История материаловедения

2 Эффективным средством эргономического проекти¬рования становятся автоматизированные системы проек¬тирования (САПР), состоящие из ЭВМ, графических уст¬ройств ввода —вывода и разнообразных пакетов про¬граммного обеспечения. Автоматизированные системы эргономического проектирования развиваются под воз¬действием и в i русле общего процесса автоматизации проектирования. По мере совершенствования программ¬ных и аппаратных средств вычислительной техники, ин¬терфейса "человек — САПР" все большее число задач эргономического проектирования решается с примене¬нием указанных систем. 
Конкуренция на рынках сбыта побуждает промыш¬ленные предприятия сокращать сроки проектирования и производства изделий при одновременном повышении их качества. Поиски путей решения названных задач стимулируют развитие и применение систем автоматизи-рованного проектирования, в том числе и эргономичес¬кого. Немецкими специалистами создана автоматизиро¬ванная система эргономического проектирования ЭРГОМАС (ERGOMAS — Ergonomic Design and Optimisa¬tion of Manufacturing and Assembly Systems), которая позволяет осуществлять пространственную планировку производственных систем, оптимизировать сборочные линии, организовывать потоки материалов, проектиро¬вать рабочие места и производить их оценку, анализиро¬вать временные нормативы и определять стоимость про¬цесса сборки [38]. ЭРГОМАС способствует быстрому и падежному эргономическому проектированию и оценке рабочих мест путем использования следующих компо¬нентов: трехмерной модели человека, зон досягаемости и полей зрения. Зоны досягаемости зависят от действий человека на рабочем месте. В соответствии с полом оператора и выбранным перцентилем ЭРГОМАС показы¬вает зоны досягаемости. Возможны следующие зоны досягаемости: идеальная, физиологически максимальная, геометрически максимальная. 
Дополнительный программный модуль.ЭРГОМэн по¬зволяет моделировать действия человека на рабочем месте. Биомеханическая трехмерная модель человека в соответствии с выбранными полом и перцентилем поме¬щается на рабочем месте. Различные человеческие дви-жения характеризуются путем измерения времени от¬дельных моментов движения мультипликационных изо¬бражений. Модель человека можно помещать в положе¬ние сидя или стоя, нагрузка на суставы во время движе-ний вычисляется и графически документируется. Допол¬нительно для помощи пользователю имеется справочник гипертекст, который через посредство ключевых слов предоставляет важную информацию по вопросам окру¬жающей среды, об эргономических стандартах, инструкциях безопасности и т.д. Содержание справочника может модифицироваться и дополняться пользователем. 
Основные модули ЭРГОМАСа основываются на объ¬емлющей системе управления базой данных и заново разработанной графической системе для трехмерных изображений и изменения их расположения на экране дисплея. Созданная автоматизированная система эргоно¬мического проектирования повышает производитель¬ность труда проектировщиков, сокращает время проек¬тирования, повышает качество проектных работ и позво¬ляет избежать ошибок при их выполнении. 
Широкое применение систем автоматизированного проектирования в авиационной индустрии США побуж¬дает эргономистов этой отрасли интенсивно разрабаты¬вать автоматизированные системы эргономического про¬ектирования [39]. Компьютеризованный манекен чело¬века корпорации "Локхид", например, позволяет решать широкий крут антропометрических задач проектирова¬ния и оценки (обзор и досягаемость, рабочие позы). Манекен — элемент интегральной системы машинного проектирования этой корпорации. 
Убедившись на собственном опыте, что двумерные чертежи, содержащие антропометрические данные, се¬годня анахронизм, венгерские и немецкие эргономисты разработали программу ОСКАР, являющуюся динамич¬ным партнером проектировщика. Она демонстрирует ему на экране дисплея в удобной для восприятия форме банк антропометрических и биомеханических данных. Программа построена на основе 10 млн. данных, включа¬ющих перцентили от 2.5 до 97.5. На экране проектиров¬щиком задается вариант объемно-пространственного ре¬шения искомой структуры, затем в ней начинает "жить" подвижное объемное изображение человека, которое выполняет команды проектировщика, вплоть до возрас¬тного изменения подвижности суставов. 
Российскими учеными и специалистами создана экспертная система автоматизированного эргономичес¬кого проектирования и оценки систем "человек—маши¬на". Оболочка экспертной системы связана с банком эргономических данных, имеет "дружественный" пользо-вателю интерфейс и функционирует в среде MS-DOS (версии 5.0 и выше) на персональных компьютерах [40, 41]. 
Получила широкую известность автоматизирован¬ная система эргономического проектирования, назван¬ная английскими специалистами СЭММИЕ (SAMMIE — System for Aiding Man Machine Interaction Evaluating — система, помогающая оценивать взаимодействие челове¬ка и машины) [42]. Система предоставляет следующие возможности: трехмерное моделирование рабочего места и оборудования; моделирование манекена — оператора в произвольных позах для эргономических оценок; множе¬ственные методы наблюдения конструируемых сцен (практически с любой точки зрения, например изнутри создаваемой на экране конструкции); интерактивное (диалоговое) общение с моделью рабочего места с целью ее исправления, дополнения, изменения и пр. (рис. 2-10). 
Основными компонентами системы являются рабо¬чее место и изображение манекена — оператора. Рабочее место строится из стандартных геометрических тел за¬данной формы (кубов, призм, цилиндров и т.п.). При построении сложных объектов их элементы могут быть подвергнуты преобразованиям параллельного переноса, поворота, а также растяжения и сжатия. При построении в программу закладывается ряд геометрических и логи¬ческих требований. Например, сохранение геометричес¬кой формы и размеров недеформируемых элементов конструкции; сохранение контакта между некоторыми элементами; возможность движения одних элементов относительно других. 
Система позволяет изменять взаимное положение элементов рабочего места. Например, достаточно припи¬сать какому-либо движению элементов рабочего места (подъему захватов) соответствующую команду "Захват поднять", чтобы это движение выполнялось. 
Модель тела человека также строится из простых геометрических элементов. Обычно при работе задаются модели трех определенных размеров, соответствующих 5-, 50- и 95%-ному перцентилю. Однако при необходимос¬ти размеры манекена могут быть заданы произвольно. 
Работа с системой проходит, как правило, в диалого¬вом режиме на основе имеющихся меню. Их всего 35. Например, такие: меню оператора — для выбора размера и позы манекена; меню зоны обзора; меню для работы только с частью модели, выбираемой по желанию, и т.п. Во всех режимах предусмотрена возможность изменения размера изображения. 
Наиболее часто модель используется для решения следующих задач: 
♦ оценки соответствия размеров рабочего места разме¬рам оператора (поместится ли он в отводимом ему пространстве); 
♦ определения пределов досягаемости; при этом интере¬сующий разработчика объект может быть указан его координатами, названием, предварительно введенном в программы (в этом случае будет определяться досяга¬емость этого объекта при его перемещении в про-странстве), направлением движения части тела (доста¬нет ли оператор до любой точки стены, если он при¬встанет и вытянет руки в стороны); 
♦ определения зон видимости; при этом любой поверх¬ности могут быть приписаны свойства зеркала, как плоского, так и вогнутого, либо выпуклого с произволь¬но выбираемыми фокусными расстояниями. Это позво¬ляет определить зоны обзора.