CC BY
26
УДК 331.453
МЕТОДИКА ОПТИМИЗАЦИИ ВЫБОРА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА НА ПРОИЗВОДСТВЕ
© 2016 М.А. Кривова1, Д.С. Сименко1, Э.С. Клентак2
1 Самарский государственный технический университет 2 ООО «ИЦ «АЭ-системы», г. Самара
Статья поступила в редакцию 01.12.2015
Обоснована необходимость использования математической модели для оптимизации планирования долгосрочных и дорогостоящих мероприятий по обеспечению безопасности труда, основанной на анализе дерева задач. Разработан граф системы с показателями: важность, время и стоимость. Построена целевая функция для заданной совокупности показателей. Ключевые слова: планирование, оптимизация, авария, мероприятия, модель, система.
Планирование работы по созданию здоровых и безопасных условий труда на производстве заключается в выборе мероприятий по их обеспечению [1, 5-10]. Мероприятия - это совокупность действий технического, санитарно-гигиенического, организационного и другого характера по обеспечению безопасных и безаварийных условий труда. Они могут быть заключены в различные организационные документы предприятия: перспективный план, коллективный договор, планово-предупредительного ремонта и т.п. [2]. Мероприятия могут носить явно выраженный характер, например, ликвидация последствий аварии, доведение до санитарных норм вида и состава санитарно-бытовых помещений, выполнение предписаний органов государственного надзора и т.п. [3]. Однако в ряде случаев они носят стратегический часто дорогостоящий характер, а иногда ограничены временем выполнения профилактических мероприятий. Это относится к модернизации или замене старого оборудования на новое, совершенствованию технологических процессов, устройству новых отопительных, вентиляционных и осветительных систем и т.п. В этом случае требуется методика, позволяющая оптимизировать этот процесс путем выбора наиболее рационального состава мероприятий с учетом ограничений по их стоимости и времени выполнения, основанная на анализе дерева задач [4]. В этом случае желаемый результат деятельности, характеризуется набором количественных данных или его параметров. Совокупность последовательно дробящихся задач в соответствии с понижающимся уровнем подсистем является их деревом задач. Таким образом, отдельные задачи
Кривова Маргарита Андреевна, ассистент кафедры «Безопасностьжизнедеятельности». E-mail: [email protected] Сименко Д.С., аспирант.
Клентак Эдвард Стефанович, начальник отдела диагностики грузо-подъемных механизмов и сооружений. E-mail: [email protected]
увязываются в схеме дерева, которое является наглядной графической моделью иерархической взаимосвязи задач как системы в целом, так и отдельных ее подсистем.
Ранжирование мероприятий выполняется в следующем порядке. Определяется предметная область проводимых мероприятий z0, которая является верхним узлом графа (ранг графа j=0), значимость этого элемента у0=1. Определяется набор К общих задач zk, которые являются узлами графа ранга ;'=1 и имеют коэффициенты значимости vk, совпадающие с коэффициентами значимости связных дуг между элементами нулевого и первого ранга. Аналогичным образом определяется ряд Lk частных задач (подзадач), необходимых для решения каждой ^ой общей задачи zKL Они являются узлами графа ранга j=2 и имеют коэффициенты значимости vKL, совпадающие с коэффициентами значимости связных дуг между элементами первого и второго рангов. Проводится выделение M проводимых мероприятий по конкретным решаемым ими ^-ым частным задачам, в результате чего все мероприятия будут являться узлами графа zKLM ранга j=3 с весовыми коэффициентами vKLM, совпадающими с коэффициентами значимости связных дуг между элементами второго и третьего рангов.
Граф системы (предметной области), представлен на рис. 1.
Каждый из элементов z системы имеет набор характеризующих его параметров X, при этом все эти элементы можно разбить на две группы:
- элементы, имеющие один параметр - важность (такие элементы как предметная область, общие задачи, частные задачи (подзадачи));
- элементы (конкретные мероприятия), имеющие ряд параметров - важность, стоимость и время.
Нормированными показателями у системы (предметной области) являются стоимость мероприятия, время его выполнения и важность для решения главной задачи предметной области.
Машиностроение и машиноведение
Рис. 1. Граф системы (предметной области)
При этом на такие параметры мероприятия, как стоимость и время накладываются ограничения.
Важность является мультипликативным показателем, а стоимость и время - аддитивными.
Под импликантами Д(г) понимается произведение коэффициентов значимости конкретного т-го мероприятия, частной /-ой и общей к-ой задач и главной задачи предметной области г0:
f (KLM )= V
KLM
' VKL • VK •
Под вариантом с=гшм структуры системы, представленной в виде графа 0(2) (рис. 1), понимается конкретное мероприятие т, выполняемое в интересах решения частной задачи / и общей задачи к в предметной области г0. Правильными (рациональными) вариантами структуры системы являются те мероприятия, параметры стоимости и времени которых не превышают допустимых. Оптимальным вариантом структуры системы (предметной области) понимается конкретное мероприятие из числа рациональных, «лучшее» среди других по заданному критерию.
Перед вычислением показателей уваж(с), уст(с), и у°р(с), характеризующих важность, стоимость и время с-го варианта структуры системы (мероприятий), необходимо выделить из всего возможного набора вариантов С множество М рациональных (правильных) с*е М, т.е. такие мероприятия, характеристики которых по стоимости х и по времени выполнения х не превы-
ст вр
шают предельно допустимые значения С и Т .
