CC BY
0И.Г. Тимофеева, д-р техн. наук, доц., е-mail: ecolog@esstu.ru Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления О.И. Степанов, специалист по труду Министерство экономики Республики Бурятия г. Улан-Удэ
УДК 658. 001.25
МОНИТОРИНГ СОЦИАЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ «ЧЕЛОВЕК - МАШИНА - ВНЕШНЯЯ СРЕДА»
Рассматриваются виброопасные технологические процессы с использованием ручных машин, а также специфические особенности условий труда лиц виброопасных профессий, которые создают условия повышенной опасности виброзаболеваемости. Приводится понятие виброзаболевания, которое представляет собой сложное явление, имеющее вероятностно-детерминированную природу. Выявление, анализ, систематизация факторов, характеризующих виброзаболевание, позволяют количественно оценить влияние производственных факторов на условия труда. Проанализированы компоненты системы «человек - машина - внешняя среда». Выявлено, что компонента «человек» оказывает непосредственное воздействие на характер изменения структуры системы «человек -машина - внешняя среда», с одной стороны, а с другой - «человек» находится в непосредственной зависимости от состояния компонент «машина» и «внешняя среда» и их взаимовлияния друг на друга. Установлено, что введение мониторного контроля за состоянием условий труда определяет необходимость рассмотрения производственного процесса как сложной социально-технологической системы.
Ключевые слова: безопасность труда, условия труда, факторы, система, вибрация, вибробезопасность.
I.G. Timofeeva, Dr. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
O.I. Stepanov, a specialist in labor
MONITORING OF SOCIAL AND TECHNOLOGICAL SYSTEM «MAN-MACHINE-EXTERNAL ENVIRONMENT»
The article discusses vibration threatening processes with the use of manual machines and also, specific features of working conditions of persons of vibrodangerous professions that create conditions of increased risk of vibration disease. The concept of a vibrodisease is given, which is a complex phenomenon with probabilistic and deterministic nature. The identification, analysis, systematization of the factors characterizing a vibrodisease, allow to quantify the impact ofproduction factors on labor conditions. The components of the system "man-machine-environment" are analyzed. It is revealed that a component of "person " has a direct impact on the nature of changes in the structure of the system "man-machine-environment" on the one hand, and on the other "man" is in direct dependence on a state of the "machine" components and "environment" components and their interferences at each other. It is established that the introduction of monitor control conditions determines the need to consider the production process as a complex social and technological system.
Key words: safety, working conditions, factors, system, vibration, vibrosafety.
Введение
В обеспечении безопасности труда при использовании виброопасных технологий важной составной частью является улучшение условий труда. Это объясняется тем, что условия труда представляют собой производственную сферу, в которой протекает жизнедеятельность человека во время труда. От состояния условий труда в прямой зависимости находятся уровень работоспособности человека, результаты его работы, состояние здоровья, отношение к труду. Совокупность факторов производственной среды, оказывающих влияние на функциональное состояние человека и на эффективность производства, составляет условия труда.
К виброопасным профессиям относятся профессии, связанные с применением в течение смены ручных машин или обслуживанием машин и оборудования, генерирующих вибрацию, которая передается на руки или тело оператора.
Рабочие виброопасных профессий выполняют работы в сложных, специфических производственных условиях. До настоящего времени условия труда при использовании механизированного ручного инструмента продолжают оставаться одной из виброопасных профессий с наиболее высокими показателями виброзаболевания, непосредственно в условиях производства. Введение мониторного контроля за состоянием условий труда определяет необходимость рассмотрения производственного процесса как сложной социально-технологической системы, позволяющей научно обосновать уровень вибробезопасности труда, определить характеристики системы с учетом вредного воздействия на организм человека сопутствующих факторов, определяющих условия труда, а также комплексного учета совокупности вредных факторов и их влияние на безопасность труда.
Основной целью функционирования рассматриваемой системы является получение результата, направленного на минимизацию ущерба от виброзаболевания. Цель должна быть подчинена решению главной задачи - обеспечение жизнедеятельности людей, включая качество жизни человека.
Основным вредным производственным фактором является вибрация. Вредность вибрации усугубляется при одновременном воздействии на работающих таких производственных факторов, как пониженная температура воздуха рабочей зоны, повышенные уровни шума, охлаждение рук работающего при работе с ручными машинами, запыленность воздуха, неудобная рабочая поза, длительное статическое напряжение мышц, время контакта работающего с вибрирующими машинами.
