автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Комплексное обеспечение безопасной эксплуатации грузоподъемных машин

На правах рукописи

Рыбников Вадим Леонидович

КОМПЛЕКСНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН.

Специальность 05.26.01 - Охрана труда

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Санкт-Петербург 2003.

Работа выполнена в Балтийском государственном техническом университете "Военмех" им. Д.Ф. Устинова.

Научный руководитель:- д. т. н., с.н.с. Ипатов Олег Сергеевич Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Туманов Юрий Арсеньевич кандидат технических наук Бочаров Анатолий Павлович

Ведущая организация:- Специальное конструкторское бюро транспортного машиностроения (ОАО Спецмаш), г. С-Петербург.

Защита диссертации состоится 5 июня 2003 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.010.01 в Балтийском государственном техническом университете «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова по адресу: 190005, г. С-Петербург, 1-я Красноармейская ул., д.1.,ауд. 217.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Балтийского государственного технического университета «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова.

Автореферат разослан "_"_2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

/ Л.Ф. Дроздова /

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы.

Грузоподъемные краны, подъемники и вышки, согласно Федеральному Закону ФЗ-116 "О промышленной безопасности опасных производственных объектов", относятся к техническим устройствам, работающим на опасных производственных объектах. Работа с грузоподъемными машинами сопряжена с определенным риском, как для обслуживающего персонала, так и для всех лиц, находящихся в зоне потенциальной опасности. Соблюдение безопасности при производстве работ техникой данного вида на государственном уровне контролирует Федеральный горный и промышленный надзор России (Госгортехнадзор России). Однако, несмотря на принимаемые с его сгороны меры общий уровень смертельного травматизма по стране, начиная с 1995 года, остается неизменно высоким (Табл.1).

Табл. 1.

Уровень смертельного травматизма по Российской Федерации.

29(7

Год Кол-во погибших (чел.) Кол-во подъемных сооружений (тыс. ед.) Коэффициент травматизма (Кс.т.)

1995 130 734.178 0.176

1996 110 738.760 0.149

1997 106 731.038 0.144

1998 99 722.175 • 0.138

1999 107 720.122 0.148

2000 106 723.023 0.147

2001 121 726.783 0.166

Коэффициент травматизма - величина равная отношению количества погибших на тысячу единиц подъемных сооружений.

Одной из основных причин снижения уровня безопасности при производстве работ грузоподъемными кранами, подъемниками и вышками является слоимая экономическая обстановка, сложившаяся на предприятиях экслуатирующих грузоподъемные машины. Реформирование крупных собственников грузоподъемной техники привело к появлению большого количества фирм разных форм собственности. Слоящая экономическая ситуация

рос. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С. Петербург

тег

т

0Э

в стране не позволяет мелким предприятиям в полной мере выполнять необходимые требования по обеспечению безопасности производственных процессов.

На основании анализа состояния проблемы безопасной эксплуатации грузоподъемных машин, проведенного Госгортехнадзором России, можно сделать вывод, чю применяемые меры не могут дать достаточного результата при существующей экономической ситуации и ужесточающихся требованиях к технике и обеспечению работ. Одним из новых путей решения проблемы является широкое применение автоматизированных систем, необходимость создания которых подчеркивалась коллегией Госгортехнадзора России. Цели и задачи работы.

Целью диссертационной работы является повышение безопасности людей и техники при эксплуатации грузоподъемных кранов, подъемников и вышек за счет разработки автоматизированных систем, обеспечивающих возможность прогнозирования аварийных ситуаций и своевременное выявление технических неисправностей оборудования.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1. Разработка системы прогнозирования аварийных ситуаций на промышленных предприятиях, эксплуатирующих грузоподъемные машины.

2. Разработка системы принятия решений для диагностики и ремонта приборов безопасности.

3. Создание контрольно-обучающей системы для обучения и контроля знаний специалистов, обслуживающих и эксплуатирующих грузоподъемные машины.

4. Разработка алгоритмов программной реализации систем.

5. Создание методик использования систем.

6. Исследование разработанных систем с целью подтверждения их работоспособности.

Методы исследования.

Теоретические и экспериментальные исследования основываются на использовании аппарата теории графов, общей теории матриц, теории вероятности, методов схемотехнического проектирования, теории проектирования систем искусственного интеллекта, методов теории программирования и построения систем управления базами данных (СУБД). Для

подтверждения полученных результатов были проведены экспериментальные исследования с использованием испытательного стенда.

Основные положения, выносимые на защиту.

На защиту выносятся следующие положения и результаты:

• Новый комплексный метод обеспечения безопасности при производстве работ грузоподъемными кранами, подъемниками и вышками;

• Методика применения в системах принятия решений сложных математических моделей;

• Алгоритм построения систем прогнозирования аварийных ситуаций;

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Разработано комплексное обеспечение безопасности при эксплуатации грузоподъемных кранов, подъемников и вышек, основанное на применении новых автоматизированных систем;

2. Предложена новая система прогнозирования аварийных ситуаций на промышленных предприятиях, базирующаяся на расчете коэффициента прогнозируемого уровня аварийности, позволяющая определить наиболее вероятную причину возможной аварии;

3. Показана возможность применения сложных математических моделей в системах принятия решений, использующихся в областях знаний отличных от традиционных;

4. Разработана методика создания контрольно-обучающей системы, обеспечивающая индивидуальный подход к обучению, контроль знаний обучаемого и автоматизацию экзамена но изучаемой дисциплине, рассмотрено ее применение для персонала, эксплуатирующего и обеспечивающего работу грузоподъемных машин.

Практическая ценность полученных результатов заключается в следующем:

1. Применение разработанного комплекса программ позволяет повысить эффективность деятельности организаций эксплуатирующих и обеспечивающих работу грузоподъемных кранов, подъемников и вышек.

2. Система прогнозирования аварийных ситуаций позволяет определить причину возможной аварии, вырабатывать рекомендации по ее предотвращению.

3. Структура системы прогнозирования позволяет использовать ее для промышленных предприятий разного профиля.

4. Система принятия решений для диагностики и ремонта приборов безопасности дает возможность мелким и средним организациям, эксплуатирующим грузоподъемную технику, снизить требования к квалификации персонала, выполняющего ремонт и обслуживание приборов безопасности, а также сократить время ремонта аппаратуры и расход материальных средств на ремонт.

5. Контрольно-обучающая система обеспечивает повышение качества подготовки специалистов в обучающих организациях.

Результаты проведенных исследований применимы для других отраслей техники.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы представлялись и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:

• IX Научно-технической конференции "Экстремальная робототехника", г. С-Петербург, 1998 г.;

• IV Всероссийской научно-технической конференции "Методы и средства измерения физических величин", г. Нижний Новгород, 1999 г.;

• Семинаре "Комплексные меры обеспечения безопасности при эксплуатации подъемных сооружений", г. С-Петербург, 2000 г.;

• Всероссийской научной конференции (Computer-Based Conference) "Информационные технологии в науке, проектировании и производстве", г. Нижний Новгород, 2000 г.;

• Международном форуме "Extrem-2000", г. С-Петербург, 2000 г.;

• Международной конференции "Проблемы повышения безопасности на объектах промышленности, энергетики, транспорта", г. С-Петербург, 2000 г.;

• Семинарах кафедры "Системы обработки информации и управления" БГТУ "Военмех" им. Д.Ф. Устинова, г. С-Петербург, 1998-2000 г.г.

Публикации.

Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 11 печатных работах, из них 9 в соавторстве.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, списка условных обозначений, единиц и терминов, трех разделов, заключения, списка литературы и десяти приложений. Работа изложена на 151 странице, из них 108 страница текста (с 24 рисунками, 12 таблицами и 6 графиками), 4 страницы библиографий, содержащих 57 наименований, 39 страниц приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введениии дается общая характеристика работы, обосновывается ее актуальность, формулируется цель и задачи исследования, определяется научная новизна и практическая ценность, приводятся основные результаты, выносимые на защиту, описывается структура работы, дается обзор состояния проблемы обеспечения безопасности при эксплуатации грузоподъемных машин, излагается суть предлагаемого комплексного подхода к решению поставленной задачи.

В качестве наиболее важных аспектов решения проблемы обеспечения безопасной работы грузоподъемных механизмов выделены следующие:

• Надзор и контроль за состоянием грузоподъемных машин;

• Своевременный ремонт и обслуживание механизмов;

• Обучение и контроль знаний специалистов, эксплуатирующих технику.

Новизна комплексного обеспечения безопасности при эксплуатации

грузоподъемных машин заключается в учете связей между указанными выше основными подпроблемами, в отличие от существующего положения дел в этой области, когда основные усилия для решения проблемы направлялись изолированно на каждую подпроблему без учета их взаимовлияния. Структура предлагаемого подхода приведена на рис. 1.

Так например, при решении задачи надзора и контроля за состоянием техники возникает необходимость верификации данных в автоматизированной системе, что может бьггь осуществлено путем транзакции информации из систем обучения и диагностики.

Вопрос обучения специалистов непосредственно вытекает из проблем надзора и контроля (обучение ИТР по надзору, лиц ответственных за производство работ, специалистов по технике безопасности, представителей администрации предприятий и др.) а также ремонта техники (обучен наладчиков приборов безопасности, специалистов обслуживающих грузоподъемные машины и др.)

На основе информации о состоянии техники возможно прогнозировать необходимость ремонта или дополнительного технического обслуживания (экспертизы) грузоподъемных сооружений, а выполнение этих работ обученным персоналом гарантирует повышение уровня безопасности на предприятиях.

Рис. 1. Структура комплексного подхода к обеспечению безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов, подъемников и вышек.

Таким образом, для решения первой подзадачи - надзор и контроль за состоянием техники необходима система, способная не только отображать существующее положение дел, но и вырабатывать рекомендации по повышению уровня безопасности на объектах. Для этого построена информационная система прогнозирования аварийных ситуаций на предприятиях, эксплуатирующих грузоподъемные машины.

Основным аспектом проблемы поддержания в рабочем состоянии оборудования, в сложившихся экономических условиях, как показывает анализ состояния вопроса, является ремонт приборов безопасности грузоподъемных машин. Система принятия решений для диагностики и ремонта приборов безопасности позволит организациям снизить требования к опыту персонала, выполняющего ремонт и обслуживание приборов безопасности, отказаться от необходимости обращения в сервисные организации, сократить время ремонта

прибора и, как следствие, сократить время вынужденного простоя грузоподъемных машин, сократить расходы на ремонт.

Для третьей подзадачи - обучение специалистов (ИТР по надзору, лиц ответственных за безопасное производство работ, представителей администрации предприятий, инженеров по технике безопасности и др.) и контроль уровня их квалификации разработана автоматизированная контрольно-обучающая система, выполненная на основе методики, согласованной с Госгортехнадзором России.

В первом разделе описывается предлагаемая методика прогнозирования аварийных ситуаций на промышленных предприятиях и рассматривается создание информационной системы прогнозирования аварийных ситуаций на предприятиях, эксплуатирующих грузоподъемные машины.

Для количественной оценки аварийности на промышленных предприятиях, необходимой при прогнозировании, предлагается ввести коэффициент прогнозируемого уровня аварийности (Ка). Значение этого коэффициента определяется по формуле

Ка =Zaini,

где <71- штрафной коэффициент за нарушение i-ro требования безаварийности, ni- количество нарушений i-ro требования.

Величина коэффициента cri - определяется путем обработки статистики аварийности и травматизма и равняется удельному весу несчастных случаев, произошедших по i-той причине. Коэффициент tri учитывает специфику конкретной отрасли или предприятия. Коэффициент Ка не является, в строгом математическом смысле, вероятностью возникновения аварийной ситуации и поэтому его величина может превышать единицу.

С целью вычисления обозначенных величин, необходимых при определении Ка, для построения системы прогнозирования аварийных ситуаций на предприятиях, эксплуатирующих грузоподъемные машины, был использован анализ аварийности и травматизма, по Северо-Западному региону России за период с 1995 по 2001 год.

Основные причины аварийности и травматизма при работе грузоподъемных машин, согласно данным Управления Северо-Западного округа Госгортехнадзора России, можно разделить на три группы:

1. Нарушения при производстве работ

2. Эксплуатация неисправной техники

3. Неудовлетворительная организация надзора.

В первую группу входят: неправильная организация работ вблизи ЛЭ неправильная строповка, нарушения технологических регламентов.

Вторую группу составляют: неисправность приборов безопасности, разрушение металлоконструкций, неисправность строи, нарушения порядка монтажа крана и ремонтных работ.

К третьей группе относятся аварии, связанные с отсутствием ответственных лиц и нарушениями порядка подчинения персонала.

Распределение количества несчастных случаев приведено в табл.2. Влияние "человеческого фактора" не учитывается из-за невозможности его формализации.

Табл. 2.

Распределение частоты возникновения аварийных ситуаций по основным

факторам аварийности и травматизма при эксплуатации грузоподъемных машин.

Частота

возникнове

Требования безаварийной эксплуатации ния аварийных ситуаций. (%)

1. При производстве работ 46.4 „

1.1 Неправильная организация работ вблизи ЛЭП 7.0 -

1.1,1 Отсутствие приказа на пр-во работ под ЛЭП 4.5 0.045

1.1.2 Отсутствие наряда-допуска на работы 2.5 0.025

1.2 Неправильная строповка 14.4 -

1.2.1 Отсутствие технологических регламентов 9.0 0.09

1.2.2 Недостаток обученного персонала 5.4 до 0.054

1.3 Нарушение технологических регламентов 25.0 -

1.3.1 Отсутствие ответственного за пр-во работ 12.1 0.121

1.3.2 Отсутствие ведомственного надзора 8.3 0.083

1.3.3 Отсутствие специалиста по охране труда 4.6 0.046

2. При эксплуатации техники 37.1

2.1 Неисправность приборов безопасности 16.2 -

2.1.1 Отсутствие ответственного за исправное состояние 7.8 0.078

2.1.2 Отсутствие обученных наладчиков 5.4 до 0.054

2.1.3 Отсутствие оборудования для ремонта 3.1 до 0.031

2.2 Неисправность строп 12.0 -

2.2.1 Оценка по результатам экспертизы 4.0 до 0.04

2.2.2 Несвоевременное прохождение ремонта и ТО 8.0 до 0.08

2.3 Разрушения металлоконструкций 5.0 -

2.3.1 Отсутствие ответственного по оснастке 5.0 до 0.05

2.4 Нарушения порядка монтажа и ремонта крана 3.9 -

2.4.1 Отсутствие инструкций по монтажу и ремонту 1.5 0.015

2.4.2 Отсутствие обученного персонала 2.4 до 0.024

3. При организации надзора 15.0 -

3.1 Отсутствие ответственных лиц 9.0 -

3.1.1 Отсутствие ответственного по надзору 4.5 0.045

3.1.2 Отсутствие ответственного за исправное состояние 3.0 0.03

3.1.3 Отсутствие ответственного за пр-во работ 1.5 до 0.015

3.2 Нарушения порядка подчинения персонала 6.0 -

3.2.1 Отсутствие приказа о допуске к работам 1.5 до 0.015

3.2.2 Отсутствие должностных инструкций 3.0 0.03

3.2.3 Отсутствие штатного расписания 1.5 до 0.015

4. Прочие причины 1.5 -

Методом экспертных оценок (в работе принимали участие специалисты Госгортехнадзора России) были определены требования безаварийной эксплуатации грузоподъемных кранов, подъемников и вышек, а также весовые

значения штрафных коэффициентов (Т|.

