CC BY
47
УДК 62-501.72
ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ АГРЕГАТОВ ОБОСНОВАНИЕМ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ОПЕРАТОРОВ
В настоящее время уборка зерновых колосовых - один из наиболее напряженных технологических процессов сельскохозяйственного производства [1]. Рациональная организация которых способствует сокращению сроков уборки, снижению биологических и механических потерь зерна. Этого можно добиться путем увеличения выработки всех машин и агрегатов, участвующих в уборочном процессе, за счет лучшей организации работ, лучшего использования техники и трудового человеческого ресурса, путём применения рациональных режимов функционирования зерноуборочных
агрегатов как человеко-машинных систем (ЧМС).
Во все периоды механизации, вплоть до организационно-технологических
комплексов, считалось, что эффективное ведение уборочных работ должно опираться на крупногрупповое использование техники и введение регулярной системы технического сервиса в полевые процессы. Вопрос о механизаторе рассматривался на уровне обеспечения его пищей и условиями отдыха в поле после отработки смены произвольно устанавливаемой
длительности.
Изучением уборочных процессов и поведения в них человека-оператора занимались Н.В. Краснощёков, М.С. Ручнев, Э.И. Липкович, В.Я. Жуков, А.Г. Левшин, Э.В. Жалнин, А.Т. Табашников, Н.И. Агафонов, В.П. Димитров, Л.Б. Борисова,
Г.Е. Чепурин, О.Г. Ангелеев, В.В. Бледных, Б.Д. Докин, Н.В. Овчинникова, Г.Г. Маслов, А.И. Бурьянов, сотрудники ГОСНИТИ, ВИМ, ВНИПТИМЭСХ, ВИИТиН, ВНИИ охраны труда (МСХ РФ), СибИМЭ, МГАУ, СПбГАУ и других НИУ и вузов. Обширные исследования поведения оператора во взаимодействии с техническим
Н.В. Петренко ФГОУ ВПО АЧГАА
средством провели психологи, физиологи, экономисты С.А. Косилов, В.П. Загрядский, А.С. Егоров, Г. Легман, Г. Салвенди, М.Н. Громов, Е.Б. Колбачев и другие учёные.
Анализ существующих работ показал, что проблема человеческого фактора в механизации сельскохозяйственного
производства и машиноиспользования пока только обозначена и решение её в полной мере ещё не получено. До сих пор не выявлены рациональные режимы работы ЧМС на конкретных операциях и их влияние на текущие производительности. Рабочие графики, практикуемые на уборке хлебов, устанавливаются по сложившимся традициям. При этом влияние принятого в хозяйстве режима работы на производительность изучалось явно не достаточно и практически не учитывалось.
Обобщение исследований
зерноуборочных процессов с оценкой влияния функционирования человека-оператора на производительность ЧМС показало, что работа человека-оператора значительно сложнее, чем представлялось ранее, а его влияние на производительность зерноуборочного агрегата столь велико, что возникла необходимость изучать не механические, а человекомашинные системы и режимы работы следует определять не для технических систем, а для более сложных человекомашинных.
При оценке эффективности режимов работы руководствовались
психофизиологическими, эргономическими, организационными, техническими и экономическими критериями.
Психофизиологические критерии определяют длительность периодов устойчивой высокой работоспособности при возможно меньших длительностях врабатывания и пониженной
работоспособности в связи с развивающимся утомлением. Чем эффективнее режим работы, тем продолжительнее период устойчивой повышенной работоспособности и короче периоды врабатывания и спада работоспособности, тем численно выше отношение периода устойчивой
работоспособности к сумме двух остальных периодов. Можно предложить зависимость для определения эффективности режима работы по этому критерию: t ст
Э =-—--> max, (1)
t +1 +1
вр сп уст
где Э - эффективность режима работы; tyст - период устойчивой работоспособности, мин; 4р - период врабатывания, мин; tсп - период спада работоспособности, мин.
Многочисленные исследования
динамики работоспособности различных авторов показывают, что при благоприятных условиях труда высокий устойчивый период работоспособности должен составлять не менее 75% рабочего времени первой половины смены и 65% -второй.
Устойчивость физиологических
функций в течение рабочего дня (рабочей смены), определяют с помощью коэффициента их вариации. В статистике принято считать, что колеблемость признака невелика, если коэффициент вариации меньше или равен 10; от 10 до 20 считается средней, свыше 20 - высокой.
