Методика обоснования численности обслуживающего персонала (расчетов) образцов аварийно-спасательной техники Текст научной статьи по специальности «Математика»

УДК 519.83

Методика обоснования численности обслуживающего персонала (расчетов) образцов аварийно-спасательной техники

К. И. Самойлов, С. П. Тодосейчук, Н. Г. Климачева

Аннотация

В статье излагаются теоретические предпосылки на основе эргономики, порядок обоснования и определения численности расчета на примере аварийно-спасательной машины.

Ключевые слова: генеральная и частные задачи управления, блок операций, человек-оператор, образец техники, обслуживающий персонал (расчет), номинальная и эффективная численность.

Methodic of Justification the Number of Service Personal and Type of Search and Rescue Equipment

K. Samojlov, S. Todosejchuk, N. Klimacheva Abstract

Article describes theoretical precondition on the basis of ergonomics, justification the number of service personal on example of search and rescue equipment.

Key words: general and particular management tasks, operation block, sample of equipment, service team, nominal and effective quantity.

1. Теоретические предпосылки

Методика предназначена для обоснования численности обслуживающего персонала расчетов, на образцы техники, разрабатываемые для оснащения сил РС ЧС.

В основу Методики положены принципы и требования эргономики по обеспечению заданного уровня эффективности технических средств при ограниченной численности обслуживающего персонала за счет:

— рационального распределения функций между техникой и человеком;

— обеспечения своевременного выполнения обслуживающим персоналом в целом и каждым оператором в отдельности цикла функционирования образца техники;

— обеспечения соответствия уровня специализации операторов выполняемым функциям;

— обеспечения оптимальной загруженности обслуживающего персонала (каждого человека) в цикле применения технических средств;

— обеспечения соответствия функциональных возможностей обслуживающего персонала заданному уровню производительности обслуживаемой техники.

Принятые ограничения:

— область обслуживания (функциональное пространство) технических средств ограничивается непосредственным применением и текущим техническим обслуживанием;

— численность обслуживающего персонала устанавливается исходя из односменной работы;

— рассматриваются средства только коллективного (группового) использования (машины, станции и т. п.), средства индивидуального использования (единичный инструмент, приборы и т. п.) не рассматриваются. Методическая реализация этих положений состоит

в следующем.

В соответствии с требованиями назначения рассматриваемого образца техники определяется генеральная задача, решаемая при его применении.

Процесс решения обслуживающим персоналом генеральной задачи представляется многоуровневой структурой.

Чтобы решить генеральную задачу, образец техники (система) должен осуществить ряд воздействий на внешнюю среду или изменить свое состояние (возможно и то, и другое). Эти воздействия или новые состояния формируются в результате решения системой ряда одиночных типовых задач управления — частных задач управления (ЧЗУ). В свою очередь каждая ЧЗУ может быть представлена в виде блоков операций. Блок операций представляет собой минимальную совокупность базисных операций, которая может быть законченно выполнена одним человеком (оператором).

Базисная операция в этом случае — это наименьший наблюдаемый элемент работ оператора, т. е. простое действие или элементарная технологическая операция.

Базисные операции могут быть расчленены на психологические операции, которые входят в состав действий базисных операций. На уровне психологических операций определяются требования к информационным моделям в системах «человек—машина». При решении задач распределения функций между техникой и человеком и определения численности обслуживающего персонала целесообразно ограничиться представлением частных задач управления блоками операций.

Блоки операций (операторские блоки), каждый из которых может и должен выполнять один человек-оператор независимо (в смысле непересечения выполняемых функций), определяют номинальную №ном) численность обслуживающего персонала:

п

Nном = X, при / )= / (х,. ) , (1)

/=1

где: Х — количество блоков операций в г-й ЧЗУ, i = 1,2,...я;

х1 — технологическая характеристика ьго блока.

По определению блоков операций соответствующая им численность обслуживающего персонала представляет максимальную величину.

