Эргономика Березкина 2013

шего совершенства форм, это доступно лишь божественным силам» - к такому выводу приходит Дюрер в своем трактате.

Пьеро делла Франческа измеряет около ста тридцати точек лица человека, прежде чем изобразить его в перспективе. Ма­ тематик, монах-францисканец Фра Лука Пачоли в 1509 г. пу­ бликует в Венеции работу «Божественная пропорция», кото­ рую иллюстрирует Леонардо да Винчи. Вывод, сделанный Па­ чоли, однозначен: каждая форма достигает полноты своего выражения, если подчиняется математическому принципу. Он помещает человеческое тело, называя его «маленькой Вселен­ ной», в центр Макрокосмоса. Человек более чем когда-либо раньше выступает мерой и символом всемирного порядка.

Рисунки Джакометти, изображающие крошечное тело че­ ловека в центре огромного белого листа бумаги, доказывали, что пропорции тела сопротивляются попытке огромной по­ верхности раздавить его.

В XVII в. благодаря открытиям Галилея и Паскаля мир пе­ рестает восприниматься в качестве замкнутой системы и пред­ ставление о человеке как о некоем стандарте и центре Макро­ космоса исчезает. Однако в XIX в. теория пропорций вызывает новый интерес у ученых. Человеческое тело становится объ­ ектом пристальных исследований; его формирование, разви­ тие и назначение изучаются самым тщательным образом. Один из отцов современной антропологии Поль Брока в 1865 г. предложил процедуру двойного обмера, позволяющую найти лицевой угол.

Использование статистических методов при изучении че­ ловеческого тела дает возможность бельгийскому математику Адольфу Кетле в 1848 г. создать «теорию среднего человека», а на ее основе «портрет среднего человека», не отражающий индивидуальных качеств этого человека. Полученные в ре­ зультате множества статистических исследований размеры этого тела-эталона долгое время служили основой для расчета параметров и поисков оптимальной формы предметно-про­ странственной среды - от скамеек до самолетов.

Подобно пифагорейцам, считавшим число сутью любой вещи, антропологи XIX в. пытались свести многочисленные показатели обмеров человека к нескольким цифровым дан­ ным. Они совершенствовали методы обмеров тела - так созда­ ется антропометрия. Чиновник парижской префектуры поли­ ции Альфонс Бертильон в 1879 г. предлагает записывать в кар­ точки данные всех задержанных. Его система антропометри­

111

ческой классификации получила название «бертильонаж». В обыденной жизни это превратилось в отметку «рост челове­ ка» в удостоверении личности.

Фотографируя тело в разных ракурсах, антропологи пыта­ лись определить неизменяемые черты человеческой формы. Средством определения служили придуманные Полем Райхером в 1911 г. так называемые карточки морфологической иден­ тификации.

В начале XX в. с помощью антропометрии делаются по­ пытки определить расовые и морфологические типы - так воз­ никает типология. Ее цель - собрать в одном изображении черты, одинаковые для целой общности людей. Доктор А.Фурис в книге «Жизнь по периодам» (Париж, 1924) предложил четыре основных морфологических типа - пищеварительный, дыхательный, мускульный, мозговой.

Спустя некоторое время была предложена количественная классификация параметров человека - так называемая соматотипия. В соответствии с ней имеют место три основные харак­ теристики тела человека:

•эндоморфия (мягкие округлые формы, сферическая голо­ ва, пониженный тонус мышц, небольшая физическая сила, средний рост 166 см, средний вес 81 кг);

•мезоморфия (массивные плотные формы, кубическая го­ лова, мощная мускулатура, средний рост 174 см, средний вес 64 кг);

•эктоморфия (удлиненные пропорции тела, маленькая го­ лова, узкое лицо, хорошая подвижность, средний рост 177 см, средний вес 64 кг).

