Эргономика в приборостроении

М²Н²СТЕРСТВО ОСВ²ТИ УКРА¯НИ

ЧЕРКАСЬКИЙ ²НЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГ ²ЧНИЙ ²НСТИТУТ

МЕТОДИЧН² ВКАЗ²ВКИ

до лабораторних роб³т

з дисципліни “Ергономіка та дизайн у приладобудуванні”

для студент³в спеціальності “Приладобудування” всіх

форм навчання

Затверджено

на засіданні кафедри

приладобудування

протокол № 5

від 29.10.1998 р.

Черкаси,Ч²Т²,1998

Методичні вказівки до лабораторних роб³т з дисципліни “Ергономіка та дизайн у приладобудуванні” для студент³в спеціальності “Приладобудування” усіх форм навчання / Уклад. Бойко Т. А.: – Черкаси: Ч²Т², 1998. – 26 с.

Укладач: Т. А. Бойко, ст. викл.

Відповідальний редактор: В. ². Биков, д. т. н., професор.

Рецензент: С. І. Мордвінов, к. т. н., доц.

Комп’ютерний набір: Т. А. Бойко

ВСТУП

Курс “Ергономіка та дизайн у приладобудуванні” базується на знаннях таких дисциплін як математика, фізика, х³м³я, теоретична механіка, теорія механізмів ³ машин, опір матеріалів, інженерна та комп’ютерна графіка, основи конструювання елемент³в прилад³в, технолог³я приладобудування, конструювання прилад³в, основи електротехніки, електронна та мікропроцесорна техніка.

Мета методичних вказівок – дати змогу студентам опанувати в процес³ проведення лабораторних роб³т навички самостійного проведення ергономічного аналізу прилад³в та аналізу ¿х композиційних та стильових особливостей.

Теоретичні питання студент повинен вивчати за конспектом лекцій, нормативній документації та по рекомендованій літературі.

Лабораторні роботи знайомлять студент³в з основними вимогами ергономіки відносно раціонального врахування “людського фактору” при проектуванні і конструюванні контрольно-вимірювальних прилад³в та систем. Це робиться для створення максимально ефективних ³ надійних систем контролю ³ управління, а також для створення таких умов праці людини-оператора, як³ б відповідали всім психофізіологічним можливостям ³ потребам людини ³ сприяли тривалому збереженню ¿¿ працездатності, здоров’я, відчуття комфортності.

В кожній лабораторній робот³ студент спочатку коротко знайомиться з теорією ³ методами визначення параметр³в, що досліджуються, а потім – з порядком виконання досліджень, методикою проведення розрахунків, специфікою ¿х реєстрації.

Отримані при виконанні досліджень дані º основою для визначення ергономічного та композиційного рівня прилад³в ³ ¿х відповідності існуючим нормативним документам та приладам-аналогам, що відповідають рівню кращих світових зразків.

Опис кожної лабораторної роботи складається з чотирьох частин:

- мета роботи;

- загальні відомості по тем³;

- порядок виконання, реєстрація вимірів ³ досліджень;

- обробка результат³в, висновки.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1-2

ЕРГОНОМІЧНА ОЦІНКА ДІЮЧИХ ПРИЛАДІВ

Мета роботи: Ознайомитись з методикою ³ порядком проведення ергономічної оцінки діючих прилад³в, систем, пульт³в управління.

Задача роботи: Виконати практичне завдання з використанням методик вибору оптимальних розмірів, планування ³ компоновки засобів відображення інформації прилад³в, пульт³в ³ орган³в управління.

Загальні відомості

Ергономічна оцінка експлуатованих систем “людина-машина” (СЛМ), пульт³в управління складних автоматичних ліній ³ прилад³в даº змогу з’ясувати рівень надійності, пропускної спроможності ³ ступінь точності ро­боти оператора, спрогнозувати поведінку діючої СЛМ, а також вжити заходи для максимального підвищення ефективності ¿х праці. Оцінка починається ³з складення плану проведення досліджень. Основні етапи таких досліджень звичайно виконуються за такою схемою:

а) ознайомлення з призначенням, метою системи, задачами ³ основ­ними вимогами до не¿;

б) побудова структурно¿ схеми, що відтворюº зв’язки окремих підсистем, потоки інформації ³ хід регулювання. При цьому окремо виділяються “людські” ланцюги з позначенням прямих ³ зворотних зв’язків м³ж оператором СЛМ ³ машиною, а також м³ж окремими операторами (слід відзначити інтенсивність зв’язків ³ ¿х відносну важливість);

в) оцінка середовища, в якому система функціонує, ³ його вплив на си­стему СЛМ, що досліджується;

г) опис функцій системи ³ ¿¿ підсистем для всіх режим³в роботи (включаючи малоймовірні аварійні ситуації). При визначенні функцій системи слід зазначити, як³ операції найважливіші ³ що являє собою динамічна структура системи, тобто як³ здвиги виникають в окремих підсистемах при управлінні, дії перешкод ³ т. ³.

д) детальна ергономічна оцінка робочого місця;

е) оцінка засобів відображення інформації ³ органів управління;

ж) розгляд функцій оператор³в для нормального режиму роботи ³, окремо, для екстремальних ситуацій. При цьому необхідно докладно проаналізувати умови, як³ можуть привести до виникнення авар³йно¿ ситуації;

з) оцінка суміщення функцій оператора за часом; для цього будується професіограма діяльності;

На підставі всіх вищезазначених даних формується висновок про надійність ³ ефективність системи ³ даються рекомендації по модернізації або удосконаленню окремих підсистем, вузлів або всього приладу.

Порядок виконання роботи

Для виконання роботи кожен студент повинен мати кілька аркуш³в м³л³метрового паперу, креслярське приладдя (циркуль-вимірювач, транспор­тир, лінійку ³ т. ³н.), конспект лекцій ³ довідкову літературу з ергономіки.