Для получения численности обслуживающего персонала, соответствующего заданной эффективности применения образца техники, номинальное ее значение должно быть проверено (оценено) на соответствие ряду ограничений.

Должна быть проведена проверка (оценка) номинального значения численности на соответствие ограничению по максимально допустимой численности, заданной в ТТТ (ТЗ) на образец:

— ограничению на заданное время выполнения цикла работы образца техники;

— ограничению по уровню загруженности каждой единицы обслуживающего персонала;

— ограничению по производительности образца. Реализация каждого из указанных ограничений

не должна приводить к увеличению численности обслуживающего персонала. Численность может быть уменьшена или остаться неизменной при соблюдении ограничивающих условий. С учетом изложенного чис-

ленность обслуживающего персонала (Нобсл) для образца технических средств определится по соотношению:

N о < N - У N ,

оосл ном / ■ I '

(2)

где: т — количество ограничивающих условий при комплектовании образца техники обслуживающим персоналом; N — количество сокращенных единиц обслуживающего персонала за счет реализации ьго ограничения.

При превышении номинальной численности обслуживающего персонала предельно допустимой (заданной в ТТТ (ТЗ) проводится сокращение численности за счет перераспределения функций между техникой и человеком и за счет группирования операторских блоков, т. е. совмещения функций операторов в рамках штатных специальностей.

2. Порядок обоснования

2.1. Анализ требований назначения рассматриваемого образца техники (ОТ) и определение выполняемой им генеральной задачи.

2.2. Анализ функциональных схем ОТ и определение цикла его функционирования: приведение в готовность, развертывание, применение (выполнение конкретных работ), техническое обслуживание, свертывание.

2.3. Определение совокупности (множества) ЧЗУ, выполняемых ОТ, обеспечивающей решение генеральной задачи.

2.4. Определение для каждой ЧЗУ блоков операций, которые могут быть законченно выполнены (решены) одним человеком-оператором, — контуров управления.

2.5. Составление и заполнение по результатам выполнения пп. 2.1—2.4 таблицы по форме табл. 1.

2.6. Определение номинальной численности обслуживающего персонала с использованием данных таблицы 1:

— последовательно для каждого блока операций определяется единица обслуживающего персонала соответствующей специальности, которая может выполнить данные операции;

— исключаются в последующих блоках операций те единицы обслуживающего персонала, функции которых могут быть выполнены специалистом, указанным в предыдущем блоке;

— оставшаяся часть единиц обслуживающего персонала приравнивается к номинальной его численности:

ли = X X, 1=1

где Х — количество блоков операций в ьй ЧЗУ, для выполнения которых требуются разные по квалификации специалисты.

2.7. Проверка соответствия номинального значения численности обслуживающего персонала ограничению по численности, заданному в ТТТ (ТЗ):

N < N

ном — тах

где: Ытах — предельно-допустимая численность обслуживающего персонала, заданная в ТТТ (ТЗ). В случае Штм > Мтах проводится сокращение численности за счет или перераспределения функций между техникой и человеком, или группирования (совмещения) функций операторов в рамках штатных специалистов.

2.8. Проверка расчетной численности обслуживающего персонала на соответствие заданному ограничению на время выполнения цикла работы образца техники:

а) построение структурной схемы (сетевого графика) цикла работ ОТ и определение его временных характеристик:

Тцр — расчетного значения времени цикла функционирования ОТ;

^сропер — среднего значения выполнения (реализации) блока операции обслуживающим персоналом в цикле функционирования ОТ

ТЦр = У <

к

У t

/ . пар]

1=1

где: П

п, k -

время функционирования ьго последовательно работающего операторского блока; время функционирования параллельно работающих групп операторских блоков; - количество последовательно работающих операторских блоков и групп операторских блоков соответственно:

1 Цр

СРопер

N

бр

где: Шбр — количество блоков операций, для которых рассчитано время их функционирования. Примечание. Время параллельно работающих блоков определяется по одному блоку;

б) оценка соответствия по критерию:

| ТЦр ТЦзад \ < ^СРопер .

