CC BY
11
ную на повышение противоаварийной устойчивости угольных шахт. Большую роль в этом сыграл Центральный штаб при Минпромэнерго РФ, который сумел в непростых условиях перестройки создать полигон для подготовки кадров на базе Новомосковского отряда (Тульская обл.), где сконцентрировано мощное современное оборудование, которое в случае аварии может быть оперативно доставлено в любую точку России, причем вместе с личным составом. Последнее обстоятельство немаловажно, т.к. численность современных отрядов на местах как правило недостаточна для проведения аварийно-спасательных работ в случае масштабных аварий (пожаров, взрывов, прорывов воды и др.). ВГСЧ необходимо сохранить и повысить уровень технического оснащения, так как никакие роботы не смогут работать в аварийных ситуациях, а Российские горноспасатели доказали, что могут спасать шахтеров даже в очень сложных и опасных условиях аварийного участка шахты .
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Борьба со взрывами угольной пыли в шахтах. Нецепляев М.И., Любимов А.И. и др. - М.: Недра, 1992.-298с.:ил.
,— Коротко об авторах-
Вернигор В.М. - кандидат технических наук, генеральный директор ассоциации «Нефтегазэксперт».
- © А.В. Фролов, В.М. Забабурин,
А.В. Меркулов, 2006
УДК 622.837
А.В. Фролов, В.М. Забабурин, А.В. Меркулов
КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ТРУДА НА ГОРНОДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
24
Г7о современным представлениям уровень производ-
II ственной опасности отличен от нуля и обеспечение приемлемого уровня риска на промышленных объектах сводится к решению задачи управления. Значительный уровень аварийности и травматизма в горнодобывающей отрасли свидетельствует о низкой эффективности работы служб охраны труда. Действующая сегодня на угольных шахтах система управления безопасностью труда (СУБТ) имеет ряд существенных недостатков:
• Гипертрофированный рост организационных структур;
• Параллелизм и необоснованное дублирование деятельности;
• Неадекватная направленность управленческих действий;
• Высокий уровень субъективности при принятии решений;
• Недостаточная ориентация структур на обоснованный конечный результат;
• Низкая эффективность управления и т.д.
В основном эти недостатки обусловлены неадекватностью используемых принципов организации, методических подходов и критериев оценки эффективности управления законам техносферы и уровню решаемых задач. В результате производственный травматизм растет, производительность труда снижается, а предприятия несут значительные финансовые потери. Такое положение дел в отрасли просто недопустимо. Поэтому, на наш взгляд, при проектировании СУБТ на шахте, организации ее структуры и реализации управленческих функций следует учитывать особенности генезиса появления, формирования и реализации опасных событий; механизм взаимодействия объектов и субъектов управления и, наконец, саму природу различных систем. Решение этого круга проблем не возможно без разработки концептуальных основ обеспечения безопасности. Для того, чтобы их сформулировать прежде всего следует уяснить и принимать как факт следующие исходные положения (постулаты):
25
1. Все рассматриваемые системы, их элементы и связи взаимоувязаны единым энергетическим пространством (полем), в котором объективно действуют законы сохранения как результат действия обменных процессов.
В соответствии с этим произвольное случайное изменение системы невозможно. Она просто вынуждена развиваться (следовать) по определенным траекториям, подчиняясь причинно-следственному характеру эволюции. Поэтому, наглядно отобразив различные состояния системы в координатах изменения ключевых параметров и выявив их динамику можно детерминировано определить ее положение в любой дискретный момент времени.
Решая эту задачу на практике, мы неизбежно сталкиваемся с двумя проблемами. Первая состоит в обоснованном выборе параметров, которые объективно отражали бы состояние системы во времени и пространстве т.е. являлись бы функциями ее состояния. Учитывая, что в основе всех явлений природы лежит движение материи, формы этого движения различны и способны взаимопревращать-ся, а общей мерой всех форм движения является энергия, то можно сделать вывод о правомерности ее использования в качестве критерия оценки состояния системы. Действительно, внутренняя энергия (как и энтропия) системы являются функциями ее состояния, т.к. величина их изменения при переходе системы из одного состояния в другое не зависит ни от начального и конечного ее состояний, ни от способа (вида) переходных процессов. А раз так, то энтропия может быть представлена в виде разности значений некоторой функции координат и скоростей. При этом бесконечно малые изменения функций состояния представляют собой полные дифференциалы, представляющие собой полную характеристику состояния системы в данный дискретный момент времени.
Вторая проблема сопряжена с поиском оптимального (адекватного) методического подхода определения энергетического потенциала системы и его изменения во времени. При этом можно идти двумя принципиально отличными путями:
26
- исследование закономерности процессов взаимодействия на атомно-молекулярном уровне, с последующим определением внутренней энергии всей системы.
