Безопасность и экологичность проекта

5. Безопасность и экологичность проекта

5.1. Охрана труда на рабочем месте программиста.

 

Охрана труда - система законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда. Научно-технический прогресс внес серьезные изменения в условия производственной деятельности работников умственного труда. Их труд стал более интенсивным, напряженным, требующим значительных затрат умственной, эмоциональной и физической энергии. Это потребовало комплексного решения проблем эргономики, гигиены и организации труда, регламентации режимов труда и отдыха.

Охрана здоровья трудящихся, обеспечение безопасности условий труда, ликвидация профессиональных заболеваний и производственного травматизма составляет одну из главных забот человеческого общества. Обращается внимание на необходимость широкого применения прогрессивных форм научной организации труда, сведения к минимуму ручного, малоквалифицированного труда, создания обстановки, исключающей профессиональные заболевания и производственный травматизм.

Данный раздел дипломного проекта посвящен рассмотрению следующих вопросов:

·   организация рабочего места программиста;

·   определение оптимальных условий труда программиста.

5.1.1. Описание рабочего места программиста

 

Рабочее место - это часть пространства, в котором инженер осуществляет трудовую деятельность, и проводит большую часть рабочего времени. Рабочее место, хорошо приспособленное к трудовой деятельности инженера, правильно и целесообразно организованное, в отношении пространства, формы, размера обеспечивает ему удобное положение при работе и высокую производительность труда при наименьшем физическом и психическом напряжении.

При правильной организации рабочего места производительность труда инженера возрастает с 8 до 20 процентов.

Согласно ГОСТ 12.2.032-78 конструкция рабочего места и взаимное расположение всех его элементов должно соответствовать антропометрическим, физическим и психологическим требованиям. Большое значение имеет также характер работы. В частности, при организации рабочего места программиста должны быть соблюдены следующие основные условия:

·     оптимальное размещение оборудования, входящего в состав рабочего места;

·     достаточное рабочее пространство, позволяющее осуществлять все необходимые движения и перемещения;

·     необходимо естественное и искусственное освещение для выполнения поставленных задач;

·     уровень акустического шума не должен превышать допустимого значения.

Главными элементами рабочего места программиста являются письменный стол и кресло. Основным рабочим положением является положение сидя. Рабочее место для выполнения работ в положении сидя организуется в соответствии с ГОСТ 12.2.032-78.

Рабочая поза сидя вызывает минимальное утомление программиста. Рациональная планировка рабочего места предусматривает четкий порядок и постоянство размещения предметов, средств труда и документации. То, что требуется для выполнения работ чаще, расположено в зоне легкой досягаемости рабочего пространства.

Моторное поле - пространство рабочего места, в котором могут осуществляться двигательные действия человека.

Максимальная зона досягаемости рук - это часть моторного поля рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми максимально вытянутыми руками при движении их в плечевом суставе.

Оптимальная зона - часть моторного поля рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми предплечьями при движении в локтевых суставах с опорой в точке локтя и с относительно неподвижным плечом.

Зоны досягаемости рук в горизонтальной плоскости.

 

а - зона максимальной досягаемости;

б - зона досягаемости пальцев при вытянутой руке;

в - зона легкой досягаемости ладони;

г - оптимальное пространство для грубой ручной работы;

д - оптимальное пространство для тонкой ручной работы.

Рассмотрим оптимальное размещение предметов труда и документации в зонах досягаемости рук:

ДИСПЛЕЙ размещается в зоне а (в центре);

КЛАВИАТУРА - в зоне г/д;

СИСТЕМНЫЙ БЛОК размещается в зоне б (слева);

ПРИНТЕР находится в зоне а (справа);

ДОКУМЕНТАЦИЯ

1)   в зоне легкой досягаемости ладони - в (слева) - литература и документация, необходимая при работе;

2)   в выдвижных ящиках стола - литература, неиспользуемая постоянно.

При проектировании письменного стола следует учитывать следующее:

·    высота стола должна быть выбрана с учетом возможности сидеть свободно, в удобной позе, при необходимости опираясь на подлокотники;

·    нижняя часть стола должна быть сконструирована так, чтобы программист мог удобно сидеть, не был вынужден поджимать ноги;

·    поверхность стола должна обладать свойствами, исключающими появление бликов в поле зрения программиста;

·    конструкция стола должна предусматривать наличие выдвижных ящиков (не менее 3 для хранения документации, листингов, канцелярских принадлежностей, личных вещей).