Если это условие выполняется, то данная численность обслуживающего персонала может обеспечить выполнение цикла работ за заданное время. В противном случае необходимо пользоваться рекомендациями, изложенными в разделе 1.

2.9. Проверка расчетной численности обслуживающего персонала на соответствие ограничению по коэффициенту загруженности (Кз) каждого из специалистов:

п

Кз = -—, Кз = 0,4 * 0,7,

Тц

где: t¡ — время выполнения ьго блока операций конкретным специалистом; п — количество выполняемых (обслуживаемых) блоков операций конкретным специалистом в цикле применения ОТ; Тц — время непрерывной работы ОТ в цикле его применения.

Указанное рекомендуемое значение уровня загруженности каждой единицы обслуживающего персонала целесообразно обеспечивать перераспределением функций между обслуживающим персоналом в рамках установленной численности на предыдущих этапах.

2.10. Проверка расчетной численности обслуживающего персонала на соответствие ограничению по производительности образца техники:

— определяется период времени в цикле (смене) функционирования ОТ, по которому должна рассчитываться производительность (время непосредственного применения ОТ по целевому назначению):

t = Т -1

РП Ц ПЗ '

где: tpп — расчетное (основное) время для определения производительности; tпз — время на выполнение подготовительных и заключительных операций;

Таблица 1

Иерархическое представление процесса решения обслуживаемым образцом техники (системой «человек-машина») генеральной задачи

№ п/п Решаемые задачи Блоки операций Операторы-исполнители

1. Генеральная задача (ГЗ)

1.1 Частные задачи

управления (ЧЗУ) БОц ^ О11

1.1.1 ЧЗУ1 ^ БО12 БО1т ^ О12 О1т

1.1.2 ЧЗУ2 ^ т Т - см £ см см см о о ;о ББ.. Б 1 2.. т 2 2.. 2 ОО...О2

1.1.П ЧЗУп ^ " БОт1 ^ БОт2 БОтп ^ Т- СМ - с : £ £ : £ : ОО :0

t

паР1

определяется расчетное значение производительности:

=I ■

объем выполненной работы образцом техники за расчетное время;

где Ур-

проверяется соответствие расчетного значения производительности заданному в ТТТ (ТЗ):

ПР < Паа,.

При несоответствии расчетной производительности заданной могут быть приняты конструктивные решения по увеличению численности обслуживающего персонала с целью сокращения времени на выполнение

вспомогательных блоков операций или за счет повышения интенсивности использования основного времени цикла применения образца.

В этом случае должна быть повторно проведена проверка на соответствие требований всех остальных ограничений.

Расчетное значение численности обслуживающего персонала, установленное на этапе проектирования ОТ, должно проверяться в ходе испытаний при оценке производительности и эффективности.

2.11. Определение с учетом всех ограничений эффективного значения численности обслуживающего персонала по формуле 2.

Прилагается пример расчета численности обслуживающего персонала по данной Методике. Блок-схему расчета см. на рис. 1.

да

Кф 4-е ограничение

да ПР * Пзад нет

Рис. 1. Блок-схема расчета численности обслуживающего персонала ОТ

3. Расчет численности

обслуживающего персонала аварийно-спасательной машины АСМ-ПСС (УАЗ-22069-240)

3.1. Исходные данные

3.1.1. Назначение АСМ — для ликвидации аварий на транспорте, промышленных и жилых объектах, связанных с разрушением, образованием локальных очагов пожаров в зонах взрывов, ураганов, землетрясений, наводнений и др. со слабым химическим или радиационным заражением в условиях городов и прилегающих к ним районов.