Кожній підгрупі з 3-4 чоловік видається зразок діючого пульта управління або прилад, який необхідно оцінити з точки зору ергономічності.

Для цього пропонуються так³ прилади: гоніометр Г5М, мікроскоп сте­реоскопічний МБС-10, осцилограф С-55 та інше обладнання.

При виконанні роботи студент зобов’язаний:

а) зобразити у масштаб³ на м³л³метровому папері схему діючого стенда, пульта або приладу, що запропонований до ергономічної експертизи;

б) охарактеризувати відповідність вимогам ергономіки фактичне розташування засобів відображення інформації, індикаторів, тумблер³в, робочих місць ³ т. ³н.; провести відповідний аналіз, розробити рекомендації для поліпшення ергономічності об’єкта, що досліджується;

в) накреслити на м³л³метровому папері запропонований підгрупою вар³ант планування ³ компоновки пульта управління, стенда або приладу з урахуванням вимог ергономіки ³ обгрунтувати ці рішення;

г) розробити креслення робочого місця оператора;

д) побудувати структурну схему, відтворюючу зв’язки в підсистемах, замикання інформаційних потоків на людину-оператора;

е) скласти текстовий звіт за приведеною формою по робот³ ³ прикласти до нього виконані креслення.

Етапи проведення ергономічної експертизи

діючого пульта, стенда або приладу

1. Загальний опис включає в себе коротку характеристику об’єкта, що досліджується: призначення, місце розташування, як³ основні та додаткові параметри регулюються, основні задач³ оператора (за якими параметрами він слідкуº, як³ регулює, по яким питанням приймає рішення) ³ послідовність ви­конання операцій; ведучі канали інформації (зоровий, слуховий); моторні дії (ручне або ножне управління); контингент ос³б на який розраховано пульт або прилад (стать, вік, країна); можливі аварійні ситуації ³ відмови, обмеження в робот³ або якісь особливі умови розміщення та експлуатації.

2. Складання антропометричної характеристики. Вихідні дані беруться ³з аналізу довідкових матеріалів по антропометричним вимірам. Користуючись цими матеріалами студенти оцінюють фактичне робоче місце оператора ³ розроблюють його найбільш раціональну конструкцію.

На кресленні дається орієнтовне планування пульта за допомогою плоскістного манекена. Уточнюється відповідність пульта об’єму приміщення, висоти панелі, зони огляду, ергономічним вимогам. Оцінюється робоча поза, сидіння оператора, визначаються сфери захвату.

Вибір пози ³ положення опе­ратора значною м³рою залежить від розмірів інформаційного поля ³ відстані від прилад³в до очей оператора.

При робот³ з невеличкими приладами (шкалами) або приладдям, що потребуº використання лупи, відстань до очей повинна дорівнювати 12-25 см; таку роботу виконують тільки в поз³ сидячи. При робот³ з віддаленням від панелі на 25-30 см сидяча поза також вважається кращою. При віддаленні від засобів відтворення інформації ³ орган³в управління на 35-50 см робота частіше виконується в положенні стоячи ³, нарешті, при відстані від очей до об’єкту стеження більш ніж на 50 см робота виконується тільки в положенні стоячи.

При робот³ б³ля пульту управління (лицьової панелі приладу) повинні витримуватись оптимальні кути зору. При робот³ стоячи кут зору a£30°±2,5°, а в положенні сидячи a£38°±2,1°. Необхідно визначити кутовий розмір панелі ³ порівняти з нормальним кутом зору. Кутовий розмір визначається з виразу

, (1)

де a – кутовий розмір панелі, град;

S – висота панелі, м;

L – відстань від панелі до оператора, м.

На основ³ помічених відхилень складаються рекомендації ³ вносяться зміни в конструкцію за даними антропометр³¿.

3. Оцінка умов праці на робочому місці дається на підставі порівняння нормативних вимог з фактичними характеристиками виробничого середовища. Бажано заміряти температуру, волог³сть ³ швидкість руху повітря, а також освітленість робочого місця оператора (що виконується з урахуванням фактору часу, тобто довготривалість ³ темп виконання ціº¿ роботи).

Оцінюючи умови праці необхідно зазначити: як³ несприятливі фактори можуть бути присутні на цьому робочому місці ³ проаналізувати ¿х; заходи по усуненню шкідливого впливу середовища на роботу оператора (якщо воно º) ³ дати рекомендації до цього розділу у загальному план³ (умови праці оператора вимагають поліпшення ³ т. ³.).

4. Оцінка засобів відтворення інформації (ЗВ²).

а) описується загальний вигляд, розміри ³ розташування інформаційних панелей. Вибір панелі залежить від ¿¿ розмірів. У горизонтальній площині кут обзору (при фіксованому погляд³ в центр панелі) повинен мати 30°-40°, допускається кут 50°-60°, максимальний кут (як виняток) досягає 90°.

Відстань м³ж оператором ³ панеллю визначається співвідношенням

, (2)

де L – відстань від панелі до оператора, м.

a – кут обзору, град;

S – ширина екрану, м.

Для панелей, де S<10 м, співвідношення ширини до висоти складає 1,3:1.

На складеній студентом схемі (кресленні) при фіксованому положенні оператора визначають величини a, S, h ³ фактичну величину L, потім порівнюють фактичні значення екрану (панелі) з нормативними.

При виконанні цього пункту необхідно врахувати так³ обставини. У випадку, якщо a>50°, краще використовувати сферичний пульт. При фронтальному пульт³, розташованому по вертикал³ з кутом, що не перевищуº 30°, може бути одна плоска секція. Вона розташована так, що ¿¿ верхній край знаходиться на рівні лінії горизонтального погляду, але сама площина панелі повинна складати з площиною, яка перпендикулярна лінії погляду, кут 0°-20° у нижнього краю панелі. Якщо кут розташування панелі по вертикал³ складає більше 30°, але не більше 45°, то нижче основної додається ще одна секція, що складає кут 30°-50° до горизонталі.

