автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Повышение безопасности труда операторов сельскохозяйственной техники путем идентификации методов и технических средств охраны труда на основе вероятностных моделей механизированных процессов

- 5 М1Р

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫ/! АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На пР^вах РУК0ПИСИ ЕЛИСЕЙКИН Виктор Антонович

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ОПЕРАТОРОВ СЕЛЬСКОХОЭЯ.ЧСТЗЕНЯОЛ ТЕХНИКИ ПУТЕМ ИЛЕНШШШИИ МЕТОДОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ОХРАНУ ТРУДА НА ОСНОВЕ ВЕРОЯТНОСТНЫХ МОДЕЛЕЙ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ

ПРОЦЕССОВ

Специальность: 05.26.01 - Охрана труда и пожарная безопасность

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург-. Пушкин 1993

РаЛота выполнена в Красноярском государственном аграрном университете /г.Красноярск/ и Ярославском сельскохозяйственном институте /г.Ярославль/

Научный консультант академик, заслуженный деятель науки

и техники РФ, доктор технических

наук, профессор B.C. ШКРАБАК

Официальные оппоненты: ааояуженннй деятель науки и

техники РФ, доктор технических наук, профессор Л.В. 1МКШШК0; доктор технических наук, профессор O.K. РУСАК; доктор технических наук, старий научный сотрудник М.В. МИХАЙЛОВ

Ведущая органаэадая Всероссийский научно-исследовательский институт охраны тдгда министерства сельского хозяйства РФ /г. Орел/

Защита состоится 30 апреля 1993 г. в 14 часов 30 минут на заседании сиевдализированного совета Д 120.37.07 в Санкт-Петербургском государственном "аграрном университете по адресу: 189620, г. Санкт-Иетербург-Пуркин, Академический проспект, Д. 23, ауд. 529.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан "26 » марта 1993 года.

ученый секретарь специализированного совета, доктор технических нвук,

Ф.Д. КОСОУХ®

ОБШАГТ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность тем». Вопросы стабилизации жизнедеятельности трудящихся Российской Федерации в настоящее время имеют особую значимость как в социально-экономическом, так и в морально-психологическом аспектах. Одним из дестабилизирующих факторов являются чрезвычайные ситуации в виде стихийных бедствий, аварий, пожаров, бытового и производственного травматизма, заболеваемости. При этом тенденции к снижению количества и последствий различного рода чрезвычайных ситуаций в последние годы не наблюдается. Колее того, переход к новым формам хозяйствования и связанные с ним трудности отодвинули вопросы о:ф:лтп труда на второстепенный план. С другой стороны, становление в обозримом будущем экономики, сочетающей практически все возможные формы хозяйствования, требует проведения гибкой, дифференцированной, научно-обоснованной национальной политики в области безопасности жизнедеятельности. Особенно это относится к сельскохозяйственному производству, где уровень производственного травматизма примерно в два раза внгае уровня травматизма по народному хозяйству Российской 'Федерации в целом. Причем первоочередным направлением совершенствования охраны труда в сельском хозяйстве должно стать повышение !>е »опасности операторов сельскохозяйственной техники (СХТ), поскольку 70*..80 $ несчастных случаев в сельскохозяйственном производстве приходится на механизированные процессы. Сложившаяся тупиковая ситуация, когда уровень производственного травматизма операторов: СХТ не снижается, а в отдельных случаях даже увеличивается, обязывает совершенствовать известные и изыскивать новые, более эффективные, методы и средства охраны труда на основе глубокого изучения закономерностей технологических, трудоохранных и естественно-производственных процессов. При этом возникает необходимость в учете внутренних структур процессов, их динамики, что в своп очередь, требует более подробного описания процессов, учета и расчета факторов, определяющих безопасность операторов СХТ. Изложенное послужило основанием для выбора темы диссертации. Исследования по теме диссертации выполнена в соответствии с планами научно-исследовательской работы Красноярского ГАУ, Ярославского СХИ и темой "Охрана труда" Российской

сельскохозяйственной академии.

Цель работы - повышение безопасности труда операторов СХТ за счет идентификации методов и технических средств охрани труда на основе вероятностных моделей механизированных процессов сельскохозяйственного производства.

Объект исследования - сельскохозяйственные системы "человек-машина-производственная среда".

- Методы исследования. Теоретические и экспериментальные исследования проведены на базе методов теории случайных функций, теории многомерных систем управления, экстремального планирования экспериментов. Статистическая обработка экспериментального материала производилась с использованием ЭЗМ ЕС-Ю22

Научную новизну составляют: I; Единая методологическая концепция опенки и прогнозирования безопасности труда, обоснования методов и технических средств охраны труда, оценки эффективности трудоохранной деятельности; 2.Модели и алгоритмы управления безопасностью труда операторов СХТ} 3. Система трудо-охранных допусков на условия функциодарования СХТ.

Практическую ценность имеют; I. Полученные модели и алгоритмы, позволяющие установить научно-обоснованные нормативы безопасности при эксплуатации различных видов'СХТ и представляющие собой методологическую базу для создания единой системы мониторинга безопасности механизированных процессов сельскохозяйственного производства, а также позволяющие проводить целенаправленную подготовку специалистов по безопасности жизнедеятельности для сельского хозяйства; 2. Новые методы и средства охраны труда,вшюлненные на уровне «шести изобретений.

Реализация результатов исследования. Концепция прогнозирования чрезвычайных ситуаций в сельскохозяйственном производстве, методика обоснования параметров вероятностной модели сельскохозяйственного предприятия, частотная оценка (рейтинг-фактор) безопасности технологических процессов, методика определения бифуркационных ограничений на точность прогноза производственного травматизма, алгоритм управления безопасностью, труда на сельскохозяйственном предприятии, схемы блокировочных устройств систем "карданный вал-зацитный кожух", блокировки рабочих органов мобильных кормораздатчиков, устройства для аварийного отключения электроприводов конвейеров, устройства

для повниения эффективности защиты временем операторов поточных технологических линий послеуборочной обработки зерна (ПТЛ) используются в Красноярской ГАУ при подготовке и повышении квалификации специалистов сельскохозяйственного производства по дисциплине "Безопасность жизнедеятельности". Рекомендации по совершенствованию методологии и применению новых (положительные решения ЗШИГП) о выдаче патентов по четырем заявкам на изобретения и о приоритете еле четырех заявок) технических средств охраны труда операторов СХТ переданы в Управление охраны труда ¡dCX РФ и нашли практическое применение в сельскохозяйственном производстве Красноярского и Алтайского краев, Брянской области.

Апробация работы. Основные положений и результаты работы доложены и одобрены на научных и научно-практических конференциях в Кубанском(1985 г.), Санкт-Петербургском (1987...1993 г.), Красноярском(1985. ..1992г.) ГАУ, на межвузовской конференции по охране труда в АПК в Литовской СХА (1990 г.), в Сибирском филиале НИИОТСХ (1990... 1992 г.), в Красноярском НИИ сельского хозяйства (I9R5 г.), на региональном совеиании специалистов по безопасности жизнедеятельности в Новосибирском институте инженеров железнодорожного транспорта (1990 г.), на НТС Красноярского ГАУ (1992 г.), на международном семинаре-совещании по охране труда в Литовской СХА (1992 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации нашло отражение в 36 работах и данном автореферате.

Объем работы. Диссертационная работа обоим объемом 396 с. состоит из введения, семи разделов, выводов и рекомендаций, списка литературы, содержит 90 рис. и Щ табл. Список литературы включает 231 наименование, в т.ч.12 на иностранных языках.

Ra защиту выносятся: I. Вероятностная модель управления безопасность» функционирования сельскохозяйственны* систем "человек-машина-производственная среда"» 2. Система трудоохра-ных допусков на условия функционирования СХТ} 3. Концепция прогнозирования травматизма и оценки эффективности трудоохран-ной деятельности; 4. Методы и технические средства повышения эффективности защиты операторов базовой СХТ 5. Методы и сре-дстпп повышения эксплуатационной надежности технических средств защиты работшпцих.

СОДЕРКАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснованы актуальность работы, цель и направление исследований по теме, приведены основные положения, выносимые на защиту.