3.1.2. Состав функциональных элементов образца:

— транспортное оборудование (шасси, кабины обслуживающего персонала);

— энергетическое оборудование: двигатель, электрогенератор, компрессоры, гидронасосы и др.;

— аварийно-спасательное оборудование: аварийно-спасательный инструмент с электро-, гидро-, пнев-мо- и мотоприводами;

— подъемно-транспортное оборудование: грузоподъемная стрела;

— приборы поиска пострадавших и радиационно-химической разведки;

— аппаратура связи — радиостанции;

— осветительная аппаратура — мачты, прожекторы;

— медицинское оборудование и средства: санитарные носилки, приборы и медикаменты для первой медицинской помощи.

3.1.3. Максимально допустимая численность обслуживающего персонала — 4 чел.

3.1.4. Эффективность применения АСМ (вероятность спасения установленного количества пострадавших за заданное время цикла) — не менее 0,8.

3.1.5. Производительность АСМ (количество деблокированных пострадавших за 1 час спасательных работ) — не менее 2, т. е. 2 л/ч.

3.1.6. Продолжительность рабочего цикла при применении АСМ — 2,5 ч. Время запаздывания начала спасательных работ (время на прибытие АСМ в район ЧС) — не более 0,5 ч.

3.3.2. Проверка соответствия номинального значения численности обслуживающего персонала ограничению по численности, заданному в ТТТ (ТЗ).

Номинальное значение численности обслуживающего персонала согласно таблице 1 составляет:

N™ = 8 чел.

Структура специальностей:

механик-водитель

электроэнергетик

оператор-связист

химик-радиометрист

оператор-механик (по шасси и оборудованию)

спасатель-1

спасатель-2

спасатель-3

Заданная (максимальная) численность обслуживающего персонала:

N , = 4 чел., N — N , = 4 чел.

зад ' ном зад

3.3.3. Сокращение номинальной численности обслуживающего персонала за счет группирования блоков операций (совмещения операторских функций):

а) совмещаются функции механика-водителя и электромеханика с образованием единого пульта управления энергетикой АСМ;

б) функции химика-радиометриста, оператора-связиста и оператора АСИ совмещаются соответственно с функциями спасателей 1, 2, 3.

Схема совмещения:

механик-водитель + электромеханик ^ механик-водитель;

химик-радиометрист + спасатель-1 ^ спасатель-1; оператор-связист + спасатель-2 ^ спасатель-2; оператор АСИ + спасатель-3 ^ спасатель-3.

Выполнением действий по пп. а) и б) обеспечивается условие:

3.2. Ограничения

3.2.1. Область обслуживания (функциональное пространство) технических средств ограничивается непосредственным применением и текущим техническим обслуживанием образцов.

3.2.2. Численность обслуживающего персонала устанавливается исходя из односменной работы.

3.3. Порядок и результаты расчета

3.3.1. Многоуровневая структура процесса решения генеральной задачи АСМ представляется последовательностью: генеральная задача ^ частные задачи управления ^ операторские блоки. Применяя процедуру, изложенную в п. 2.6, определяем квалификацию и количество специалистов для выполнения блоков операций. Результаты представлены в таблице 2.

N = N — AN = 8 - 4 = 4 чел.

расч ном

N = N

расч ном

3.3.4. Проверка расчетной численности обслуживающего персонала на соответствие ограничению на время выполнения цикла функционирования АСМ:

а) построение структурной схемы цикла функционирования АСМ и определение временных характеристик работ. Схема приведена на рис. 2.

На основе ТТТ (ТЗ) и опытных данных по результатам испытаний АСМ время выполнения отдельных работ в цикле функционирования составит:

10 мин. 20 мин. : 15 мин.

t4 = 30 мин. t5 = 30 мин. t = 15 мин.

