Ergonomické hodnotenie a riešenie priestorových pomerov pracovísk

Viacročné epidemiologické štúdie poukazujú na vzťah medzi úrovňou prispôsobenia priestorových pomerov pracovísk telesným rozmerom zamestnancov a výskytom ťažkostí a chorôb podporno–pohybového systému z dlhodobého, nadmerného a jednostranného zaťaženia, ktoré patria medzi najčastejšie príčiny návštev lekára a práceneschopnosti zamestnancov.

Pri ergonomických analýzach a hygienickom hodnotení priestorových pomerov pracovísk, strojov a zariadení a tiež pri ich ergonomickom riešení sa využívajú antropometrické údaje príslušnej používateľskej populácie. Na Slovensku sú publikované výsledky antropometrických meraní vo viacerých odvetviach národného hospodárstva. Vzhľadom na skulárny trend a rastovú akceleráciu v populáciách by bolo kvôli presnosti žiaduce takéto vyšetrenie opakovať približne v 10–ročných  intervaloch. Nie je však jednoduché získať na takúto periodickú aktivitu dostatok finančných prostriedkov. Preto treba používať aspoň tie údaje, ktoré sú momentálne k dispozícii. Pri hodnotení priestorových pomerov pracovísk sa uplatňujú viaceré, viac–menej presné prístupy, z ktorých sú najvýznamnejšie: 1. konfrontovanie priestorových pomerov zariadenia s modelom (figurínou) – somatometrická metóda, 2. konfrontovanie priestorových pomerov s limitnými hodnotami stanovenými dohodou odborníkov, 3. priame použitie antropometrických rozmerov príslušnej populácie.

POSUDZOVANIE PRIESTOROVÝCH POMEROV PRACOVÍSK POMOCOU FIGURÍN

Ide o somatografickú metódu, ktorá na posudzovanie priestorových pomerov a ich riešenie používa dvojrozmerné až trojrozmerné figuríny s animovanými pohybmi v podobe softvérových produktov v príslušných meradlách, ktoré zjednodušene zobrazujú ľudské telo s použitím fiktívnych bodov – „piot points“ a antropometrických rozmerov.

Hlavné nedostatky somatografickej metódy možno podrobnejšie zhrnúť takto:

• Figuríny nezohľadňujú v dostatočnej miere variabilitu telesných rozmerov človeka. Je veľmi malá pravdepodobnosť, že sa v populácii nachádzajú ľudia so všetkými rozmermi, napríklad na hladine 5., respektíve 95. procentila, ktoré sa v somatografickej metóde používajú najčastejšie.
• Nie je dostatočne definovaný vzťah medzi antropometrickými rozmermi a „pivot points“ (stredov otáčania modelov telesných segmentov) modelových figurín.
• Čím viac antropometrických parametrov sa použije pri vypracovaní somatografickej štúdie alebo konštrukcii figuríny, tým viac sa znižuje pravdepodobnosť pokrytia príslušnej populácie. (Ak použijeme 5. a 95. percentil pri jednom rozmere, pravdepodobne pokryjeme 90% zmeranej populácie. Ak použijeme uvedené percentily naraz pri dvoch rozmeroch, pri zanedbaní ich vzájomnej korelácie nepokryjeme 90%, ale pravdepodobne len 81% populácie (celková pravdepodobnosť pokrytia populácie P = pn , kde n je počet použitých rozmerov a p je predpokladané percento pokrytia populácie v každom z rozmerov).
• Vzájomná poloha jednotlivých telesných segmentov pri somatografických štúdiách a figurínach závisí od predstáv a úrovne anatomických, biomechanických i fyziologických znalostí používateľa somatografickej metódy. Tak sa môže stať, že figuríny i obrázky sa používajú v nefyziologických vzájomných polohách telesných segmentov.
  Ide o najmenej presnú metódu, ktorá nepostačuje na účely ergonomickej analýzy pracovísk. Úroveň priestorového riešenia zariadení je vhodnejšie orientačne zhodnotiť na ich modeloch v meradle 1 : 1 s využitím „živých manekýnov“, ktorí majú telesnú výšku do úrovne očí, výšku do úrovne očí v sede i dĺžku horných končatín približne na úrovni prvého a 99. percentila príslušnej populácie (táto metóda sa v praxi úspešne využíva).