Обеспечение вибробезопасности труда основано на комплексном анализе системы «человек - машина - внешняя среда» с последующей ее оптимизацией на основе действующих санитарно-гигиенических и эргономических требований, изучения механизма совокупного воздействия факторов условий труда с вибрацией и сопоставление с нормативными значениями.
Методика исследования. Результаты и обсуждения
Рассмотрим анализ факторов условий труда, когда производственный процесс дифференцирован и по структурному признаку опасные и вредные производственные факторы действуют постоянно, в соответствии со свойствами технологии, при нормальном функционировании процесса. Факторы, формирующие условия труда, разделим на две группы: факторы, не зависящие от особенностей производства, и факторы, определяемые особенностями производства. К первой группе относятся естественно-природные, социальные, экологические и другие факторы.
Факторы, относящиеся ко второй группе, подразделяются на производственные и социально-психологические. Вторая группа факторов представляет наибольший интерес с точки зрения их влияния на безопасность труда, так как они могут изменяться в ходе производственного процесса.
Известно, что безопасность труда можно рассматривать как сложное событие, на которое воздействует множество объективных и субъективных факторов. Причем эти факторы имеют детерминированный и вероятностный характер [1]. Наличие всех этих факторов создает значительные трудности при установлении причин, от которых в конечном счете зависит уровень безопасности и вероятность производственной опасности.
Основываясь на концепции системного подхода, будем рассматривать безопасность труда как результат взаимодействия компонентов единой, взаимосвязанной системы «человек - машина - внешняя среда».
Рассматривая во взаимосвязи систему «человек - машина - внешняя среда», следует отметить, что виброопасная ситуация возникает при нарушении этой взаимосвязи и является прямым ее следствием. Поэтому для устранения возникновения виброопасных ситуаций необходимо выявить специфические имманентные свойства компонентов (подсистем) системы,
формирующие в той или иной мере опасную ситуацию и влияющие на исход виброзаболевания.
Взаимодействие составляющих в пространстве и во времени может приводить систему «человек - машина - внешняя среда» к одному из состояний:
- безопасное;
- относительно безопасное;
- опасное;
- особо опасное.
Ориентировочная классификация состояния условий труда, с учетом совокупного воздействия вредных и опасных факторов приведена в таблице.
Таблица
Классификация условий труда при воздействии вибрации и вредных сопутствующих факторов
Категория Условия труда Характеристика воздействия факторов Диапазон вероятности виброзаболевания
I Безопасное Не вызывают раздражающего воздействия < 1*10-4
II Относительно безопасное Не снижают работоспособности 1*10-4- 1*10-3
III Опасное Не вызывают неблагоприятного биологического действия 1*10-3 - 1*10-2
IV Особо опасное Возможны патологические изменения > 1*10-2
Результат производственной опасности, как известно, есть случайное событие, для количественной оценки которого в настоящее время широко используются [2] показатели Р(ВП) -вероятность опасности вибропоражения или Р(ВБ) - вероятность вибробезопасности, связанные между собой соотношениями Р(ВП) = 1 - Р(ВБ).
Вероятность вибропоражения Р(ВП), в соответствии с принятой моделью, может рассматриваться как некоторое произведение вероятностей перехода системы из одного состояния в другое, т.е.
Р(ВП) = Р(пер 1-2) Р(пер 2-3) Р(пер 3-4), (1)
где Р(пер 1-2), Р(пер 3-4), Р(пер 2-3) - вероятности перехода системы во второе, третье и четвертое состояние.
Отметим, что выражение (1) не претендует на свою уникальность или законченность. Оно может иметь различную степень детализации. В отечественной и зарубежной литературе [3, 4] известны подобные подходы и описания вибропоражения. Принципиально сложным является не само получение того или иного выражения, а его техническая реализация, связанная с недостатком необходимых статистических данных.
