สารานุกรมไทย
สำหรับเยาวชน เมนู 32
เล่มที่ ๓๒
เรื่องที่ ๑ ตาลปัตร พัดยศ และสมณศักดิ์
เรื่องที่ ๒ หุ่นกระบอกไทย
เรื่องที่ ๓ หนังสือโบราณของไทย
เรื่องที่ ๔ สิทธิมนุษยชน
เรื่องที่ ๕ เส้นแบ่งเขตแดนระหว่างประเทศ
เรื่องที่ ๖ ชีวสนเทศศาสตร์
เรื่องที่ ๗ การยศาสตร์
เรื่องที่ ๘ นาโนเทคโนโลยี
เรื่องที่ ๙ โรคออทิซึม
รายชื่อผู้เขียน

สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ / เล่มที่ ๓๒ / เรื่องที่ ๗ การยศาสตร์ / ความรู้พื้นฐานที่สำคัญในการออกแบบผลิตภัณฑ์หรือระบบ

ความรู้พื้นฐานที่สำคัญในการออกแบบผลิตภัณฑ์หรือระบบ
ความรู้พื้นฐานที่สำคัญในการออกแบบผลิตภัณฑ์หรือระบบ

การที่นักการยศาสตร์สามารถออกแบบผลิตภัณฑ์ หรือระบบให้เหมาะสมกับมนุษย์ จำเป็นต้องมีความรู้พื้นฐาน ที่สำคัญหลายอย่าง ได้แก่ มิติต่างๆ ของร่างกายมนุษย์ การทำงานของระบบต่างๆ ในร่างกายมนุษย์ ความรู้ทางด้านระบบประสาทและจิตวิทยา ระบบประสาทสัมผัส การตอบสนองของร่างกายต่อสิ่งแวดล้อม และรอบเวลาในการทำงาน ของร่างกาย ดังจะได้อธิบายเป็นข้อต่างๆ ดังนี้



มิติร่างกายของผู้ชาย ซึ่งเป็นหนึ่งในมิติของร่างกายมนุษย์ เป็นพื้นฐานความรู้ ที่นำไปสู่การออกแบบผลิตภัณฑ์ และระบบการทำงานต่างๆ

๑. มิติต่างๆ ของร่างกายมนุษย์

ในการออกแบบผลิตภัณฑ์ หรือระบบการทำงานให้เหมาะสมกับมนุษย์ ความรู้พื้นฐานที่จำเป็นคือ ขนาดต่างๆ ของร่างกายมนุษย์ โดยจะต้องทราบว่า ส่วนใหญ่มีขนาดเท่าไร ดังนั้น ความรู้ ในเรื่องการวัดส่วนต่างๆ ของร่างกายมนุษย์ และความรู้ด้านสถิติ จึงเป็นสาขาวิชาที่สำคัญ ในการหาข้อมูลเหล่านี้ ขนาดของร่างกาย ที่ต้องทำการวัด ได้แก่ ความสูงขณะยืนและนั่ง ความสูงของระดับสายตาขณะยืนและนั่ง ระยะที่มือเอื้อมถึง นอกจากนี้ นักการยศาสตร์ยังจำเป็นต้องเข้าใจถึงระบบกระดูกและข้อต่อต่างๆ ของร่างกายว่า สามารถเคลื่อนไหวอย่างไร ในทิศทางใด และในระยะเท่าไร ส่วนกล้ามเนื้อของมนุษย์ สามารถรับแรงได้มากน้อยเพียงใด และเป็นระยะเวลานานมากเพียงใดด้วย ซึ่งความรู้เหล่านี้ จำเป็นต่อการออกแบบผลิตภัณฑ์ หรือระบบ ให้เหมาะสมกับร่างกาย และความแข็งแรงของมนุษย์ เช่น เครื่องมือต่างๆ ที่ต้องใช้มือจับ กระจกหน้าของรถยนต์ เสื้อผ้า เก้าอี้ สถานที่ทำงาน สิ่งต่างๆ เหล่านี้ควรจัดวางอุปกรณ์ต่างๆ ไว้ที่ใด และในระยะห่างเท่าใด