LIMITNÉ HODNOTY ROZMEROV PRACOVÍSK STANOVENÉ DOHODOU ODBORNÍKOV

Základ na metódu hodnotenia pracovísk podľa limitných hodnôt stanovených odborníkmi vytvoril jeden z propagátorov somatografickej metódy H. Dreyfus, ktorý na základe antropometrických rozmerov definoval priestory vhodné na pracovné aktivity s rôznymi fyzickými i psychickými nárokmi. Táto metóda sa ukázala účinná na použitie pri ergonomických analýzach, hygienickom hodnotení a tiež pri riešení pracovísk na stacionárnych i mobilných strojoch a technických zariadeniach. Preto sa uplatnila aj ako základ na vytváranie hygienických smerníc v bývalom Česko – Slovensku a používa sa dosiaľ v oboch vzniknutých štátoch.

Práce na prípravu podkladov tejto metódy hodnotenia organizovala v 80. rokoch 20. storočia v bývalom Inštitúte hygieny a epidemiológie v Prahe Dr. D. Tihelková a prof. Prokopec. Do tejto aktivity boli zapojení špecialisti z oblasti antropológie, hygieny i pracovného lekárstva z najvýznamnejších odborových pracovísk celého bývalého Česko – Slovenska. Na Slovensku sa v týchto aktivitách najviac angažovala Katedra antropológie PFUK a pracovníci odboru fyziológie práce bývalého Výskumného ústavu preventívneho lekárstva v Bratislave.

Z dostupných antropometrických rozmerov priemyselnej populácie v českých krajinách i na Slovensku boli odvodené rozmery základných prvkov pracovísk, umiestenie manipulačnej roviny a pohybových priestorov horných i dolných končatín.
Uvedené dáta po skompletizovaní a úpravách na použitie v podnikovej praxi na Slovensku i v Českej republike sú pre stacionárne stroje znázornené na obrázku 1 a bližšie špecifikované v tabuľkách 1a až 1e a pre mobilné stroje na obrázku 2 a v tabuľkách 2a až 2f.

Obr. 1 Základné rozmery pracovného miesta na stacionárnych strojoch a technických zariadeniach (k tab. 1a až 1e. Sú kótované číselným označením použitým v tabuľkách a hodnotou v [cm] v zátvorke)

VYSVETLIVKY k tabuľkám 1a až 1e – prehľad základných rozmerov pracovného miesta a pohybových priestor na stacionárnych strojoch a technických zariadeniach k obrázku 1

Na obrázku 1 sú jednotlivé rozmery kótované číslom, ktoré je odkazom na jeho definíciu v niektorej z tabuliek 1a až 1e a z hodnoty tohto rozmeru v cm uvedeného za označením rozmeru v zátvorke.

Pri stacionárnych strojoch sú pohybové priestory končatín na prácu v polohách posediačky a postojačky a na umiestenie oznamovačov a ovládačov definované v systéme nasledujúcich troch na seba kolmých referenčných rovín:

• vodorovnej manipulačnej roviny (MR), ktorá je preložená miestom, kde sa robí väčšina ručne vykonávaných pracovných operácií. Keď sa pri práci manipuluje s predmetmi menšími ako 5 cm, MR sa môže rovnať výške pracovného stola. Určuje ju kolmá vzdialenosť od vodorovnej roviny B (basis), na ktorej pracovník stojí alebo o ktorú sa opiera chodidlami,
• zvislej roviny (A), ktorá je preložená osou tela pracovníka v základnej pracovnej polohe v predozadnom smere a je kolmo na rovinu (B).

Referenčný bod pracoviska (R) je priesečníkom uvedených troch rovín.

Veľkosť jednotlivých pohybových priestor slúžiacich na umiestenie ovládačov, náradia a miesta vykonávania pracovných operácií súvisí s mierou opakovania pracovných pohybov, ktoré sa delia na:

• časté, t. j. opakované najmenej 40 – krát za zmenu (napríklad pri obsluhe stroja s ovládačmi používanými trvalo),
• občasné, vykonávané menej ako 40 – krát a viac ako 2 – krát za zmenu (napríklad pri obsluhe stroja s často používanými ovládačmi),
• zriedkavé, ktoré sa opakuje menej ako 20 – krát za zmenu (napríklad pri obsluhe stroja s ovládačmi používanými zriedkavo).

Tabuľky 1a až 1e poskytujú prehľad základných rozmerov pracovného miesta a pohybových priestorov na stacionárnych strojoch a technických zariadeniach.