Примечание. Параллельно выполняемые работы приравниваются к одной работе;

2

3

Таблица 2

Структура процесса решения генеральной задачи и количество обслуживающего персонала АСМ

№ п/п Задачи, решаемые АСМ Блоки операций Потребность ОП

специальность количество

1 2 3 4 5

1 Генеральная задача: проведение цикла АСР с заданной эффективностью

2 Частные задачи управления

2.1 Приведение в готовность АСМ — запуск двигателя; — проверка шасси и оборудования механик-водитель оператор-механик 1 1

2.2 Транспортирование в зону ЧС — приведение АСМ в район ЧС механик-водитель

2.3 Развертывание АСМ и подготовка к действию — подготовка приборов и проведение РХ-разведки; — локализация очагов аварий на КЭС; — запуск энергоисточников; — перевод в рабочее состояние АСИ и оборудования; — установление связи АСМ с ОУ оператор химик-радиометрист оператор-электроэнергетик оператор АСИ (спасатель-1) оператор-связист 1 1 1 1 1

2.4 Производство аварийно-спасательных работ — выполнение основных типовых технологических операций по деблокированию пострадавших; — выполнение вспомогательных операций при деблокировании пострадавших; — извлечение пострадавших из аварийной среды; — транспортирование пострадавших в безопасное место спасатель-2 спасатель-3 спасатель-1 спасатель-2 1 1

2.5 Оказание пострадавшим первой медицинской помощи — остановка кровотечения и перевязка; — восстановление дыхания; — безболевая укладка пострадавшего на носилки спасатель-3

2.6 Техническое обслуживание АСМ, АСИ и оборудования — устранение неисправностей и отказов шасси, двигателя; — устранение неисправностей и отказов приборов поиска и разведки; — устранение неисправностей и отказов энергетического оборудования; — устранение неисправностей и отказов средств связи; — устранение неисправностей и отказов АСИ механик-водитель электромеханик спасатели-1, 2, 3

б) определение среднего времени выполнения каждого вида работы (среднее время реализации операторского блока цикла функционирования АСМ):

t = —

с N.

120

- = 20 мин.,

где N6 — количество видов работ (операторских блоков).

Параллельно выполняемые работы (блоки) принимаются за единицу;

в) проверка численности обслуживающего персонала на соответствие ограничению времени выполнения цикла работы АСМ.

Критерий оценки:

Y Цр ТЦтд\ < ^ср .

Расчетное значение времени цикла (ТЦр) составляет — 120 мин. (2 ч.). Заданное значение (ТЦзад) — 150 мин. (2,5 ч.). Тогда:

\ТЦр - ТЦзад\ = АТц = 30 МИН

АТц > 1ср = 20 мин.

В этом случае численность обслуживающего персонала может быть сокращена на 1 чел. за счет, например, замены выполнения двумя операторами работ по радиа-ционно-химической разведке и локализации аварий на КЭС выполнением их последовательно одним человеком.

Тогда численность обслуживающего персонала составит:

N = 3 чел.

Примечание.

В случае ДТЦ > , ТЦр > ТЦзад расчетное время выполнения цикла работ при той же численности обслуживающего персонала приводится к заданному за счет уменьшения нормативов времени на выполнение отдельных блоков операций или совмещения двух последовательных работ (блоков операций) в один блок операций с меньшим нормативом времени.

3.3.5. Проверка расчетной численности обслуживающего персонала на соответствие ограничению по уровню загруженности каждого из операторов:

К =-

, рекомендуемое значение, установленное

в эргономике экспериментально, К = 0,4 — 0,7.

t

Смысл данной проверки состоит в том, что недогрузка и перегрузка (информационная и физическая) одинаково отрицательно влияют на качество деятельности человека-оператора.

При заниженном или завышенном значении коэффициента загруженности необходимо перераспределять функции между техникой и человеком или между операторами.

Время непрерывной работы АСМ в цикле функционирования Тц = 2,5 ч. Условно обозначим номера обслуживающего персонала: № 1 — механик-водитель, № 2 — спасатель-1, № 3 — спасатель-2.

