CC BY
49
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ СИСТЕМЫ «ЧЕЛОВЕК-МАШИНА-СРЕДА» НА НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНИКИ «ДЖОН ДИР» В УСЛОВИЯХ ВОЛОГОДСКОЙ ОБЛАСТИ
А.С. НАЗАРЕНКО, проф. каф. технологии машиностроения и ремонта МГУЛ, канд. техн. наук, Ф.А. ДАЦ, асп. каф. технологии машиностроения и ремонта МГУЛ
Техническое состояние тракторов оказывает огромное влияние на важнейшие показатели эффективности и качества работы, такие как рентабельность, фондоотдача, расход топливно-смазочных материалов и др. От состояния техники зависит количество и качество производимой продукции, эффективность использования рабочего времени, дополнительные затраты на топливо и трудоемкость текущих ремонтов.
В то же время при анализе зарубежных тракторов «Джон Дир» в условиях Вологодской области было установлено, что эргономичность, экологичность и производительность техники, на наш взгляд, в целом отвечает требованиям работы в лесу. Но более глубокий анализ, основанный на обработке данных исследования
коэффициента технической готовности и производительности, показал необъективность и высокие простои, порой достигающие 24 часов и более. Экономический эффект после четырех лет эксплуатации трактора близится к нулю и использовать технику становится нерентабельно [1]. Для установления факторов, определяющих снижение показателей эффективности и надежности использования техники фирмы «Джон Дир» в условиях Вологодской области, необходим комплексный подход к условиям системы «человек-машина-среда» (Ч-М-С), который предполагает управление техническим состоянием машин [2].
Структура и взаимосвязь основных составляющих этой системы представлены на рис. 1.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2008
51
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
Надежность техники «Джон Дир» является исключительно важным, но не единственным показателем, определяющим эффективность, производительность, качество выполнения технологических операций, для которых эта техника предназначена. Любая техника эксплуатируется и обслуживается человеком-оператором, и поэтому последний должен также рассматриваться как одно из важных составных звеньев всей системы Ч-М-С, от надежности работы которых зависит эффективность использования машин. Оператор - это человек, основу работы которого составляет взаимодействие с машиной, предметом труда и внешней средой посредством дистанционного управления, что и отражено на схеме (рис. 1). Надежность работы оператора - это способность выполнять операции в течение определенного времени при заданных внешних условиях. Показателями надежной работы оператора являются квалификация, опыт, безошибочность, готовность быстро принимать решения и восстанавливаемость по аналогии с показателями надежности технических устройств. Основными направлениями повышения надежной деятельности оператора являются следующие.
Конструктивно-технологические мероприятия включают разработку конструкций и технологий, приспособленных к человеку, или эргономическую и эстетическую модернизацию действующего оборудования, разработку рациональных алгоритмов, оптимизацию параметров окружающей среды, которые можно оценить в общем виде коэффициентом, учитывающим влияние:
К = К • К • К (1)
^КТ ^ЭРГ ^ЭСТ ^ЭРГд5 vA/
где КЭРГ - эргономического фактора;
КЭСТ - эстетики;
КЭрГд - эргономического дизайна.
Теоретическими проблемами обеспечения надежности оператора конструктивными и иными средствами занимается комплексная наука техническая эстетика и эргономика, а конструкторским, системным, проектным методом, обеспечивающим реализацию ее рекомендаций в промышленности, является эргодизайн.
Организационные мероприятия включают разработку режимов труда и отдыха с учетом характера трудовой деятельности
и психофизиологических особенностей человека, а также психофизиологический отбор операторов в соответствии со спецификой трудовой деятельности, которые можно учитывать относительным коэффициентом КОРГ.
Медико-биологические мероприятия включают разработку средств, повышающих работоспособность и снижающих утомляемость оператора: организацию ночного питания, спецрациона, комплекса тренировок, снятия психофизиологических нагрузок и пр. Степень влияния можно оценить КМБ.