Tab. 1a Výška manipulačnej roviny (MR) nad rovinou B.

S výškou pracovného stola je totožná, keď predmety, s ktorými sa manipuluje, sú menší ako 5 cm. Ak sú väčšie, prechádza miestom najčastejšie vykonávaných pracovných operácií (pozri obr. 1)

Tab. 1b Pohybový priestor horných končatín (pozri obr. 1)

Tab. 1c Pohybový priestor dolných končatín na prácu posediačky

Vymedzujú ho vzdialenosti od rovín B, C a A. Jeho hornú časť ohraničuje spodná plocha stolovej dosky alebo spodná plocha stolovej časti stroja. Pri zvýšenej MR rovina B prechádza hornou plochou opierky nôh v strede podoprených chodidiel. Svojimi rozmermi musí umožňovať dolným končatinám zaujať polohy fyziologicky prípustné a varírovať ich. Obsahuje priestor na umiestenie nožných ovládačov (pozri obr. 1)

Tab. 1d Priestor na umiestenie nožných ovládačov

V pohybovom priestore na pohyby dolných končatín je určený najmenšími a najväčšími kolmými vzdialenosťami od rovín B, A a C (pozri obr. 1)
 
Tab. 1e Sedadlo pracovnej stoličky

Pri výbere typu pracovných stoličiek sa prihliada na telesné rozmery príslušnej profesionálnej skupiny a povahu vykonávanej práce.

Pre individuálne nastavenie výšky sedadla stoličky platí, že nesmie byť väčšia ako výška predkolenia pracovníka, ktorý na nej sedí. Ak je výška sedadla pri jeho najnižšom nastavení väčšia ako výška predkolenia pracovníka a vzhľadom na výšku manipulačnej roviny nie je možné použiť stoličku nižšiu, je potrebné pracovisko doplniť opierkou nôh (obr. 1)

Obr. 2  Základné rozmery pracovného miesta na mobilných strojoch a technických zariadeniach v cm (k tab. 2a až 2f. Sú kótované ich označením v tabuľkách a hodnotou rozmeru v cm v zátvorkách)

VYSVETLIVKY k tabuľkám 2a až 2f – prehľad základných rozmerov pracovného miesta a pohybových priestorov na pojazdných pracovných strojoch a technických zariadeniach a k obrázku 2

Na obrázku 2 sú jednotlivé rozmery kótované číslom, ktoré je odkazom na jeho definíciu v niektorej z tabuliek 2a až 2f a z hodnoty tohto rozmeru v cm uvedeného za označením rozmeru v zátvorke.

Na prácu posediačky na pojazdných pracovných strojoch je vymedzená časť pohybového priestoru, v ktorej môžu byť umiestnené ovládače, určená vzdialenosťami od nasledujúcich troch navzájom na seba kolmých referenčných rovín:

• vodorovnej roviny (basis), o ktorú si pracovník opiera chodidlá alebo päty pri obsluhe nožných ovládačov (totožnej s rovinou, od ktorej sa merajú výšky antroskopických bodov na pracovnom mieste),
• zvislej roviny A prechádzajúcej orientačnými bodmi sedadla, zadným (01) a predným (02), t.j. rovinou súmernosti sedadla kolmou na rovinu B,
• zvislej roviny C prechádzajúcej orientačným bodom (03) a kolmej roviny A aj B.

Zadný orientačný bod sedadla (01) je najviac dozadu vystupujúci bod na zadnom okraji sedacej plochy v rovine súmernosti sedadla v základnej polohe (v strede horizontálneho i vertikálneho nastavenia sedačky), zaťaženého vodičom s hmotnosťou 75 kg. Nie je totožný so vzťažným bodom sedadla SIP.

Bod 01 sa nachádza približne o 98 mm pod a 130 mm za bodom SIP (smerom k zadanému okraju sedadla) vtedy, keď je sedadlo v strede svojho horizontálneho i vertikálneho nastavenia a je zaťažené vodičom s hmotnosťou 75 kg.

Predný orientačný bod sedadla (02) je najviac dopredu vystupujúci bod predného okraja sedacej plochy v rovine súmernosti sedadla v základnej polohe (v strede horizontálneho i vertikálneho nastavenia sedačky) zaťaženého vodičom s hmotnosťou 75 kg.

Orientačný bod pohybového priestoru (03) je bod ležiaci v rovine súmernosti sedadla, vo vodorovnej vzdialenosti 40 cm pred bodom 01.

