К вопросу эргономики в теплоэнергетике Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

УДК 621.1:624(07)

К ВОПРОСУ ЭРГОНОМИКИ В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ © 2011 г. P.A. Амерханов, К.А. Гарькавый

Кубанский государственный аграрный Kuban State Agrarian

университет, г. Краснодар University, Krasnodar

Изложены основные положения эргономики и их значимость в теплоэнергетике. Приведены методы оценки аварийных ситуаций, вопросов безопасности жизнедеятельности. Анализируется проблема адаптации к нестандартным условиям труда.

Ключевые слова: теплоэнергетика; эргономика; адаптация; эффективности производства; безопасности жизнедеятельности.

Main conditions of ergonomics and their significance in heat energetics were stated. Methods of assessment of emergency situations, problems of life safety were cited. The problem of adaptation to the nonstandard conditions of work has been analyzed.

Keywords: heat energetics; ergonomics; adaptation; effectiveness of production; life safety.

Непрерывное совершенствование производства дает импульс к изменению технологий. Получают дальнейшее развитие автоматизированные технологии, используемые непосредственно в процессе производства или в средствах его поддержки и контроля, и намечается тенденция к интеграции таких систем, примером которой является создание заводов-автоматов. Примером интенсивно развивающихся технологий служат нанотехнологии. Производственные технологии влияют на работающих людей непосредственно, при этом выбор средств проведения работ по данной технологии остается небольшим. И сегодня большинство производств используют технологически обоснованный подход к проектированию и внедрению новых технических систем.

Новые технические решения имеют место во всех областях теплоэнергетики: компьютерное моделирование процессов тепломассообмена; эффективные методы интенсификации гидродинамических и теплообменных процессов методом дискретно-импульсного ввода и трансформации энергии; комплексные интегральные системы теплоснабжения; использование возобновляемых источников энергии [1, 2].

Необходимо согласиться с тем, что качество и эффективность функционирования современных сложных систем определяется не только техническими характеристиками элементов, агрега-

тов и подсистем. В процессах проектирования, производства и эксплуатации систем неизбежно участвует человек и характеристики его деятельности существенным образом определяют функциональные свойства и параметры системы в целом. В связи с этим комплекс человек — система — среда обитания (ЧМС) имеет решающее значение в повышении эффективности производства во всех областях техники. Предметом изучения указанного комплекса является эргономика.

Эргономика занимается комплексным изучением и проектированием трудовой деятельности с целью оптимизации орудий, условий и процессов труда. Оптимизация трудовой деятельности и условий ее осуществления, создавая необходимые предпосылки для сохранения здоровья и развития личности работающих, позволяет достигать значительного повышения эффективности и надежности деятельности человека [3—5].

Структурная схема эргономики с указанием её составляющих элементов, взятая из работы [4], приведена на рисунке.

Одна из важнейших категорий в эргономике — это деятельность. Это специфически человеческая форма отношения к внешнему миру. Каждый момент выполнения определенного действия характеризуется значительной степенью адекватности предмету, орудием и условиям труда за счет оперативности субъективного образа, который вы-

ступает регулятором самих же действий. Деятельность человека в эргономике включает следующие составляющие: предмет научного изучения, управление (требуется организация), проектирование (т.е. выявление средств оптимальной реализации деятельности), оценки по различным критериям (эффективность, надежность, комфортность и др.); это начало, содержание и результат анализа.

Физиологический

Структурная схема эргономики

Деятельность — это сложная, многоуровневая, динамическая структура со значительными возможностями перехода от одного уровня к другому.

Одна из проблем, возникающих в деятельности человека, в особенности при обслуживании сложного технического устройства, это его совместимость с машиной и условиями работы. В общем случае следует рассматривать следующие виды совместимости оператора с технической системой и окружающей средой [6]: биологическую, пространственно-антропометрическую, информационную, энергетическую совместимость, а также эстетическую удовлетворенность при работе.