На основе хранящейся в базе данных информации о предприятии и значении коэффициента tri, вычисляется коэффициент прогнозируемого уровня аварийности (Ка) для данного предприятия. Коэффициент Ка позволяет количественно оценить состояние аварийности на предприятиях, выделить слабые места в организации безопасной работы и спрогнозировать наиболее вероятные причины возникновения аварийных ситуаций.

Предприятия

• ОГП

• РП

ПЗ от ЛЭП

• опг

Краны

Вышки

Подъем

НИКИ

Рис. 2. Мифологическая модель системы.

ОГП- ограничители грузоподъемности, РП- регистраторы параметров, ПЗ от ЛЭП- приборы защиты от сближения с ЛЭП, ОПТ - ограничители предельного груза.

Для реализации системы прогнозирования аварийных ситуаций необходимо создание исчерпывающей базы данных по предприятиям, содержащей информацию по составляющим коэффициента прогнозируемого уровня аварийности, блока оценки и таблицы штрафных коэффициентов.

Системы, построенные подобным образом, могут быть использованы для промышленных предприятий другого профиля.

При описании построения информационной системы прогнозирования аварийных ситуаций на предприятиях, эксплуатирующих грузоподъемн машины, проведен анализ предметной области. По результатам этого аналь^и сформированы основные требования к предоставляемой системой информации и ее возможностям, приведенные в работе.

Основой разработки системы является инфологическая модель предметной области, описывающая основные связи (рис.2). На базе инфологической модели построены датологическая и реляционная модели системы.

Также в разделе рассмотрена нормализация данных и обеспечение их целостности. Показана реализация алгоритма расчета коэффициента прогнозируемого уровня аварийности и прогнозирования аварийных ситуаций. Изложена структура обеспечения безопасности системы и защиты от несанкционированного доступа. Система реализована в СУБД Microsoft Access.

Во втором разделе рассмотрены методы построения автоматизированной системы для диагностики и ремонта приборов безопасности, выбран в качестве объекта исследования ограничитель грузоподъемности, дан обзор существующих типов этих приборов, приведена классификация ограничителей и их отказов, описан алгоритм реализации системы принятия решений.

Острейшим аспектом проблемы своевременного ремонта и обслуживания оборудования является задача диагностики и ремонта приборов безопасности кранов, составляющих 93.7% всех грузоподъемных машин в северо-западном регионе. Из всех приборов безопасности, устанавливаемых на кранах, наиболее сложными являются ограничители грузоподъемности (ОГП). Кроме того функции, выполняемые этим типом приборов, существеннее прочих влияют на основные факторы аварийности и травматизма. По причине отказов ограничителей грузоподъемности происходит около 80% несчастных случаев, связанных с неисправностями приборов безопасности. Контроль за состоянием этих устройств, диагностика неисправностей и ремонт зачастую представляют сложную задачу для предприятий, эксплуатирующих краны. Система диагностики ОГП грузоподъемных кранов служит для упрощения этой проблемы.

Традиционно для создания подобных систем используют два способа. Первый: создание экспертной системы, основанной на исчерпывающем наборе эвристических правил, которая могла бы обобщить опыт, накопленный экспертами в данной области знаний. Второй: создание глобальной математической модели ограничителя, способной просчитать любую зада Однако приведенный в разделе анализ показывает, что оба этих способа имеют ряд существенных недостатков, применительно к поставленной задаче.

С целью уменьшения их влияния в работе применен другой подход, позволяющий удобно объединить положительные стороны математического моделирования и технологии экспертных систем, а также компенсировать их недостатки. Суть этого подхода заключается в создании системы принятия решений, т.е. системы в которой часть задачи решается путем использования эвристических правил экспертной системы, а другая часть реализует математические модели. Подобные системы существовали ранее, но в подавляющем большинстве случаев математические модели, используемые в них, имели вид линеаризованных уравнений. Кроме этого также новым является применение этих технологий в технических отраслях науки.

Структурная схема системы принятия решений приведена на рис. 3.

Рис. 3. Структура системы принятия решений для диагностики и ремонта ограничителей грузоподъемности. Таким образом, система принятия решений для диагностики и ремонта ограничителей грузоподъемности работает следующим образом: • экспертная система в ходе сеанса с пользователем локализует отказ на уровне блока ограничителя грузоподъемности, либо определяет причину отказа в

случае, если он связан с коммутацией блоков и работой системы питания прибора, при этом нет необходимости снимать ограничитель с крана; • математическая модель блока, определенного экспертной системой, в лабораторных условиях, выявляет отказавший элемент.

Создание экспертной системы производилось по опыту работы ведущих региональных организаций и центров по ремонту приборов безопасности: Н ИКЦ БГТУ "Военмех" им. Д.Ф. Устинова, АОЗТ "Кама", АОЗТ "Петросервис-СДМ", АОЗТ "Управление механизации-67" и др. На основе полученной информации об отказах прибора и опираясь на ранее существовавшие факты построена таблица характерных отказов ограничителя. Данная таблица представляет собой таксономию фактов и является основой для построения дерева решений.

База знаний системы основана на правилах вида "ЕСЛИ"-предпосылка, "ТО"- вывод. Формирование этих правил осуществляется путем продвижения по полученному дереву решений. Механизм вывода в экспертной системе реализует так называемую "обратную цепочку рассуждений". Интерфейс выполнен в виде последовательных меню.

Рис. 4. Ориентированный граф схемы датчика длины стрелы ОГБ-3. и - входной сигнал, С - емкость конденсатора, й и § - соответственно проводимость резисторов и транзисторов. При обозначении транзисторов первая цифра - номер транзистора, вторые две - 11-переход база-эмитгер, 12-переход эмиттер-коллектор, 21-переход коллектор-база.

вб 2 дзи з д411

дв12

При моделировании блоков ограничителя грузоподъемности используется теория графов, располагающая мощным аппаратом решения прикладных задач. Модель строится следующим образом (на примере схемы датчика длины ограничителя грузоподъемности ОГБ-3). В соответствии со схемой датчика создается ориентированный граф (рис.4). Для него составляется матрица идентичности причем число столбов магрицы соответствует числу ветвей схемы, а число строк количеству вершин графа. Элементами матрицы являются 0,1 и -1, вводится положительная и отрицательная идентичность (рис.5).

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

1 1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 0 1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

3 0 0 1 1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

4 -1 0 0 -1 0 -1 0 0 0 1 0 0 -1 1

5 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0

6 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0

7 0 0 0 0 0 0 -1 -1 1 0 0 0 0 0

8 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1 1 0 0 0

9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1 1 -1

Рис. 5. Матрица идентичности.

Обозначения столбцов: 1-и, 2-06, 3^311, 4^312, 5^411, 6^412, 7^511, 8^512, 9-081, Ю-082,11^611,12^612, 13-010, 14-С10.

Обозначения строк: 1-и, 2-06, 3-§311, 4^412, 5^511, 6-ё512, 7^612, 8-С81, 9010.

В качестве модели замещения для транзисторов используется модифицированная модель Эберса-Молла, имеющая вид: ¡э=Гэ-Ц*Гк+Сэ*ёиэ/сИ ¡к=Гк-Ьп*Гэ+Ск*аик/<11

¡б=-1Э-Ж ,

при этом Сз=Сэд+Сэб, Ск=€кд+Скб

где Гэ и 1'к - токи инжектируемые р-п переходами, Ьп и 1л - нормальный и инверсный статические коэффициенты передачи тока в схеме с общей базой, Ш и

Ш - напряжения на переходах, Сэд и Скд - диффузные емкости переходов, Сэб и Скб - барьерные емкости переходов.