๒. การทำงานของระบบต่างๆ ในร่างกายมนุษย์

ร่างกายของมนุษย์ประกอบด้วยระบบต่างๆ หลายระบบ ที่ทำให้มนุษย์สามารถดำรงชีวิต และดำเนินกิจกรรมต่างๆ ได้ เช่น ระบบการหายใจ ระบบการไหลเวียนเลือด ระบบการย่อยอาหาร ระบบต่างๆ เหล่านี้ทำงานร่วมกัน เพื่อสร้างพลังงาน ที่ร่างกายของมนุษย์ ใช้ในการทำงานและกิจกรรมต่างๆ สิ่งสำคัญคือ นักการยศาสตร์ควรรู้ว่า ร่างกายสร้างพลังงานอย่างไร เก็บพลังงานอย่างไร และถ้าร่างกายต้องการนำพลังงานมาใช้ จะมีกระบวนการอย่างไร นอกจากนี้ นักการยศาสตร์ยังต้องประเมินกิจกรรม หรืองานต่างๆ ว่าต้องการพลังงานจากร่างกายเท่าไร เนื่องจาก งานในแต่ละประเภทนั้น ต้องการพลังงานในปริมาณที่แตกต่างกัน ความรู้เหล่านี้ ทำให้นักการยศาสตร์ทราบว่า ผู้ที่จะสามารถปฏิบัติงาน หรือกิจกรรมที่ต้องการได้ ควรมีคุณสมบัติอย่างไร เช่น เพศ อายุ ขนาด ของร่างกาย สุขภาพร่างกาย สภาพจิตใจ สิ่งแวดล้อม

พลังงานที่ร่างกายของมนุษย์ต้องการน้อยที่สุด เพื่อทำให้อวัยวะต่างๆ สามารถทำงานได้อย่างปกติ เรียกว่า พลังงานพื้นฐาน (basal metabolism) แต่พลังงานพื้นฐานทำการวัดได้ยาก ดังนั้น นักการยศาสตร์นิยมวัดพลังงานที่ใช้ในขณะพักผ่อน (rest metabolism) แทน ซึ่งจะมีค่ามากกว่าพลังงานพื้นฐาน ประมาณร้อยละ ๑๕ - ๒๐ ทั้งนี้ พลังงานจะถูกนำมาใช้มากขึ้น ในขณะทำงาน และในขณะทำงานนั้น ร่างกายก็ต้องการออกซิเจนมากขึ้นด้วย หากงาน หรือกิจกรรมที่ทำ ต้องการออกซิเจนเกินครึ่งหนึ่งของระดับออกซิเจนสูงสุด ที่ร่างกายสามารถรับเข้ามาได้ จะเกิดความล้า ก่อให้เกิดการสะสม ของกรดแลกติกในกล้ามเนื้อ ส่งผลให้กล้ามเนื้อหยุดทำงาน หรือทำงานช้าลง

นักการยศาสตร์ควรมีความรู้ในเรื่องพลังงาน ความล้า และสามารถวัดความต้องการพลังงาน ในงานแต่ละประเภทได้ รู้ว่า งานแต่ละประเภทต้องการพลังงานเท่าใด เพื่อใช้ในการตัดสินใจว่า งานประเภทใดเป็นงานหนักหรืองานเบา และการที่จะให้งานหนึ่ง สำเร็จลุล่วงไปได้นั้น จะต้องออกแบบสิ่งแวดล้อมอย่างไร เพื่อให้พลังงานที่ต้องการเหมาะสมกับความสามารถของมนุษย์ เช่น บันไดที่เราใช้กันอยู่ในชีวิตประจำวัน จะต้องได้รับการออกแบบระดับความชัน ที่ทำให้เราสามารถเดินขึ้นลง โดยเกิดความล้าน้อยที่สุด หรือเวลาการทำงานในแต่ละวัน ควรจะทำงานนานเท่าใด และพักนานเท่าใด



กระบวนการคิดและปฏิกิริยาตอบสนองต่อสิ่งกระตุ้นจากสิ่งแวดล้อมของโครเมอร์และคณะ (๒๐๐๐)

๓. ความรู้ทางด้านระบบประสาทและจิตวิทยา

นักจิตวิทยาได้พยายามศึกษาเพื่อทำความเข้าใจถึงระบบการคิด ซึ่งส่งผลต่อพฤติกรรมของมนุษย์ เพื่อดูว่า เมื่อมนุษย์เผชิญสถานการณ์ต่างๆ แล้ว ระบบประสาทมีการทำงานอย่างไร กระบวนการคิดเป็นอย่างไร ปฏิกิริยาตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมที่กำลังประสบอยู่เป็นอย่างไร โครเมอร์และคณะ (๒๐๐๐) ได้นำเสนอแผนภูมิ ที่แสดงถึงกระบวนการคิด และปฏิกิริยาตอบสนองต่อสิ่งกระตุ้น จากสิ่งแวดล้อม ดังต่อไปนี้