г ^ ^ ' тах тах
Для рациональных вариантов с * вычисляются:
1) нормированные максимизированные показатели, характеризующие важности вариантов структуры системы с*, т.е. фактически величины,
отражающая значимость выполняемых рациональных m-ых мероприятий (с*-ых вариантов структуры системы) для всей системы (предметной области) в целом:
УВаж()= f (О = VKLM • VKL • VK • VO . (1)
Запись в виде (1) предполагает, что конкретное мероприятием выполняется в рамках одной частной задачи (подзадачи). В случае если в одном мероприятии решается несколько частных задач, показатели важности рассчитываются отдельно для каждой импликант, а затем эти показатели суммируются;
2) нормированные максимизированные показатели, характеризующие стоимость рациональных вариантов структуры системы с*:
C - C
Уст(c*) = v max_W* ;
C max
3) нормированные максимизированные показатели, характеризующие время для рациональных вариантов структуры системы с*:
Т - Т
y Вр (С*) = maX_С^ ;
Тmax
где С* - стоимость рационального варианта структуры системы измеряется в тыс. руб.; Cmax - максимально возможная стоимость; Тс* - время, соответствующее рациональному варианту структуры системы (измеряется в сутках, человеко-часах и т.п.); Т - максимально возможное время.
max
Так как данные показатели вычисляются для рациональных вариантов структуры системы с*, они удовлетворяют условию уеПу, где Оу = |у|0 < у < 1} является областью допустимых значений у.
Целевая функция для заданной совокупности показателей задается следующим выражением:
Р (У) = К важ уваж + Кст уст + К вр увр где К - вес показателя уваж; К - вес показателя
>—' важ ^ ' ст
уст; К - вес показателя увр, К + К + К = 1.
^ ' вр ' важ ст вр
Значения величин К К и К задаются экс-
важ, ст вр ^
пертным путем.
После ранжирования по заданным критериям необходимо выделить наиболее и наименее предпочтительные мероприятия («узкие места»).
Разработанная методика позволяет на основе анализа дерева задач оптимизировать выбор системы мероприятий. С ее использованием была решена задача оптимизации температурного режима на одном из крупнейших предприятий Самарской области. Был оптимизирован процесс, включающий выбор типа аппаратуры с учётом места установки и эффективности, коротких сроков реализации с целью нормализации температуры в цехе в летнее время и доведение ее до санитарных норм.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды (техносферная безопасность): учебник для академического бакалавриата. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Юрайт, 2015. 701 с.
2. Безопасное взаимодействие человека с техническими системами: Учеб. пособие / В.Л. Лапин, В.М. Попов, Ф.Н. Рыжков, В.И. Томаков. Курск: Курск. гос. техн. ун-т, 1995. 238 с.
3. Рекомендации по планированию мероприятий по охране труда. Постановление Минтруда РФ от 27.02.1995, № 11.
4. Савельев С.Н., Яговкин Н.Г. Методология анализа систем управления сложными производственно-экономическими системами. Самара: Самарский научный центр РАН, 2006. 70 с.
5. Аношкин Д.В., Васильев А.В. Непрерывный мони-
торинг производственного шума и вибрации в рамках автоматизированной системы управления охраной труда // Безопасность труда в промышленности. 2011. № 12. С. 69-72.
6. Аношкин Д.В., Васильев А.В. Обеспечение безопасности труда в условиях металлургического производства с использованием автоматизированных систем // YOUNG ELPIT 2013 Международный инновационный форум молодых ученых: В рамках IV Международного экологического конгресса (VI Международной научно-технической конференции) « Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов» ELPIT 2013: сборник научных докладов.
7. Васильев А.В. Повышение безопасности жизнедеятельности информационно-программными методами // Автотракторное электрооборудование. 2004. № 11. С. 34-37.
8. Васильев А.В., Аношкин Д.В. Человеческий фактор как причина аварийности и травматизма на производстве и его анализ на основе принципов системного подхода к обеспечению безопасности // Безопасность труда в промышленности. 2010. № 11. С. 22-25.
9. Использование автоматизированных систем для оценки и снижения воздействия негативных факторов на человека в условиях производственной среды / А.В. Васильев, Д.В. Аношкин, И. О. Терещенко, Ю.П. Терещенко // ELPIT 2013 Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транс-портных комплексов. Сборник трудов IV Международного экологического конгресса (VI Международной научно-технической конференции), научный редактор А.В. Васильев. 2013. С. 95-102.
10. Васильев А.В., Вильч Н.В. Разработка мероприятий по снижению негативного воздействия на человека смазочно-охлаждающих жидкостей с использованием метода «Дерево событий» // ELPIT 2013 Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов. Сборник трудов IV Международного экологического конгресса (VI Международной научно-технической конференции), научный редактор А.В. Васильев. 2013. С. 91-94.
METHODS OF CHOICE OF MEASURES OF OPTIMIZATION OF METHODIC TO ENSURE INDUSTRIAL SAFETY
© 2016 M.A. Krivova1, D.S. Simenko1, E.S. Klentak2
1 Samara State Technical University 2 "IC "AE-systems", Samara
The long-term and expensive measures planning optimization mathematical model is developed to ensure safety of labor, based on the "tasks tree" analysis. The system performance graph is developed with the importance, time and cost parameters. The objective function is built for a given set of parameters. Keywords: planning, optimization, accident, measures, model, system.
Margarita Krivova, Assistant Lecturer at the Safety of Labor Department. E-mail: [email protected] D. Simenko, Graduate Student
Edvard Klentak, Head of Hoisting Mechanisms and Structures Diagnostics Department. E-mail: [email protected]
