu na duże różnice w wymiarach ludzi pożądana jest regulowana wysokość robocza umożliwiająca dostosowanie jej do użytkownika, ale też do typu zadania. W wielu przypadkach jest to niepraktyczne bądź ze względów technicznych niemożliwe. Dlatego najczęściej spotykamy się z wysokościami powierzchni pracy (stoły, biurka, warsztaty itd.) odpowiadającymi średnim wymiarom ciała (tzn. wysokości łokciowej). Będą one za wysokie dla niskich ludzi, a za niskie dla ludzi wysokich.

Rozwiązaniem jest korzystanie z wysokości stanowisk pracy dostosowanych do wysokiego osobnika. W pozycji siedzącej wszyscy niżsi będą mogli podnieść siedzisko (a także użyć podnóżka) do uzyskania wymaganej relacji łokcia do płaszczyzny. Przy pracy stojącej ten sam efekt można uzyskać przez zastosowanie odpowiedniej wysokości podestów lub platform.

Należy pamiętać, że wysokość pracy (robocza) nie zawsze odpowiada wysokości powierzchni pracy. Wysokość np. klawiszy komputera lub maszyny do pisania odpowiada wysokości roboczej, a wysokość biurka wysokości płaszczyzny pracy. Pierwsza będzie wyższa od drugiej.

Pochylona powierzchnia pracy

W nie tak odległej przeszłości, w biurach i szkołach, powszechnie istniały meble z pochylonymi płaszczyznami. Są one szczególnie zalecane do prac wymagających długiego czytania oraz pisania i innych zadań wymagających dużej precyzji. Pochylenie płaszczyzny roboczej w kierunku operatora (do 40°) zmniejsza pochylenie tułowia i głowy oraz umożliwia utrzymanie optymalnych kątów segmentów kończyny górnej (bark, łokieć i nadgarstek). Ważne jest także, że przy pochylonym blacie wzrok pada niemal prostopadle na płaszczyznę.

Pochylenie powierzchni umożliwia przyjęcie bardziej wyprostowanej postawy, a dzięki możliwości zmian lokalizacji pracy na różnych wysokościach pozwala na sukcesywne obciążanie i odciążanie regionów ciała. Pewną wadą jest to, iż niektóre przedmioty mogą zsuwać się po pochyłej powierzchni.

Zasadnicza część pracy ma przebiegać w strefie normalnej. W niej również należy umieszczać często używane narzędzia, urządzenia sterownicze itp. W strefie maksymalnej dopuszcza się wykonywanie dodatkowych czynności roboczych i lokalizuje wyposażenie, które nie mieści się w strefie normalnej i jest rzadko używane.

Szczególnie dla prac o dużej powtarzalności zaleca się, aby promień strefy normalnej zmniejszyć do 300 mm dla kobiet, a do 400 mm dla mężczyzn. Okazjonalne sięganie poza zakres strefy maksymalnej, tzn. na odległość 700–800 mm, jest dopuszczalne i może być podejmowane bez efektów chorobowych.

Optymalna lokalizacja przedmiotu pracy dla siedzącego operatora powinna znajdować się w odległości około 100 mm od krawędzi stołu i zajmować obszar około 150 x 150 mm. W pozycji stojącej prace wymagające wysiłku należy wykonywać w pobliżu krawędzi stanowiska.

Miejsce dla nóg

Odpowiednia przestrzeń dla nóg ułatwia dostęp do stref pracy, a także umożliwia poruszanie się, co zmniejsza skutki obciążenia statycznego i dyskomfort. Podane na ryc. 40 parametry wnęk odpowiadają wymiarom dużego mężczyzny (wraz z wyposażeniem roboczym), a więc zapewnią zachowanie właściwej postawy ciała 95% populacji mężczyzn i blisko 100% kobiet.