3 первом разделе "Постановка проблемы, задачи исследований, их производственная база" акцент делается на том, что сельскохозяйственные производственные объекты представляют собой сложные динамические системы со случайной структурой большинства входных воздействий. Выходные переменные, к которым относятся и показатели безопасности труда, являются, как правило, случайными процессами и полями. Последнее недостаточно учитывается в современной методологии управления безопасностью труда. Существующие модели и алгоритмы для прогнозирования несчастных случаев не дают описания-механизма онижения или устранения вероятности травмирования. Известные методики оценки эффективности труцоох-ранной деятельности( прогнозирования травматизма и средства его предупреждения разрабатываются параллельно и взаимно между собой не увязаны, что объясняет крайне низкий социально-экономический эффект от затрат на трудоохранчые мероприятия.

Таким образом, становится очевидной необходимость решения научно-технической проблемы, состоящей в разработке и реализации единой методологической концепции оценки и прогнозирования безопаснооти труда, разработки методов и технических средств охраны труда, оценки эффективности трудоохранной деятельности.

Научная гипотеза состоит в том, что решение проблемы возможно на базе идентификации вероятностных моделей функционирования СХТ; в этом случае методология обеспечения безопасности ( а также - управления безопасностью) базируется на анализе частотных характеристик систем "человек-машина-производственная среда" и динамическом синтезе рациональных по критериям безопасности труда их параметров. Полученные таким образом параметры являются научно обоснованным исходным материалом для разработки методов и проектирования технических средств охраны труда операторов СХТ.

В соответствии с принятой научной гипотезой и целью исследования предполагалось решение следующих задач:

I. Обобщить результаты ранее проведенных исследований и на этой основе разработать методологические принципы статистичес-

кой опенки, прогноза и управления безопасностью операторов СХТ, в том числе обосновать: единую вероятноотную модель управлении безопасностью операторов СХТ и алгоритмы ее расчета; систему статистических критериев оценки безопасности труда; единый методический подход к прогнозу безопасности труда, обоснованию методой и средств управления ею, оценке эффективности трудоохран-ной деятельности; систему трудоохранных допусков на условия функционирования СХТ.

2. Изучить условия функционирования СХТ, систематизировать ее по номенклатуре процессов, определяющих безопасность труда,

и для базовой техники обосновать: информативную технологию получения статистических опенок безопасности технологических процессов, выполняемых базовой техникой; закономерности влияния вероятностно-статистических параметров технологических процессов, осуществляемых конкретной техникой и технических средств управления безопасностью труда на вероятность возникновения потенциальной опасности; оптимально экспозиционные допуски и сформулировать рекомендации по повышению эффективности защиты временем операторов техники.

3. Установить количественные характеристики процессов, определяющих эксплуатационную надежность технических средств защиты операторов изучаемой техники и обосновать исходные требования к техническим средствам безопасности.

Обосновать схемы и методы расчета надежности технических средств безопасности операторов базовой техники и сформулировать рекомендации по их применению.

5. Реализовать рекомендуемые по результатам работы методы и технические средства охраны труда операторов базовой техники и оценить их эффективность.

Для обоснования производственно:; базы проведения исследований было проанализировано существующее и прогнозируемое состояние безопасности операторов СХТ по результатам многолетних исследований ВНИ'ЛОТСХ, Управления охраны труда Мшсельхоза Pi, работ B.C. Икрлбакп, Н.М. Куп левацкого, A.B. Пыталева, М.И. Прыгунова, Е.Г. Лумисте, Т.И. Ь'оловой, И.В. Дппкунаса, г. К. jü-злаускаса, В.В. Редаревп, A.A. Ильященко, собствен-

ных и др. исследований. По результатам анализа для исследования приняты: I. Мобильная СХТ (картофелеуборочные агрегаты: МГЗ-82

+ККУ-2А, мобильные кормораздатчики КГУ-10А); 2. Стационарная СХТ (технологическое оборудование в промышленном птицеводстве, поточные технологические линии послеуборочной обработки зерна (ПТЛ), механизированные технологические комплексы по заготовке травяных кормов в поймах рек (ПМН) ).

Во втором разделе "Вероятностная модель системы управлении безопасность«) труда" при обосновании модели исходили из сложившихся технических принципов обеспечения безопасности труда. Общий вид модели структурно-логической схемы управления безопасностью операторов СХТ, которая может быть адаптирована для реализации любого принципа Или любых сочетаний технических принципов, показана на рис. I.

РисЛ. Вероятностная модель системы управления безопасностью операторов СХТ

Модель построена на основании вероятностного представления процессов, определяющих безопасность функционирования системы "человек-мааина-проиэводотвенная среда". Человеко-машинную систему, в соответствий о целью исследования, достаточно рассматривать в виде двухбиочной динамической модели, в которой блок I характеризует уровень безопасности (безвредности) технологического процесса, выполняемого конкретной СХТ, а блок 2 - степень надежности средств безопасности, применяемых для защиты работающих на данной технике. На входе блока I действует вектор-функция представляющая собой совокупность возмущающих процессов. Помехи нормальному функционированию техники учитываются вектор-функцией трудоохранная деятельность - вектор-функцией управляющих воздействий На выходе блока I рассматривается процесс изменения отнооительной длительности нахождения человека в зоне действия опасных или вредных производственных факторов. Обратные связи I, П, Ш характеризуют упра-

б

вление безопасностью труда с целью соблюдения допуска à / на отклонение параметра Ра от настроечного значения Й>й за очет: I- -влияния на параметры технологического процесса, II - повышения эффективности технических и санитарно-гигиенических методов И средств охраны труда, III - организационных мероприятий. Параметры процесса/¡¡(I), являющегося воэмущаюяим для блока 2 модели, определяются вероятностно-статистическими оценками его реализация, полученных по дискретным значениям.

Po- = to;/(T-^Z (I)

где Т - длительность смены; {¡>i - продолжительность ( - го, вынужденного производственной необходимостью, нахождения работающего в зоне действия опасных или вредных факторов. На выходе блока 2 рассматривается проиесс изменения параметра безопасности конкретной человеко-машинной системы ¡l(t) , процедура получения вероятностно-статистических характеристик которого приводится в дальнейшем изложении. Реализация приведенной модели управления, безопасностью труда предполагает:

1. Получение вероятностно-статистического представления показателей травматизма на производстве в виде информативного параметра безопасности труда;

2. Обоснование методики 'получения и статистической обработки реализаций процесса Рт({) изменений параметра! безопасности применительно к различным видам и условиям работы СХТ;

л Определение значимых показателей безопасности производственной среды (технологического процесса), Защитных средств безопасности и обоснование физико-матемчтического аппарата описания их связи с динамическими характеристиками блоков I и 2 человеко-машинной системы (рис.1);

Установление допусков на параметры процессов РоЮ, -Pr(t) и соответствующих им допусков на характеристики производственной среды (технологического процесса) и На параметры технических (санитарно-гигиенических) средств безопасности.

Рассмотрим приложимость современной методологии оценки условий и безопасности груда к оценке динамических свойств блока I fpnc.I) модели управления безопасностью труда. Анализ работ Г.Г. Гогиташвили, В.В. Вышинского, З.Б. Чернявского, А.Л. Левицкого, Р.г. Сибарова, О.К. Русака, В.й. Козлова, В.М. Мунипова, n.M. Члльпотюй, А. Н. Строкиной, Р. 3. Позднякова, Г.П. Вермова,

B.C. Рубина, P.Л. Вейцмана, i.К. Красуцкого. К.3. Ушакова, ЗЛ1. Сафонского, А.Т. Топалкароева, Г. П. Орлова, Н. К. Супакова, Ч.Н. Гурушидзе, А.Л. Решетюка, В.П. Коп^икова, З.Г. Макушина ,и Др. показал, что методология оценки условий труда связана с определением безразмерных частных оценок условий труда, на основании которых получают комплексный критерий условий труда по одной из следующих методик: _

ка Kc. с» . <«>

где Лд- комплексный критерий состояния условий труда; К;- частная оценка условий труда (по отдельному фактору); I ~ 1; 2...

- номер частной оценки; П ~ общее количество взятых в расчет частных оценок.

Некоторые исследователи для уточнения формул (2)... (4) вводят дополнительно коэффициенты значимости отдельных факторов, определяемые, как правило, методом экспертных оценок. В приведенных методиках привлекает комплексный подход к оценке условий труда, но они не свободны от недостатков, главные из которых следующие: I) априорные суждения о возможности получения тем или иным способом безразмерных показателей, характеризующих параметры производственной среды и недостаточная обоснованность методики расчета комплексного показателя; 2) недостаточная достоверность коэффициентов веса отдельных факторов, так как в настоящее время имеется мало количественной информации о воздействиях параметров производственной среды на человека и опрос не может дать реальной картины. Наиболее подходящей для прогнозирования травматизма является методика (4), но и ей присущи все перечисленные недостатки.