Анализ человеческих типов, позволяя ученым рассуждать

онескольких простых моделях, имел и отрицательные сторо­ ны, поскольку использовал спорные критерии. Решая вопрос, какое тело отвечает норме, авторы часто оперировали субъек­ тивными категориями, что давало толчок к возникновению со­ мнительных (с точки зрения последствий) проектов. Так, ан­ глийский физиолог Френсис Гальтон намеревался подвергнуть селекции и улучшению человеческую расу, чтобы приблизить ее к идеальному человеческому типу. Оспариваемое многими учеными понятие расы всегда ограничивается классификаци­ ей физиологического порядка и исключает оценочный аспект превосходства одной расы над другой. В противоположность

этому нацизм создал идеологию, основанную на превосход­ стве арийской расы, и в Германии начиная с 1931 г. среди мо­

112

лодежи распространялись альбомы фотографий с целью изу­ чения идеального типа чистокровного арийца. В книге Эужена Матиаса «Бег МаппНсЬе Когрег» (Цюрих-Лейпциг, 1931) по­ мещена фотография идеального человека.

В наше время моделью женщины, якобы обладающей иде­ альными пропорциями и растиражированной многими произ­ водителями, считается кукла Барби. Пропорции ее тела утри­ рованы. Если бы Барби была настоящей женщиной, то вряд ли смогла нормально жить и даже передвигаться. Например, ее голова на 5 см больше, чем голова средней женщины, а шея в два раза длиннее и на 15 см тоньше. Это вызывает сомнение в возможности ее поддерживать в вертикальном положении. Та­ лия в 40 см на 10 см меньше окружности ее головы, что не по­ зволяет вместить в организм полноценную печень и кишеч­ ник. Размеры запястья и лодыжки не дадут возможности хо­ дить и заниматься физическим трудом.

Подражая Витрувию, Ле Корбюзье создает в 1955 г. модулор - канон пропорций человеческого тела, основанный на принципах золотого сечения. По мнению автора, главным ори­ ентиром в творчестве архитектора должен стать именно модулор как новый измерительный прибор, за основу измерения в котором принимается величина человеческого роста, равная 1,929 м. Эта величина у Корбюзье основная (исходная) для расчета. Используется принцип золотого сечения, предполагаю­ щий, что исходные единицы измерения, отражающие размеры человеческого тела, закономерно увеличиваются или уменьша­ ются. Обосновывая преимущества модулора, Корбюзье гово­ рил, что сантиметр, дециметр, метр - это только обозначения десятичной системы мер, цифры без всякого содержания. Ме­ трическая система имеет бесспорные положительные каче­ ства, но она не связана с человеком и окружающими его пред­ метами. Цифры модулора - это действительные размеры тела человека; они как факты сами по себе обладают реальностью. Они являются результатом выбора оптимальных параметров из бесконечного количества величин. Каждая цифра соответ­ ствует положению тела человека. Тем не менее модулор Кор­ бюзье - это только представление размеров по своеобразной оригинальной системе. Очевидно, что сведение тела человека к нескольким схематичным отметкам не может удовлетворить ни замыслов художника, ни любопытства ученого. Однако найти для тела человека законы, управляющие его предназна­ чением, заменить простое невидимое сложным видимым -

113

значит, совершить акт познания. Еще в 1450 г. Николае де Кюйс писал: «Я полагаю, что слово «тепзига» (измерение) имеет тот же корень, что слово «тепз» (мысль).

4.2. Основные факторы, влияющие на антропометрические характеристики

В проектировании системы «человек-машина-среда» че­ ловеческое тело, его структура и механические функции зани­ мают центральное место. Иногда отсутствие незначительного пространства в несколько сантиметров может оказаться крити­ ческим для деятельности человека, подвергнуть опасности его здоровье и работу. Эффективность любой человеческой дея­ тельности определяется прежде всего условиями, в которой она происходит. Оптимальность условий деятельности

предполагает, что параметры предметно-пространственной среды соответствуют антропометрическим характеристикам любого человека или группы людей.

От других элементов системы «человек-машина-среда» человек отличается своей природной вариативностью.

Антропометрические переменные имеют следующие со­ ставляющие: половые, возрастные, этнические (расовые, на­ циональные), климатические, профессиональные, социаль­ ные, генетические.

Половые различия. Данные различия являются наиболее значительными и имеют неодинаковую направленность по от­ дельным группам размеров. Так, продольные размеры тела мужчин в положении «стоя» сегодня больше размеров тела женщин на 7-12 см, а в положении «сидя» - на 3-6; попереч­ ные и обхватные размеры верхней части тела мужчин больше, чем у женщин, на 1-3 см, однако размеры таза и бедер у муж­ чин меньше, чем у женщин (на 2-4 см). Габаритные размеры тела мужчин также превышают габаритные размеры тела жен­ щин: длина ноги на 6—19, руки на 7-15 см.