б) проводиться оцінка окремих прилад³в. При цьому вказується загальна кількість прилад³в, ¿х призначення ³ характеристика (стрілочні, картинні, віконцеві ³ т. ³н.). Ц³ дані приводяться в порівнянні з нормативними.

в) аналізується розташування прилад³в. Прилади повинні бути розташовані так, щоб найбільш важливі з них у функціональному відношенні (а також прилади з найчастішим звертанням) знаходились у центр³ поля зору. Звертання до приладу орієнтовно визначається в залежності від задач управління. На схем³ розташування прилад³в останні нумеруються за частотою звертання. Після цього перевіряються зв’язки, тобто порядок нагляду за приладами. Прилади з більш тісними зв’язками повинні розташуватися поряд.

Після проведення оцінок дається загальний висновок по засобам відтворення інформації (ЗВ²).

5. Оцінка орган³в управління. При оцінці орган³в управління необхідно відтворити у звіті по робот³ найменування, призначення ³ кількість орган³в управління, відповідність розташування орган³в управління робочим зонам, розмір, форму, колір, послідовність звертання ³ частоту використання орган³в управління; число вмикань за час роботи, напрямок, величину переміщень ³ прикладених до цього зусиль, загальну величину витрачено¿ енергії при виконанні операцій, пов’язаних з управлінням.

При оцінці тумблер³в та перемикач³в слід вказувати ³ довжину плеча важеля; ширину само¿ широко¿ частини; напрямок вмикання; кількість положень ³ кут повороту перемикача; поверхню ручки, що захвачується рукою (довжина, ширина, глибина).

При оцінці орган³в ножного управління (педалі) необхідно відобразити: нормальне положення (сидячи, стоячи), відстань м³ж педалями та ¿х нахил, відстань від крісла до педалі, частоту звертання, можливість регулювання ³ затрачені зусилля. Необхідно вказати на схем³ розташування найважливіших орган³в управління.

П р и м ³ т к а. Найважливіші органи управління слід розташовувати попереду ³ праворуч від оператора в зон³ досягнення право¿ руки. Максимальний розмір зони досягнення обох рук складає 700´1100 мм. Розмір зони досягнення за шириною (1100 мм) може бути збільшений в деяких випадках на 200-300 мм за рахунок нахилу корпусу та переміщення крісла на котках вздовж стола.

Глибина робочої панелі не повинна перевищувати 800 мм.

Висота пульта, призначеного для роботи сидячи за столом, чи стоячи, повинна бути в межах 750-850 мм, а кут нахилу його панелі до горизонтально¿ площини – в межах 10-20°.

Місце на пульт³ для видання запис³в, розміщення реєстраційних журнал³в ³ технічної документації, повинно розташовуватись безпосередньо перед оператором. Його мінімальні розміри – 1000 мм в ширину ³ 300-400 мм у глибину.

Написи на пульт³ повинні розташовуватись однаково: під або над кожним зазначеним елементом. Написи розташовують так, щоб вони читалися зліва направо. Кожен текст повинен використовуватись для зазначення тільки однієї функції. Співвідношення висоти та ширини знак³в повинно дорівнювати приблизно 3:2, висота букв та інших символ³в на панелях, що знаходяться безпосередньо перед оператором – не менше 3 мм.

Рекомендовані розміри букв в написах приведені в табл.1.1.

Таблиця 1.1

Відстань до очей,	Розміри букв та цифр, мм
м	Важливі написи	Звичайні написи
0,7	2,5 – 5,0	1,2 – 4,0
1,0	3,3 – 6,6	1,5 – 4,5
2,0	6,6 – 12,0	3,3 – 10,0
6,0	22,0 – 43,0	11,6 – 33,0

При оптимальній відстані до оператора (приблизно 25 см) ширина штриха чорних цифр ³ букв на б³лому фон³ повинна складати приблизно 1/6 висоти, а б³лих цифр ³ букв на чорному фон³ – приблизно 1/7 – 1/8 ¿х висоти.

Рекомендована ширина штриха букви залежить від т³º¿ відстані, на як³й розташовано пульт від оператора. Так, при відстані 1; 2; 3; 4; 5 ³ 6 м ширина штриха букви (чорні на б³лому) повинна бути відповідно 0,5; 0,8; 1,1; 1,4; 1,7 та 2 мм.

У висновках необхідно звернути увагу на так³ питання: чи відповідає розташування орган³в управління логіці діяльності оператора; особливості групового розташування орган³в управління, що регулюють один параметр; відповідність індикаторів органам управління; розташування орган³в управління відносно індикаторів (вище, нижче індикаторів); розташування аварійних орган³в управління; відповідність напрямку руху рукоятки (важеля) напрямку руху стрілки; влаштування місця для ведення запис³в, розміщення реєстраційних журнал³в ³ технічно¿ документації.

6. Загальний висновок ³ пропозиції по вдосконаленню системи (пульта, стенда, приладу). Крім текстової частини пропозиції повинні мати також графічну.

Звіт по лабораторній роботі

“Ергономічна оцінка діючих пультів управління та приладів”

Студент _______________________________________________________

Група _______________ курс ___________ факультет _________________

Найменування пульта (стенда, приладу) ___________________________

1. Загальні відомості

1. Коротка характеристика ³ призначення пульта (стенда, приладу): ____________________________________________________________

2. Основні задач³ оператора:

а) ________________ б) ________________ в) ___________________

3. Коротка характеристика діяльності оператора. Прийом інформації:

а) зоровий канал – прилади, табло;

б) слуховий канал – телефон, селектор;

в) тактильний канал ³ т. ³н.