Tabuľky č. 2a až 2f poskytujú prehľad základných rozmerov pracovného miesta a pohybových priestorov na pojazdných pracovných strojoch a technických zariadeniach k obrázku 2.
 

Tab. 2a Sedadlo a sedačka (pozri obr. 2)

Tab. 2b Priestor pre nožné ovládače (pozri obr. 2)

Tab. 2c Priestor na ovládače ovládané rukami (pozri obr. 2)

Vzdialenosti stredov ručných ovládačov alebo stredov ich rukovätí od roviny B sa vzťahujú k výške zaťaženého sedadla v základnej polohe (*1a), pre ktoré sa pripúšťajú alternatívy v rozsahu 40 ± 5 (cm). Rozmery označené * sa pri alternatívnom riešení prispôsobia rozmeru 1a.

Tab. 2d Kabína (pozri obr. 2)
 
Tab. 2e Minimálny vnútorný priestor obklopujúci sediaceho oblečeného vodiča v kabíne, doplnené údaje

Tab. 2f Minimálny vnútorný priestor obklopujúci stojaceho oblečeného vodiča v kabíne, doplnené údaje

PRIAME POUŽITIE ANTROPOMETRICKÝCH ROZMEROV PRÍSLUŚNEJ POPULÁCIE

Ide v súčasnosti o najpresnejšiu metódu hodnotenia rozmerov pracovísk a ich prispôsobenia telesných rozmerom zamestnancov. Prvé úvahy smerujúce k vývoju tohto postupu publikovala D. Tihelková. Použitie antrometrických rozmerov pri hodnotení úrovne prispôsobenia pracovísk telesným rozmerom zamestnancov pri hodnotení pracovísk na prácu posediačky [10, 11] vychádza z lokalizácie antropometrických bodov, telesných rozmerov charakterizujúcich ich polohu a uhlov telesných segmentov, ktoré môžu byť trvalo udržiavané v zmysle normy.

Pri hodnotení pracovísk na prácu posediačky týmto postupom sa používajú očakávané individuálne minimálne a maximálne rozmery pracoviska odvodené priamo z telesných rozmerov pracovníka, ktoré sa potom porovnávajú so skutočnými rozmermi pracoviska.

Uvedený postup umožňuje individuálne posúdenie pracovísk. Dá sa zistiť, či pracovisko zodpovedá telesným rozmerom zamestnanca, ktorý na ňom pracuje, a tým aj potvrdiť, či sa mohol preťažovať jeho podporno – pohybový systém. Presnosť tejto metódy umožňuje jej uplatnenie aj v rámci epidemiologických štúdií.

Ergonomické hodnotenie pracovísk na prevenciu ťažkostí a chorôb muskulo – skeletálneho systému súvisiacich s prácou vychádza z nasledujúcich všeobecných zásad:

• Priestorové pomery pracoviska musia v maximálnej miere umožňovať prirodzené zmeny pracovnej polohy s uplatnením neuroregulácie (zmenami aktivity od vnútrosvalových štruktúr až po varírovanie aktivity celých svalových skupín) tak, aby sa zabránilo jednostrannému, nadmernému a dlhodobému preťažovaniu stále tých istých svalových a kostrových štruktúr.
• Prvky pracoviska musia byť riešené tak, aby neprichádzalo k obmedzovaniu krvného obehu priamym tlakom na cievy a vény ani k obmedzovaniu funkcie svalovej pumpy uľahčujúcej žilný návrat krvi do srdca stláčaním vén so systémom chlopní v svaloch počas ich činnosti.
• Normy ISO/CD 11226 Evolution of working postures umožňuje hodnotenie pracovných polôh na základe uhlov telesných segmentov.
• Podľa tejto normy je povolený trvalý predklon trupu bez podoprenia pri práci posediačky alebo postojačky max. do 24 stupňov od roviny kolmej na podlahu.
• Natiahnutie nepodopreného ramena smerom dopredu a do strán je trvalo povolené max. do 20 stupňov od roviny kolmej na podlahu.
• Ak sú uvedené uhly väčšie, je potrebné zotrvávanie v nich časovo výrazné obmedziť podľa nomogramov, ktoré uvedená norma obsahuje.