Становится очевидным, что во всех областях действия человека (оператора), а именно проектирования, сооружения технического объекта или системы обслуживания и эксплуатации следует учитывать принципы эргономики. Только при этом можно удовлетворить требования эффективности и надежности работы технического объекта (системы), учесть и физические, биологические социальные и культурные факторы, действующие на человека в его рабочем пространстве.

Естественно, что во время работы, в особенности, если речь идет о новой, более сложной технике, стоит задача адаптации в условиях ЧМС, при этом возникают вопросы также и адаптации техники к человеку [7, 8]. Эти вопросы должны учитываться на всех этапах— на стадии формулировки технического задания, на

стадиях эскизного, технического и рабочего проектирования. Это достигается при учете в процессе проектирования следующих комплексных эргономических показателей системы: приемлемость созданных условий для работы или пребывания, освоение, управление системой или ее полноценное обслуживание.

Пригодность для проживания понимают как меру соответствия условий труда человека к биологически оптимальным параметрам рабочей среды, исключающих лишнюю трату рабочей силы, отрицательно влияющих на его психического состояния и здоровья. Пригодность для проживания определяет не только физические факторы внешней среды (температура, шум, загазованность), но и психофизиологические (соответствие интенсивности и скорости информации к возможностям восприятия человека), психологические (межличностные отношения, сплоченность коллектива), антропометрические (работа в ограниченном, замкнутом пространстве в неудобной позе). Изучение и проектирование пригодности для проживания в системе ЧМС требуют использования данных всех групповых эргономических показателей.

Методы анализа и оценки эргодинамических явлений основываются на теории вероятности и регрессивных моделей. Воздействие всех факторов можно представить в виде случайной величины X, равной произведению конкретных случайных величин хк [9—11]

.X — 1 ' X^k 2 ...Xk" •

Найдем математическое ожидание M[X M [X ] — M [xf1 ' xf2...xf"\

Обозначим любую из констант человеческого тела Y Эту величину будем рассматривать как функцию от М[Х\

Y — ¥(M[X]). (1)

Функция (1) должна обладать определенными свойствами. В частности, значения Y должны давать постоянную величину для каждой из констант тела человека. Функция у определяется экспериментально. В первом приближении эту функцию можно считать линейной, т.е.

Y — kM [X] + b .

Однако это приближение не всегда верно. Отклонение от средних значений констант организма можно представить в виде дисперсии

D[X ] — M [(X - M [X ])2]

Если отказаться от представления случайной Марковской функции распределения, то возможности математического описания воздействий

внешней среды на организм человека можно осуществить с помощью потоков событий или случайных процессов.

Методика оценки, эффективности мероприятий по охране труда свидетельствует о том, что уровень производственных опасностей характеризуется не только вероятностью Р(г, г+ т) того, что в исследуемом промежутке времени (г, г— т) не произойдет ни одной травмы, но и математическим ожиданием времени потери трудоспособности с момента получения травмы.

Вредоносные действия, которым подвергается человек на производстве, делятся на производственные вредности (В) и производственные опасности (О), а в качестве меры, характеризующей уровень производства с точки зрения соблюдения требований безопасности жизнедеятельности, можно использовать вероятность

Р (() = Р (В)Р (О) .

В ряде работ представлены регрессионные модели зависимостей травматизма от одного или более производственных факторов, в частности рассматривается квадратичная функция регрессии, определяющей влияние факторов организации и технологии строительства на производственный травматизм. Приводится коэффициент множественной корреляции, который показывает, какая доля связи приходится на травматизм и выбранные признаки. При построении регрессионной модели отмечается, что признаки должны отбираться так, чтобы достаточно хорошо характеризовать все три группы факторов (организационные, технологические, психофизиологические) во всей сложности их взаимосвязей.