Параметры рабочего места выбираются в соответствии с антропометрическими характеристиками. При использовании этих данных в расчетах следует исходить из максимальных антропометрических характеристик (М+2).

При работе в положении сидя рекомендуются следующие параметры рабочего пространства:

·    ширина не менее 700 мм;

·    глубина не менее 400 мм;

·    высота рабочей поверхности стола над полом 700-750 мм.

Оптимальными размерами стола являются:

·    высота 710 мм;

·    длина стола 1300 мм;

·    ширина стола 650 мм.

Поверхность для письма должна иметь не менее 40 мм в глубину и не менее 600 мм в ширину.

Под рабочей поверхностью должно быть предусмотрено пространство для ног:

·    высота не менее 600 мм;

·    ширина не менее 500 мм;

·   глубина не менее 400 мм.

Важным элементом рабочего места программиста является кресло. Оно выполняется в соответствии с ГОСТ 21.889-76. При проектировании кресла исходят из того, что при любом рабочем положении программиста его поза должна быть физиологически правильно обоснованной, т.е. положение частей тела должно быть оптимальным. Для удовлетворения требований физиологии, вытекающих из анализа положения тела человека в положении сидя, конструкция рабочего сидения должна удовлетворять следующим основным требованиям:

·    допускать возможность изменения положения тела, т.е. обеспечивать свободное перемещение корпуса и конечностей тела друг относительно друга;

·    допускать регулирование высоты в зависимости от роста работающего человека ( в пределах от 400 до 550 мм );

·    иметь слегка вогнутую поверхность,

·    иметь небольшой наклон назад.

Исходя из вышесказанного, приведем параметры стола программиста:

·   высота стола 710 мм;

·   длина стола 1300 мм;

·   ширина стола 650 мм;

·   глубина стола 400 мм.

Поверхность для письма:

·   в глубину 40 мм;

·   в ширину 600 мм.

Важным моментом является также рациональное размещение на рабочем месте документации, канцелярских принадлежностей, что должно обеспечить работающему удобную рабочую позу, наиболее экономичные движения и минимальные траектории перемещения работающего и предмета труда на данном рабочем месте.

Создание благоприятных условий труда и правильное эстетическое оформление рабочих мест на производстве имеет большое значение как для облегчения труда, так и для повышения его привлекательности, положительно влияющей на производительность труда. Окраска помещений и мебели должна способствовать созданию благоприятных условий для зрительного восприятия, хорошего настроения. В служебных помещениях, в которых выполняется однообразная умственная работа, требующая значительного нервного напряжения и большого сосредоточения, окраска должна быть спокойных тонов - малонасыщенные оттенки холодного зеленого или голубого цветов

При разработке оптимальных условий труда программиста необходимо учитывать освещенность, шум и микроклимат.

 

5.1.2. Расчет информационной нагрузки программиста

Программист, в зависимости от подготовки и опыта, решает задачи разной сложности, но в общем случае работа программиста строится по следующему алгоритму:

Таблица 2

Этап	Содержание	Затрата времени, %
I II	Постановка задачи Изучение материала по поставленной задаче	6.25
III	Определение метода решения задачи	6.25
IV	Составление алгоритма решения задачи	12.5
V	Программирование	25
VI	Отладка программы, составление отчета	50

Данный алгоритм отражает общие действия программиста при решении поставленной задачи независимо от ее сложности.

Таблица 3

Этап	Член алгоритма	Содержание работы	Буквенное обозначение
I	1	Получение первого варианта технического задания	A1
	2	Составление и уточнение технического задания	B1
	3	Получение окончательного варианта технического задания	C1j1 ↑2
	4	Составление перечня материалов, существующих по тематике задачи	H1j2
	5	Изучение материалов по тематике задачи	A2
	6	Выбор метода решения	C2J3
	7	Уточнение и согласование выбранного метода	B2 ↑ 6
	8	Окончательный выбор метода решения	C3j4
	9	Анализ входной и выходной информации, обрабатываемой задачей	H2
	10	Выбор языка программирования	C4j5
	11	Определение структуры программы	H3C5q1
	12	Составление блок-схемы программы	C6q2
	13	Составление текстов программы	C7w1
	14	Логический анализ программы и корректирование ее	F1H4w2
	15	Компиляция программы	F2 ↓ 18
	16	Исправление ошибок	D1w3
	17	Редактирование программы в единый загрузочный модуль	F2H5B3w4
	18	Выполнение программы	F3
	19	Анализ результатов выполнения	H6w5 ↑ 15
	20	Nестирование	C8w6 ↑ 15
	21	Подготовка отчета о работе	F4