Загруженность № 1 (по данным рис. 2, с учетом коррекции в п. 2.6):

n

£ti = t1 +12 +13 +14 +15 = 10 + 20 +15 + 60 + 30 = 135 мин.,

i

n

£ t = 105 мин. - в случае неиспользования энергетики АСМ i

при проведении РХ-разведки:

Кя = ^ = 0,9; *3i = - = 0,7. 31 150 31 150

Аналогично для № 2 и № 3:

К32 = — = 0,5; К33 = — = 0,4. 32 1 50 33 1 50

3.3.6. Проверка (оценка) соответствия численности обслуживающего персонала на соответствие ограничению по производительности АСМ.

Производительность АСМ в данном случае измеряется скоростью работ по деблокированию пострадавших за заданное время (час, смена) расчетом (расчетами) спасателей АСМ.

В нашем случае время деблокирования составляет (см. рис. 2):

, = t, + t, = 45 мин.,

д.б. 1 5 6 '

tier, = t. + t. + t, = 105 мин.

д.б.2 4 5 6

(если не проводятся разведка и локализация аварий на КЭС).

Рис. 2. Структура цикла функционирования АСМ

При нормативном времени деблокирования одного пострадавшего, равном 30 мин. (для АСМ рассматриваемого типа), производительность АСМ составит:

ПР1 = 2 1/ч., П2 = 4 1/ч.

При заданной величине производительности в ТТТ (ТЗ) Пзад> 2 1/ч. численность обслуживающего персонала сохраняется равной расчетной (см. п. 6), т. е.

Np1 = 3 чел.

Если задано значение Пад > 4 1/ч., то численность обслуживающего персонала увеличится на 1 единицу, т. е.

Np2 = 4 чел.

Если в ТТТ (ТЗ) требования к производительности не заданы, то устанавливается расчетное значение и соответствующая численность обслуживающего персонала. Во всех случаях производительность АСМ уточняется на стадии испытаний.

Таким образом, с учетом реализации m ограничений эффективное значение численности обслуживающего персонала АСМ составит: а) при Пзад > 2 1/ч.:

No6ai. = NH0M-f^Ni = 8 - (4 +1 + 0 + 0) = 3 чел.

б) при П,> 4 1/ч.:

N

: 4 чел.

Выводы

1. Методика, разработанная на основе системотехнических принципов и требований эргономики, апробированная на примере оценки численности расчета реальной АСМ, на наш взгляд, обладает достаточной практичностью и работоспособностью.

2. Данную методику целесообразно использовать по назначению в рамках эргономического обеспечения при разработке и испытаниях экипажных аварийно-спасательных средств.

Литература

1. Введение в эргономику / Под ред. З. П. Зинченко. М.: Советское радио, 1974.

2. ГОСТ РВ 0024-00.003 «Система стандартов эргономических требований и эргономического обеспечения. Номенклатура, порядок и методы обоснования эргономических требований». Окончательная редакция. М.: Стандартинформ, 2010.

3. Отчет о НИР «Разработка комплекса АСМ (шифр 41). Проведение ведомственных испытаний комплекса АСМ». М.: ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 1996.

4. Отчет о НИР «Обоснование рационального типажа аварийно-спасательных машин в системе МЧС России». М.: ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2004.

5. ГОСТ Р-22 «Аварийно-спасательные машины. Классификация. Общие технические требования». М.: ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2003.

6. Отчет о НИР «Обоснование норм содержания личного состава на разрабатываемые средства оснащения МЧС России». М.: ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2002.

Сведения об авторах

Самойлов Капитон Иванович: к.т. н., ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), вед. н.с., с.н.с. 121352, г. Москва, ул. Давыдковская, 7.

Тодосейчук Сергей Павлович: к.т. н., ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), начальник научно-исследовательского центра, с.н.с. 121352, г. Москва, ул. Давыдковская, 7. Климачева Нина Геннадьевна: ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), с.н.с. 121352, г. Москва, ул. Давыдковская, 7. E-mail: kng3003@yandex.ru