Na základe uvedených zásad, uhlov trupu a ramena a zmeraných telesných rozmerov jednotlivca, ktorého pracovisko sa hodnotí, možno odvodiť tieto očakávane rozmery potrebné na posúdenie nastavenia výšky sedadla stoličky vo vzťahu k výške pracovného stola na prácu posediačky.

Limitná výška sedadla stoličky (tab. 4) je tvorená výškou predkolennej jamky – fossa poplitea (tab. 5, rozmer (5)). Po prekročení tejto výšky sa stláčajú štruktúry obehového systému v stehnách pracovníka a obmedzuje sa krvný obeh v dolných končatinách. Okrem toho so zvyšovaním výšky sedadla prichádza aj k znižovaniu stupňov voľnosti na varírovanie polôh dolných končatín pri sedení a tým aj k obmedzovaniu funkcie svalovej pumpy.

V praxi sa stretávame najmä s týmito dvoma situáciami:

1. Keď je k dispozícii stôl s nastaviteľnou výškou pracovnej plochy a máme k dispozícii stoličku, ktorú si môžeme nastaviť do odporúčanej výšky nastavenia sedadla stoličky (tab. 3), najvyššie dlhodobo prípustné nastavenie výšky stola je dané výškou lakťov ramien v abdukcii (odtiahnutí) 20° u pracovníka sediaceho na stoličke so sedačkou nastavenou do jeho odporúčanej individuálnej výšky. Najnižšie dlhodobo prípustné nastavenie výšky stola je dané výškou lakťov voľné spustených ramien pri predklone trupu do 24°(ISO) u pracovníka sediaceho na stoličke so sedačkou nastavenou do jeho odporúčanej výšky (tab. 3).
2. V slovenských pomeroch sa stretáme väčšinou so situáciou, že je k dispozícii stôl, ktorý nie je nastaviteľný v dostatočnej miere. Tu je potrebné definovať najvyššie a najnižšie dlhodobo prípustné nastavenie stoličky. Aj tu vychádzame z uhlov podľa normy ISO. Najnižšie dlhodobo prípustné nastavenie výšky sedadla stoličky v takomto prípade je dané výškou lakťov ramien v abdukacii 20° u pracovníka sediaceho pri takomto stole (tab. 4). Najvyššie dlhodobo prípustné nastavenie výšky sedadla stoličky je dané výškou lakťov voľné spustených ramien pri predklone trupu do 24° u pracovníka sediaceho pri takomto stole (tab. 4).

Ak je takto nastavená výška sedadla väčšia ako výška predklonenia sediaceho pracovníka, je potrebné použiť nastaviteľnú opierku nôh, ktorej minimálna výška nastavenia sa bude rovnať rozdielu minimálnej výšky sedadla od podlahy a výšky predkolenia v sedle. Maximálna výška nastavenia opierky nôh sa bude rovnať rozdielu výšky sedadla a odporúčanej výšky sedadla (výška kolena v sede po odpočítaní výšky stehna nad sedadlom stoličky, pozri tab. 4).

Tab. 3 Vzorce na výpočet rozpätia očakávanej výšky individuálneho nastavenia pracovnej plochy stola k odporúčanej výške sedadla stoličky (číselné označenie pri jednotlivých premenných je odvolávkou na definície antropometrických rozmerov v tab. 5)
 
Tab. 4 Vzorce na výpočet rozpätia očakávanej výšky individuálneho nastavenia sedadla stoličky pri danej výške pracovnej plochy stola a tiež parametre opierky nôh

Tab. 5 Definície vybraných telesných rozmerov meraných posediačky

Tab. 6 Definície priamo meraných rozmerov stola a stoličky na pracovisku

Hodnotenie rozmerov pracoviska sa uskutočňuje porovnaním očakávanej hodnoty príslušného rozmeru pracoviska podľa tabuliek 3 a 4 a ich skutočnej zmeranej hodnoty podľa tabuľky 6. Na detailnú analýzu pracovísk je však potrebné popri priestorových pomeroch pracoviska zhodnotiť aj úroveň fyzického zaťaženia pri práci, ktorej sa budeme bližšie venovať v ďalšom pokračovaní článkov o ergonómii.

Poznámka:
Túto prácu podporil spoločný slovensko – americký fond pre vedecko – technickú spoluprácu prostredníctvom projektu 019/2001. Participatory Ergonomics.

ZDROJ:
Hatiar, Karol. Ergonomické hodnotenie a riešenie priestorových pomerov pracovísk. Bezpečná práca, č. 1 (2005).