Возрастные различия. Возрастные различия взрослого на­ селения выражаются в уменьшении продольных размеров тела и увеличении поперечных и обхватных размеров у лиц стар­ шего возраста (30-50 лет).

Размеры человеческого тела могут меняться и через опре­ деленные периоды времени (например, американские солдаты времен Второй мировой войны были в среднем на 1,7 см выше

114

и на 5,9 кг тяжелее американских солдат времен Первой миро­ вой войны.

Этнические {расовые, национальные) различия. К этниче­ ским признакам человека относятся форма тела, его пропор­ ции, форма лица. Ископаемые древние люди, создавшие архе­ ологические культуры палеолита - неандертальцы, жили в Ев­ ропе 200-30 тыс. лет назад. Считается, что они стали родона­ чальниками некоторых наций (например, ирландцев). Неандертальцы были вытеснены кроманьонцами. Послед­ ствия тесных связей между двумя видами человека сохрани­ лись в геноме всех жителей Земли (за исключением коренных африканцев). В наших хромосомах содержится от одного до четырех процентов неандертальских генов. Разделение на расы произошло 100 тыс. лет назад. Первые европейцы появи­ лись около 40 тыс. лет назад. Вспомним, что их предками были негроиды. Со временем они поменяли цвет кожи под воздействием климата. Европеоидная раса близка по своим ан­ тропологическим признакам к эфиопам.

Одна из важнейших антропометрических характеристик человека - его рост. Рассмотрим этот параметр в отдельные периоды цивилизации (табл. 4.1).

Таблица 4.1. Антропометрическая характеристика «рост человека» в отдельные периоды цивилизации

В Древней Руси самыми высокими мужчинами были вяти­ чи (173,3 см) и жители Смоленска (170 см), а самыми низко­ рослыми - группы словен новгородских (163 см) и жители Новгорода (164 см). Самые высокие женщины жили в Новго­ роде (163 см), а самые низкие - в новгородской сельской окру­ ге (155 см).

Климатические различия. Данные различия выражаются в основном в цвете кожи, в структуре волос, в форме глаз и ра­ дужной оболочке, в объеме мозга и др. Многие особенности

115

сформировались под воздействием климатических условии. Прямые волосы северных народов имеют цилиндрическую форму, а вьющиеся волосы южных народов - эллиптическую (таким образом, они лучше предохраняют кожу от перегрева­ ния). Длину носа исследователи связывают с необходимостью нагрева вдыхаемого воздуха, поэтому он длиннее у северных народов и короткий с раздутыми ноздрями в Африке. Такая форма обусловлена необходимостью интенсивно вдыхать, а также для охлаждения тела.

Люди, живущие на севере Европы, имеют крупные глаза и массивную голову для того, чтобы справляться с условиями долгой зимы и недостатком света. Увеличенный объем мозга используется теми его структурами, которые отвечают за об­ работку зрительных образов. Кроме того, более крупные глаз­ ницы потребовались вследствие роста жировых тканей для за­ щиты глаз от мороза. Наибольший объем мозга зафиксирован в Скандинавии, а наименьший - в Микронезии. Установлена связь между географической широтой, размером глазниц и объемом мозга. Рост объема мозга у людей, живущих на севе­ ре и на юге от экватора, не означает, что эти люди умнее, чем люди, живущие ближе к экватору.

Профессиональные различия. Профессиональные различия имеются во всех областях авиации, космонавтике, армии. Род занятий определяет антропометрические различия даже у лю­ дей одной национальности, пола и возраста - например, не­ сложно отличить шофера грузового автомобиля от работника умственного труда. Менее очевидными, но иногда критиче­ скими причинами являются антропометрические различия, обусловленные родом занятий: например, по антропометриче­ ским данным военно-воздушных сил США, летчики самоле­ тов-бомбардировщиков выше летчиков самолетов-истребите­ лей на 1,4 см.