При выборе методик типа (2)... (4), пригодных для конкретных условий,по результатам данного исследования рекомендуется учитывать явление бифуркации. Явление бифуркации, открытое Анри Пуанкаре и Л.П. Эйлером, применительно к человеко-машинным системам состоит в том, что при значениях комплексного показателя условий труда , меньших некоторого критического (бифуркационного) значения ^ m!/1, прогноз производственного травматизма нереален. Схема определения бифуркационных состояний при прогнозе травматизма на производстве показана на рис. 2. По оси абсцисс откладываются значения показателя Кд , который может при-

нимать значения от 0 до I. Оси ординат соответствуют значения показателя частот» травматизма И'ч и вероятности травмирования Рт . Типичная зависимость А^ = //Кл) представляет собой гиперболу, ограниченную двумя ассимптотами. Ассимптота, параллельная оси ординат У - при пересечении о осью абсцисс дает бифуркационное значение кл,,,;,, . Невозможность прогноза травматизма при ЯА К'АПип очевидна, так как, согласно графика, Ау может иметь какие угодно значения от нуля до бесконечности. Ассимптота, параллельная оси абсписс -х,ограничивает нижний уроэень прогнозируемых значений /С величиной К«, Лля решения практических задач наиболее подходящим будет то из выражений типа (?)...(!>), при ¡сото-ром имеют место наименьший значении величин КА„,,п и Kv„in .

Статические опенки условий и безопасности труда могут бить полезны при прогнозировании травматизма на производственных объектах с короткими технологическими циклами, требующими присутствия людей в опасных зонах, а также на объектах о постоянными параметрами технологических и возмущающих процессов, что для сельс-кохозчйстпонного производства нетипично. В этой связи для сельскохозяйственных производственных объектов представляется более корректным использовать частотные характеристики-рейтинги безопасности технологического процесса и надежности защити рпботаю-Щих в опасных условиях.

При определении рейтингов для трудоохрашшх моделей целесообразно применение метода идентификации, в соответствии с ко—

Рис. 2. Схема определения бифуркационных ограничений на точность прогнозирования производственного травматизма

г-.

= 4 (4//S,-Mj (в

= S^ (w>/s* (u>X W S&(œ)/S/b (a-), (8)

где Pjfa) - частотные характеристики безопасности техно-

логического процесса и надежности защиты работающих; Ri(tü)- амплитудно-частотные характеристики безопасности технологического процесса и надежности защиты работающих; $,>и(и>), $f-(u)}, Sfyfo}- спектральные плотности процессов fi0 (i), f(i) ,/i-feJ; So с(ш) • JÇ>р(щ) - взаимные спектральные ппотности процессов

fY-Î) и 4ш , Л Ш .

Достоверность определения динамических характеристик ?»(*), Psfcco), £е(ш)<л tifo) завиоит от того, насколько корректно представлены реализации процессов, определяющих в соответствии со охемой на рис, I вероятностно-статистические характеристики процеоса /г^Уизиенения параметра безопасности труда.

Требования к информативному параметру безопасности труда заключаются в его достоверности, оперативности определения, пригодности к прогнозировании и управлению состоянием безопасности труда. К настрянему времени усилиями ученых в различных областях народного Хозяйства разработано мнояество методик оценки и прогнозирования безопасности технологических процессов, оборудование, производств. Единой методики нет. Тем не менее, оуцесгтвурцие методы идентификации парамётра безопасности труда могут быть сгруппированы по общим признакам. Коль скоро существуют ретроспективные и прогностические методы управления безопасностью труда, то таким же образом можно обозначить существующие методы представления параметра безопасности труда.

Первый ретроспективный метод оценки и прогнозирования безопасности труда по статистическим показателям Кч , JCT , /f„ , jfj, травматизма нашел отражение в работах Е.Я. Улицкого, B.C. Шкрабака, Г.Н. Копылова, Н.М. Нуплевацкого, A.B. Ковалева, С.И. Бондаря, ГЬФ. Вайткуса, А.И. Якобса, A.B. Луковникова, Н.В. Ки-ндера, Д.И, Канашка, A.A. йльященко, В.В. Бедарева, O.A. Чепуль-ской и других авторов.

Второй ретроспективный подход к идентификации параметра безопаоности труда по интенсивности несчастных случаев характерен для работ Г.П. Взрмова, B.C. Рубина, Р.Л. Вейцмана, f.К. Краоуикого, К.З. Ушакова, В.И. Сафонского, А.Т. Топалкароева, А.И. Бценко, М.Н. Гурушидзв, А.Л. Решетвка, В.П. Коптикова, В.

;!. Козлова, :1.К. Супакова. Г.П. Орлова. В.П. Сакулина, В.С. Плотникова и других. В этих работах количество возможных опасных ситуаций определяется по вероятности отказов техники, отказов оператора и по вероятности нахождения работника в опасной зоне производственного участка. Эти вероятности определяются как

/Л = Р , С9)

где - интенсивность I -го отказа; Т - время наблюдения,или по более подробным формулам, в принципе не отличающимся от (9), а видоизмененным с целью приложимости к конкретным задачам. К этой те группе работ относятся различного рода методики оценки риска РМ (вероятностная оценка риска) и О РА (количественная оценка риска).

Основными недостатками ретроспективных методов представления параметров безопасности труда является их малая универсальность, низкая оперэтияность точность прогноза уровня безопасности труда. Необходимо также, отметить, что любой производственниц обьект, безопасностью труда на котором мы пытаемся управлять, является сложной динамической системой с комплексом возмущающих и управляющих процессов, а также процессов, создающих помеху нормальному Функционированию объекта. В работах же перечне ленных авторов анализируются верояткостно-сгатистические характеристики только выходного процесса. 3 результате - нечеткое представление о механизме (методах и средствах) мшгонизашш производственного травматизма.

Первый прогностический метод представления параметра безопасности груда на основании оиенок условий труда построен па предпосылке о возможности получения достоверного математического описания взаимосвязи между показателями травматизма и неко- -торими количественными оценками /(л состояния условий труда. Применение этого метода встречается в работах О.Н. Русака. £.М. 1Са-нарева, Г).!1. Козлова и других авторов. В этих работах такте не о полной мере учитывается динамика рассматриваемых человеко-машинных систем.

ИтсроИ прогностический метод идентификации параметра безопасности труда по степени нейтрализации опасных и лрелннх факторов применяется в тех случаях, когда существует фушеиноняльнм зависимость надежности то;» или иной системы защиты рз<5отя«Ф1Х

от наиболее значимых параметров этой системы.

Все перечисленные методы не позволяют с достаточной точностью прогнозировать тяжесть травмогизма на производстве. В этой связи предлагается перспективный метод представления динамики травматизма на производстве в виде реализации огибающей функции, полученной по дискретным значениям параметра безопасности Рг , представляющего собой вероятностную длительность потерь рабочего времени вследствие травматизма на производстве

ь-плг-щы. (10)

где с I -» количество дней утраты трудоспособности по I -му несчастному случаю; Т - общее время работы ка данной сельскохозяйственной операции за год,

В работе приводятся расчетный и натурально-эмпирический методы получения вероятностно-статистических характеристик процесса Р,■(£). Расчетное определение параметров процесса Рт^) проводилось исходя из предпосылки о линейности обоих блоков динамической системы (рис,1), на входы которых действуют стационарные процессы с известными оценками, вероятностно-статистических характеристик - математического ожидания и корреляционной функции. Динамические свойства блоков I и 2 задавались соответствующими передаточными функциями. Были получены математические модели для оценки реакции ^(ш) человеко-машинной системы на совокупность процессов , с учетом типичных для практики вариантов сочетаний входных процессов.

