CC BY
78
К вопросу исследования сложных биотехнических систем
В.Д. Поздняков, д.т.н., профессор, В.А. Ротова, к.т.н., Оренбургский ГАУ; О.С. Салыкова, к.т.н., Костанай-ский ГУ
Вопросам исследования сложных биотехнических и биотехнологических систем в животноводстве посвящено большое число научных работ, решающих частные задачи в подсистемах различного уровня [1, 2].
Подсистема первого уровня (наиболее исследованная) машина — животное. Это доильный аппарат — корова, стригальная машинка — шерстообразующее животное (овца, верблюд и т.п.), гребень и машины для вычёсывания пуха у коз и т.д. [3].
Подсистема второго уровня типа машина — человек, которую можно отнести к эргономической, решающей вопросы рационального, в некоторых случаях оптимального, описания
конструктивных параметров оборудования и рабочих мест с антропометрическими, а также функциональными возможностями исполнителя — оператора (машинного доения, стригалей овец, чесальщиков пуха, заточников режущих пар и ветспециалистов) [3—7].
Комплексной оценкой состояния сложных систем может служить результат причинного анализа проявления отрицательных результатов и состояний системы, основанного на методах математического анализа, где основой является вероятностно-статистический и теоретикоинформационный подход к изучению структуры сложных систем (РаШ-анализ) [2].
Основным постулатом Р-анализа выступает предположение о линейности функциональных связей между причинно обусловленными факторами.
Исходным эмпирическим материалом, который обрабатывается методами Р-анализа, явля-
ется массив статистических данных (множество {хг-}), результатов измерения некоторых признаков или факторов, которые в той или иной мере оказывают существенное влияние на ход процесса.
К основным правилам при Р-анализе относятся:
правило редукции как элемент упрощения причинных графов и состояний;
правило разветвления, т.е. выявление координирующих и рассеивающих путей.
Количественная характеристика, которая имеет самое непосредственное отношение к координирующему пути, представляет собой эффект-С, как отношение произведения структурных коэффициентов вдоль пути на дисперсию начальной переменной.
В свою очередь дисперсия переменной в причинном графе равна сумме всех эффектов рассеивающих путей.
Методика Р-анализа предусматривает несколько этапов:
I этап — разработка информационной модели причинного отношения;
II этап — разработка функциональной модели причинно-следственного отношения детерминированных состояний объекта-причины и объекта-следствия;
III этап — определение коэффициентов причинной обусловленности и коэффициентов причинного влияния;
IV этап — анализ коэффициентов рассматриваемой сложной системы на основе сравнения функционалов информации и энтропии причинно-следственных связей (Ш-анализ);
V этап — разработка комплекса практических рекомендаций по повышению функциональной надёжности человека-оператора в биотехнических системах и эффективности функционирования всей системы в целом.
При исследовании труда операторов используются различные методы и системы микроэле-ментных движений или их укрупнений. Наиболее доступные из них — системы микроэлементных нормативов «МТМ» и «МОДАПТС» [1, 2].
Система микроэлементных нормативов времени МТМ характеризуется следующими методическими положениями. Основные движения в системе МТМ делятся на три группы. Первая охватывает движения рук: «протянуть руку» ^), «переместить предмет» (М), «взять предмет» ^), «опустить предмет» (RL), «установить предмет» (Р), «нажать» (АР), «разъединить» (Д), «повернуть руку» (Т), «вращать» (С); вторая — движения глаз: «всмотреться» (EF), «переместить взгляд» (ЕТ); третья — основные движения корпуса и ног: «движение ступни» ^М), «движение ноги или голени» ^М), «ходьба» (^, «шаг в сторону» (SS), «поворот корпуса» (ТВ), «нагнуться» (В), «низко нагнуться» ^), «опуститься на одно ко-
лено» (KOK), «опуститься на оба колена» (KBK), «сесть» (SIT), а также движения для восстановления исходного положения после движений B, S, KOK, KBK, SIT Они обозначаются символом начального движения с приставкой буквы «А» (B — AB, S — AS и т.д.). Движение «встать из положения сидя» обозначается символом STA. В системе МТМ выделено 26 основных движений, по которым с учётом различных факторов, влияющих на их длительность, установлено около 500 нормативов времени.
В системе МТМ за единицу времени принята одна стотысячная часть часа, именуемая TMV Её перевод в обычную систему измерения времени приведён в таблице.
TMV в обычной системе времени
TMV Секунды Минуты Часы
1 0,036 0,0006 0,00001
27,8 1 0,0167 0,00028
1666,7 60 1 0,01667
100000 3600 60 1
Используя набор стандартных одноимённых движений, их вид и описания к ним, а также значения TMV, можно дать подробный анализ трудовой деятельности оператора в реальном процессе, определить кинематику движений и в последующем рассчитать энергетические затраты исполнителя [3—6].
Система «МОДАПТС» (модульная система нормативов трудовых действий) включает 21 временной норматив, сопровождающийся рисунками микроэлементов.
Таким образом, предлагаемый подход с использованием массива данных хронометражных наблюдений позволяет квалифицированно решить ряд задач, связанных с исследованием трудовой деятельности операторов в биотехнических системах и научно обосновать практические рекомендации по повышению функциональной надёжности и эффективности труда исполнителей этих категорий.
Литература
1. Давыдов Э.Г. Исследование операций. М.: Высшая школа,
1996. 383 с.
2. Левин И.Б., Мельник С.Л. Справочник экономиста-организатора труда. Минск: Высшая школа, 1975. 448 с.
3. Ротова В.А. Совершенствование технологии и технического средства для механизированного вычесывания пуха коз. Дисс. ... кан,д. техн. наук. Оренбург, 2009. 416 с.
4. Востриков В.А. Повышение эффективности работы оператора в системе «человек — машина — животное» (на примере машинного доения): дисс. ... канд. техн. наук. Оренбург,
1997. 140 с.
5. Каскинова Н.Н. Совершенствование конструктивнотехнологических параметров для обучения операторов машинного доения коров: дисс. ... канд. техн. наук. Оренбург, 2002. 120 с.
6. Поздняков В.Д. Повышение надёжности и эффективности функционирования операторов механизированных процессов животноводства. Дисс. ... д. техн. наук. Оренбург, 2006. 345 с.
7. Яковенко Т.П. Повышение технологической надёжности оператора путём совершенствования условий труда в системе «человек — машина — животное»: дисс. ... канд. техн. наук. Оренбург, 2003. 105 с.