I = * (ехр[и/(Ы*1Л)] - 1) - 1Ьу * ехр[-(1ГЬ+и)/Ш] + СЛШ (1) Выражение (1) является нелинейной электрической моделью полупроводникового диода, использованной в системе, где Ь - ток насыщения при I = +27°С, иг=кТ/я - температурный потенциал, к - постоянная Больцмана, Т -абсолютная температура перехода, ч - заряд электрона, 1Л> - напряже? обратного пробоя, Сс1 - емкость диода равная сумме барьерной и диффузной емкостей.

Проведя преобразования матрицы идентичности получаем матрицу сечений П=[1,я], где к - матрица сечений хорд.

Матрица сечений с разбиением на блоки принимает вид (2), где отсутствуют субматрицы Пез и Пуз, т.к. граф не содержит дуг независимых источников сигнала.

П = [ (I Пеу Пш)/ (0 Пуу ГЬу)] (2) Затем составляется матрица проводимостей дуг полюсных графов компонентов Уд (рис.6), входящая в компонентное уравнение (3)

= Уд Чу (3)

вб

§311 &312

£321 8322

§411 £412

g421 ¿422

£511 £512

£521 £522

С81

082

£611 £612

£621 £622

ею

рС

Рис. 6. Матрица проводимостей дуг полюсных графов компонентов.

Матрично-векторные параметры уравнения сечений (4) определяются формулами (5), (6), (7).

YUyt = J (4)

У=ПууУдПУУ (5)

J=-nvjJ-Y'e=-Y'e (6) YWIyyYJIky (7)

Построив соответствующие матрицы получаем систему алгебро-диффереициальных уравнений в матричной форме, которая при дальнейших преобразованиях сводится к математической модели.

Программное решение алгоритма построения системы принятия решений для диагностики и ремонта ограничителей грузоподъемности реализовано для наиболее распространенного прибора типа ОГБ-3, а адекватность проверена на базе НТО-ИКЦ БГТУ "Военмех" им. Д.Ф. Устинова с использованием испытательного стенда.

Система написана на языках программирования ProLog (экспертная система) и Pascal (математические модели).

В третьем разделе рассматривается создание контрольно-обучающей системы.

Важнейшим этапом в создании подобных систем является выбор метода контроля знаний. По результатам проведенного анализа в системе был применен выборочный метод контроля. Наиболее существенным недостатком данного метода является высокая вероятность угадывания правильного ответа. С целью снижения воздействия этого негативного фактора на объективность оценки был проведен анализ способов совершенствования выборочного метода. Применение итогов этого анализа в системе позволило существенно сократить вероятность угадывания с 0.21 до 0.034. Также в разделе приведен подробный анализ требований к формированию контрольного билета.

На основании анализа методов контроля знаний и способов их совершенствования, а также требований к формированию контрольных заданий определена структура контрольно-обучающей системы. Что позволяет также обозначить функции, которыми должна обладать разрабатываемая программа. Недостаток высокой вероятности угадывания при выборочном методе контроля знаний устраняется путем увеличения количества вопросов задаваемых в процессе контроля знаний. Кроме угадывания, имеющего место при выборочном методе, исключается воздействие еще одного негативного фактора - возможности

привыкания обучающегося к составу контрольных билетов. Для этого увеличивается общее число вопросов, из которых случайным образом формируется билет. Вопросы, относящиеся к разной тематике, целесообразно организовывать и хранить отдельными группами (темами). Это позволяет также создавать несколько групп с вопросами одного характера, но разной степени сложности. Темы служат основой контрольных заданий. Для хранения информации о правилах формирования билета используется такая структура, как "уровень". Помимо этого в уровне определяются критерии оценки знаний, что дает возможность задать разное число ошибок, допустимых в процессе контроля, для получения каждой из оценок. Структура разработанной системы показана на рис. 7.

Рис. 7. Структура контрольно-обучающей системы.

На основе структуры системы определены основные требования, которым должна удовлетворять программа обучения и контроля знаний. Это дает возможность выявить функциональные возможности программы системы контроля.

Программа системы контроля знаний состоит из трех основных частей: контролирующей, обучающей, сервисной.

Похожие системы ранее применялись в различных организациях, однако, все они были построены исключительно на интуиции программистов и не имели обоснованной структуры. Методы контроля знаний, количество вопросов и предлагаемых вариантов ответа, методика формирования контрольных заданий в ранее существовавших системах не подвергались серьезному анализу.

Для построения контрольно-обучающей системы использована среда

ШрЫ.

В заключении приведены выводы по диссертации.

1. Предложен комплексный метод обеспечения безопасности людей и техники при эксплуатации грузоподъемных кранов, подъемников и вышек, основанный на применении новых автоматизированных систем, что позволяет повысить эффективность деятельности организаций эксплуатирующих, контролирующих и обеспечивающих работу грузоподъемных машин;

2. Представлена новая система прогнозирования аварийных ситуаций на промышленных предприятиях, эксплуатирующих грузоподъемные машины, основанная на расчете коэффициента прогнозируемого уровня аварийности, которая обеспечивает определить с высокой степенью вероятности причину возможной аварии, вырабатывать рекомендации по ее предотвращению;

3. Предложенный новый алгоритм создания системы прогнозирования дает возможность использовать ее для промышленных предприятий другого профиля;

4. Предложенная новая система принятия решений для диагностики и ремонта ограничителей грузоподъемности дает возможность мелким и средним организациям, эксплуатирующим грузоподъемную технику, снизить требования к опыту персонала, выполняющего ремонт и обслуживание приборов безопасности, а также сократить время ремонта аппаратуры и расход материальных средств на ремонт;

5. Разработана новая методика создания контрольно-обучающей системы, обеспечивающая индивидуальный подход к обучению, контроль знаний обучаемого и автоматизацию экзамена по изучаемой дисциплине, рассмотрено ее применение для персонала, эксплуатирующего и обеспечивающего работу грузоподъемных машин, что обеспечивает повышение качества подготовки специалистов в обучающих организациях.;

6. Показана возможность применения сложных математических моделей в

системах принятия решений, использующихся в областях знаний отличных от

традиционных.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Рыбников В.Л. Система автоматизированного контроля приборов безопасности грузоподъемных механизмов, работающих в экстремальных условиях. Материалы IX Научно-технической конференции "Экстремальная робототехника"/ Под ред. д.т.н. Юревича Е.И., С-Пб.: СПбГТУ, 1998 стр.412.

2. Рыбников В.Л. Система автоматизированного контроля технического состояния ограничителей грузоподъемности автокранов. Безопасность труда в промышленности. М.: НТЦ "Промышленная безопасность", №.4, 1999 г., стр.64.

3. Ипатов О.С., Лосев С.А., Рыбников В.Л. Использование математического моделирования в системах принятия решений для диагностики полупроводниковых приборов. Тезисы докладов IV Всероссийской научно-технической конференции "Методы и средства измерения физических величин" в 6-ти частях. Часть 6. Нижний Новгород: НГТУ, 1999 г., стр.41.

4. Ипатов О.С., Лосев С.А., Рыбников В.Л. Информационное обеспечение мер повышения безопасности работы грузоподъемных машин. Промышленная безопасность в северо-западном регионе. С-Пб.: Судостроение, №1, 1999 г., стр.50.