Располагая значениями спектральной плотности (&) выходного процесса %(£) и учитывая наличие отличных от нуля математических ожиданий процессов £(£) , , , ¿Ь (-¿) по известным алгоритмам вычисляются оценки математического ожидания, дисперсии, корреляционной функции процесса Но это возможно при известных амплитудно-частотных характеристиках и соответствующих им передаточных функциях блоков I и 2 (рис.1). В настоящее время более актуально решение обратной задачи, состоящей в получении параметров названных амплитудно-частотных характеристик. Если учесть* что величины Ре(ь>) ,

остаются практически постоянными пока действует Система мааин, принятая на исследуемый период, и пока не произошло массовой внедрение новых средств обеспечения безопасности труда, го располагая ими,можно с достаточной точностью прогнозировать

изменение параметров процесса /г/г/. Натурально-эмпирический метод получения вероятностно-статистических характеристик процесса /¿/^рассмотрен л дальнейшем изложении применительно к конкретной СХТ. Здесь отметим следующее. Существующие методы прогнозирования производственного травматизма,накаленные на предсказа-- 1'че его гюсотетк: иоказатачеп, неточны лз-за недостаточно учитываемого влияния на травматизм олучачш« Факторов различной пр-1роды. В :>то"г силзи пгочотамлотся достаточно корректным и полезным тая управления безопасностью труда оценивать относительное изменение вероятности травматизма на пооизводстве в следствие применения новых или совершенствования сушесгвуюдих мстодоз и средств охраны труда. Опенка производится сравнением Функций спектральной плотности /л<) процесса /}(& при существующей и новой технологиях обеспечения безопасности труда. Так частота, соотвсгствуюпап пику спектральном плотности, характеризует типичную для данного производства частость травчипования, а площадь, ограниченной крипой Г/у/¿•'„'Л'игуры - пропорциональна изменений тяжести травм.

Предлагаемая моцсль системы управления безопасностью труда позволяет обеспечить единым методологический подход к прогнозированию безопасности труда и оценке Эффективности трудоохранной деятельности.

"Концепция прогнозирования безопасности труда и оценки эффективности трудоохранной деятельности",в соответствии со схемой на рис."? излагается предлагаемая методика прогнозирования безопасности операторов СХТ. Время существования вероятности невыхода на работу вследствие травм и заболеваний за период времени Т равно (см. рис.Э) сумме -¿г + + ... +

> Т,, . !?оемп безопасной работы операторов СХТ равно /V + Тг +

► '.'„ . При состоянии, изображенном на схеме, следует ожидать четыре несчастных случая с различной тяжестью последствий. Время (дата) максимальной вероятности травмирования соответствует пкотромуму /-/¿7, находящемуся выше предельно допустимого уровня Рг? . /анная концепция позволяет прогнозировать не только количество пл и длительность выбросов процесса Н) за допустимый уровень ¿рЛ , но и общепринятые показатели частоты /Си и тяжести Хг производственного травматизма. Действительно, не вызывает сомнения равенство //и = /V , в котором обе величины ,?л и/V однозначно соответствуют суммарному количеству несчастных случаев

Рис. 3. Схема реализации процесса Рг(£) : РТн . Рг^ . РГз ~ настроечный, допускаемый желательный, допускаемый предельный уровни изменения параметра Рт ; ¿г , йл отп - настроечный и оптимальный настроечный интегральные допуски на отклонение параметра от настроечного уровня

Рис. Система трудоохранных допусков на условия функционирования СХТ

за анализируемый период. Для перехода к ^справедливо соотношение:

*т-АР7а/Рт, (П)

где А - коэффициент пропорциональности, зависящий от специфики производственного процесса, уровня механизации, степени опасности технологического-оборудования и других факторов.

Количество выбросов прсеоса р р) за уровень/7/^, а также их вероятностная длительность при нормальном законе распределения ординат .промесса расчитываются по известным алгоритмам, изложенным, например, в работах Л. Д. Свешникова, й.Л. Тихонова.

Элементы теории выбросов случайных процессов могут быть использованы и для оценки трудоохранной деятельности. Предлагается единой критерий эффективности трудоохранной деятельности -относительная длительность нахождения параметра безопасности труда Рг в поле допуска Лг (см. рис.1, 3) на отклонение его от настроечного 'значения Ртн . Ппи нахождении реализации процесса Р Р)" поле допуска эффективность работы по охране труда А/ = = Г. При имеющихся выброоах процесса Р7 Р) за уровень рм , оцс-ниваюцихся относительной, длительностью выбросов

4й - л 7/ 7, (12)

(где А/ - суммарная длительность выбросов; 7~- период анализа работы по охране труда), эффективность оценивается как И=1- 4& .

Процедура определения всличиип допуска А3 требует специального рассмотрения всего многообразия ограничений и допусков,его обуслоплитктих. -Аэтодм определения различных видов допусков достаточно подробно оспещены в литературе. Так методы обоснования агротехнических допусков рассматриваются в работах Р. К. йфтбап, ДЧ. Саакяна, В. 11. Торту на, Л.Б. Лурье, В. Г. Еннксева, Ф. Г. Гу-синнева, К.'Л. Дапидсона и др. Основы расчета допускаемых режимов машшно-гпакторннх агрегатов рассмотрены в работах Л.К. Лге-сна. Допуски на диагностируемые параметры устанавливаются в работах СЛ. !1офннова, Г. II. Лыико, М. М. Арановского, И. П. Терских и др. Понросы обоснования математических методой расчета допусков изложены- п работах <?. Л. Свешникова, 3. С. Зарпнкого, 0. ¡3. ¡{ругликопа, л Л. Канторовича, ;].!!. Тихонова, Р. Б. Левина и др. Что касается 'обоснования оптимальных и допускаемых,, с позиций бпзоп.ючоотч труда, уело пни ^ункциониротоння СХ'Т, то здесь пре-

обладают работы,посвященные установлению допусков главным образом на скоростные режимы агрегатов и машин. При этом основным критерием является способность оператора реагировать на изменения внешних факторов, обусловленные повышением скорости, что позволяет, в какой-то степени, учесть лишь одно из условий формирования потенциальной опасности травмирования операторов

схт.

С учетом материалов перечисленных работ и общей схемы обеспечения безопасности труда (рис.!) предлагается система трудо-охранных допусков (рис. 4). При этом сохранена традиционная терминология, за исключением вновь принятых понятий: интегральные, экспозиционные и исполнительные допуски, характеризующие трудо-о'хранные допуски по назначению. Интегральные допуски ¿^устанавливаются на параметры процесса PTfi)исходя из анализа всей системы обеспечения безопасности труда. 3 соответствии с рис.1, параметры процесса Рт{£), являющегося выходным процессом блока 2, определяются вероятностно-статистическими характеристиками процесса /I Ю изменения относительной длительности (экспозиции)- вынужденного нахождения людей в опасных зонах и параметрами динамической подсистемы 2, характеризующими защитные свойства средств безопасности в зависимости от их надежности, конструкции, настройки (исполнения). Таким образом, значения допуска А^ находятся в зависимости от степени соблюдения экспозиционного допуска А, на отклонение параметра Р0 от настроечного значения, и исполнительного допуска й/уи , характеризующего качество управления безопасностью труда согласно обратной связи 1У (рис.1).

3 свою очередь, параметры процесса Ро(£) зависят от внутренней структуры блока I, изменение, (управление) которой техническими и санитарно-гигиеническими средствами обозначено обратной связью II, то есть - от исполнительного допуска Aj ; от вероятностно-статистических характеристик процесса /TzV, управление (обратная связь I) которым определяется эксплуатационным допуском Aj3 ; от параметров процессов, представляющих помеху нормальному функционированию техники; от организационных управляющих воздействий (обратная связь III на рис.1) на внутреннюю структуру блока I в пределах исполнительного допуска а-- .

IU ц

Предположив, что по средним многолетним реализациям процесса конкретной СХТ установлены настроечный и предельно допустимый А уровни параметра безопасности Рг , найдем, что

Тогда для целей прогноза безопасности можно определить относительную длительность превышения случайным процессом Pr fe) интегрального допуска А,

= 0.5 - Ф [(л - тРт )/<?/v), (I/O

а для оценки эффективности трудоохранной деятельности - вероятностную длительность непревышения уровня

= ¿?f+ ф {(л - tnfir)/<2fir J.

Таким образом обеспечивается единая методология прогнозирования травматизма и опенки эффективности трудоохранной деятельности. Лля решения проблемы требовалось оценить приложимость предлагаемо'! модели системы vri pa зле ни я безопасностью труда к обоснованию методов и технических средств безопасности операторов С>Т. 3 общем случае задача динамического синтеза безопасности технологического процесса, выполняемого СХТ, рассматривается как задача определения структуры и параметров этой системы при. известных характеристиках возмущения и требуемых свойствах динамического отклика Рт (i). Свойства динамического отклика определяются п виде ограничение, допусков на его отклонение от настроечного значения. ¡3 связи с большим количеством воздействий, п различной степени влияющих на безопасность труда операторов СХТ, учесть их во всем многообразии не представляется возможным. Поэтому требовалось выделить главные из возмущающих процессов и оценить их влияние па безопасность труда операторов СХТ.