Прийняття рішення: ____________________________________________

Д³¿: а) моторні _________________________________________________ б) команди _____________________________________________________

4. Аварійні ситуації _________________________________________

(необхідно охарактеризувати в табличній форм³ дії оператора в систем³ ³ на пульт³ при різних аварійних ситуаціях, а також зміни діяльності оператора при різних відмовах системи).

5. Зв’язок з іншими операторами: _____________________________

(представити також у табличній форм³, вказавши вид зв’язку, кількість канал³в ³ ¿х розташування).

6. Особливі умови експлуатації, обмеження ____________________

________________________________________________________________

7. Контингент оператор³в:

країна _________________; стать ________________; вік _____________;

рівень освіти ___________________; середній зріст _______________;

середньоквадратичне відхилення ________; заданий % охоплення ____;

8. Довірчий інтервал (зріст): __________________________________

К_>1> ______________; К_>2 >____________ Поправка до довірчого інтервалу на одяг ³ спорядження ___________________________________________

Кінцевий інтервал __________________________________________

Масштаб плоскістного манекена _________________________________

9. Робоча площа ³ об’ºм на оператора.

2. Порівняльна оцінка пульта оператора (табл. 1.2).

Рекомендації до зміни досліджуваного пульта (стенда, приладу) за даними антропометричної оцінки ______________________________

3. Фактори виробничого середовища (табл. 1.3)

Відхилення _____________________________________________________

Рекомендації ___________________________________________________

Таблиця 1.2

	Розмір	Довірчий
Параметри	фактичний	нормативний	інтервал для даного контингенту
П о л о ж е н н я с и д я ч и
Висота сидіння
Ширина сидіння
Простір для ніг
Висота робочої поверхні
Висота підставки для ніг
Глибина для колін під пультом
Колінний кут
Ширина підставки для ступні
Відхилення
П о л о ж е н н я с т о я ч и
Висота верхнього краю інформаційної панелі
Висота нижнього краю інформаційної панелі
Зона обзору
Простір для ніг
Відхилення
С ф е р а з а х в а т а
Відхилення

Таблиця 1.3

Фактор середовища	Величина
	фактична	нормативна
Освітлення
а) природне, кео
б) штучне, лк
Загальний рівень шуму, дб
Вібрація
Температура повітря
Відносна волог³сть
Швидкість повітря, м/сек
Об’ºм повітря, що подається на 1 чоловіка, м3/ч
Запилення, мг/м3
Електромагнітне випромінювання(ВЧ)
Радіаційне випромінювання

4. Оцінка ЗВ²

Вид пульта _______________________________________ Розмір пульта:

а) по горизонталі ________________; б) по вертикал³ ________________

Відстань очей оператора в нормальному положенні від центра погляду_____

Кут обзору пульта(таблиця 1.4) :

а) по вертикал³ ____; б) по горизонталі ____

Таблиця 1.4

Показник	Величина
	фактична	нормативна
Відстань від оператора до пульта
Кут обзору пульта
Відхилення
Рекомендації

Таблиця 1.5

Тип приладу	Назва приладу	Розмір по вертикалі, мм	Кутовий розмір	Діаметр шкали	Відхилення від норматива кутових розмірів
1.
2.
...

Оцінка окремих прилад³в проводиться по табл. 1.5.

Оцінка прилад³в за основними характеристиками проводиться по табл.1.6.

Перевіряється, чи відповідає прилад, його оцифровка, відстань до оператора вимогам норматив³в.

Рекомендації ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­___________________________________________________

Загальний висновок по ЗВ²

Таблиця 1.6

Характеристика	Величина
	фактична	нормативна

Таблиця 1.7

Орган управління	Характеристика	Величина	Відхилення
		фактична	нормативна
Кнопка	Форма
	Розмір
	Зусилля
	і т.д.
Тумблер
Перемикачі
і т.д.

5. Оцінка орган³в управління (табл. 1.7)

Рекомендації ___________________________________________________

6. Розробка креслення робочого місця оператора.

7. Побудова структурно¿ схеми. Побудувати структурну схему, відтворюючу зв’язки в підсистемах, замикання інформаційних потоків на людину-оператора.

8. Висновок ³ загальні рекомендації по управлінню (стендом, приладом) в цілому, з додатками графічного матеріалу. Рекомендації розроблюються для пристроїв, ЗВ², органів управління, умов праці.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3

АНАЛІЗ ГАРМОНІЇ КОМПОЗИЦІЇ ПРИЛАДУ

Мета роботи: Проаналізувати гармонію композиції приладу по наступним категоріям:

а) тектонічність;

б) пропорція ³ пропорційність;

в) масштаб ³ масштабність;

г) ритмічність ³ метр;

д) симетрія ³ асиметрія;

е) статичність ³ динамічність.

Задача роботи: Створити індивідуальний вар³ант композиції приладу, використовуючи засоби гармонізації форми.

Загальні відомості

Тектоніка. При розгляд³ тектоніки з точки зору конструктивно-технологічних задач потрібно зауважити, що зробити проектовану річ тектонічною – це перш за все означає зробити ¿¿ матеріально-фізично досконалою, тобто такою, що володіє міцною, стійкою ³ надійною конструкцією, яка відображає в зовнішньому вигляд³ загальний тип, характер конструкції ³ всю складну внутрішню силову роботу матеріалу. Таким чином, необхідно по можливості ³ найкращим чином виявити, де ³ як розподілені основні маси ³ навантаження, як опирається ¿м матеріал виробу, як напружені окремі його частини, як³ елементи несучі, а як³ несомі. Тектонічність форми означає також наочність того, ³з якого основного матеріалу виконана конструкція (метал, дерево чи пластмаса) ³ як дана конструкція виготовлена – монолітна чи складальна, чи це масивне лиття або легкий тонкостінний корпус.

