CC BY
38
---------------------------------- © А.В. Фролов, В.М. Забабурин,
2009
УДК 622. 367
А.В. Фролов, В.М. Забабурин
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ТРУДА НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ
Разработаны методические основы системы мониторинга безопасности на угольных шахтах. Предложены временные и динамические показатели оценки эффективности управления безопасностью труда. Сформулированы целевая функция СУБТ и ее основные задачи.
Ключевые слова: угольные шахты, безопасность труда, мониторинг безопасности.
Яесмотря на принятые в последние годы усилия по повышению безопасности труда на угольных шахтах уровень травматизма и аварийности при выполнении основных производственных процессов по-прежнему высок. Это говорит, в том числе, и о низкой эффективности функционирования системы управления безопасностью труда (СУБТ). Как показывает практический опыт, тривиального увеличения объемов материальных, человеческих и финансовых ресурсов для коренного исправления такого положения недостаточно Необходима разработка методологии управления безопасностью труда на горнодобывающих предприятиях, которая позволит получить корректную информацию о состоянии контролируемых объектов и определить общие связи между параметрами и факторами безопасности с позиции системности.
Сегодня управление безопасностью труда на угольных шахтах реализуется в основном путем выявления наиболее опасных мест на предприятии (на основе обработки и анализа статистической информации о производственном травматизме и аварийности) и воздействия на них с целью снижения вероятности реализации неблагоприятного фактора. Практика работы шахт и состояние безопасности труда в угольной отрасли говорят о недостаточной социальной и экономической эффективности такого подхода.
На наш взгляд, современная производственная система должна включать в себя, как неотъемлемую часть целого,
£
Наблюдения
Анализ и оценка текущего состояния
> Обеспечение приемлемого
> уровня безопасности
Прогноз
Анализ и оценка прогнозируемого состояния
состояния
Рис. 1. Блок-схема мониторинга состояния системы
управляющую подсистему мониторинга с функциями наблюдения, контроля, оценки, анализа и прогноза ее состояния. Блок-схема мониторинга состояния представлена на рис. 1. Основная цель мониторинга состояния - предотвращение перехода элементов производственной системы из безопасного состояния в опасное исходя из принципов неразрушающего контроля [1]. Этот подход к управлению безопасностью труда не нов, но потенциал его полностью нераскрыт из-за отсутствия знаний о физике взаимодействия шахтных объектов и нарушения принципов комплиментарности.
В этой связи, для повышения эффективности мониторинга безопасности необходимо установить виды, источники и факторы воздействия в условиях шахты; изучить механизм и основные свойства взаимодействия шахтных систем; сформулировать условия, принципы и основные законы взаимодействия; исследовать генезис возможных последствий.
Основные требования к подсистеме мониторинга состояния:
1. Функционирование осуществляется на основании принципов взаимодействия и неразрушающего контроля.
2. Структура подсистемы по форме, направленности и скорости реагирования аналогична организационной структуре эволюционных систем: рецептор (система датчиков) - коммуникации (связи) - центр управления.
3. В качестве методов анализа, оценки и прогнозирования состояния системы в основном использовать детерминированные, при недостатке информации о контролируемых объектах - вероятностные;
4. Критерии оценки - физические, являющиеся функцией состояния системы.
5. Время и скорость релаксации на потоки внешних возмущений стремятся к величинам аналогичных показателей эволюционных систем.
6. Должна обеспечиваться самоорганизация производственной системы в жестко заданных рамках окружающей среды, т.е. восстанавливаться после возмущающих нагрузок и адаптироваться к изменению условий.
7. Приемлемость состояния устанавливается не только с учетом нормативно-правовых аспектов и требований НТД, но главное с учетом конкретных свойств самой системы и условий эксплуатации (характеристик внешней среды).
8. Эффективность управления (функционирования подсистемы) должна определяться экономическими критериями и методами.
Основной постулат, лежащий в основе предлагаемой подсистемы мониторинга состоит в том, что изменение состояния системы есть результат ее обменных процессов с внешней средой. Исходя из этого, соотношение собственного энергопотенциала системы и внешних возмущающих потоков обуславливает состояние системы в дискретный момент времени, поведение ее на заданном интервале времени и уровень возможных последствий. Тогда управление состоянием системы есть управление воздействием с целью минимизации отрицательных последствий и его можно осуществлять путем расчета временных и динамических характеристик системы. Таковыми являются время реакции на внешние возмущения tр и скорость восстановления функциональности системы ув. Оба показателя отражают способность рассматриваемой системы инициировать внутренние компенсирующие процессы, направленные на устранение в ней неравновесности, т.е. проводить релаксацию системы. Первый показатель может считаться критерием оценки эффективности оперативного управления, т.к. характеризует временной интервал приведения в норму элемента системы (или системы в целом) после воздействия на них потоков возмущения
внешней среды. Второй - определяет относительную восстанавливаемость системы и может быть рассчитан по формуле
V -
— у , %/час (1)
Ыр
где Аф - удельная функциональность элемента, %. Равна отношению фактической производительности системы, которая определяется по датчикам контроля, с помощью экспертной оценки, пробным включением или расчетом, к нормативной (обусловленной требованиями НТД); - общее время релаксации элемента, час.