5. Веселов В.А., Ипатов О.С., Лосев С.А., Рыбников В.Л. Интеграция методологии математического моделирования и экспертных систем для диагностики полупроводниковых электронных устройств. Автоматизированные системы управления и обработки информации: межвузовский тематический сборник научных трудов. С-Пб.: Академия ГА, 1999 г., стр.84.

6. Ипатов О.С., Лосев С.А., Рыбников В.Л. Гибридная экспертная система для диагностики и ремонта ограничителей грузоподъемности автокранов. Механизация строительства. М.: Ладья, №4,2000 г., стр.32.

7. Ипатов О.С., Лосев С.А., Рыбников В.Л. Методика прогнозирования уровня безопасности на промышленных предприятиях. Тезисы докладов

Всероссийской научно-технической конференции (Computer-Based Conference) "Информационные технологии в науке, проектировании и производстве". Нижний Новгород: НГТУ, 2000 г., стр.34.

8. Лосев С.А., Рыбников B.JI. Система контроля знаний и обучения. Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции (Computer-Based Conference) "Информационные технологии в науке, проектировании и производстве". Нижний Новгород: НГТУ, 2000 г., стр.38.

9. Ипатов О.С., Лосев С.А., Рыбников ВЛ., Чернышов И.Н. Система прогнозирования аварийных ситуаций на предприятиях, эксплуатирующих грузоподъемные машины. Безопасность труда в промышленности. М.: НТЦ "Промышленная безопасность", № 10, 2000г., стр.11.

10. Ипатов О.С., Лосев С.А., Рыбников В.Л. Прогнозирование аварийных ситуаций на промышленных предприятиях. Сборник научных докладов V Международной конференции "Экология и развитие стран Балтийского региона". С-Пб.: МАНЭБ, 2000 г., стр.344.

11. Ипатов О.С., Лосев С.А., Рыбников В.Л. Прогнозирование аварийных ситуаций на промышленных предприятиях. Сборник тезисов научных докладов V Международной конференции "Экология и развитие стран Балтийского региона". С-11б.:МАНЭБ, 2000 г., стр.242.

2.00З-А

Список условных обозначений, единиц и терминов.

Введение.

1 Система прогнозирования аварийных ситуаций.

1.1 Выбор среды для построения информационной системы прогнозирования аварийных ситуаций.

1.2 Разработка критерия оценки аварийности на предприятиях.

1.3 Создание информационной системы прогнозирования аварийных ситуаций

1.3.1 Описание предметной области.

1.3.2 Разработка инфологической модели.

1.3.3 Разработка датологической модели.

1.3.4 Обеспечение целостности данных.

1.3.5 Расчет коэффициента аварийности.

1.3.6 Разработка пользовательского интерфейса.

1.3.7 Обеспечение безопасности базы данных.

Выводы по разделу.

2 Система принятия решений для диагностики и ремонта приборов безопасности.

2.1 Обзор и классификация приборов безопасности и их отказов.

2.2 Методы построения систем диагностики.

2.3 Выбор сред для реализации системы диагностики.

2.4 Построение экспертной системы и проверка ее адекватности.

2.5 Построение системы моделирования блоков ограничителя грузоподъемности.

2.5.1 Создание пакета моделирования ограничителя грузоподъемности.

2.5.2 Виды моделей электронных элементов.

2.5.3 Построение моделей электронных компонентов.

2.5.4 Параметрический синтез моделей электронных элементов.

Выводы по разделу.

3 Контрольно-обучающая система.

3.1 Выбор вычислительной среды для создания контрольно-обучающей системы.

3.2 Методы контроля знаний.

3.3 Способы совершенствования выборочного метода стандартизированного контроля знаний.

3.4 Выбор структуры и разработка контрольно-обучающей системы.

3.5 Формирование контрольных заданий.

Выводы по разделу.

Грузоподъемные краны, подъемники и вышки, согласно Федеральному Закону ФЗ-116 "О промышленной безопасности.71/, относятся к техническим устройствам, работающим на опасных производственных объектах. Работа с грузоподъемными машинами сопряжена с определенным риском, как для обслуживающего персонала, так и для всех лиц, находящихся в зоне потенциальной опасности. Соблюдение безопасности при производстве работ техникой данного вида на Государственном уровне контролирует Федеральный горный и промышленный надзор России (Госгортехнадзор России). Однако, несмотря на принимаемые с его стороны меры общий уровень аварийности и травматизма по стране, начиная с 1995 года, остается неизменно высоким (табл. 1)/2/.

Табл. 1.

Год Кол-во погибших (чел.) Кол-во подъемных сооружений (тыс. ед.) Коэффициент травматизма (Кс.т.)

1995 130 734.178 0.176

1996 110 738.760 0.149

1997 106 731.038 0.144

1998 99 722.175 0.138

1999 107 720.122 0.148

2000 106 723.023 0.147

2001 121 726.783 0.166

Коэффициент травматизма - величина равная отношению количества погибших на тысячу единиц подъемных сооружений.

Рост аварийности и травматизма на промышленных предприятиях вызван переменами в экономике страны и прежде всего, распадом крупных предприятий на ряд мелких фирм различной формы собственности. В первую очередь, рассредоточение грузоподъемных машин, находившихся на крупных предприятиях, по мелким фирмам осложнило контроль за их эксплуатацией со стороны Госгортехнадзора. Во-вторых, если крупные предприятия могли содержать специальные структуры по ремонту и обслуживанию грузоподъемных машин, службы охраны труда, органы внутриведомственного надзора и др., то мелкие собственники не имеют на это средств и во многих случаях подобные подразделения существуют фиктивно, либо отсутствуют вообще.

Одной из основных причин роста аварийности является старение основных фондов, изношенность оборудования /3/. Грузоподъемные машины, согласно правил техники безопасности, должны быть оснащены приборами и устройствами безопасности. Эти приборы, как и все оборудование, должны проходить периодическое обследование и, в случае выявления неисправностей, должны быть отремонтированы или заменены на новые. Грузоподъемные машины, выработавшие нормативный срок службы, становятся опасными в эксплуатации, если своевременно не проводить в полном объеме их специальное обследование (диагностику), капитальный ремонт, необходимое техническое обслуживание механизмов и приборов безопасности.

В первую очередь, тяжелое экономическое положение промышленных предприятий не позволяет своевременно осуществлять реконструкцию или замену оборудования, приборов и аппаратуры противоаварийной защиты на новые, более надежные. По данным Госгортехнадзора /4/, к 1999 году более 85% парка грузоподъемных кранов, находящихся в эксплуатации, работают с истекшими сроками службы. Многие грузоподъемные машины отработали 2,5 срока службы и более, и их эксплуатация может стать причиной аварий с тяжелыми последствиями. Степень обновления парка упала до 1,5 % в год, при норме 8-12 %, что приводит к общему старению и изнашиванию парка грузоподъемных машин вцелом.

Другой причиной роста аварийных случаев на предприятиях является низкая квалификация обслуживающего персонала. Высокий травматизм имеет место на предприятиях, где не организовано качественное обучение специалистов, эксплуатирующих грузоподъемные машины.

На основании анализа состояния проблемы безопасности при производстве работ грузоподъемными машинами, проведенного Госгортехнадзором России /5,6,7,8,9,10,11/, можно сделать вывод, что применяемые меры не могут дать удовлетворительного результата при существующей экономической ситуации и ужесточающихся требованиях к технике и обеспечению работ. Одним из новых путей решения проблемы является широкое применение автоматизированных систем, способных облегчить и упростить работу всех структур, обеспечивающих безопасность эксплуатации грузоподъемных машин. Необходимость создания подобных систем подчеркивалась Коллегией Госгоргехнадзора России /12/.