- выделение внешнего идентификатора (аналога) внутреннего состояния системы путем изучения циклических процессов самоорганизации естественных природных систем.
Если рассматриваемую систему принять за точку с элементарным энергетическим потенциалом, находящуюся в энергетическом (пассионарном) пространстве окружающей среды, то первый методический подход реализуется на основании концепции заряда (носителем энергии является отдельный заряд), а второй метод - базируется на концепции поля (в роли носителя энергии выступает пространство, по объему которого она и распределена). Использование полевой концепции для определения детерминированного состояния системы в дискретный момент времени более предпочтительно в условиях сильной нелинейности среды и наличии многократных переходных (колебательных) процессов, т.е. в обычных условиях функционирования производственных предприятий горнодобывающего комплекса.
2. Дифференциация систем на технические, экологические, социальные и проч. достаточно условна вследствие относительности деления материи на вещество, энергию и информацию, наличия единого механизма протекания обменных процессов и подчиненности их общим закономерностям материального мира.
В этой связи исследование и эволюционных (природных), и креационных (искусственно-созданных) систем следует производить с единых позиций. При этом, конечно, необходимо учитывать существенно более низкий уровень разнообразия и упорядоченности креационных систем по сравнению с природными. Здесь возникает вопрос о причинах такого различия и способах их устранения (нивелирования). Ответ на него дает ключ к повышению эффективности управления, обеспечению безопасности и даже гармонии в производственных системах. Рассмотрим прин-
27
ципы организации и функционирования во внешне различных системах.
В природных системах многообразие свойственное беспорядку, не уничтожается и не замещается, а дополняется разнообразием порядка. При этом преумножается не только порядок, но и разнообразие, т.е. происходит естественная самоорганизация системы за счет передачи больших потоков энергии и вещества. Система приобретает ранее несвойственные ей свойства и переходит в следующее качественно новое состояние. Так идет эволюционное развитие природных систем.
В креационных системах порядок и разнообразие противостоят друг другу, т.к. при их создании всегда участвует принцип «отсечения лишнего». Это происходит вследствие того, что стремясь овладеть окружающим миром человек значительно его упрощает, а значит и нарушает естественные структурно-функциональные взаимосвязи между ее элементами. Отсюда и более высокий уровень опасности эрготических систем, и низкая надежность более сложных производственных систем, и внешне непреодолимые противоречия между порядком и разнообразием в них. Но так ли антагонистичны эти противоречия?
3. Самоорганизация как форма (условие) эволюции объектов физического мира присуща не только природным системам, но и инертной материи, которая при определенном сочетании внутренних и внешних параметров способна приобретать свойства к устойчивым состояниям.
Действительно, работа любой производственной системы осуществляется в рамках жестко заданных условий функционирования элементов внешней природной среды, при которых переход одного из них за порог допустимого использования неизбежно приведет к деградации всей системы. Это утверждение подводит нас к одному из важнейших обобщенных свойств систем - устойчивости. Устойчивость любой системы в т.ч. и человеко-машинной (ЧМС) есть относительное понятие, которое является результатом взаимодействия всех ее элементов и связей между собой и внешней средой. В основе такого взаимодействия
28
лежат обменные, взаимно компенсирующие процессы излучения-поглощения энергии, которые определяют характер и условия функционирования внутрисистемных элементов. Вывести систему из устойчивого состояния можно только из вне, поэтому между устойчивостью системы и потоками внешних возмущений существует функциональная зависимость, выражающаяся через соотношение энергетических потенциалов системы и окружающей среды.
Так как абсолютной устойчивости в природе нет, то под «устойчивостью системы» следует понимать флуктуации энергетических потенциалов ее элементов относительно определенной величины (приемлемого уровня) под действием внешних и внутренних сил (энергетических потоков), при которой обеспечивается сохранность структуры системы и ее функциональных качеств. Основным показателем устойчивости системы следует считать адекватность реакции, т.е. совокупность компенсирующих (защитных) действий, направленных на нормализацию (восстановление) энергетического потенциала системы. Причем понятие «адекватность реакции» включает не только целенаправленность управляющего действия, но и его скорость, которая по величине должна стремиться к динамическим пределам свойственным физиологическим реакциям живых организмов. Это, по сути есть скорость релаксации системы, вектор действия которой всегда противонаправлен вектору распространения не-равновесностей системы (он же вектор перестройки энергетического поля).
Система считается устойчивой при выполнении следующих двух условий:
- она способна восстанавливаться после возмущающих нагрузок, величина которых не превышает пределы ее оптимального использования.
- она может адаптироваться к постоянно изменяющимся условиям внешней среды.