Подсчитаем количество членов алгоритма и их частоту (вероятность) относительно общего числа, принятого за единицу. Вероятность повторения i-ой ситуации определяется по формуле:

p_i = k/n,

где k – количество повторений каждого элемента одного типа.

n – суммарное количество повторений от источника информации, одного типа.

Результаты расчета сведем в таблицу 4:

Таблица 4.

Источник информации	Члены алгоритма	Символ	Количество членов	Частота повторений pi
1	Афферентные – всего (n), в том числе (к):		6	1,00
	Изучение технической документации и литературы	A	2	0,33
	Наблюдение полученных результатов	F	4	0, 67
2	Эфферентные – всего, В том числе:		18	1,00
	Уточнение и согласование полученных материалов	B	3	0,17
	Выбор наилучшего варианта из нескольких	C	8	0,44
	Исправление ошибок	D	1	0,06
	Анализ полученных результатов	H	6	0,33
	Выполнение механических действий	K	0	0
3	Логические условия – всего в том числе		13	1,00
	Принятие решений на основе изучения технической литературы	j	5	0,39
	Графического материала	q	2	0,15
	Полученного текста программы	w	6	0,46
	Всего:		37

Количественные характеристики алгоритма (Табл.4) позволяют рассчитать информационную нагрузку программиста. Энтропия информации элементов каждого источника информации рассчитывается по формуле, бит/сигн:

,

где m – число однотипных членов алгоритма рассматриваемого источника информации.

H₁ = 2 * 2 + 2 * 4 = 10

H₂ = 3 * 1,585 + 8 * 3 + 0 + 6 * 2,585 = 44, 265

H₃ = 5 * 2,323 + 2 * 1 + 6 + 2,585 = 29,125

Затем определяется общая энтропия информации, бит/сигн:

H_Σ = H₁ + H₂ + H₃,

где H₁, H₂, H₃ – энтропия афферентных, эфферентных элементов и логических условий соответственно.

H_Σ = 10 + 44,265 + 29,125 = 83,39

Далее определяется поток информационной нагрузки бит/мин,

,

где N – суммарное число всех членов алгоритма;

t – длительность выполнения всей работы, мин.

От каждого источника в информации (члена алгоритма) в среднем поступает 3 информационных сигнала в час, время работы - 225 часов,

Ф =  = 2,6 бит/с

Рассчитанная информационная нагрузка сравнивается с допустимой. При необходимости принимается решение об изменениях в трудовом процессе.

Условия нормальной работы выполняются при соблюдении соотношения:

где Ф_{доп.мин.} и Ф_{доп.макс.} – минимальный и максимальный допустимые уровни информационных нагрузок (0,8 и 3,2 бит/с соответственно);

Ф_расч. – расчетная информационная нагрузка

0,8 < 2,6 <3,2

5.1.3. Расчет вентиляции

Системы отопления и системы кондиционирования следует устанавливать так, чтобы ни теплый, ни холодный воздух не направлялся на людей. На производстве рекомендуется создавать динамический климат с определенными перепадами показателей. Температура воздуха у поверхности пола и на уровне головы не должна отличаться более, чем на 5 градусов. В производственных помещениях помимо естественной вентиляции предусматривают приточно-вытяжную вентиляцию. Основным параметром, определяющим характеристики вентиляционной системы, является кратность обмена, т.е. сколько раз в час сменится воздух в помещении.

Расчет для помещения

V_вент - объем воздуха, необходимый для обмена;

V_пом - объем рабочего помещения.

Для расчета примем следующие размеры рабочего помещения:

·   длина В = 7.35 м;

·   ширина А = 4.9 м;

·   высота Н = 4.2 м.

Соответственно объем помещения равен:

V _{помещения} = А * В * H =151,263 м³

Необходимый для обмена объем воздуха V_вент определим исходя из уравнения теплового баланса:

V_вент * С( t_уход - t_приход ) * Y = 3600 * Q_избыт

Q_избыт - избыточная теплота (Вт);

С = 1000 - удельная теплопроводность воздуха (Дж/кгК);

Y = 1.2 - плотность воздуха (мг/см).