สาเหตุที่นักการยศาสตร์ต้องเข้าใจถึงกระบวนการคิด และการทำงานของระบบประสาทของมนุษย์ ก็เพื่อศึกษาระยะเวลาในการตอบสนองของมนุษย์ และเวลาที่มนุษย์ใช้ในการเคลื่อนไหว ดังนั้น นักการยศาสตร์ต้องออกแบบระบบ ที่ไม่ก่อให้เกิดความสับสน ในการตอบสนอง และความล่าช้า รวมทั้งต้องออกแบบให้คนสามารถใช้อวัยวะตอบสนองต่อสิ่งกระตุ้นได้ ในระยะเวลาที่ต้องการ

นอกจากนี้ นักการยศาสตร์ยังต้องเข้าใจว่า ความเครียดคืออะไร เกิดขึ้นได้อย่างไร และมนุษย์มีปฏิกิริยาตอบสนอง ต่อความเครียดอย่างไร ซึ่งความเครียดสามารถส่งผลต่อสมรรถนะ ในการทำงาน และสุขภาพร่างกายได้ นักการยศาสตร์ต้องประเมินว่า งานนั้นมีความยากหรือง่าย และก่อให้เกิดความเครียดหรือไม่ งานที่ง่ายเกินไป จะทำให้เกิดความเบื่อหน่าย และเกิดภาวะที่เรียกว่า ทำงานไม่เต็มที่ (underload) ได้ ส่วนงานที่ยากเกินความสามารถ จะก่อให้เกิดภาวะที่เรียกว่า ทำงานมากเกินไป (overload) ดังนั้น นักการยศาสตร์จึงต้องเข้าใจความสามารถของคน และสร้างระบบ ที่มีความยากง่ายของงาน เหมาะสมกับความสามารถของคน

การเพิ่มสมรรถนะในการทำงานของคน ก็เป็นสิ่งหนึ่ง ที่นักการยศาสตร์ต้องคำนึงถึง เช่น ระบบในการฝึกงานจะสร้างอย่างไร จึงจะทำให้พนักงานสามารถทำงานได้ตามสมรรถนะที่ตั้งไว้ นอกจากนี้ หากต้องทำงานภายใต้ความกดดัน จะต้องจัดระบบอย่างไร เพื่อให้คนสามารถทำงานได้ตามสมรรถนะที่ต้องการ เช่น หลังจากนักเทนนิส หรือนักฟุตบอลได้ทำการแข่งขัน ในแต่ละช่วงแล้ว ต้องให้พักสักครู่ เพื่อให้สามารถกลับไปแข่งขันได้อย่างมั่นใจอีก

๔. ระบบประสาทสัมผัส

นักการยศาสตร์ต้องเรียนรู้การทำงานของระบบประสาทสัมผัสทั้ง ๕ ของมนุษย์ว่า ทำงานอย่างไร และมีความสามารถระดับใด เช่น ในการมองเห็น นักการยศาสตร์ควรมีความรู้เรื่องระยะในการมองเห็น มุมในการมองเห็น การเคลื่อนไหวของตา และการทำงานของเลนส์ตา เมื่อมองในระยะใกล้หรือไกล ความล้าเกิดขึ้นอย่างไร จุดบอดของตาอยู่ที่ใด การรับรู้เรื่องสีเป็นอย่างไร นักการยศาสตร์นำความรู้เหล่านี้ มาใช้ในการออกแบบระบบแสง หรือสัญญาณไฟ โดยให้ความเข้มแสงและความเปรียบต่าง (contrast) ของแสงเหมาะสมต่อการมองเห็น

การเข้าใจถึงความสามารถในการได้ยินของมนุษย์ ก็เป็นสิ่งจำเป็น ต่อการออกแบบการทำงานในสิ่งแวดล้อมที่มีเสียงดัง โดยไม่ทำให้ระบบการได้ยินเกิดความเสียหาย ส่วนการได้กลิ่น มักนำมาประยุกต์ใช้ในการเตือนภัย เนื่องจาก กลิ่นเป็นสัญญาณที่เคลื่อนที่ได้เร็วในบริเวณกว้าง ทำให้มนุษย์สามารถรับสัญญาณจากกลิ่นได้ไว ส่วนการรับความรู้สึกผ่านการสัมผัส หรือผิวหนังนั้น มักนำมาประยุกต์ใช้ในการบอกถึงอุณหภูมิ การสั่นสะเทือน ไฟฟ้า ความดัน และความเจ็บปวด แต่การวิจัยเกี่ยวกับการรับความรู้สึกทางผิวหนังยังมีไม่มากนัก ทำให้นำมาประยุกต์ได้ค่อนข้างจำกัด ส่วนการรับรสนั้น ในปัจจุบัน ยังไม่นิยมนำมาประยุกต์ใช้ในทางวิศวกรรม