В связи со сложившейся ситуацией в области промышленной безопасности техническим управлением Госгоргехнадзора России совместно с НТЦ "Промышленная безопасность" была разработана концепция совершенствования системы Госгоргехнадзора России, согласованная с министерствами и ведомствами РФ и одобренная на Коллегии Госгоргехнадзора России от 16.12.1997 года. Реформирование системы Госгоргехнадзора направлено на реализацию принятого закона "О промышленной безопасности опасных производственных объектов".

На основании постановления коллегии Госгоргехнадзора России /13/ в качестве наиболее важных аспектов решения проблемы обеспечения безопасной работы грузоподъемных механизмов выделим следующие:

1. Надзор и контроль за состоянием техники.

2. Своевременный ремонт и обслуживание оборудования.

3. Обучение специалистов, работающих с грузоподъемными механизмами, а также контроль за уровнем их квалификации.

В настоящий момент вышеперечисленные проблемы решаются следующим образом:

1. Надзор и контроль за состоянием техники на предприятиях осуществляется инспекторами, входящими в состав территориальных округов Госгоргехнадзора. Но данная задача не может быть решена полноценно в силу следующих причин:

• Большое количество подконтрольных объектов (только по Северозападному округу их количество превышает 8000);

• Большая территориальная разобщенность (в состав Северо-западного округа входят 6 субъектов Российской Федерации: г. С-ГТетербург, Ленинградская область, Псковская, Калининградская и Новгородская области, а также Республика Карелия);

• Неполная укомплектованность органов Госгоргехнадзора (вцелом по России нехватка кадров составляет 8%);

• Недостаточный уровень подготовки инспекторского состава (полностью отсутствуют центры и специальные учебные заведения по подготовке инспекторов Госгортехнадзора, помимо этого в ряде округов привлекаются для работы в качестве инспекторов лица, не имеющие высшего образования);

• Нереализованность информационных потребностей инспекторов и руководства Госгортехнадзора (низкий уровень компьютерного обеспечения органов Госгортехнадзора).

2. Своевременный ремонт и обслуживание оборудования. Выполнением этой функции занимаются специальные сервисные организации. Ее важность обусловливается непосредственным влиянием на основные факторы производственного травматизма. Но из-за многочисленности типов грузоподъемной техники, поступления на рынок большого количества импортного оборудования, внедрения новых типов приборов безопасности рост количества сервисных организаций, территориально и информационно разобщенных между собой и выполняющих неполный комплекс услуг, практически неуправляем. А состояние их научно-методического и инженерного обеспечения зачастую не соответствует постоянно повышаемым требованиям к экспертизам и обеспечению безопасности. Сложность положения в данной области была рассмотрена на расширенном заседании Коллегии Госгортехнадзора 28.01.1998 года.

3. Обучением специалистов, работающих с грузоподъемными машинами занимаются специализированные обучающие организации, а контроль за уровнем квалификации специалистов осуществляется совместно с Госгортехнадзором. Но ввиду различия методик, лабораторной и методической базы этих организаций уровень подготовки кадров различен и не всегда высок. Решение проблемы постоянного контроля за уровнем квалификации специалистов затруднено, т.к. окончательно не разрешена задача надзора за грузоподъемными кранами, подъемниками и вышками.

Со стороны Правительства РФ, в лице заместителя Председателя, при рассмотрении вопроса о выполнении Федерального закона "О промышленной безопасности." и совершенствования системы Госгортехнадзора уделялось особое внимание вопросу необходимости повышения квалификации и аттестации специалистов и руководящих кадров предприятий в области промышленной безопасности.

Из приведенного выше анализа состояния проблемы обеспечения безопасности, очевидно, что существующее ныне разрозненное решение обозначенных подзадач не может дать удовлетворяющего результата, что подчеркивает актуальность данной работы. Применение комплексного обеспечения безопасности при производстве работ грузоподъемными машинами и использование современных компьютерных технологий позволяют качественно решить вопрос обработки большого количества информации необходимой для достижения поставленной цели, кроме того, необходимо отметить, что выделенные подзадачи могут быть удобно формализованы для их решения компьютерными средствами.

Новизна комплексного подхода к решению проблемы обеспечения безопасности при эксплуатации грузоподъемных машин заключается в учете связей между указанными выше основными подпроблемами, в отличие от существующего положения дел в этой области, когда основные усилия для решения проблемы направлялись изолированно на каждую подпроблему без учета их взаимовлияния. Структура предлагаемого подхода приведена на рис. 1.

Рис. 1. Структура комплексного обеспечения безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов, подъемников и вышек.

Так например, при решении задачи надзора и контроля за состоянием техники возникает необходимость верификации данных в автоматизированной системе, что может быть осуществлено путем транзакции информации из систем обучения и диагностики.

Вопрос обучения специалистов непосредственно вытекает из проблем надзора и контроля (обучение ИТР по надзору, лиц ответственных за производство работ, специалистов по технике безопасности, представителей администрации предприятий и др.), а также ремонта техники (обучение наладчиков приборов безопасности, специалистов обслуживающих грузоподъемные машины и др.)

На основе информации о состоянии техники возможно прогнозировать необходимость ремонта или дополнительного технического обслуживания (экспертизы) грузоподъемных машин и их приборов безопасности, а выполнение этих работ обученным персоналом гарантирует повышение уровня безопасности на предприятиях.

Для решения первой подзадачи - надзор и контроль за состоянием грузоподъемных машин необходима система, способная не только отображать существующее положение дел, но и вырабатывать рекомендации по повышению уровня безопасности на объектах. В качестве подобного продукта предлагается построить информационную систему прогнозирования аварийных ситуаций на предприятиях, эксплуатирующих грузоподъемные краны, подъемники и вышки.

Система должна располагать информацией о предприятиях, эксплуатирующих грузоподъемные машины, о самих механизмах и приборах безопасности, а также информацей о специалистах, допущенных к их обслуживанию, включая данные об аттестации всех работников. Эта информация может использоваться для качественной оценки реального состояния техники, согласно документов, регламентирующих деятельность Госгортехнадзора, оценки уровня безопасности на любом из зарегистрированных предприятий, контроля наличия аттестованных специалистов, проверки достоверности поступающей информации, контроля работы инспектора Госгортехнадзора, кроме того, данные в удобной форме могут быть представлены куратору Госгортехнадзора, согласно постановлению коллегии Госгортехнадзора России от 6.02.1998 г. Система должна давать возможность количественной оценки уровня безопасности на подконтрольных объектах, прогнозирования наиболее вероятных причин аварий, автоматической выработки решений, направленных на их предотвращение, а также возможность контроля и надзора за состоянием грузоподъемных машин, аттестацией специалистов, и качеством деятельности сервисных организаций.

Основным аспектом проблемы своевременного ремонта оборудования, в сложившихся экономических условиях, является ремонт приборов безопасности грузоподъемных машин, т.к. именно по причине неисправности приборов безопасности происходит около 35% аварий 121. Компьютерная автоматизированная система контроля технического состояния приборов безопасности должна позволять выполнение ремонта без необходимого привлечения высококвалифицированных специалистов или обращения в специализированные сервисные организации, сократить время ремонта прибора и, как следствие, сократить время вынужденного простоя грузоподъемной техники, сократить расходы на ремонт. Острота этой проблемы обусловливается перспективой перехода с полупроводниковых приборов безопасности на более сложные микропроцессорные системы, а также появлением на внутреннем рынке страны большого количества новой зарубежной техники /14/. Изложенные выше факторы также влияют и на требования, выдвигаемые к обучающимся специалистам по обслуживанию приборов безопасности. Данный пакет направлен на применение в крупных и средних предприятиях, эксплуатирующих грузоподъемные механизмы, а также в сервисных фирмах, специализирующихся на ремонте приборов безопасности.