Организационные критерии
определяются степенью обеспечения комплексности процесса уборки путем введения в уборочный процесс всех необходимых средств механизации для осуществления полнокомплектных
операций, начиная от подготовки полей к уборке и заканчивая первичной обработкой почвы (лущение стерни), другая поверхностная обработка или основная
обработка, которые следуют
непосредственно за обмолотом.
При анализе динамики
работоспособности нужно иметь в виду, что показатель производительности труда, являющийся критерием оценки уровня работоспособности, зависит не только от физиологических и психологических факторов, но и от широкого круга организационных факторов. Перерывы в работе из-за неисправностей комбайнов, ожидания машин для выгрузки и по другим различным, независимым от оператора, причинам нарушают ритм
физиологических функций, привычных для организма, возбуждают нервную систему. Комбайнер быстрее устаёт и с устранением простоя ему опять нужно время для вхождения в работу, причем более длительное, чем при нормальных условиях труда.
Эффективность уборочных работ зависит не только от ранее разработанных организационных критериев ВНИПТИМЭСХ, но и от выбора рационального режима труда,
соответствующего изменению динамики работоспособности оператора. Возможны два типа графиков изменения работоспособности оператора в течение смены (рис. 1 и 2).
При построении второго типа графика производительности, мы опирались на исследования В.П. Загрядского,
А.С. Егорова, С.А. Косилова, М.Н. Громова. Изменение динамики работоспособности операторов в течение рабочего дня представляет собой кривую линию, прерываемую обеденным перерывом, после которого уровень максимальной производительности не достигает дообеденной.
Определим среднее значение коэффициента производительности ЧМС для графика, представленного на рисунке 2, следующей зависимостью:
•1 Ч *3 *5 *6 Ч
у _ 10 11 1 2 11 1 2 ^ 1 4 16 ^ 16
^3 10 + ^7 14
где Уср - среднее значение коэффициента производительности ЧМС; 1 - длительность смены;
у - текущий коэффициент производительности ЧМС.
Подставляя значения изменения работоспособности ЧМС из рисунка 2 на протяжении рабочей смены 8 часов в формулу 2, получим Уср=0,88. При организации работы необходимо выбирать режим, при котором значение данного коэффициента в максимальной степени приблизится к единице.
Составлены графики режимов работы зерноуборочных агрегатов как ЧМС с учётом влияния физиологических особенностей операторов на изменение производительности в течение смены, которые предусматривают оптимальную продолжительность смены и
внутрисменных перерывов, нормальную интенсивность труда, правильное чередование периодов трудовой деятельности с перерывами на отдых и принятие пищи, способствующее повышению суточной выработки операторов, сокращению сроков уборочных работ и потерь зерна, при
сохранении приемлемого уровня затрат энергии оператором.
Первый режим предусматривает смену комбайнеров через каждые 4 часа. На агрегате работают 2 механизатора последовательно без перерывов, сменяясь через каждые 4 часа.
Второй предусматривает смену комбайнеров через каждые 6 часов. На агрегате работают 2 механизатора последовательно без перерывов, сменяясь через каждые
6 часов.
Третий предусматривает работу в течение восьми часов с перерывом на приём пищи и кратковременный отдых в течение одного часа через четыре часа работы. После восьми часов работы первого оператора сменяет второй.
Четвертый предусматривает работу в течение 12 часов с двумя перерывами на приём пищи и кратковременный отдых в течение одного часа через 4 часа работы.
На рисунке 3 представлены графики изменения коэффициента производительности Уср при рассматриваемых режимах работ и его среднее значение, определяемое по приведенным зависимостям.
Для четырехчасового, восьмичасового и двенадцатичасового режимов зависимости определяются выражением
Уср = 1 (12 " 11) + У 3 * (13 " 12 ) + (14 - 13 ) + (16 " 15 ) + У 7 * (17 "
Г 2
2
2
-1 б) + (18 -17) + (110 -19) + У11 * (111 -110) + У11 ! У12 (112 -1ц)1-
(3)
2 2 1 2 Для шестичасового режима, поскольку оператор работает в двух сменном режиме, уравнение принимает вид
= (12 -1:) + Уз * (1з -12) + (14 -1з) + & -1з) + У7 X
Г 2
2
Х (17 -1 б) + (18 -17)].
2
(4)
Подставляя значения коэффициентов получим Уср=0,94 для четырёхчасового, производительности и длительности Уср=0,89 для шестичасового, Уср=0,95 для работы из таблицы 1 в формулы 3 и 4,
1
1
2
4
Ур=0,93
для
Технические предусматривать
восьмичасового и двенадцатичасового.