Тектоніка – специфічний засіб художнього вираження, який органічно пов’язаний з конструктивною об’ємно-просторовою структурою виробу ³ ¿¿ об’єктивними закономірностями (міцністю, стійкістю ³ рівновагою). Тектоніку називають зрілим відображенням у форм³ роботи конструкції ³ організації матеріалів. Таким чином, об’ємно-просторова структура у формотворенні ³ тектоніка форми º найважливішими категоріями композиції, що закладають основу побудови складно¿ ³ гарно¿ форми.

Пропорція ³ пропорційність. Пропорція визначає співвідношення окремих частин, предмет³в ³ явищ пом³ж собою. Пропорція – один ³з головних засобів, який застосовують в мистецтв³, архітектурі, техніці, художньому конструюванні. Правильне встановлення пропорцій в своїй єдності складає пропорційно-гармонічний лад. Порушення його знижуº художню виразність.

²снують різні види пропорційності. Так, наприклад, для утворення звичайно¿ математично¿ пропорції потрібно чотири члена: a : b = c : d. Геометрична пропорція складається ³з трьох елемент³в (a : b = b : c). Загальний член b називають середнім пропорційним.

Крім арифметично¿ ³ геометрично¿ пропорцій, ³снують також пропорційні залежності, що об’єднані загальною назвою гармонічні пропорції.

На в³дм³ну від арифметично¿, геометрично¿ та гармонічної пропорції золотий перетин утворюється при комбінації тільки двох величин a i b. Поділ цілого на дві нерівні пропорційні частини в математиці називають золотим перетином. Математичний вираз має вигляд a : b = b : (a + b).

Ця рівність створюється при комбінації лише двох величин, до того ж відношення пом³ж ними постійне, де більший відрізок дорівнює 0,618, менший – 0,382.

Рисунок 3.1- Графічна побудова золотого перетину

Золотий перетин також виражається геометричним шляхом. Один ³з геометричних способів – це поділ відрізка в золотому перетин³. Він здійснюється за допомогою прямокутного трикутника з відношенням катет³в 1:2 (рис.3.1):

М_>0 >= а = 1,0;

М_>1> = x = 0,61803398;

М_>2> = a – x = 0,381966.

Потім в золотому перетин³ М_>2> ділиться на М_>3> = 0,236; М_>4> = 0,146; М_>5> = 0,09 ³ т. д.

Рисунок 3.2- Система прямокутник³в від квадрата до прямокутника

На рис. 3.2. приведена побудова прямокутник³в. ¯х отримують геометричним методом, взявши за вихідну точку квадрат.

Ряд золотого перетину виражається такими цифрами: 0,09; 0,146; 0,236; 0,382; 0,618; 1,000; 1,618; 2,618 ³ т. д.

Масштаб ³ масштабність. ²снуº два поняття – масштаб ³ масштабність.

Масштаб – це відношення лінійних розмірів на кресленні, карт³ об’єкта до його розміру в натур³ (1: 2, 1 : 5, 1 : 10 ³ т. д.).

Масштабність – більш складне поняття. В архітектурі це одне ³з композиційних засобів, яке виражає розмірність чи відносну відповідність розмірів форм архітектурного витвору, що сприймаються людиною, до розмірів людини.

Ритмічність ³ метр. В художньому конструюванні, як ³ в архітектурі, використовується специфічний засіб композиції – закономірне повторення ³ чергування елемент³в. ²снуº два види повторності – метрична ³ ритмічна (метр ³ ритм).

Метричний ряд º простим видом повторності, якщо він заснований з одного елемента, складним, якщо в композиції одночасно приймає участь декілька ряд³в ³ елемент³в метричної повторності.

Ритм – більш складний вид повторності, це чергування елемент³в споруди, предмет³в, виробничого обладнання, що характеризує наростання чи спадання ¿х кількості, форми, розмірів. Ритмічні ряди створюються чергуванням більш виразних елемент³в, що називаються акцентами, ³ менш виразними (пасивних), що називаються інтервалами. Ритмічні ряди можуть бути спадаючими чи зростаючими контрастно чи нюансно.

Ритм – це послідовне чергування різноманітних сумірних елемент³в. Він співдіє ясності, чіткості ³ стрункості художнього виробу, робить його більш цільним ³ виразним.

Симетрія ³ асиметрія. Симетричною називається фігура, яка складена ³з геометрично ³ фізично рівних частин, як³ певним чином розташовані відносно один одного. Симетрія – особливий рід геометрично¿ закономірності красоти форм предмет³в, як³ створюють гармонії. ²снуº три основних види симетрії: дзеркальна, осьова, гвинтова. Дзеркальна симетрія заснована на рівності двох частин фігури, розташованих одна відносно іншої, як предмет ³ його відображення в дзеркал³. Осьова симетрія обумовлена рівністю геометричних фігур в осьових перетинах ³ досягається обертанням фігури відносно ос³ симетрії. Гвинтова симетрія досягається в результат³ обертального руху лінії чи площини навколо нерухомо¿ ос³ з постійною кутовою швидкістю ³ одночасно поступальним рухом вздовж ос³.

В сучасних умовах особливе значення набуває поняття асиметрично¿ композиції. Вона дозволяє органічно пов’язувати окремі елементи пом³ж собою, поєднуючи ¿х в цілісні, гармонійно-функціональні організми. Симетрична побудова не завжди узгоджується з суперечливими вимогами при компоновці того чи іншого приладу, споруди ³ т. д.

Статичність ³ динамічність. Окрім симетрії ³ асиметрії ³снуº також статична ³ динамічна композиції. Будь-яка фігура, що має центр чи ось симетрії, завжди статична відносно них. Шар, куб чи паралелепіпед статичні у всіх напрямках. Конус статичний відносно ос³ симетрії, а вздовж не¿ він динамічний, бо по ній відбувається зміна форми. Найбільш характерну динамічну композицію мають предмети, що рухаються, засоби транспорту, як³ можна поділити на три основні групи в залежності від різного середовища: т³, що рухаються по поверхні землі (автомобілі, потяги), в вод³ (пароплави, підводні човни) ³ в повітрі (л³таки, планери).