Исследования условий труда рабочих виброопасных профессий позволили установить технологические операции, где используется вибрация. Преимущественно локальную вибрацию создают ручные машины ударного, ударно-вращательного и вращательного действия. Как было отмечено, виброопасные машины - это генерирующие вибрацию машины, которые хотя бы при одном из режимов эксплуатации, предусмотренных нормативно-технической документацией, для обеспечения вибробезопасных условий труда требуют применения дополнительных мероприятий и средств по защите работающих. К ним относятся: клепальные, рубильные, отбойные молотки, перфораторы, бетоноломы, трамбовки, гайковерты, поверхностные и глубинные ручные вибраторы, шлифовальные машины, горные сверла, бензомоторные пилы, электропилы и др. Виброопасными технологическими операциями являются операции зачистки поверхностей деталей, зачистка и обдирка поверхностей и швов, обрубка литников, уплотнение смесей, уплотнение формовочной земли, грунта, бетона, каналов при дорожных и ремонтных работах и многие другие. Для выполнения вышеперечисленных видов операций используются ручные машины. Анализ показал также, что 90% всего парка ручных машин не соответствовали по вибрационным характеристикам санитарным требованиям.
Рассмотрим составляющие причинно-следственной модели системы обеспечения вибробезопасности труда.
«Машина» представляется как орудие труда, интенсивность взаимодействия человека с машиной в существенной мере зависит от числа последних, находящихся в эксплуатации. Машина как компонент системы сама является источником возникновения опасной ситуации. Характер и последствия возникновения виброзаболевания зависят от многих факторов, определяющих режимы работ ручной машины, таких как: чистота собственных колебаний инструмента; давление воздуха в магистрали; уровень вибрации машин; наличие шума; время работы ручной машины. Оценка виброопасности машин осуществляется как на стадии проектирования, так и в процессе эксплуатации. Основой анализа служит изучение вибрационных характеристик машин и механизмов, имеющихся на рабочих местах. Такие характеристики вносятся в стандарты и технические условия на машины, вибрация которых на рабочем месте или в местах обхвата руками превышает (по абсолютному значению) 20% (или 1/5) соответствующей гигиенической нормы.
Контроль вибрационных параметров машин производится по этапам:
1. Изучение нормативных документов, регламентирующих требования вибробезопасности труда.
2. Выявление машин, создающих контактную вибрацию.
3. Измерение вибрационных параметров.
4. Определение суммарного времени контакта операторов с вибрационной машиной за смену.
5. Сопоставление фактических вибрационных параметров с нормативными значениями.
6. Оценка виброопасности машин и условий труда работающих.
Источником информации по контролю вибрационных параметров машин являются государственные стандарты (ГОСТ), санитарные нормы (СН), данные технических условий, паспортов, результатов наблюдений, а также результаты измерений, данные хронометража, результаты анализа. Основной задачей контроля является определение вибрационных характеристик и выявление виброопасных машин.
Связи «человек - ручная машина» могут быть определены следующими признаками: условием работы, характером выполняемой работы, продолжительностью воздействия вибрации, уровнем воздействующей вибрации. При этом рассматриваются следующие виды опасностей:
1. Опасность, вызванная работой ручной машины. Основными факторами, влияющими на тяжесть и исход вибропоражения, следует считать уровень вибрации и длительность ее воздействия на человека.
2. Опасные действия человека возможны при небезопасных работах.
Опасность реализуется, если время воздействия вибрации и уровень вибрации превышают допустимое для человека значение.
«Внешняя среда» - множество объектов, не входящих в структуру безопасности машины, свойства которых оказывают определенное позитивное или негативное воздействие. Внешняя среда (рабочая среда) - область пространства (включая предметы труда), в пределах которой совершаются определенные виды работ с машиной. При этом необходимо учитывать отрицательные атмосферные воздействия.
Производственные факторы среды оказывают влияние на машину и человека, а также способствуют негативному воздействию вибрации на организм человека. Высокий риск развития профессиональной патологии (вибрационной) у рабочих ряда профессий, использующих вибромашины, предлагает детальную оценку реальной ситуации с условиями труда и установления взаимосвязи подсистемы «внешняя среда» - виброзаболевание. Факторы, определяющие «внешнюю среду», - это температура воздуха рабочей зоны, относительная влажность, подвижность воздуха, наличие дисперсной пыли, газов, освещение рабочих мест, барометрическое давление.
«Человек» (оператор ручных машин) связан с внешней средой и машиной непосредственно в процессе его активного воздействия на эти компоненты. В этой системе человек выступает в роли объекта защиты или оператора, выполняющего определенные технологические функции. Как объект защиты человек описывается следующими признаками: пол, возраст, медицинские противопоказания, психофизиологическое состояние, образование, профессия, стаж работы, квалификационная группа по технике безопасности.