На надежность работы оператора влияют многие опасные и вредные производственные факторы, которые можно свести в четыре группы.
1. Физические факторы, которые можно оценить коэффициентом безопасности работы - К
б.
Это движущиеся части оборудования, обрабатываемого материала; кромки; заусенцы на машине, обрабатываемых заготовках; запыленность рабочей зоны; температура воздуха и рабочих поверхностей машин и заготовок (деталей); шум, вибрации, ультра- и инфразвук, освещенность на рабочем месте, контрастность и блеск поверхностей в поле зрения оператора, которые оценивают КБ - коэффициент безотказной работы.
2. Психофизиологические факторы.
Физические перегрузки:
- статические (возникающие в условиях статического мышечного напряжения);
- динамические (возникающие при перемещении в пространстве тела человека).
Нервно-психические перегрузки:
- эмоциональные (связанные с воздействием на чувства человека);
- умственное перенапряжение (связанное с напряженностью внимания);
- перенапряжение анализаторов (связанное с воздействием факторов окружающей среды на органы зрения, слуха и пр.);
- монотонность труда (перегрузки, связанные с отрицательной реакцией организма оператора на так называемый вынужденный, несвободный ритм работы).
3. Химические факторы.
Наличие химических веществ в воздухе и на поверхностях рабочей зоны оператора.
52
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2008
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
Топливная аппаратура
Рис. 2. Мониторинг отказов тракторов «Джон Дир»
------ Коэффициент технической готовности
------ Наработка на отказ (мото-час)
------Производительность м3/смен
Рис. 3. Производительность, к.т.г и наработка на отказ харвестера 1270С за 2006 г.
4. Биологические факторы.
Наличие вирусов, спор грибов, что актуально для отрасли, перерабатывающей древесину в различных состояниях.
Надежная работа оператора в системе Ч-М-С повышается, если параметры перечисленных факторов находятся в допустимых, а тем более оптимальных пределах, регламентируемых различными стандартами (ISO, ГОСТами), что важно и с точки зрения обязательной сертификации продукции отраслевого машиностроения.
С другой стороны, на надежную работу оператора-человека и работоспособность, безотказность, надежность тракторов оказывает влияние среда, в которой эксплуатируется техника.
В соответствии с классификацией регионов по природно-климатическим условиям Вологодская область относится к региону с низкой температурой и сложными почвенными условиями - топкими и болотистыми территориями.
С учетом этого у тракторов фирмы «Джон Дир», работающих в Вологодской области, появляются характерные дефекты и отказы, которые представлены на рис. 2.
Анализ показывает, что преобладающими отказами, влияющими на эффективность работы тракторов «Джон Дир» (харвестер, форвардер) условиях Вологодской области, являются отказы в гидросистеме и электронной аппаратуре, которые существенно снижают ресурс тракторов, а значит производительность, и увеличивают затраты на ТО и Р.
Важным условием повышения эффективности использования тракторов является установление критериев и показателей, характеризующих объективное представление об изменении технического состояния машин.
Характер изменения некоторых показателей тракторов фирмы «Джон Дир» в условиях Вологодской области представлен на рис. 3.
Анализ кривых показывает, что минимальное количество отказов наблюдается при наработке через 200-300 мото-часов после очередного ТО, и далее по мере работы тракторов резко увеличивается количество отказов, что говорит о необходимости технических воздействий на ранней стадии и обосновании оптимальной периодичности ТО и Р
С учетом вышеизложенного можно сделать вывод о влиянии на работоспособность тракторов большого количества факторов, а именно работы оператора-чело-века, интенсивности изменения состояния тракторов(машин) и конкретных природноклиматических условий Вологодской области (среда).
Для учета этих факторов необходим комплексный подход с установлением комплекса управляющих показателей, оценивающих влияние вышеназванных факторов. В качестве таких комплексных показателей можно рекомендовать коэффициент потенци-
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2008
53