Для третьей подзадачи - обучение специалистов (ответственных за безопасное ведение работ, представителей администрации предприятий, инженеров по технике безопасности и др.) и контроль уровня их квалификации необходимо разработать компьютерную контрольно-обучающую систему, выполненную на основе единой методики, согласованной с Госгортехнадзором России. Данный пакет должен располагать возможностью осуществления контроля знаний специалиста и может быть использован не только в процессе обучения в специализированных обучающих центрах и при сдаче экзаменов после окончания обучения, но и в Госгортехнадзоре при необходимости текущего контроля знаний специалистов разного уровня и профиля деятельности. Система должна быть универсальной чтобы использоваться, при соответствующем наполнении, для обучения достаточно широкого круга персонала, связанного с обслуживанием и организацией безопасной эксплуатации грузоподъемных машин.

Общим требованием к системам является минимизация требуемых машинных ресурсов, т.к. компьютерный парк организаций, для которых разрабатываются системы, в основном состоит из не самых современных машин. Системы должны быть построены так, чтобы они могли быть инсталлированы на компьютерах типа ШМ PC/AT- 486

Таким образом, описанное выше комплексное обеспечение безопасной эксплуатации грузоподъемных машин позволяет оказать действенную помощь в решении трех основных подзадач:

• задачи надзора и контроля за техническим состоянием грузоподъемных кранов, подъемников и вышек;

• задачи быстрого и своевременного ремонта приборов безопасности этих машин;

• задачи обучения специалистов всех профилей, имеющих отношение к обеспечению работы и эксплуатации грузоподъемной техники.

Для работы всех вышеперечисленных систем не требуется расширение материальной базы, т.к. ПЭВМ есть во всех эксплуатирующих организациях, но используются они в основном для автоматизации делопроизводства и бухгалтерских расчетов.

Целью диссертационной работы, является повышение безопасности людей и техники при производстве работ грузоподъемными кранами, подъемниками и вышками за счет разработки автоматизированных систем, обеспечивающих возможность прогнозирования аварийных ситуаций и своевременное выявление технических неисправностей оборудования.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1. Разработка системы прогнозирования аварийных ситуаций на промышленных предприятиях, эксплуатирующих грузоподъемные машины.

2. Создание контрольно-обучающей системы для обучения и контроля знаний специалистов, обслуживающих и эксплуатирующих грузоподъемные машины.

3. Разработка системы принятия решений для диагностики и ремонта приборов безопасности.

4. Разработка алгоритмов программной реализации систем.

5. Создание методик использования систем.

6. Исследование разработанных систем с целью подтверждения их работоспособности.

Теоретические и экспериментальные исследования основываются на использовании аппарата теории графов, общей теории матриц, теории вероятности, методов схемотехнического проектирования, теории проектирования систем искусственного интеллекта, методов теории программирования и построения систем управления базами данных (СУБД). Для подтверждения полученных результатов были проведены экспериментальные исследования с использованием испытательного стенда.

Научная новизна полученных результатов:

1. Разработано комплексное обеспечение безопасности людей и техники при эксплуатации грузоподъемных кранов, подъемников и вышек, основанное на применении новых автоматизированных систем;

2. Предложена новая система прогнозирования аварийных ситуаций на промышленных предприятиях, базирующаяся на расчете коэффициента прогнозируемого уровня аварийности, позволяющая определить наиболее вероятную причину возможной аварии;

3. Показана возможность применения сложных математических моделей в системах принятия решений, использующихся в областях знаний отличных от традиционных;

4. Разработана методика создания контрольно-обучающей системы, обеспечивающая индивидуальный подход к обучению, контроль знаний обучаемого и автоматизацию экзамена по изучаемой дисциплине, рассмотрено ее применение для персонала, эксплуатирующего и обеспечивающего работу грузоподъемных машин.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Применение разработанного комплекса программ позволяет повысить эффективность деятельности организаций эксплуатирующих и обеспечивающих работу грузоподъемных кранов, подъемников и вышек.

2. Система прогнозирования аварийных ситуаций позволяет определить с высокой степенью вероятности причину возможной аварии, вырабатывать рекомендации по ее предотвращению.

3. Структура системы прогнозирования позволяет использовать ее для промышленных предприятий другого профиля.

4. Система принятия решений для диагностики и ремонта приборов безопасности дает возможность мелким и средним организациям, эксплуатирующим грузоподъемную технику, снизить требования к квалификации персонала, выполняющего ремонт и обслуживание приборов безопасности, а также сократить время ремонта аппаратуры расход материальных средств на ремонт;

5. Контрольно-обучающая система обеспечивает повышение качества подготовки специалистов в обучающих организациях;

6. Результаты проведенных исследований применимы для других отраслей техники.

На защиту выносятся следующие положения и результаты:

• Новый комплексный Метох . - обеспечения безопасности при производстве работ грузоподъемными кранами, подъемниками и вышками;

• Методика применения в системах принятия решений сложных математических моделей;

• Алгоритм построения систем прогнозирования аварийных ситуаций.

Основные результаты диссертационной работы представлялись и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:

• IX Научно-технической конференции "Экстремальная робототехника", г. С-Петербург, 1998 г.;

• IV Всероссийской научно-технической конференции "Методы и средства измерения физических величин", г. Нижний Новгород, 1999 г.;

• Семинаре "Комплексные меры обеспечения безопасности при эксплуатации подъемных сооружений", г. С-Петербург, 2000 г.;

• Всероссийской научной конференции (Computer-Based Conference) "Информационные технологии в науке, проектировании и производстве", г. Нижний Новгород, 2000 г.;

• Международном форуме "Extrem-2000", г. С-Петербург, 2000 г.;

• Международной конференции "Проблемы повышения безопасности на объектах промышленности, энергетики, транспорта", г. С-Петербург, 2000 г.;

• Семинарах кафедры "Системы обработки информации и управления" БГТУ "Военмех" им. Д.Ф. Устинова, г. С-Петербург, 1998-2000 г.г.

Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 11 печатных работах, из них 9 в соавторстве.

Диссертация состоит из введения, списка условных обозначений, единиц и терминов, трех разделов, заключения, списка литературы и десяти приложений. Работа изложена на 151 странице, из них 108 страница текста (с 24 рисунками, 12 таблицами и 6 графиками), 4 страницы библиографий, содержащих 57 наименований, 39 страниц приложений.

Основные результаты по разработке комплексного обеспечения безопасности при эксплуатации грузоподъемных машин сформулированы следующим образом.

• Предложен комплексный подход к обеспечению безопасности людей и техники при эксплуатации грузоподъемных кранов, подъемников и вышек, основанный на применении новых автоматизированных систем, что позволяет повысить эффективность деятельности организаций эксплуатирующих, контролирующих и обеспечивающих работу грузоподъемных машин;

• Представлена новая система прогнозирования аварийных ситуаций на промышленных предприятиях, эксплуатирующих грузоподъемные машины, основанная на расчете коэффициента прогнозируемого уровня аварийности, которая обеспечивает определить с высокой степенью вероятности причину возможной аварии, вырабатывать рекомендации по ее предотвращению;

• Предложенный новый алгоритм создания системы прогнозирования дает возможность использовать ее для промышленных предприятий другого профиля;

• Предложенная новая система принятия решений для диагностики и ремонта ограничителей грузоподъемности дает возможность мелким и средним организациям, эксплуатирующим грузоподъемную технику, снизить требования к опыту персонала, выполняющего ремонт и обслуживание приборов безопасности, а также сократить время ремонта аппаратуры и расход материальных средств на ремонт;

• Разработана новая методика создания контрольно-обучающей системы, обеспечивающая индивидуальный подход к обучению, контроль знаний обучаемого и автоматизацию экзамена по изучаемой дисциплине, рассмотрено ее применение для персонала, эксплуатирующего и обеспечивающего работу грузоподъемных машин, что обеспечивает повышение качества подготовки специалистов в обучающих организациях.;

• Показана возможность применения сложных математических моделей в системах принятия решений, использующихся в областях знаний отличных от традиционных.