Происходят изменения и в связи с деятельностью человека. Например, пловец Майкл Фелпс (США) на пекинской олимпи­ аде 2008 г. завоевал восемь золотых медалей. Своим достиже­ ниям он во многом обязан исключительным антропометриче­ ским параметрам - длинным рукам и вытянутому торсу. Мож­ но привести и другие примеры из области спорта - гимнасты и акробаты небольшого роста, баскетболисты - наоборот, а в гандболе и ватерполо подбирают людей с большой кистью руки.

116

Социальные различия. Социальные различия связаны с об­ разом жизни, питанием. По этим причинам, например, северо­ корейские мужчины в среднем ниже своих южных собратьев на три-восемь сантиметров; мальчики - на четыре сантиме­ тра, а девочки - на три.

Можно привести и другие примеры, связанные с образом жизни и питанием.

Более четверти взрослого населения Великобритании стра­ дает ожирением, всего на два процента отстают от них ир­ ландцы, далее следуют Мальта, Исландия и Люксембург.

Избыточный вес не является проблемой в Италии, а также в Нидерландах и Франции. Германия, которая среди европей­ ских стран традиционно считается любящей поесть, имеет средние показатели.

С утра все люди на 1-2 см выше, чем после обеда. Генетические различия. Данные различия обусловлены со­

ставом гена. У некоторых людей выявлена врожденная спо­ собность противостоять ожирению и стрессам (5%); у некото­ рых людей имеются гены, позволяющие избегать заражения СПИДом; часть населения (15%) характеризуется быстрым обменом веществ, который способствует выведению из орга­ низма вредных поступлений из окружающей среды.

Исследования среди жителей высокогорья Эквадора, ко­ торые страдают врожденным дефектом гена (карликовостью Ларона), вызывающего нечувствительность к действию гор­ мона роста, показали, что они практически не болеют раком и диабетом.

Сегодня исследования показывают, что представители не­ гроидной расы гораздо лучше защищены от диабета, болезней сердца, негативных последствий нездорового образа жизни - курения, гиподинамии, избыточного веса. В частности, сред­ ние показатели холестерина у черных младенцев в среднем на 12,1% ниже, чем у белых. Разрыв сохраняется и у взрослых. Зато европейцы более устойчивы к ВИЧ. Есть предположения, что генная мутация, которая привела к большему иммунитету европейцев, произошла вследствие эпидемий бубонной чумы, свирепствовавшей в XIV в. Установлено, что эта мутация за­ щищает и от чумы, и от ВИЧ. Наиболее сильным иммунитет оказался у шведов, что породило другую версию, согласно ко­ торой мутация генов произошла вследствие эпидемии СПИДа,

117

которая бушевала в Скандинавии в УШ-1Х вв. и распростра­ нителем которой были викинги.

В качестве примера генетического различия рассмотрим антропометрический признак - рост в положении «стоя» пред­ ставителей различных национальностей, вызванные генетиче­ скими изменениями на протяжении исторического развития (табл. 4.2).

Таблица 4.2. Рост человека в зависимости от исторического развития

•Средний вес мужчин стран ЕС - 79 кг.

••Ранее самыми высокими в Европе были мужчины Шотландии - 179 см.

С 1960-х гг. появилось понятие «акселерация» - ускорение роста и полового созревания детей и подростков по сравнению с предшествующими поколениями. За послевоенный период белорусы стали выше на 12 см.

На протяжении длительного времени считалось, что самые маленькие женщины живут во Вьетнаме: их средний рост со­ ставлял 144 сантиметра. Однако за последние годы благодаря улучшению условий жизни средний рост женщин Вьетнама увеличился на 8 см.

По данным за последние 10 лет средний рост россиянина сократился на 1,5 см. У детей это сокращение произошло еще в большей степени: девочки стали меньше на 1,67 см, а мальчи­ ки - на 1,9 см; соответственно показатель силы кисти снизился у девочек с 9,8 кг до 5,5 кг, а у мальчиков - с 13,9 кг до 6,5 кг. Данный факт говорит о завершении процесса акселерации.

Передают генетические изменения в основном мужчины. При расчете высоты оборудования и элементов среды сле­

дует учитывать, что наибольшие различия (половые, нацио­ нальные и возрастные) наблюдаются в продольных размерах тела в положении «стоя». В продольных размерах тела в поло­

118

жении «сидя» эти различия уменьшаются или вовсе исчезают.