При рассмотрении человека в системе «человек - машина - внешняя среда» как оператора, выполняющего определенные виды работ или участвующего в технологических операциях, на степень безопасности существенно влияет так называемый человеческий фактор. Оператор, работающий с машиной, может допускать неправильные и ошибочные действия, такие как нарушение требований техники безопасности, несоблюдение инструкции по использованию ручных машин и т.д. Возникает необходимость совершенствования профессиональных знаний и навыков персонала как одного из компонентов рассматриваемой системы, при выполнении тех или иных технологических процессов, обеспечивая при этом условия безопасности недопущения возникновения опасной ситуации. Несоответствие между требованиями современной техники и психофизиологическими возможностями человека как оператора, является основной причиной возникновения опасной ситуации. Общепринятое определение профессиональной пригодности оператора следует рассматривать как соответствие свойств личности требованиям профессии, включающих ее отношение к работе, профессиональные способности, наличие нужных для данной деятельности знаний, умений, навыков.
Как показывают исследования условий труда, опасная ситуация связана с особенностями организма человека, такими как: физиологические свойства организма человека; длительное статическое напряжение мышц; усилие нажатия на рукоятку; неудобная рабочая поза; физическая нагрузка.
Поэтому сокращение числа опасных ситуаций, вызванных человеческим фактором, может быть достигнуто за счет применения вибробезопасных ручных машин, обеспечивающих безопасные условия труда, а также эффективных средств защиты.
Психофизиологическим факторам человека необходимо уделять должное внимание при совершенствовании условий труда. Из мировой статистики следует, что главной причиной аварий и несчастных случаев является человек.
Заключение
Решение проблемы предупреждения виброзаболеваемости и снижение ее последствий должны проводиться в направлении изучения свойств и взаимосвязи всех компонентов системы «человек - машина - внешняя среда». Обеспечение безопасных условий труда должно содержать следующие основные направления:
1. Нормативные правовые акты, содержащие требования безопасности машины.
2. Комплекс теоретических мероприятий и виброзащитных средств.
3. Система организационных мероприятий по охране труда, необходимых в процессе производственной деятельности.
4. Сбор, обработка и анализ информации, в рамках рассматриваемой системы, с последующим принятием тех или иных решений.
Свойства компонентов системы «человек - машина - внешняя среда» (Ч - М - С), влияющие на виброзаболеваемость, учитываются определенной совокупностью параметров (факторов), качественно или количественно характеризующих компоненты и элементы рассматриваемой системы. Известно, что возникновение виброзаболевания есть событие случайное и зависит от множества случайных элементарных событий, а поэтому связано с большой степенью неопределенности. В этом случае анализ причинно-следственных связей должен опираться на теорию вероятностей и математическую статистику, включая этапы определения потенциальной опасности ручной машины, разработку логико-математических процедур формирования возникновения виброзаболевания, обоснования средств виброзащиты и выбор из них наиболее эффективных.
Библиография
1. Гражданкин А.И., ЛисановМ.В., ПечеркинА.С. Использование вероятностных оценок при анализе безопасности опасных производственных объектов // Безопасность труда в промышленности. -2001. - № 5.
2. ГнеденкоБ.В., БеляевЮ.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. - М.: Наука, 1965. - 333 с.
3. Aven T. Reliability and Risk Analysis. - Elsevier Applied Science, 1992. - 52 р.
4. Чернов Г., Мозес Л. Элементарная теория статистических решений. - М.: Физматгиз, 1962. -
320 с.
Bibliography
1. Grazhdankin A.I., Lisanov M.V., Pecherkin A.S. The use of probabilistic estimates in the analysis of safety of hazardous production facilities // Safety in the industry. - 2001. - N 5.
2. Gnedenko B.V., Belyaev Yu.K., Solovyev A.D. Mathematical methods in the theory of soundness. -M.: Nauka, 1965. - 333 p.
3. Aven T. Reliability and Risk Analysis. - Elsevier Applied Science, 1992. - 52 p.
4. Chernov G., Moses L. Elementary theory of statistical decisions. - M.: Fizmatgiz, 1962. - 320 p.