Звіт по лабораторній робот³

1. Представити аналіз композиції діючого приладу за всіма вищезазначеними категоріями.

2. Виконати креслення створеного вар³анту приладу.

3. Дати обгрунтування вибраним рішенням.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4

ВИБІР КОЛЬОРОВИХ РІШЕНЬ

В КОМПОЗИЦІЇ ПРИЛАДУ І ЇХ АНАЛІЗ

Мета роботи: Створити кольорове рішення в заданому спектр³ композиції приладу.

Задача роботи: 1. Провести аналіз психофізіологічного впливу вибраного кольорового фону.

2. Охарактеризувати вплив тонового (кольорового) нюансу чи контрасту.

3. Аналіз вираження кольору ³ функціональне призначення приладу.

4. Вибрати тип поверхні, обгрунтувати вибір.

5. Обгрунтувати вибір покриття, матеріалу, технологію (засіб) виготовлення.

Загальні відомості

Колір – це властивість т³л викликати певні зорові відчуття у відповідності з³ спектральним складом ³ інтенсивністю відбитого чи випускаючого видимого випромінювання. Встановлено, що людським оком сприймаються коливання з довжиною хвилі від 380 до 760 нм.

Всі кольори розподіляють на дві групи: ахроматичні ³ хроматичні. До першої групи (ахроматичної) відносяться б³л³, чорні ³ всі сірі кольори, починаючи з найсвітлішого ³ закінчуючи найтемнішим. До другої (хроматичної) групи відносяться всі спектральні кольори – червоні, жовті, зелені, блакитні, син³, фіолетові, пурпурні з усіма переходами ³ відтінками м³ж ними.

Психофізіологічний вплив кольору на людину в емоційному відношенні великий. Колір має здатність викликати різні емоційні реакції та думки: він може заспокоювати ³ хвилювати, приносити рад³сть ³ смуток, пригнічувати ³ веселити. Колір може викликати почуття теплоти та холоду, бадьорості та втоми, легкості та тяжкості, розширювати ³ звужувати простір, стимулювати зір, мозок, нерви; він може сприяти ³ допомагати л³куванню хворих. В естетиці колір серед інших естетичних фактор³в займає одне з важливих місць.

Сучасні вислови та судження вчених, художник³в про психофізіологічний вплив кольору на людину зводиться до наступного.

Червоний колір – збуджуючий, гарячий, енергійний ³ життєрадісний. Він має найдовшу хвилю, стимулюючи впливає на мозок ³ викликає емоційні реакції; сприяє збільшенню м’язової напруги, підвищенню кров’яного тиску ³ ритму дихання; дуже впливає на настрій людини.

Оранжевий колір – яскравий, викликає рад³сть, в різних випадках заспокоюº чи роздратовує. В фізіологічному відношенні він сприяє покращанню травлення ³ прискоренню теч³ кров³.

Жовтий колір – стимулює зір, мозок ³ нерви, заспокоюº деякий нервовий стан, звеселяє, сприяє до спілкування.

Зелений колір – колір природи, спокою ³ свіжості, заспокійливо діє на нервову систему. Він сприяє зниженню кров’яного тиску за рахунок розширення капілярів.

Блакитний колір – світлий, свіжий ³ прозорий. Він діє приблизно також, як ³ зелений – заспокійливо, створюº враження небесної далі. В фізіологічному відношенні він відноситься до лікарських кольорів, полегшуючи стан хворого в більшій мірі, ніж зелений.

Фіолетовий колір – пишний ³ благородний; він позитивно впливає на серце ³ легені, збільшуючи ¿х витривалість. Колір втоми та нудьги.

Коричневий колір – теплий, він створюº спокійний настрій, виражає міць ³ стійкість предметів. Коричневий колір з сірим відтінком з пригніченням діє на психіку.

С³рий колір – холодний, діловий ³ похмурий. Він викликає апатію ³ нудьгу. У виробничій обстановці його необхідно застосовувати якомога менше.

Б³лий колір – легкий, холодний ³ благородний, але у великій кількості викликає блиск. Він – символ чистоти, дуже добре поєднується з іншими кольорами.

Чорний колір – похмурий, важкий, різко знижуº настрій. Він дуже красивий, в невеликій кількості застосовується для контрасту.

Узагальнюючи облік психологічного впливу кольору на організм людини, видимі частини спектру розподіляють на три частини: довгохвильову – 760...580 нм (червоний, оранжевий), середньохвильову – 580...510 нм (жовтий, зелений ³ частково блакитний), короткохвильову – 510...380 нм (блакитний, син³й, фіолетовий).

На сучасному етап³ встановлено, що кольори довгохвильової частини спектру справляють збуджуючий ³ стимулюючий вплив, а кольори короткохвильової частини – заспокійливий чи пригнічуючий вплив. Найбільш сприятливо впливають кольори середньо¿ частини спектру. Група фіолетових ³ пурпурних кольорів справляють хвилюючий ³ подразнюючий вплив.

Узагальнюючи відомості про кольори можна зробити наступні висновки:

1. Найкращі поєднання дають кольори в рамках великих ³ малих інтервалів по кольоровому колу, гірші – в рамках середніх інтервалів.

2. Малі інтервали сприймаються скоріш як відтінки одного ³ того ж кольору, а не як поєднання кольорів.

3. При поєднанні кольорів необхідно брати однакові співвідношення світлості.

4. Більш інтенсивні кольори при поєднаннях з менш інтенсивними слід підбирати в менш³й кількості.

5. Хроматичні кольори можна поєднувати з ахроматичними, причому теплі кольори поєднувати з темними, а холодні з світлими.