К возмущающим процессам блока I (рис.1) относятся такие, которые определяют уровень безопасности и степень выполнения той или иной СХТ, управляемой человеком, свойственных ей технологических Функций при обеспечении производительности, близкой к расчетной. ■ ! другом случае - это процессы, определяющие качество и безопасность пропедения работ. Непосредственное влияние на производительность СХТ оказывают процессы изменения скорости V,?U) -обильной СХТ. подачи обрабатываемого материала Qc'D при Функцпонпроп-упп как мобильной так п стационарной СХТ или совместно прочесом 1{////и (1(1) . Таким образом, вся СХТ по ноченк-

ватуре возмущающих процессов может быть условно подразделена на Э группы:

гт - {г,- 1т). {ъю. М)\.

где в фигурных скобках обозначен характерный для данной техники возмущающий процесс. Управляющие процессы характеризуют деятельность, направленную на поддержание в пределах установленных тру-доохранных допусков уровня А параметра, безопасности труда операторов СХТ, Можно обособить три группы управляющих процессов -ото: организационные, связанные о обучением охране труда, профотбором и т.д. ¿/аШ ; технические, направленные на повышение технической готовности СХТ и предусмотренных на ней средств завиты работающих ¿/^Шх технологические, направленные на обеспечение требуем надежности технологии безопасности труда ¿/^ По назначению управляющих гроцессов СХТ подразделяется на следующие группы ' , .

их- {¿4Я)}, и2-{&«(*)). [иат].

Процессы-помехи это такие, которые оказывают влияние на параметры возмущающих процессов и производственной среды. Здесь просматривается 3 группы процессов: процессы изменения атмосферных явлений ; процессы изменения санчтарно-гигиенических пара-

метров условий труда при работе техники на открытом воздухе

и - в производственных помещениях £„(6). По этому признаку имеем следующие группы техники:

Неучтенные в приведенной классификации процессы и факторы учитывают при описании математических моделей частотных характеристик /(#&), {ш) , (и>) , (¿ид системы управления безопасностью труда (рис, I). Предлагаемая классификация помимо использования в данной работе может бить полезна при формировании банка данных об условиях и безопасности труда операторов СХТ.

Стратегия обеспечения безопасности, в соответствии с приведенной на рис. I схемой, предполагает два уровня работы. На первом минимизируется экспозиция вынужденного нахождения операторов СХТ в ее опасных зонах, характеризующаяся параметрами процесса Ра(1). В идеальном случае Р0 = 0. Но этот случай получить на практике невозможно. Потенциальная опасность, хотя и уменьшенная в результате каких-то мероприятий, будет существовать. Поэтому целью второго уровня работы является повышение надежности защити

люде;? при их вынужденном нахождении в опасных зонах машин, Методы и модели снижения потенциальной опасности при работе СХТ приведены на рис. 5, - снижения вероятности травмирования операторов СХТ-на рис. 6. При этом методика реализации второго уровня работы зависит от последствий изучаемого травматизма..Если несчастные случаи не привели к инвалидному или летальному исходам, то есть возможность определить, в соответствии с блок-схемами на рис. 5 и 6, вероятностно-статистические характеристики процессов P0(¿) и РГЙ.), по ним рассчитать частотные характеристики Pifo), fa) и, установив параметры, определяющие форму и модули частотных характеристик, оптимизировать эти параметры по критериям Рт —*—/>•*>?; . При инвалидном исходе или летальных несчастных случаях получение реализации (10) некорректно. В этом случае требуется установить зависимость=//%>) (оператор блока 2 на схеме, показанной на рис. I). Типичные зависимости Рт =/(Ра) показаны на рис. 7.

Приняв предпосылку о том, что подсистема 2 (рис.1) работает без запаздывания, и располагая реализациями Ро&) и зависимостью Р7 можно рассчитать параметры процесса определить допуски на его протекание и определить эффективность системы управления безопасностью труда. Применяемые методы и средства защиты по своей сути имеют смысл динамического фильтра, ограничивая вероятность значением Рт(на рис.7 ^^ обозначены точками на графиках =/íH) ), которое определяется эффективностью применяемых методов и средств защиты работающих, С учетом изложенного в работе получены алгоритмы и определена процедура обоснования оптимальных и допускаемых параметров безопасности труда (прямые задачи), а также алгоритмы и процедура обоснования методов и технических средств охраны труда, обеспечивающих нахождение параметров безопасности труда Р°Ю и /Q-M) в пределах допусков^, и йг (обратные задачи). При этом рассмотрено прямое и обратное решение следующих задач, поставленных в соответствии со схемами, приведенными на рис.5 и б:

¡r(é)-l{F(í), Yt Ш}, de)

- % {m, ш=уг ш\ ^

P:JHÁW)Z2A^-%(%)Js — Сорfi\ П6)

РШ

РЛ) 1. Оптимизация

условии

/С/г —О-Функционирования техники

0 ^ по критерию безопасности

ее операторов

ГШ

Т

№.г

Йв т

-о

Р. О)

4. Комбинированные методы

■О

РоШ

г РШ , Р О (0 -О----

#6

Гис. 5 Блок-схемы и методы минимизации потеициатыгай опасности

РоМ

-О-

РЛ)

I Л

1. Оптимизация условий Функцшшрованид операторов сельскохозяйственной техники в опасных зонах рабочих махин

РМ

т

Яз -о

2. Разработка и использование технических средств для сокращения относитель-П /У» ной длительности нахождения 7* ' в опасинх зонах

5

Ру№

3. Разработка и использо-ванае дополнительных или

&

усовериенствованных существующих средств защиты работающих в опасных условиях

РМ)

т

Щ'

#3

т

-о

р7ю

4. Комбинированные метода

№

-о

г/

-О

РТШ

Щ'

Рис. 3.6. Блок-схемы и методы повышения надежности защити работающих в опасных зонах сельскохозяйственной техники

Рт

О

Д4 1 ^ 1

$ !

V 1

ЪМ)-

ш-

Рис. 7. Типичные зависимости 'г = /^«^при использовании: а) предохранительных устройств, б) регулирования санитарно-гигиенических параметров условий труда, в) совершенствования организации труда для уменьшения экспозиции нахождения работающих в опасных й вредных условиях; й» - критическая экспозиция, соответствующая максимальной вероятности травмирования; - время нахождения людей в опасных условиях; ¿г/. - время смены; г?- - время сраоативэния средства защиты, нейтрализующего опасную ситуацию;

«О - время работы во вредных условиях (экспозиция); А',- - обобщенный показатель санитарно-гигиенических параметров условий труда

(19)

(20) (21) (22) (23)

4/ = Я {2А, - У[СЮ, 4 = Смй К Р0ОПФ(4Н\т) -Сопи, =

А^ Г0:) = СопН, Л(Ш) - )},

га),

ргм=¿{те 2 А,=огю1 ш

= Г№2АГ[^И^Р/Г-О), с?-,) А%'{р0(1),

2=

*= УЖ)1

(26) (27) (23) (29)

Р7

Сзо)

= " Уг'Ш (31)

Рг°УН{Ш ViïWi, СЭ2)

4 = K{Po(é) У?(Щ')\ (33)

ГМ'А m, № H; = l o*>

4 = <fi Ш, И И2 = С35)

A. - v№(Î)<Î2A< = K

PsmYсзб>

~QrML сэ7)

= вФ Г^'Д (38)

¿v= №*>Y«а ад), С39)

где fa U7J ) - параметр настройки, под которым подразумевается фактор или группа факторов, оказывающих наибольшее влияние на оператор Щ (оператор^' ) и доступных для управления ими; Щ (Vf/y' ) - Функциональная характеристика устройства для регулирования параметров процесса /fêJ ( процеоса Afé) ); К^ ( Wz' ) -функциональная характеристика дополнительных средств обеспечения безопасности технологичеокого процесоа (повышения эффективности защиты работающих в опасных условиях).

Таким образом получен алгоритм решения проблемы, проверка и результаты реализации которого приводятся в последующих разделах работы,

В четвертом разделе "Мзтоды и технические сродства минимизации потенциальной опасности" по результатам экспериментальных исследований и в соответствии с научной гипотезой работы обоснованы методы и технические средства повыаения эффективности защиты временем операторов картофелеуборочных агрегатов типа МТЗ-В2 +ККУ-2А при их работе в опасных зонах карданных валов, операторов птицеводства при обслуживании ими травмоопасного механизма кормораздачи-пометоудаления клеточных батарей (MW1) и операторов ПТЛ при проведении ими технологических настроек зерноочистительных машин.