Кроме вероятностных подходов при построении математических моделей динамики гомеоста-тических систем организма, широко используются законы сохранения энергии. Так в работе [12] процесс адаптации организма разделяется на п факторов. Для каждого фактора вводятся два состояния — фактическое у и текущее оптимальное у.т. Адаптация оценивается производной по времени от у и считается, что

^уг = т1(Ут- Уф); I = (1 - п),

где т1 — приведенная антропологическая характеристика тела.

Надежность работы человека определяется достоверностью безошибочной работы Р

P =

N - n N '

где N — общее число выполненных операций; п — число ошибок при выполнении этих операций.

Следствие утомленности, недостаточного опыта и т.п., количество ошибок при выполнении работ увеличивается, что может привести к аварии, травме, появлению брака. Поэтому необходимо определить и интенсивность ошибок при исполнении разных операций:

К = ^сг.

-"■ус

тм

где тср — среднее значение времени реакции; тм — время реакции в данный момент времени.

Для стабильности работы группы существенное значение имеет «живучесть» группы. Под «живучестью» группы понимается число ее состояний, при которых группа сохраняет работоспособность Р:

с

X Л - 2(С -1)

р = _,

2(С -1)

где С — число рабочих в группе; Л — число освоенных специальностей, профессий, число связей оператора и т.д.

В наши дни оперативную организацию работы невозможно представить без эргономики, т.е. технологии конструирования работы, которая основывается на учете не только технических характеристик устройства, но также и анатомии, физиологии и психологии человека.

Литература

1. Теплоэнергетические установки и системы сельского хозяйства / P.A. Амерханов, A.C. Бессараб, Б.Х. Драганов [и др.]; под ред. Б. Х. Драганова. М., 2002. 423 с.

2. Амерханов P.A., Драганов Б.Х. Теплотехника: учебник для вузов. 2-е изд. , перераб. и доп. М., 2006. 432 с.

3. Ергономка в будавнищш / AC. Белков, ВА Шевя-ков, ВА Шаломов [та шш.]. Днтропетровськ, 2009. 206 с.

4. 1васькевич I.O. Ергономка. Тернопшь, 2002. 168 с.

5. Кушниренко Э.Ю., Матюхин В.А. Интегральный показатель функционального отклика организма на воздействие множества факторов внешней среды // Бюл. CO АМН CCCP. 1986. № 5. C. 73-82.

6. Малоземов В.В., Рожнов В.Ф., Правецкий В.Н. Cto-стемы жизнеобеспечения экипажей летательных аппаратов. М., 1986. 584 с.

7. Волков Г. Д., Оконская Н. В. Адаптация и ее уровни // Философия пограничных проблем науки. ^ци-альное и биологическое. Пермь, 1975. Вып. 7. C. 134—142.

8. Канеп В.В., Слуцкер Д. С., Шафран Л.М. Адаптация человека в экстремальных условиях среды. Рига, 1980. 184 с.

9. Михлин С.Г. Вариационные методы в математической физике. 2-е изд., перераб. и доп. М., 1970. 512 с.

10. Крамер Г. Математические методы статистики.

11. Дынкин Е. Б. Основания теории марковских процессов. М., 1959. 227 с.

12. Меерсон Ф. 3. Адаптация, стресс и профилактика. М., 1981. 278 с.

М., 1975. 648 с.

Поступила в редакцию

15 ноября 2010 г.

Амерханов Роберт Александрович — д-р техн. наук, профессор, Кубанский государственный аграрный университет. Тел. (861) 221-58-54. E-mail: energyksau@mail.ru

Гарькавый Константин Алексеевич — канд. техн. наук, доцент, Кубанский государственный аграрный университет. Тел. (861) 221-58-54. E-mail: energyksau@mail.ru

Amerkhanov Robert Aleksandrovich — Doctor of Technical Sciences, professor, Kuban State Agrarian University. Tel. (861) 221-58-54. E-mail: energyksau@mail.ru

Garkaviy Konstantin Alexeevich — Candidate of Technical Sciences, assistant professor, Kuban State Agrarian University. Tel. (861) 221-58-54. E-mail: energyksau@mail.ru