Dla operatorów maszyn i pracujących przy biurkach wysokość wnęki w pozycji siedzącej nie powinna być niższa niż 660 mm; jednakże pożądana to 700 mm. Dlatego stanowiska pracy nie należy wyposażać w szuflady lub grube blaty. Wnęka o szerokości 600 mm zapewni wygodę dla nóg siedzących pracowników. Dla osób w wózkach inwalidzkich szerokość należy zwiększyć do 810 mm.
W przypadku braku możliwości zapewnienia obszernej wnęki kończynom dolnym przy wykonywaniu pracy stojącej (ryc. 40), należy zapewnić wnękę dla stóp, której minimalne wymiary powinny mieć 150 mm głębokości i wysokości. Jeśli podczas stania, praca nie wymaga operowania ciężkimi obiektami, to wolna przestrzeń od przedniej krawędzi stanowiska (ku tyłowi) winna wynosić 900 mm.
Siedzisko
Na początku XX wieku wiele prac, nawet biurowych, wykonywano stojąc. Obecnie w krajach uprzemysłowionych od 60 do 80% zatrudnionych pracuje w pozycji siedzącej. Przewaga pracy siedzącej nad pracą w pozycji stojącej polega na:
mniejszej aktywności mięśniowej w utrzymaniu postawy (zmniejszenie wydatku energetycznego);
większej stabilności niezbędnej do prac precyzyjnych i dokładnych;
mniejszym obciążeniu układu krążenia;
odciążeniu kończyn dolnych z możliwością wykorzystania ich do sterowania bez problemów z utrzymaniem pożądanej postawy.
Jednakże siedzenie wywołuje także skutki ujemne. Do najważniejszych należą zespoły bólowe lędźwiowego odcinka kręgosłupa (bóle krzyża), zwiotczenie mięśni brzucha (i pleców), ucisk na organy wewnętrzne, utrudnienie swobodnego oddychania itd. Ciśnienie w dyskach kręgowych jest większe kiedy siedzimy niż podczas stania.
Zmiany ewolucyjne człowieka – korzystne podczas chodzenia – w pozycji siedzącej utrudniają zachowanie wygięcia ku przodowi (lordozy) lędźwiowego odcinka kręgosłupa – kluczowej cechy zdrowego kręgosłupa. Jednym ze skutków likwidacji lordozy lędźwiowej jest zwiększony nacisk na krążki międzykręgowe (dyski).
Od ergonomicznego siedziska oczekuje się, że siedząca na nim osoba zachowa lordozę lędźwiową – choćby w umiarkowanym stopniu – bez potrzeby mięśniowego wysiłku. Teoretycznie jest to osiągalne kiedy:
kąt między powierzchnią siedzeniową a oparciem będzie rozwarty (około 110°);
siedzisko będzie dostosowane do wymiarów użytkownika (głównie wysokość płyty siedzeniowej) i charakteru aktywności;
oparcie będzie wymodelowane do kształtu kręgosłupa.
Poniższe zalecenia mają na celu minimalizację negatywnych skutków siedzenia w tradycyjnych siedziskach (ryc. 41):
Wysokość płyty siedziska (H) – powinna być regulowana. Uda powinny przyjmować położenie poziome, a podudzia pionowe. Oznacza to, że wysokość płyty musi znajdować się nieco poniżej wysokości podkolanowej co pozwoli uniknąć niepożądanego siedzenia na udach. Zakres regulacji powinien zawierać się między 350 a 550 mm;
Głębokość płyty siedziska (D) – zbyt głęboka uniemożliwi dobre wykorzystanie oparcia bez bolesnego ucisku na tylną część podudzia. Im większa głębokość, tym rzadziej wykorzystywane jest oparcie, a także pojawiają się problemy ze wstawaniem i siadaniem. Zbyt płytkie siedzisko stwarza dyskomfort ludziom wysokim. Zalecana głębokość wynosi 380–400 mm;

Szerokość płyty siedziska – powinna być na tyle duża, aby umożliwiała nie tylko zmieszczenie się pracownika, ale dopuszczała swobodę ruchów. Minimalna szerokość płyty siedziska: 400 mm;

Oparcie pleców (zaplecek) (C) – powinno umożliwić utrzymanie fizjologicznych krzywizn kręgosłupa (szczególnie lordozę lędźwiową). Im wyższe, tym będzie efektywniejsze w podpieraniu ciężaru tułowia, ale nie powinno ono utrudniać poruszanie barkami. Niskie oparcie stosuje się przy pracach o dużej ruchomości kończyn górnych i tułowia. Średnią wysokość, obejmującą plecy a nawet barki, wykorzystuje się do prac o przewadze obciążenia statycznego. Wysokie podparcie, sięgające szyi i głowy, stosuje się do prac wymagających całkowitego unieruchomienia tułowia z głową i szyją, bez konieczności pochylenia (-ania) głowy ku przodowi (np. praca przy terminalu komputerowym). Podparcie lędźwi powinno rozpoczynać się od poziomu największego wysunięcia pośladków (A) i mieć swoje maksymalne wybrzuszenie (B) w środkowej części regionu lędźwiowego (średnio na wysokości 190 mm od płyty). Nadmiernie wymodelowane oparcie jest gorsze niż płaskie;