Повышение эффективности запиты временем операторов картофелеуборочного агрегата достигается на основе оптимизации условий его функционирования (см. рис. 5а). При этом на входе динамической системы рассматривался процесс изменения средней скорости агрегата при его рабочем движении между остановками, связанными с техническими или технологическими отказами. На выходе -процесс Р0(О изменения относительной длительности вынужденного нахождения операторов агрегата в опасных зонах карданных валов при устранении отказов. В целях обоснования оптимальных по критериям безопасности труда (минимальным оценкам математического ожидания и дисперсии процесса Ро(0) условий функционирования агрегата изучались реализации процессов Мд(0\\ Р0 длительностью 80 ч при шаге дискретизации 0,16 ч. При этом установлено следующее. Распределения ординат процессов соответствует нормальному закону приоС= 0,0?. Корреляционные функции процессов аппроксимируются выражениями вида

= рхр(-оС I? I)(Со£/Ю н- х-/-/ ¡П^

Значения коэффициента взаимной корреляции процессов , /о{£)

0.65...0,9. Функции когерентности в частотной полосе 0... 0,5 ч-1 ^(¿О)- 0,55...0,95. Таким образом подтверждается правильность исходных теоретических предпосылок. Минимальное по математическому ожиданию значение Ра достигается при скорости агрегата Уц = 0,77 - 0,007 м/с. Значение степени идентичности модели (рис. 5а) применительно к рассматриваемому агрегату при его скорости .близкой к оптимальной,^» = 0,76...О,77. Установлено,что минимальному среднему значению параметра Рз соответстует большая неравномерность процесса (£) (коэффициент вариации превышает Г>Э V). Для снижения неравномерности процесса была использована, установленная в ходе экспериментального исследования зависимость рейтинга безопасности технологического процесса кпрто^елеубороч-ного агрегата от настройки главной предохранительной муЛты

комбайна Мр , В этом случае соответствует параметру /7« , принятому в уравнениях (19), (20), (27), Г28). Оптимальны?' регулировки названной муфты определялись из условия получения минимальной дисперсии.^ процесса /%({.)

г ео=0 °'7"> 1

где спектральная плотность процесса его опти-

мальном по математическому ожиданию значении; d(tJ= 0,1 ч-^ - элементарный участок оси круговых частот. Установлено, что рационально регулировать главную предохранительную муфту комбайна ККУ-2А на передачу крутящего момента Мр = 398 - 23 Нм. При оптимальных \J() = 0,77 м/с и Мр - 393 Нм настроечный уровень J * параметра Рп не превышает 13,12 %. По средним многолетним данным фактический уровень ¿Jя> = 25,5. ..32,2 t. Откуда можно ожидать повышение эффективности защиты временем в 2...2,45 раза. Изменение Vg и Zip в пределах допусков обеспечивает допустимый уровень параметра A't - 14,25 t. Таким образом экспозиционный допуск Д, = 14,26 -- 13,12 = 1,14 %.

Задача снижения потенциальной опасности травмирования операторов птицеводства при обслуживании МКП решена по схеме, показанной на рис. 5г, предполагающей оптимизацию условий функционирования МКП и использование дублирующего средства безопасности. Опасное действие состоит в том, что оператор, воздействуя руками на тросс канатной тяги МКП , создает дополнительное усилие, достаточное для преодоления перегрузок МКП при неотключенном электроприводе. При резком исчезновении перегрузки руки оператора оказываются зажатыми между троссом и приводным барабаном. D этом случае на входе системы (рис. 5г) необходимо рассматривать процесс Q(i) изменения подачи корма из бункеров и помета на скребки . транспортера пометоудаления, Поскольку этот процесс зарегистрировать сложно, в работе был использован информативный параметр процесса Q_ (i}- изменение момента сопротивления в приводе канатной тяги механизмаМсШ, Зарегистрировать процесс Д,Ш в исследуемой ситуации также не представляется возможным. Поэтому л работе принят информативный параметр потенциальной опасности травмирования Ро - процесс изменения тока электропривода МКП

. При этом экспериментом установлена зависимость Р0 от длительности выбросов процесса за настроечный уровень У* , соответствующий номинальному току. Экспериментальное исследование процессови У({) функционирования МКП позволяет рекомендовать представительную длительность их реализаций не менее 150 с при шаге дискретизации I с. Степень идентичности модели (рис. 5г), применительно к МКП,<^> = 9,66...0,79, что позволяет анализировать ее как линейную. Наиболее доступной для управления

безопасностью труда в изучаемой ситуации является периодичность поматоудалсния Ту . В работе приведено обоснование оптимальной периодичности 7у по критерию минимальной потенциальной травмоо-пасности для различного возраста птицн и длины клеточных батарей и исполнительных и зкопозниионных допусков на условия Функционирования МКП. При обеспечении периодичности /и в пределах допускаемых значений вероятность травмирования операторов птицеводства в изучаемой ситуации снижается на порядок, ¿тому способствует применение дублируюэего устройства безопасности, обеспечивающего отключение МКП в аварийных ситуациях. Обоснование схемы и особенности расчета данного устройства приведены в диссертации.

Реализация метода снижения потенциальной опасности, в соответствии со схемой, показанной на рис. 56, рассмотрена на примере задачи повышения эффективности защиты временем операторов ПТЛ при проведении ими технологических настроек. Изучались реализации процессов Q(i) изменения подачи материала (возиулающий процесс) и /%({) изменения относительной длительности нахождения опзраторов ПТЛ в опасных зонах зсрноочистителышх машин при их технологических настройках длительностью 240 ч при шаге дискретизации О,3 ч для случаев обработки зерна овса и пшеницы. Распределение ординат процессов соответствует нормальному закону при = 0,05. Зависимость t% от Q имеет вид:

Л С«)

Корреляционные функции процессов @(4)\\ Ро аппроксимируются выражениями вида (40). По кривым ^/¿'^установлено, что наиболее характерной частостью вынужденного нахождения в опасных ¡зонах операторов ПТЛ является 1,25... Э, 33 раза ц час. Ззаимная статистическая связь процессов Q(t) и /¿ZW достаточно сильная: для случая обработки зерна овса J^p.q с 0,82, для пшеницы = 0,715. 'Тушении когерентности в полосе частот ü) - 0...0.25 4-t имеют значения 0,..О,.99. Полученные экспериментально Функции рейтинга безопасности технологического процесса [/С0-(^)]2используются п работе для оценки эффективности защиты временем операторов ИГЛ за счет спепиально разработанного устройства, снижающего степень неравномерности процесса Q(l), п соответствии с соотношением:

(со) = Sa (Со) [ Rs fr)}2 СП)

Установлено, что потенциальная опасность при работе операторов ПТЛ за счет предлагаемого устройства снижается в 2,73...8,25 раза в зависимости от обрабатываемого зерна и его исходного состояния. Обоснование схемы и рациональных параметров предлагаемого устройства приводятся в диссертации.

Изложенное подтверждает корректность применения вероятностных моделей механизированных процессов для обоснования методов и технических средств повышения эффективности защиты временем операторов СХТ. Приведенные в разделе оптимальные и допускаемые параметры процесса /1Ю для базовой техники совместно с данными о' надежности защиты работающих в опасных условиях позволяют оценить эффективность управления безопасностью труда в соответствии с принятой научной гипотезой решения проблемы.

В пятом разделе "Разработка и оценка эксплуатационной надежности защиты работающих в опасных условиях" приводятся методические аспекты количественной оценки зависимости вероятности захвата карданными валами от уровня потенциальной опасности, обоснование трех схем систем "карданный вал-защитный кожух" и методика статистической оценки их эффективности; обоснование схемы и методики расчета параметров и статистической оценки эффективности системы блокировки рабочих органов мобильных кормораздатчиков; обоснование и оценка эффективности технических средств безопасности операторов ПТЛ (устройств для блокировки шиберных задвижек, для разделения зернового потока, для улавливания пыли в бункерах-накопителях зерна); методика оценки влияния санитарно-гигиенических параметров условий труда на вероятность травматизма (на примере ПМК).Наиболее значимые результаты следующие. Г. Получены принципиально новые решения конструктивного исполнения системы "карданный вал-защитный коЖух", отличающейся способностью блокировки передачи крутящего момента на карданный вал при отсутствии защитного кожуха, а также обеспечивающей создание, за счет установки специально подобранной пружины, искусственного сопротивления при попытке оператора СХТ снять защитный кожух карданного вала. На основании предлагаемой экспериментально проверенной методики вероятностной оценки эффективности защиты операторов в опасных зонах карданных валов установлено, что применение предлагаемых устройств гарантирует снижение вероятности травматизма при захвате карданными валами в 2,33 раза. 2. Разра-

ботайные по результатам опенки влияния времени нахождения в опасных зонах на вероятность травмирования система и методика расчета блокировки рабочих органов мобильного кормораздатчика позволяет утверждать, что при согласовании параметров настройки предохранительной муфты кормораздатчика, блокировочного тормозного устройства и частоты вращения 304 а трестирующего трактора, вероятность травмирования рабочими органами битеров кормораздатчика уменьшается в 3,5...3,8 раза. Э. Зависимости вероятности травмирования операторов мобильных кормораздатчиков от длительности нахождения их в опасных зонах блока битеров-УгШ и операторов средств механизаиии при их нахождении в зонах карданных валов от ширины их неогражденной зоны /т имеют соответственно вид:

/°г=а0 ¿>хр

о,-о2

"ДГ

0(5)

„ Ой) /?-=/£ лу?