Это объясняется тем, что в первом случае входящий в состав параметров тела антропометрический признак «длина ноги» - признак варьирующийся, увеличившийся за последние сто лет на 7-10 см. В продольные размеры тела в положении «сидя» входит антропометрический признак «длина туловища» - это слабо варьирующийся признак, изменившийся за то же время всего на 1 см.

4.3. Измерение антропометрических признаков

Антропометрические признаки - это свойства человека (линейные, периметрические, угловые размеры тела, сила мышц, масса, форма частей тела и т.д.), обусловливающие внутривидовые вариации его строения. Антропометрические признаки измеряются в линейных, угловых единицах, едини­ цах массы, баллах и т.п. Антропометрическими характеристи­ ками являются, например, рост человека, окружность головы, длина голени, масса тела, углы вращения в суставах и т.д.

В позвоночнике имеются четыре уравновешивающихся из­ гиба. Они предназначены для амортизации ударов и сотря­ сений тела, которые могут повредить центральную нервную систему.

Статические антропометрические признаки - это раз­ меры отдельных частей тела и габаритные размеры (наиболь­ шие и наименьшие размеры тела в различных его положени­ ях). Используются для определения общих размеров рабочего места оператора, расположения и размеров сиденья, органов управления и др.

Габаритные размеры применяются при расчете максималь­ ного и минимального пространства, занимаемого телом чело­ века при определении величины и конфигурации проходов, подходов, люков, лазов, замкнутых объемов.

Динамические антропометрические признаки - это раз­ меры тела, изменяющие свою величину при угловых и линей­ ных перемещениях частей тела в пространстве. Характеризу­ ются линейными и угловыми изменениями (углы вращения в суставах, изменения длины руки при ее перемещениях). Эти признаки используются для определения амплитуды рабочих движений, размеров зон досягаемости, величины рабочих пе­ ремещений приводных элементов органов управления.

119

Ориентирами определения антропометрических признаков выступают антропометрические точки, линии и плоскости.

Точки имеют конкретную локализацию на костных образо­ ваниях или мягких тканях. Положение этих точек зависит от особенностей положения измеряемого тела (стоя, сидя). Фиксирование положения производится с помощью различ­ ных ограничительных плоскостей (стенка стенда, спинка си­ денья и т.п).

Линии образуются с помощью соединения точек. Их прово­ дят (мысленно или дермографическим карандашом) в системе двух перпендикулярных осей - вертикальной и горизонталь­ ной. Наиболее употребительны вертикальные линии на туло­ вище - передняя срединная, задняя срединная (позвоночная), а также горизонтальные линии, проходящие через центры вра­ щения основных суставов.

Плоскости образуются на основании линий. Различаются три основные плоскости:

•срединно-сагиттальная - вертикальная плоскость, про­ ходящая строго по середине тела через переднюю и заднюю срединные линии. Эта плоскость делит его на правую и левую половины;

•горизонтальная - плоскость, проходящая параллельно ли­ нии горизонта. Делит туловище на верхнюю и нижнюю части;

•фронтальная (йчмй - лоб) - вертикальная плоскость, пер­ пендикулярная горизонтальной и проходящая в плоскости лба. Эта плоскость делит тело на передний и задний отделы.

В процессе измерения обследуемый должен быть в обуви и одежде.

Выбор признаков для практических целей требует анали­ за трудовой деятельности, который проводится исходя из ана­ томо-физиологических позиций. Вначале рассматривается за­ данное положение тела, изучается рабочая поза, поза отдыха, характер перемещений и движений, выполняемых в процессе деятельности, затем выявляется вид опоры, положение зве­ ньев тела и мышечные группы, на которые приходится основ­ ная нагрузка, и, наконец, определяется общее влияние на орга­ низм человека данной позы и выполняемых движений.

Параметры рабочих мест измеряются в различных положе­ ниях тела (стоя, сидя, лежа) и позах (руки вытянуты вверх или

встороны, корпус выпрямлен, наклонен вперед или откинут назад и др.), имитирующих рабочие позы и движения. При

120