Заключение.

1. Федеральный закон ФЗ-116 "О промышленной безопасности опасных производственных объектов."

2. Материалы о состоянии безопасной эксплуатации подъемных сооружений. Госгортехнадзор России исх. 03-35/23 от 04.02.2002г.

3. Госгортехнадзор России. Приказ №30 "О мерах по предупреждению аварийIи травматизма при эксплуатации грузоподъемных машин." от 16.03.2001г.

4. Основные направления реформирования Госгортехнадзора России. -Безопасность труда в промышленности №5 1998, стр.2-4.

5. Предписание Северо-Западного округа Госгортехнадзора России №09-1/5 от 07.06.95г.

6. Предписание Северо-Западного округа Госгортехнадзора России №09-1 /6 от 25.03.96г.

7. Предписание Северо-Западного округа Госгортехнадзора России №09-1/7 от 03.03.97г.

8. Предписание Северо-Западного округа Госгортехнадзора России №09-1/8 от 06.04.98г.

9. Предписание Северо-Западного округа Госгортехнадзора России №09-1/9 от 26.04.99г.

10. Предписание Северо-Западного округа Госгортехнадзора России №09-2/0 от 21.02.2000г.

11. Предписание Северо-Западного округа Госгортехнадзора России №09-2/1 от 21.02.2001г.

12. Материалы заселения Коллегии Госгортехнадзора России.- Безопасность труда в промышленности №3 1997, стр. 20-22.

13. Постановление коллегии Госгортехнадзора от 20.01.1998г.

14. Информационное письмо Госгортехнадзора России от 31.05.94 г. №12-1/374.

15. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов. М: НТЦ ОБП, 2000.-236с.

16. Диго С.М Проектирование и использование баз данных. М.: Финансы и статика, 1995.-208с.

17. Дженнигс P. Microsoft Access™ 97 в подлиннике. В 2х томах. Перевод с англ.: С.П-б,ВНУ— Санкт-Петербург,1997.- 624с,688с.

18. Костяков С. Н. Чем и как разрабатывать приложения? CompUnity №4 1997, стр. 18-21.

19. Хлестов А. М. Быстро и просто. PC WEEK №18 1996, стр. 30-34.

20. Подольский Е. Достоинства и недостатки Visual С++. ComputerWeek №36 1995, стр. 52-54.

21. Колесов А.В. Visual Basic: новый этап развития. PC WEEK №22 1997, стр. 8-13.

22. Арапов Д. Ф.Ускоренная разработка приложений в Delphi. ComputerWeek №33 1995, стр. 26-30.

23. Сладкевич Б. Г. Стандартизированный контроль знаний. — Л.: Высшая школа, 1979.-210с.

24. Семенова А. П. Объективный учет школьной успеваемости. — М: Просвещение, 1984.-84с.

25. Константинов В. В. Вопросы теории и практики стандартизированного контроля знаний. Л.: Высшая школа, 1980.-120с.

26. Соломин П. С. Тестовый контроль знаний. М.: Наука, 1981.-144с.

27. Тихонов И. И. Результаты двухлетнего эксперимента по программированному обучению. М: Педагогика, 1982.-64с.

28. Денисов А. Е. Методы повышения надежности автоматизированного контроля знаний. М: Наука, 1977. -74с.

29. Зиновьев С. И. Учебный процесс в высшей школе. М: Высшая школа, 1986.-246с.

30. Архангельский С. И. Лекции по теории обучения в высшей школе. М: Педагогика, 1982.-84с.

31. Сушинский В. А, Маш МД., Шишков Н.А. Приборы безопасности грузоподъемных кранов. Часть I- М.: Центр учебных технологий, 1996.-108с

32. Котельников B.C., Шишков Н.А., Липатов А.С. Справочник по техническому обслуживанию, ремонту и диагностированию грузоподъемных кранов.-М.: НТЦ Промышленная безопасность, 1996.-188с.

33. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем: искусство и наука. Перевод с англ.-М.: Мир, 1978.-416с.

34. Сигорский В.П. Математический аппарат инженера. -Киев: Техшка, 1975,-768с.

35. Влах ft, Сингхал К. Машинные методы анализа и проектирования электронных схем. Перевод с англ.-М.: Радио и связь, 1988-560с.

36. Кумбе Д., Элти А. Экспертные системы: концепции и примеры.Перевод с англ.-М.: Финансы и статистика, 1987.-334с.

37. Уотермен Д. Руководство по экспертным системам. Перевод с англ.-М.: Мир, 1986.-648с.

38. Хейес-Рот П, Уотермен Д., Ленат У. Построение экспертных систем. Перевод с англ.-М.: Мир,1987.-310с.

39. Брукинг М., Джонс Д. Экспертные системы: принципы работы и примеры. Перевод с англ.-М.: Мир, 1987.-284с.

40. Сойер П., Фостер Б. Программирование экспертных систем на Pascal. Перевод с англ.-М: Мир,1990.-266с.

41. Барр К. Справочник по искусственному интеллекту. Перевод с англ.-М

42. Нейлор П. Как построить свою экспертную систему. Перевод с англ.-М.

43. Бельченко ПО., Дедкова Н. А., Частиков B.JI. Инструментальные средства программирования экспертных систем. Краснодар: КГТУ, 1994.-164с.

44. Разевиг В.Д. Применение программ P-CAD и P-Spice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ. т1-т4.-М: Радио и связь, 1992.- 72с, 64с, 120с, 74с.

45. Разевиг В.Д Система схемотехнического моделирования Micro-Cap V.-M.: ТОО "Солон", 1997.-274с.

46. Левин А., Дранк С., Эделсон Ф. Практическое введение в технологию искусственного интеллекта и экспертных систем с иллюстрациями на Basic. Перевод с англ.-М.: Мир, 1987.-342с.

47. Носов Ю.Р., Петросянц К.О., Шилин В.А. Математические модели элементов интегральной электроники.-М.: Советское радио,1976.-322с.

48. Архангельский А.Я. Модели полупроводниковых приборов для машинного расчета электронных схем. -М: Советское радио, 1978.-228с.

49. Чахмахсазян Е.А., Бармаков М.П., Гольденберг В.Д. Машинный анализ интегральных схем. Вопросы теории и программирования.-М.: Советское радио, 1974.-296с.

50. Getren J. Modeling the bipolar transistor.- New York: Van Nostrand Reinhold Company, 1990.-144p.

51. Бененсон З.Г, Елистратов Р.Н., Ильин П.Р. Моделирование и оптимизация на ЭВМ радиоэлектронных устройств.-М.: Радио и связь, 1981.-248с.

52. Чахмахсазян Е.А., Мозговой В.В., Силин Л.В. Математическое моделирование и макромоделирование биполярных элементов электронных схем.-М: Радио и связь, 1985.-240с.

53. Анисимов Б.В., Белов Б.И., Норенков И.П. Машинный расчет элементов ЭВМ-М: Советское радио,1976.-362с.

54. Разевиг В. Д. Моделирование аналоговых электронных устройств на ПЭВМ. -М: Наука, 1990.-320с.

55. Гитцевич В.Б. Полупроводниковые приборы: Справочник.-М.: Советское радио, 1980.-426с.

56. Орлов И.Н. Электротехнический справочникам: Радио и связь, 1985.-244с.

57. Сигорский В.П., Петренко А.И. Алгоритмы анализа электронных схем.-М: Советское радио, 1976.-608с.