«г '

'I. Защищенные положительными решениями №НГПЗ по соответствующим заявкам на изобретения устройства для разделения зернового потока, для блокировки шиберных заслонок, для улавливания пыли, применяемые на ПТЛ, обеспечивают снижение вероятности травмирования их операторов соответственно на 11,2 6,3 1° и 3,4 1. 5. Использование зависимостей/г = /(/I), полученных для различных санитарно-гигиенических параметров условий груда, оцениваемых комплексным показателем /4 , позволяет адекватно оценить влияние условий труда ни травматизм.

В шестом разделе "Методы и средства оп|)еделения и реализации оптимальных и допускаемых параметров безопасности труда операторов сельскохозяйственной техники" дастся описание применяемых в работе методов экспериментального определения параметров процессов функционирования изучаемых человеко-машинных систем, методов установления значимых факторов, определяющих безопасность технологического процесса, методов экспериментальной опенки эффективности защиты работающих в опасных условиях, методов и средств реализации- рекомендуемых параметров безопасности труда и средств их контроля.

В седьмом разделе " Внедрение. Технико-окономичсская эффективность результатов исследования" приводится данные об обьо-ме и географии внедрения результатов исследования и ,их технико-экономической эффективности.

ВШСДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

I. Проваленные теоретические и экспериментальные исследования позволили обосновать научное направление работы по. реше-шго актуальной научно-технической проблемы - повышение безопасности груда операторов сельскохозяйственной техники путем иден-т;1<тнкатш методов ч технчческих средств охрани труда на основе ве роятносгшгх моделей механизированных процессов.

2. Установлено, что на данный момент нет единой методологии оценки условии >т безопасности труда. Существующие методы

не в полной мере пригодны к оценке безопасности труда операторов СХТ. Главные недостатки современных методов оценю! условий и безопасности труда состоят в том, что, во-первых, подученные оценки сдано коррелировали с фактическими показателями травматизма, во-вторых, математический аппарат этих методов не дает четкого птедставления о механизме минимизации травматизма. Это требует

разработки системы оценочных показателей условий и безопасности труда, учитывающей специсТику условий функционирования СХТ и пригодной .для решения задач управления безопасности) труда операторов средств механизации.

3. Разработанные вероятностная модель системы "человек-машина-производственная среда" и алгоритмы ее расчета адаптированы для решения задач любой сложности, связанных с управлением безопасностью труда операторов СХТ в зависимости от степени детализации внутренней структуры двух составляющих модель блоков и учитываемых процессов (Тункшонирования конкретной техники. Первый блок модели характеризует безопасность выполняемого средством механизации технологического процесса по криерию эффективности защити временем, а второй - надежность защиты операторов при их

вшу/денном нахождении в опасных зонах машин и агрегатов. Предлагаемая модель является методологической основой для отработки единой системы оценочных показателей условий и безопасности труда операторов СХТ.

4. 1 [ре.платаемая система оценочных показателей условий и безопасности труда включает в себя: _ г -.а ,

частотные характердстим! динамические рейтинги безопасности технологического процесса и наде-шости защитных свойств применяемых средств безопасности;

2-3

вероятностно-статистические характеристики процессов /1&) изменения вероятностной длительности нахождения операторов в опасных зонах и /?■({)- отсутствия их на работе вследствие несчастных случаев;

оптимальные и допускаемые параметры этих процессов.

Она позволяет:

использовать для прогнозирования безопасности операторов СХТ и для оценки эффективности трудоохранной деятельности математический аппарат теории выбросов случайных процессов;

осуществлять динамический синтез методов и средств охраны труда на основе идентификации динамических подсистем, образующих систему человек-маийна-производственная среда, с целью получения их оптимальных по критерию безопасности труда частотных характеристик;

получить строгое математическое описание влияния идентифицированных методов и средств на безопасность труда - то есть, четкое представление о механизме минимизации уровня производственного травматизма.

В тех случаях, когда перечисленные оценочные показатели по различным причинам не могут быть получены, приходится использовать традиционные. При этом для выбора наиболее близкой к реальной действительности методики оценки условий и безопасности труда рекомендуется использовать предлагаемый метод бифур- ' кационных ограничений.

5. Разработанная система трудоохранных допусков позволяет определить реально достижимый при существующей трудоохранной политике и применяемых средствах минимальный уровень производственного травматизма, а в связи с этим, объективно оценить качество работы по охране труда, научно обосновать первоочередные направления, методы и средства повышения безопасности труда.

6. Для обоснования методов и средств охраны труда при использовании вероятностных моделей человеко-машинных систем рекомендуется обеспечить длительности реализаций процессов Функционирования картофелеуборочного агрегата 7*= 80 ч, Г1МК /" = 1200 ч, ПТЛ Т = 2'Ю ч, МКП КБУ-З 7"= Г50 С, при umre дискретизации, соответственно 0,16 ч, 2 ч, 0,3 ч, 1с.

7. Полученные вероятностно-статистические опенки процессов

Функционирования изучаемых человеко-машинных систем позволяет с 95 % вероятностью отнести распределение их ординат к нормальному, процессы являются квазистационарными, степень идентичности моделей функционирования изучаемой техники удовлетворяет условию £0,65. Исключение составляет модель для случая обработки на ПТЛ зерна пшеницы. В этом случае 4м - О..51, что объясняется действием "человеческого фактора".

Нормированные автокорреляционные Функции процессов аппроксимируются с удовлетворительной точностью выражениями вида

Л* (Г)-* '^(СмАЛ1г IX

а амплитудно-частотные характеристики безопасности изучаемых технологических процессов, главным образом, выражениями вида

На основании анализа частотных характеристик безопасности технологических процессов, выполняемых изучаемой СХТ, и динамического синтеза обоснованы ранее не применявшиеся методы и средства повышения эффективности защиты временем операторов изучаемой техники, установлены оптимальные и допускаемые параметры процесса Р>(£), реализация которых позволяет повысить эффективность защиты временем операторов картофелеуборочных агрегатов в 2. ..2,45 раза, операторов ПТЛ - в 2,73...8,25раза, операторов птицеводстви при обслуживании клеточных батарей - в 10 раз.

8. На основании анализа взаимной связи процессов Р0&)и Рт (¿), определяющих надежность защиты работающих в опасных и вредных условиях^ установлено, что зависимость Рг =/(/») во всех изучаемых случаях описывается экспоненциальной функцией. В соответствии с рекомендуемой методикой вероятностно-статистической оценки эффективности защиты работающих в опасных и вредных условиях, параметры процесса определяющие эффективность управления безопасностью труда при использовании предлагаемых технических средств, находятся по известным реализациям процесса Р0$) и виду зависимости Рг = /

9. Схемы предлагаемых технических средств безопасности реализованы в виде опытных образцов, прошли производственную проверку, что подтверждает правильность предлагаемых методик расчета их параметров и позволяет рекомендовать эти средства

ЭГ

для использования в сельскохозяйственном производстве РФ.

10. Социальный эффект выражается в относительном снижении вероятности травмирования операторов картофелеуборочных агрегатов в 4,66 раза, операторов ПТЛ-в 3,66 раза, операторов птицеводства при обслуживании клеточных батарей - в 10 раз, операторов мобильных, кормораздатчиков-в 3, 5.. .3,8 раза, операторов ПМК -в 2,33 раза. Годовой экономический эффект, рассчитанный на единицу изучаемой техники, в ценах 1990 года соответственно составил 47„2 руб., 8448 руб., 62 руб., 51,8 руб., 3476 руб.