Уровень функциональности системы в целом есть отношение ее функционала (ф) к общему потенциалу (П) выраженное в процентах.
ф — ^ • 100, % (2)
П
Функционал системы характеризует ее текущие возможности по выполнению основной функции. Потенциал - обусловлен предельными значениями заданного параметра и способностью выполнять функции в полном объеме.
Для повышения оперативности управления системой целесообразно проводить восстановление системы по параллельно-совмещенным схемам с учетом коэффициента релаксации (рис. 2). Коэффициент релаксации системы (£р) характеризует относительную величину запаздывания реакции системы на воздействие возмущающих потоков внешней среды. Его численное значение всегда равно отношению общего времени релаксации системы (Ер) к длительности восстановления ее первого элемента ^р).
При совпадении во времени начала восстановления функциональности элементов системы и одинаковых скоростях (рис. 2,а) суммарное время релаксации системы определяется из выражения
^tр — ^ р.1 — ^.2 — ... — tp.и , (3)
т.к. в этом случае равен единице.
»р
а)
б)
Ри
. 2. Параллельносовмещенные схемы восстановления сис-
в)
При совпадении во времени начала восстановления функциональности элементов системы, но различных скоростях (рис. 2, б) суммарное время релаксации составит
X (р = (рл • кг • (4)
При этом величина кр >1.
При несовпадении во времени начала восстановления функциональности элементов системы (рис. 2, в) общее время релаксации определяется с учетом выражения (4), а величина крышах.
Внешнее проявление результатов управления состоянием системы неоднозначно и может заключаться в уходе от опасности, адаптации к опасности, влиянии на опасность, восстановлении функциональности после контакта с опасностью и проч. Эффективность всех этих способов, как и выбор оптимального для данных условий определяется разностью энергопотенциалов системы и внешней среды. При этом необходимая информация для обоснованного вы-
бора может быть получена только с помощью подсистемы мониторинга состояния.
Рис. 3. Поведение системы на оси развития: а - траектория поведения системы; б - «Дерево развития» системы
Если контролировать систему только на ее входе и выходе, то невозможно дать корректную характеристику состояния системы в дискретные моменты времени. При таком подходе эффективность оперативного управления состоянием будет очень низка. Траектория поведения системы с позиции прошлого (как свершившийся факт) будет обезличена (рис. 3, а).
Ответить на вопрос: «Почему система именно в этот момент времени перешла в иное состояние?» - практически невозможно. Графическая интерпретация траектории поведения системы, полученная в результате мониторинга (в настоящем времени), будет представлять собой сложные ветвящиеся структуры «деревья развития» с количественной мерой степени возможности выбора сценария развития системы по той или иной ветви (рис. 3, б).
При этом величину количественной оценки следует определять не как итог обработки статистики по производственному травматизму и аварийности исходя из опыта работы аналогичных систем в подобных условиях, а как результат соотношения параметров, определяющих способность системы к сохранению своего устойчивого работоспособного состояния.
Таким образом, предлагаемая подсистема мониторинга безопасности призвана повысить эффективность СУБТ на угольных шахтах. Целевой функцией такой СУБТ будет прогноз состояния
контролируемых объектов [2], а основными задачами будут являться:
• Снижение производственной опасности до фонового уровня;
• Минимизация затрат и ущербов, обусловленных травмами, авариями и профзаболеваниями;
• Повышение эффективности труда;
• Реорганизация структуры и механизмов управления производством и т.д.
Предложенный методический подход позволит рассматривать управление безопасностью на горнодобывающих предприятиях как способ создания предпосылок появления детерминированных событий, путем отслеживания состояний и изучения поведения системы на временной оси.
---------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Фролов А.В., Забабурин В.М. Энергетическая концепция обеспечения безопасности эргатических систем//Безопасность жизнедеятельности. Матер. Ме-ждународ. науч.-метод. конф. к 100-летию ЮРГТУ (НПИ), Новочеркасск: ЮР-ГТУ, 2007. - С. 75-81.
2. Фролов А.В., Забабурин В.М. Оценка и прогнозирование профессиональных рисков при ведении основных производственных процессов в шахтах Восточного Донбасса//Безопасность горных предприятий: Сб. науч. тр. по матер. симпозиума «Неделя горняка - 2007». - М.: Изд-во «Мир горной книги», 2007. - С. 97108. ЕШ
Frolov A V., Zababurin V.M.
WORK SAFETY MANAGEMENT METHODOLOGY PERFECTION ON COAL MINES
The designed systematic foundation of system monitoring of safety on the coal mine. It is offered temporary and dynamical indexes ofjudgment of the effectual of management safety work. The worded function of aim of the SMSW and her main problems. Key words: coal mines, work safety, safety monitoring.
— Коротко об авторах ----------------------------------------------
Фролов А.В. - профессор, академик МАНЭБ, зав. кафедрой «Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды», ЮРГТУ (НПИ) кафедра «Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды»,
Забабурин В.М. - доцепт, кандидат технических паук, член- корр. МАНЭБ, Шахтинский институт ЮРГТУ (НПИ), кафедра «Промышленная и экологическая безопасность», E-mail: bgd_frolov@mail.ru.