๕. การตอบสนองของร่างกายต่อสิ่งแวดล้อม

ในบางครั้งมนุษย์อาจจำเป็นต้องทำงานในสภาพอากาศที่ร้อนมาก หรือหนาวเย็นจัด สภาพบนพื้นที่สูงจากระดับทะเลปานกลางมาก หรือใต้ทะเลลึก บางครั้งในสภาวะที่มีการสั่นสะเทือน หรือในสภาวะไร้น้ำหนัก นักการยศาสตร์จึงจำเป็นต้องทำความเข้าใจว่า ร่างกายของมนุษย์มีการตอบสนองต่อสภาวะที่รุนแรง ผิดปกติเหล่านี้อย่างไร แล้วจึงออกแบบอุปกรณ์ให้เหมาะสม สำหรับการทำงานในสภาวะดังกล่าวนั้น เช่น การออกแบบเครื่องแต่งกาย ที่สามารถให้ความอบอุ่น ในการทำงานในสภาพอากาศเย็นจัด การออกแบบอุปกรณ์ป้องกันรังสีต่างๆ ขณะเดินทางสู่อวกาศของนักบินอวกาศ การออกแบบอุปกรณ์ดำน้ำลึก ที่ไม่เกิดอันตรายต่อชีวิต นอกจากนี้ นักการยศาสตร์จำเป็นต้องนำความรู้ เกี่ยวกับการตอบสนองของร่างกาย ต่อสภาวะแวดล้อม ที่เสี่ยงอันตราย มาใช้ในการออกแบบระบบงาน เช่น กำหนดอัตราส่วนการทำงาน และการพักผ่อนที่เหมาะสม เมื่อต้องทำงานในสภาพอากาศที่เย็นจัด หรือร้อนจัด การออกแบบระบบในการรับแรง เมื่อต้องทำงานในสภาวะที่มีการสั่นสะเทือนรุนแรง


ชุดและอุปกรณ์ป้องกันรังสีต่างๆ ของนักบินอวกาศ

๖. รอบเวลาในการทำงานของร่างกาย

ระบบต่างๆ ในร่างกายของมนุษย์ เช่น อุณหภูมิในร่างกาย อัตราการเต้นของหัวใจ ความดันเลือด การทำงานของฮอร์โมนต่างๆ มีการทำงานที่แตกต่างกันระหว่างเวลากลางวันกับเวลากลางคืน ซึ่งการทำงานของระบบดังกล่าวจะเป็นไปตามนาฬิกาชีวภาพ (biological clock) แม้กระทั่ง พฤติกรรมของมนุษย์ ก็เป็นไปตามนาฬิกาชีวภาพด้วย เช่น เวลาของอาหารมื้อต่างๆ ดังนั้น นาฬิกาชีวภาพของระบบต่างๆ ในร่างกายจึงสามารถส่งผลต่ออารมณ์ และสมรรถนะในการทำงานของมนุษย์ และที่สำคัญมากคือ การนอนหลับพักผ่อน ซึ่งมีความจำเป็นอย่างยิ่งต่อร่างกายมนุษย์ การพักผ่อนที่ไม่เพียงพอเป็นระยะเวลานาน จะส่งผลต่อการทำงานของสมอง สมรรถนะในการทำงาน และสุขภาพ ดังนั้น ในการออกแบบระยะเวลาการทำงานหรือระบบงาน ควรหลีกเลี่ยงการรบกวนระบบนาฬิกาชีวภาพ การรบกวนเป็นครั้งคราว เช่น การทำงานในเวลากลางคืน สามารถกระทำได้บ้าง แต่ไม่ควรให้เกิดขึ้นบ่อย เพราะจะเป็นผลเสียต่อสุขภาพร่างกาย

ส่วนการทำงานเป็นกะ โดยเฉพาะพนักงานที่ทำงานในกะดึก จะรบกวนระบบนาฬิกาของร่างกาย แต่สามารถแก้ไขได้ โดยให้พนักงานทำงานเวลาดึกเป็นประจำ ไม่สลับกะไปมา เพื่อให้ร่างกายเปลี่ยนระบบนาฬิกาชีวภาพ ให้เหมาะสมกับเวลาทำงานได้นานเพียงพอ

นอกจากความรู้ต่างๆ ดังกล่าวข้างต้น รายงานการวิจัยในอดีต ตลอดจน คู่มือทางด้านการออกแบบ ตามหลักการยศาสตร์ และมาตรฐานในการออกแบบ ก็เป็นแหล่งความรู้สำคัญ ที่สามารถนำมาประกอบเสริมกันในการออกแบบผลิตภัณฑ์ หรือระบบงานที่มีประสิทธิภาพ
หัวข้อก่อนหน้า หัวข้อถัดไป