В дизайні колір розглядається перш за все як засіб функціональної організації предметного середовища. У виробах промислового виробництва колір вибирають з урахуванням:

а) функціонального призначення виробу і умов його експлуатації;

б) функціонально-конструкторської структури виробу;

в) особливості композиції форми виробу;

г) умов того середовища, в якому виріб буде використовуватися.

Форма і колір виявляють особливості та функціональні призначення промислового виробу, водночас полегшуючи зорове сприйняття і взаємодію між виробом і людиною з урахуванням процесу користування.

Колір сприяє розпізнанню сфери використання виробу і його експлуатаційної специфіки. Він обумовлюється вимогами безпеки, примітивності і легкості розпізнавання предметів або їх окремих елементів на різних кольорових фонах.

Колір фону повинен бути доповнюючим (контрастним) до кольору деталі: світло-коричневий до сталі, чавуна та алюмінію; світло-голубий до бронзи, дерева та інших деталей теплих кольорів; ахроматичний для різнокольорових деталей і т.д.

Особливе значення має колір при конструюванні кнопок, перемикачів, важелів управління приладів та пультів управління, мнемосхем та інших елементів для безпеки і надійності роботи. Недостатній контраст між кнопкою та фоном пульту може призвести до браку або аварії. Деякі вироби потребують контрастних і яскравих тонів (планера, спортивні атрибути, дитячі іграшки, туристичне обладнання і т.ін.), а інші – світлих і м’яких тонів (медичне обладнання, прилади, верстати).

Забарвлення виробів повинне бути пов’язане з їх функціонально-конструкторською структурою.

Пульти та прилади, в яких більшість конструктивних елементів приховано, відносять до виробів із прихованою структурою. Щити пульту або приладу складають їх структуру і колір грає для них дуже важливу візуальну роль. Лицьова панель виділяється особливим кольором, відмінним від того, що обрамовує, і при великих розмірах пульту або лицьової панелі приладу може бути поділена на окремі ділянки, щоб підкреслити різне їх різне функціональне призначення.

Вироби, що вирішені в стриманій темі з використанням мінімуму кольорів, сприймаються в більш великому масштабі і, навпаки, використання збільшеної кількості кольорів з підвищеною контрастністю між ними, створює відчуття зменшеного масштабу.

Для естетичної виразності зовнішнього вигляду виробу важливе значення має фактурне оздоблення. Поверхні, що обрамовуються можуть бути глянцевими (дзеркальне відбиття), матовими або шорсткими (дифузне відбиття), напівматовими або напівглянцевими. Найбільш повно і гарно колір проявляється на матовій фактурі, а глянець якоюсь мірою маскує колір. Матова фактура та різні фактурні візерунки (муаровий, рифлення, пухирчатий та ін.) широко використовується в оздобленні сучасного обладнання, приладів.

Для отримання в дизайні приладу чи пульту потрібного кольору та фактури поверхні використовуються різні способи обробки, тобто різні технології виготовлення і матеріали (лиття, штампування, шліфування, полірування, пресування), а також різні види покриття – лакофарбові, гальванічні, склоемалеві, вакуумні.

Вибір лакофарбових покрить за декоративними властивостями (колір, блиск, фактура і клас у відповідності з ГОСТ 9.032.-74) проводять на стадії проектування і призначають у відповідності з ГОСТ 23852-79 за таблицею 4.1.

Існує багато видів гальванічних покрить, що широко застосовуються в приладобудуванні в якості захисту металевих деталей, від корозії та як декоративно-оздоблювальні засоби.

Для цього застосовують покриття нікелем, хромом, цинком, свинцем, оксидними плівками, бронзою, сріблом. В таблиці 4.2 наведені деякі фізико-хімічні характеристики металів, що часто використовуються для оздоблення деталей приладів та виробів культурно-побутового призначення.

Нікелеве покриття розрізняють таких видів: напівблискуче (одношарове), блискуче (двошарове), чорне та безелектролізне (хімічне).

Хромування є: захисно-декоративне, тверде, рівномірно-чорне, агатове, холодне, пористе.

Таблиця 4.1

Найменування груп виробів	Вимоги до кольорів і кольорових сполучень лакофарбових покрить	Вимоги до фактури та блиску
Вироби, що функціонують у виробничих приміщеннях в контакті з людиною – прилади, верстати, машини, обладнання, організаційна, обчислювальна техніка та ін.	Сполучення кольорів – споріднені, споріднено-контрастні. Кольори червоної, оранжевої, жовтої, зеленої, голубої, синьої зон і ахроматичні; складні; світлі, середні, темні за яскравістю; малої та середньої насиченості. Число основних кольорів в схемі кольорового рішення не більше 3. Сполучення кольорів еквівалентне, наприклад, сіро-зелений(352), споріднено-контрастні, наприклад, “слонова кістка”(229) і сіро-зелений(365).	Гладкі, глянцеві, напівглянцеві, напівматові. Допускаються гладкі з малюнками (молоткові, рельєфні)
Вироби культурно-побутового призначення, що функціонують в житловому інтер’єрі в контакті з людиною, наприклад, пилососи, пральні машини, холодильники, побутова радіоелектронна апаратура, вентилятори, кондиціонери, ручний механізований інструмент та ін.	Кольори червоної, оранжевої, жовтої, зеленої, голубої, синьої зон і ахроматичні; складні; світлі, середні, темні за яскравістю; малої, середньої і максимальної насиченості. Число основних кольорів в схемі кольорового рішення не більше 2. Сполучення кольорів споріднені, споріднено-контрастні, контрастні та еквівалентні.	Гладкі, рельєфні, глянцеві і напівглянцеві.

Склоемалеві неорганічні покриття знаходять широке застосування в захисно-декоративній і спеціальній поверхневій обробці основних конструкційних матеріалів і кераміки. Успішно застосовується емалювання алюмінію та сплавів його основі.

Для забарвлення емалей застосовують кольорові оксиди кобальту, заліза, міді, хрому, марганцю.