Podłokietniki – stanowią dodatkowe podparcie ciała zmniejszające obciążenie głównie regionu szyjno-barkowego. Mogą być użyte w pracach wymagających dużej stabilizacji kończyn górnych. Pomocne są również podczas siadania i wstawania. Wyłożenie ich miękkim materiałem chroni przed urazem nerwu łokciowego, a zarazem przeciwdziała w odprowadzaniu ciepła. Pożądana jest ich regulacja w pionie: 200–250 mm od powierzchni (ugięcia) płyty siedzeniowej;

Kąt pochylenia oparcia (α) – decyduje o nacisku na krążki międzykręgowe. Ze wzrostem pochylenia, więcej ciężaru tułowia przenoszone jest na oparcie, w konsekwencji zmniejsza się siła ściskająca działająca na dyski. Optymalne pochylenie zwykle zawiera się między 100 a 110° od poziomu;

Kąt płyty siedzeniowej (β) – jeżeli jest dodatni pozwala utrzymać dobry kontakt z oparciem i przeciwdziała zsuwaniu się. Jednak zwiększanie pochylenia redukuje możliwość zachowania lordozy lędźwiowej. Dla większości sytuacji kompromisem jest kąt 3–7°;

Powierzchnia płyty siedzeniowej – powinna być raczej płaska niż wymodelowana. Lepszą będzie tapicerka twarda niż miękka (maksymalne odkształcenie 20 mm). Ze względu na łatwość wentylacji pokrywający materiał powinien być porowaty, a dla utrzymania stabilności szorstki. Zalecane są zaokrąglone krawędzie płyty.

W warunkach przemysłowych dobroczynne skutki pochylonego oparcia i wielkość wybrzuszenia pod lędźwie są iluzoryczne; podczas pracy tułów, w większym lub mniejszym stopniu, pochyla się do przodu. Jednakże, takie krzesła umożliwiają pracownikowi doraźne korzystanie z oparcia w celu ulżenia obciążeniu. Spełniają swoje zadanie u kierowców pojazdów samochodowych, pilotów, a także ich pasażerów (zwiększone są kąt oparcia i płyty siedzeniowej). Tak skonstruowane są fotele wypoczynkowe.

Tradycyjne krzesła nie sprzyjają utrzymaniu lordozy lędźwiowej, zwłaszcza podczas konieczności pochylenia tułowia. Zachowanie jej możliwe jest przy korzystaniu z nowoczesnego siedziska z pochyloną ku przodowi płytą siedzeniową (do 30°). Jest to postawa z opuszczonymi udami (kąt tułów/udo większy niż 90°), która nie likwiduje lordozy lędźwiowej (ryc. 42).

Siedziska te mają jeszcze inne zalety:

  • umożliwiają większy zakres zmian postawy roboczej niż mebel tradycyjny. Częste zmiany są jedną z najważniejszych cech sprzyjających zachowaniu zdrowego kręgosłupa;
  • zmniejszają ucisk na narządy wewnętrzne;
  • ułatwiają oddychanie i swobodne krążenie krwi;
  • uproszczone jest wstawanie i siadanie (ogromna zaleta dla ludzi starszych i niepełnosprawnych);

Zalecenia ogólne dotyczące każdego rodzaju siedzisk roboczych:

  • siedzisko nie może być przyczyną wypadku: wywrócenia, poślizgnięcia itp. Dla większości prac powinno mieć pięć nóg rozmieszczonych kołowo;
  • wymiary siedziska powinny satysfakcjonować co najmniej 90% użytkowników;
  • podstawowe wymiary krzesła (wysokość płyty siedzeniowej, wysokość podparcia pod lędźwie, kąt oparcia i kąt płyty siedzeniowej) powinny mieć możliwość regulacji;
  • jeśli praca wymaga od użytkownika siedziska skręcania tułowia, szybkiego wstawania lub przemieszczania się, to siedzisko powinno być obrotowe i wyposażone w rolki.
  • należy pamiętać, że nie ma siedziska uniwersalnego.

Ciąg dalszy.

Skomentuj