Температура уходящего воздуха определяется по формуле:

t_уход = t_р.м. + ( Н - 2 )t ,

где: t = 1-5 градусов - превышение t на 1м высоты помещения;

t_р.м. = 25 градусов - температура на рабочем месте;

Н = 4.2 м - высота помещения;

t_приход = 18 градусов.

t_уход = 25 + ( 4.2 - 2 ) 2 = 29.4

Q_избыт = Q_изб.1 + Q_изб.2 + Q_изб.3 ,

где: Q_изб. - избыток тепла от электрооборудования и освещения.

Q_изб.1 = Е * р ,

где: Е - коэффициент потерь электроэнергии на топлоотвод ( Е=0.55 для освещения);

р - мощность, р = 40 Вт * 15 = 600 Вт.

Q_изб.1 = 0.55 * 600=330 Вт

Q_изб.2 - теплопоступление от солнечной радиации,

Q_изб.2 =m * S * k * Q_c ,

где: m - число окон, примем m = 4;

S - площадь окна, S = 2.3 * 2 = 4.6 м²;

k - коэффициент, учитывающий остекление. Для двойного остекления

k = 0.6;

Q_c = 127 Вт/м - теплопоступление от окон.

Q_изб.2 = 4.6 * 4 * 0.6 * 127 = 1402 Вт

Q_изб.3 - тепловыделения людей

Q_изб.3 = n * q ,

где: q = 80 Вт/чел. , n - число людей, например, n = 15

 Q_изб.3 = 15 * 80 = 1200 Вт

Q_избыт = 330 +1402 + 1200 = 2932 Вт

Из уравнения теплового баланса следует:

V_вент м³

Оптимальным вариантом является кондиционирование воздуха, т.е. автоматическое поддержание его состояния в помещении в соответствии с определенными требованиями (заданная температура, влажность, подвижность воздуха) независимо от изменения состояния наружного воздуха и условий в самом помещении.

Выбор вентилятора

 

Вентиляционная система состоит из следующих элементов:

1. Приточной камеры, в состав которой входят вентилятор с электродвигателем, калорифер для подогрева воздуха в холодное время года и жалюзная решетка для регулирования объема поступающего воздуха;

2. Круглого стального воздуховода длиной 1.5 м;

3. Воздухораспределителя для подачи воздуха в помещение.

Потери давления в вентиляционной системе определяются по формуле:

,

где: Н - потери давления, Па;

R - удельные потери давления на трение в воздуховоде, Па/м;

l - длина воздуховода, м;

V - скорость воздуха, ( V = 3 м/с );

р - плотность воздуха, (р = 1.2 кг/м ).

Необходимый диаметр воздуховода для данной вентиляционной системы:

 

Принимаем в качестве диаметра ближайшую большую стандартную величину -0.45 м, при которой удельные потери давления на трение в воздуховоде - R=0.24 Па/м. Местные потери возникают в железной решетке (x=1.2), воздухораспределителе (x=1.4) и калорифере (x=2.2). Отсюда, суммарный коэффициент местных потерь в системе:

x = 1.2 +1.4 + 2.2 = 4.8

Тогда

 

С учетом 10 %-го запаса:

Н = 110% * 26.28 = 28.01 Па

V_вент = 110% *1442 = 1586.2 м/ч

По каталогу выбираем вентилятор осевой серии МЦ4: расход воздуха - 1600, давление - 40 Па, КПД - 65% , скорость вращения - 960 об/мин, диаметр колеса - 400 мм, мощность электродвигателя - 0.032 кВт.

В этой части дипломной работы были изложены требования к рабочему месту программиста (пользователя). Созданные условия должны обеспечивать комфортную работу. На основании изученной литературы по данной проблеме, были указаны оптимальные размеры рабочего стола и кресла, рабочей поверхности, расчет вентиляции, а также расчет информационной нагрузки. Соблюдение условий, определяющих оптимальную организацию рабочего места программиста, позволит сохранить хорошую работоспособность в течение всего рабочего дня, повысит, как в количественном, так и в качественном отношениях производительность труда программиста, что в свою очередь будет способствовать быстрейшей разработке и последующему внедрению новой технологии производства.