Эти условия лежат в основе общеструктурного процесса организации любого материального объекта в т.ч. и произ-водственного предприятия. Система обладающая
29
такими способностями считается самоорганизующейся, т.е. способной к эволюционному развитию за счет включения в нее новых свойств элементов и связей ее составляющих на основе принципа комплиментарности. Процесс такого включения в результате взаимодействия системы с окружающей средой завершается переходом системы в качественно новое состояние. Эта условная точка в пространстве параметров исследуемой системы является точкой ее бифуркации. Выбор пути дальнейшего развития системы здесь случаен лишь на первый взгляд. Поведение системы в таких точках строго определено, но трудно определимо из-за большого разнообразия влияющих факторов и квазистационарного характера их изменения. Задача изучения поведения системы и отслеживания ее дискретных состояний на выбранном отрезке развития более проста и решается с помощью системы нелинейных уравнений. Такой методический подход позволяет создать условную секущую плоскость, временные и геометрические параметры которой стремятся к нулю и получить «тонкий срез» состояния системы в дискретный момент времени.
Единство разнообразных форм соответствия (основной и дополнительной) по сути и определяет условия оптимального существования и развития рассматриваемой системы. При этом на практике очень важно, чтобы производственная система перешла не в какое-либо, а в строго определенное состояние. Это достигается реализацией комплекса управляющих действий, в физическом плане представляющих собой процесс обмена энергией между окружающей внешней средой и системой, который напрямую связан с обменом информацией между ними. Состояние системы при восприятии информационных потоков изменяется, т.е. происходит изменение ее энергетического потенциала. Таким образом, если найти способ детектировать информационные процессы мы получим возможность определять энергию системы и ее изменение при взаимодействии с внешней средой.
Особо следует подчеркнуть органическую взаимосвязь организованности системы и возможности управления ею.
30
Организованность есть необходимое условие управления системой. В свою очередь, управление становится предпосылкой новой, более высокой организации системы, т.к. смысл управления и организации заключается в достижении устойчивого состояния, при котором все элементы системы функционируют в оптимальном режиме.
Таким образом, чем более организована производственная система, тем она более управляема.
Представленная цепь рассуждений позволяет сформулировать три взаимоувязанных подхода обеспечения безопасности на горнодобывающих предприятиях как частном случае функционирования ЧМС и предложить некоторые рекомендации для адекватного проектирования СУБТ на угольных шахтах.
• Деятельность производственных систем подчиняется общим законам материального мира и, следовательно, изучение ЧМС следует производить на основании эволю-ционно-синергетического подхода, сущность которого состоит в выявлении общих механизмов и закономерностей самоорганизации систем.
• В основе функционирования производственных систем лежат процессы обмена веществом, энергией и информацией с окружающей природной средой, поэтому исследование процессов формирования, развития и реализации опасности в производственных системах целесообразно производить с позиции энергоэнтропийной концепции.
• Структурно-функциональные характеристики производственных систем таковы, что для исследования их поведения и развития, а также оценки дискретных состояний самой системы в пространстве и времени предпочтительно использовать полевую концепцию, поскольку наряду с полной энергией поля появляется возможность определить энергетический потенциал в любой точке пространства.
Опираясь на разработанные выше концептуальные основы обеспечения промышленной безопасности , можно дать рекомендации по проектированию СУБТ в условиях горнодобывающих предприятий.
31
Современная угольная шахта должна включать в себя СУБТ как неотъемлемую часть системы управления производством. При этом
- организационная структура строится по аналогии с защитной системой природных объектов (рецептор - коммуникации связи - центр управления);
- оперативность управления сопоставима со скоростями физиологических реакций живых организмов;
- функции наблюдения, анализа, оценки и прогноза реализуются на основании принципов взаимодействия и неразрушающего контроля;
- приемлемость состояния системы безопасности труда устанавливается не только с учетом нормативно-правовых актов и технической документации, но и с учетом специфических свойств самой системы и условий ее эксплуатации;
- в качестве методов анализа, оценки и прогнозирования состояния системы в основном использовать детерминированные, при недостатке информации о контролируемых объектах - вероятностные;
- оценка эффективности управления должна определяться социально-экономическими критериями и методами и т. д.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кузнецов Е.Б. Самоорганизация как форма эволюции социальных систем \\ Жизнь и безопасность, 1999, № 3-4, С. 10-16.
,— Коротко об авторах
Фролов А.В. - профессор, кандидат технических наук, академик МАНЭБ, заведующий кафедрой «БЖД и ООС» Южнороссийского государственного университета (НПИ). Забабурин В.М. - доцент, кандидат технических наук, Шахтин-ский институт ЮРГТУ (НПИ).
Меркулов А.В. - доцент, кандидат технических наук, Шахтин-ский институт ЮРГТУ (НПИ).
32