ГГ. По результатам исследования рекомендуются для использования в научно-исследовательской и практической работе по охране труда:"

- система оценочных показателей условий и безопасности труда;

- единая методика прогнозирования травматизма на производстве и оценки эффективности трудоохранной деятельности;

- методики вероятностной оценки эффективности защиты временем и технических средств защиты работающих в опасных условиях;

- режимы эксплуатации и параметры настройки изучаемой техники, обеспечивающие максимально возможный уровень безопасности;

- новые технические средства безопасности (положительные решения ШИГПЭ по заявкам на изобретения Ъ 4918347/15*'021497), * 4952825/03(046785), № 5028678/13(058270), № 5019368/15(06 2 5 87, заявки на изобретения * 5017946, № 503Г65Г, Ч- 5037346 и др.)

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Елисейкин В..А., Моисеев S.A. Охране труда рациональное управление //Техника в сельском хозяйстве, 1987, № 7.-С. 7-8.

2. Елисейкин В. А. , Ильяиенко А-А. Обоснование исходных параметров модели сельскохозяйственного предприятия в системе управления охраной труда //Пути обеспечения безопасности технологий и средств электромеханизации в сельском хозяйстве: Сб. науч. тр. ЛСХИ.-Л. ,1990,-С. 66-70.

3. Елисейкин В-А., Котович А.Н., Курбатов МЛ., Моисеев В. А. Применение программируемых микрокалькуляторов в задачах управления охраной труда //Мех. и электр. сел. хоз-ва, 1988, Л II -С. 21-23.

4. Лапкунас И. Ч., Елисейкин В. Д., Илгакоипс П., Казлаус-

кас Г. Модель Функционирования плавучего механизированного комплекса (ГШ) // Охрана труда в АПК: Сб. науч. тр. Т. З.-Вильнюс: №ксдас, 1990.-С. 20-23.

5. Шкрабак 3.С.., Елисейкин В.А», Ч'льященко A.A. и др. Предложения по оценке надежности индивидуальной защиты работающих //Средства индивидуальной защиты работающих: Материалы науч.-гехн. конф. 15-16 окт. 1991 г.-С-Пб., I99I.-C. 13-15.

6. Шкрабак З.С., Елисейкин В. А., Бедарев В»В. Теоретические исследования безопасности труда на поточных технологичес1-ких линиях послеуборочной обработки зерна // Пути' обеспечения безопасности жизнедеятельности в АПК: Сб. науч. тр. ЛГАУ.-Л., I99I.-C. 4—II.

7. Елисейкин 3. А., Бедарев В.В., Ильященко A.A., Матюхин В.В. Интенсификация послеуборочной обработки зерна средствами охраны труда //Научные проблемы технического обеспечения агропромышленного комплекса Нечерноземной зоны РС?СР: Материалы науч.-практ. конф. 15-17 мая 1991 г.-С.-Пб., I99I.-C. 84-85.

8. ГОкрабак B.C., Елисейкин В.А., Ильященко A.A., Бедарев В.В. Повышение качества функционирования транспортно-технологи-ческого оборудования и средств безопасности //Пути обеспечения безопасности технологий и средств электромеханизации в сельском хозяйстве: Сб. науч. тр. ЛСХЙ.-Л., I990.-C. 4-10.

9. Курбатов И.П., Дапкунас И.В., Елисейкин В.А. и др. Основные направления снижения уровня производственного травматизма при внутрихозяйственных перевозках в Красноярском АПК //Охрана труда в АПК: Сб. науч. тр. Т. З.-Вильнюс :Мокс лас, I990.-C. 49-50.

10. Шкрабак B.C., Елисейкин В.А., Дапкунас И'.В. и др. Интенсификация производства прессованных травяных кормов в поймах рек средствами охраны труда //Новые разработки в механизации кормоприготовления: Материалы науч.-практ. конф. 20-25 нояб. [991 г.-Рязань, I99I.-C. 15-18.

11. Шкрабак B.C., Елисейкин В.А., Ильященко A.A. Предпосылки повышения надежности защиты операторов птицеводства при обслуживании клеточных батарей //Пути обеспечения безопасности жизнедеятельности в АПК: Сб. науч. тр. ЛГАУ.-Л. ,1991.-С. 40-40.

12. Шкрабак B.C., Елисейкин В. А., Ильященко А. А. „ Бедарев D.D. Состояние и пути повышения безопасности технологического

оборудования в птицеводстве //Научные проблемы технического обеспечения агропромышленного комплекса Нечерноземной зоны РСФСР: Материалы кауч.-пракг. конф. 15-17 мая 1991 г.-С.-Пб., I99I.-C. 117—118.

13. Шкрабак B.C., Елисейкин В.А., Ильященко A.A. Обоснование исходных параметров модели сельскохозяйственного предприятия в системе управления охраной труда //Охрана груда: Науч.тр. Литовской СХА, T.4.-I99I.-Вильнюс: Мокслас.-С. НО-Ш.

14. Дапкунас И.В., Елисейкин В. А., Ильященко A.A. Совершенствование оценки и стимулирования соревнующихся бригад //Обеспечение безопасности труда в агропромышленном производстве: Тез. докл. межвуз» кокф. Каунас-Академия, 24-26 мая 1989 г.Вильнюс, 1989.-Ч.2.-С. 23-25.

15. Елисейкин В.А., Дапкунас И.В. Результаты производственной проверки мероприятий улучшения условий труда на плавучих механизированных комплексах //Материалы международного семинара-совещания по охране труда 2G-27 нояб. 1992 г.~ Каунас : Литовская СХА, 1992 - С. 21-22.

16. Шкрабак B.C., Елисейкин В.А., Белова Т.Н., Пыханова Е.В. Повышение безопасности операторов средств механизации минимизацией опасйых ситуаций и соверпенотвованием конструкций противонаматывающих устройств карданных валов //Повышение безопасности груда работников АПК в условиях перехода к рыночным отношениям! Об. Науч. тр. С.-П6.ГАУ.-С.-П6., 1992.- С. 3-15.

П. Шкрабак B.C., Елисейкин В.А., Ильященко A.A., Пыханова Е.В. Повышение безопасности операторов птицеводства совершенствованием методов и средств охраны труда //Повышение безопасности труда работников АПК в условиях перехода к рыночным отношениям: Cd. науч. тр. С.-Пб. ГАУ.-С.-Пб. ,1992,-С. 31-43.

18. Отособ очистки зерна и устройство для его осуществления /'B.C. Шкрабак, FT.И. Вергун, В.А, Елисейкин, В.В. Бедарсв,

A.A. Ильященко, Ff.И. Кобяков. Положительное решение ВН'ЛИГПЭ от 2I.C37.92 г. по заявке » 4918347/15(021497).

19. Устройство для.блокировки шиберных задвижек бункеров-накопителей зерна/Св. С. Шкрабак, В.В. Бедарев, A.A. Ильященко,

B.А. Елисейкин, М.А. Селиванова. Положительное решение ВН'ПГП,} от 3.09.92 г. по заявке » 5028678/13(058270).

20. Устройство для аварийного выключения привода конвейс-

ра/ B.c. Шкрабак, В.А. Влиоейкин, A.A. Ильященко, В.В. Бедарев, М.А. Селиванова. Положительное решение ВНИИГПЭ от 31.01.92 г. но задаке » 4352825/03/046786/.

31. Устройство для регулирования подачи сыпучего мате pi-ала/ B.C. Шкрабак, П.И. Вергун, В.В. Бедарев, A.A. йльященко, В.А. Морозов, в.А. Елисейкин. Полоаигельное решение ШИГЛЭ от 16.II.92 но заявке й 5019368/15/082587/.

22. Елисейкин В.А., Дапкунао И.В., Чешлев Н.И. Общая концепция прогнозирования чрезвычайных ситуаций в сельскохозяйственном производстве //Шрорм.лиоток А 68-91, ЩШ.-Красноярск,

I99I.-2 с. . '

23. Елисейкин В.А., Дапкунао И.В., Чепелев Н.И. Алгорим управления безопасностью деятельности сельскохозяйственного предпрштия //Инйорл. листок № 77-91, ЩШ.-Красноярск.-4 с.

24. Елисейкин В.А., Дапкунао И.В. Рейтинг-фактор при прогнозировании вероятности чрезвычайных ситуаций //Инфора.листок. № 69-91, ЩШ.-Красноярск, 1991.-2 с.

25. Елисейгага В.А., Дапкунао И.В. Влияние бифуркационных ограничений на точность прогноза производственного травматизма //Инфори.листок * 263-91, ЩШ.-Красноярск.-2 с.

Типография Санкт-Петербургского государственного аграрного университета, г. Пушкин, ул. Комсомольская, д.14

Подписано к печати <0.03.93 г

Бесплатно