Таблиця 4.2

Метал покриття	Щільність,	Твердість*,	Питомий елекрич-	Темп. Плав-	Власна стійкість** (+стійкі; – нестійкі)	Візуальна оцінка кольору матових поверхонь
			ний опір,	лення,	в атмосфері	в розчинах	покриття
	кг/м3	кН/м2	10-8 Ом·м	°К	Сухий	Вологий	Слабо-кислий	Слабо-лужний
Алюміній	2,700	0,25	2,70	933	+	+	+	–	Світло-сірий з голубим відтінком (холодний)
Цинк	7,140	0,35	5,75	892	+	–	–	–
Хром	6,920	2,20	15,25	2073	+	+	+	+
Залізо	7,860	0,50	10,60	1770	–	–	–	–	Світло-сірий(нейтральний)
Кадмій	8,650	0,20	10,66	594	+	+	–	–	Біло-сірий (нейтральний)
Нікель	8,900	0,70	7,24	1728	+	+	+	+	Світло-сірий з жовтим відтінком (теплий)
Олово	7,300	0,05	11,50	505	+	+	+	–	Біло-сірий (теплий)
Свинець	11,340	0,04	18,8	700	+	+	+	–	Світло-сірий з голубим відтінком (холодний)
Латунь	Фізичні та хімічні властивості залежать від складу сплаву	Золотисто-жовтий(холод.)
Бронза	і змінюються в порівняно широких межах	Від біло-сірого до червоно-жовтого (теплий)
Мідь	8,950	0,35	1,65	1356	+	–	–	–	Рожевий (теплий)
Срібло	10,530	0,25	1,50	1234	+	+	+	+	Білий (теплий)
Золото	19,280	0,18	2,00	1326	+	+	+	+	Яскраво-жовтий(теплий)
Платина	21,450	0,25		2046	+	+	+	+	Світло-сірий (нейтральн.)

^* Твердість покривних плівок відповідних металів залежить від способу та умов їх нанесення.

^** Під терміном “власна стійкість” розуміється хімічна інертність або активність покривних плівок без урахування матеріалу основи.

Порядок виконання роботи

Враховуючи всі функціонально-конструктивні особливості та умови експлуатації приладу (пульту, стенду), вибрати для розробленого за формою варіанту дизайн-проекту всі матеріали, види поверхонь, покриття, фактуру, малюнок.

Окремо приділити увагу вибору матеріалу і кольору елементів ЗВІ та ОУ.

Заповнити таблицю 4.3.

Таблиця 4.3

Назва елементу	Колір	Фактура поверхні елементу	Вид покриття та спосіб його отримання

Звіт по лабораторній роботі

1. Представити аналіз кольорової композиції приладу, вибрати матеріал, фактуру, колір, малюнок поверхонь приладу – фонових, шкал, табло, органів управління, мнемосхем, піктограм і представити їх у вигляді таблиці 4.3.

2. Виконати креслення індивідуального вар³анту кольорової композиції приладу.

3. Дати обгрунтування прийнятим рішенням.

ПЕРЕЛІК НОРМАТИВНОЇ ДОКУМЕНТАЦІЇ

ГОСТ 20.39.108-85 Комплексная система общих технических требований. Требования по эргономике, обитаемости и технической эстетике. Номенклатура и порядок выбора.

ГОСТ 29.05.002-82 Система стандартов эргономических требований и эргономического обеспечения. Индикаторы цифровые знакосинтезирующие. Общие эргономические требования.

ГОСТ 30.001-83 Система стандартов эргономики и технической эстетики. Основные положения.

ГОСТ 21753 -76 Система “человек-машина”. Рычаги управления. Общие эргономические требования.

ГОСТ 21829-76 Система “человек-машина”. Кодирование зрительной информации. Общие эргономические требования.

ГОСТ 21889-76 Система “человек-машина”. Кресло человека-оператора. Общие эргономические требования.

ГОСТ 22269-76 Система “человек-машина”. Рабочее место оператора. Взаимное расположение элементов рабочего места.

ГОСТ 23000-78 Система “человек-машина”. Пульт управления. Общие эргономические требования.

ГОСТ 23852-79 Покрытия лакокрасочные. Общие требования к выбору по декоративным свойствам.

ГОСТ 26387-84 Система “человек-машина”. Термины и определения.

ЛІТЕРАТУРА

1. Борисовский Т. Б. Эстетика и стандарт. – М.: Издательство стандартов, 1983.

2. Борисюк А. А. Эргономика в приборостроении. – К.: Техника, 1985.

3. Волкотруб И. Т. Основы художественного конструирования. – К.: Вища школа, 1988.

4. Вудсон У., Коновер Д. Справочник по инженерной психологии для инженеров и художников конструкторов, – М.: Мир, 1968.

5. Даниляк В. И., Муников М. В., Федоров М. В. Эргодизайн, качество, конкурентноспособность. – М.: Издательство стандартов, 1990.

6. Дж. К. Джонс. Инженерное и художественное конструирование. Современные методы проектирования. – М.: Издательство стандартов, 1991.

7. Шпара П. Е., Шпара И. П. Техническая эстетика и основы художественного конструирования. К.: Вища школа, 1989.

8. Эргономика. Лабораторные работы. Под ред. проф. Т. В. Дуганова.- К.: Высшая школа, 1976.

9. Altai. Katalog Übersicht. GmbH Rosenheimer strasse 10 28219 Bremen Germany.

10. Cole-Parmer 97-98. Serving the Research and Technical Communities Worldwide. Cole-Parmer Instrument Company 625 East Bunker Court Vernon Hills, Illinois 60061-1844 U.S.A.

11. RS Components. Der Katalog das Original. März/August’95. RS Components Limited, PO Box 99, Corby, Northants NN17 9RS United Kingdom, An Electrocomponents Company.