критерии должны реализацию технологических и организационных условий, чтобы зерноуборочные агрегаты работали по прогрессивным технологиям с удовлетворением требований
законченности технологического процесса. Инженерное обеспечение нормального функционирования всего комплекса машин, участвующих в уборочном процессе, позволяет сократить время,
затрачиваемое на обслуживание техники. Необходимо предусмотреть систему технического обслуживания полевых уборочных и транспортных агрегатов, обеспечение необходимыми запасными частями на весь период уборочных работ, а также бесперебойное снабжение
топливосмазочными материалами. Все работы, связанные с заправкой топливом, смазкой, водой технологических и транспортных машин, должны занимать минимальное время.
К н о о к л ч
(и н
к
«
о «
со
к о СР
с н к
(и К
а
к -©ф
-©ф
еп
О
0,95
0,9
0,85
0,8
0,75
0,7
ич /1
1 м /4
/3
/
/
/
0
12 3 4
5 6
7
8 9 10 11 12
1
Длительность смены,ч. Рис. 1. График изменения коэффициента производительности при различных режимах работы: 1 - четырёхчасовом; 2 - шестичасовом, 3 - восьмичасовом, 4 - двенадцатичасовом
б 7 8 9 Длительность смены, ч.
Рис. 2. Примерный график изменения работоспособности ЧМС на протяжении рабочей смены 8 часов
1,1
¡5
о о
X 1
л
«
н
¡1 0,9
о
и
со 8
О 0,8
Н
Й 0,7 8 Я К
Ф 0,6
со
О
0,5
1,1
1,1
о
0 X л
ч
1
ч о м
к о
<и
0,9
0,8
0,7
0,6
со О
0,5
8 9 10 11 12 Длительность смены, ч.
£
.б
.5
17
Ус
Смена комбайнёра
восьмичасовой
—I-1-1-1—
ч—
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Длительность смены, ч.
о о X л
ч о
Ё Ч О
и
ет
О
0,9
0,8
Н И
Й 0,7 Я -в-
Ф 0,6
со О
0,5
.2 ч 1б 17,
N \ \ \ У У ср
\ \ \ \
/ Л
к Смена комбайнёра ^стичасовой | 1
ше
1,1
о §
Л
В
Ч о м
к о
0,9
0,8
5 0,7
8
0,6
со О
0,5
Э 1 2 3 4 5 6 Д 7 Цлит 8 ельн 9 ость 10 смей 11 [Ы, ч 12
.2
-у 1бГ .10 - У Уср
£ а. и: С / .5 \ Ужин / \ \
1 .8 .9 «12'
.1
двенадцатичасовой
8 9 10 11 12 13 14 Длительность смены,ч.
Рис. 3. Графики изменения коэффициента производительности при различных режимах работ
0
2
3
4
5
6
7
г
0
2
3
4
5
6
7
0
2
3
Таблица 1
Значения коэффициентов производительности (у) и длительности работы (1) для вычисления среднего коэффициента производительности (Уср)
для четырёхчасового режима
t ti t2 t3 t4 t5 te t7 te tp t10 tu t12
0 1 3,5 4 4 5 7,5 8 8 8,5 10,5 12
У У1 У2 Уз У4 У5 Уе У7 У8 УР У10 У11 У12
0,7 1 1 0,84 0,7 1 1 0,84 0,78 0,97 0,97 0,8
для шестичасового режима
t ti t2 t3 t4 t5 te t7 t8 - - - -
0 1 3,5 6 6 7 9,5 12 - - - -
У У1 У2 Уз У4 У5 Уе У7 У8 - - - -
0,7 1 1 0,75 0,7 1 1 0,75 - - - -
для восьмичасового режима
t ti t2 t3 t4 t5 te t7 t8 tp t10 tu t12
0 1 3,5 4 5 5,5 7,5 9 9 10 12,5 13
У У1 У2 Уз У4 У5 Уе У7 У8 Ур У10 У11 У12
0,7 1 1 0,84 0,84 0,97 0,97 0,8 0,7 1 1 0,84
для двенадцатичасового режима
t ti t2 t3 t4 t5 te t7 t8 tp t10 tu t12
0 1 3,5 4 5 5,5 7,5 9 10 10,7 12,1 14
У У1 У2 У3 У4 У5 Уе У7 У8 Ур У10 У11 У12
0,7 1 1 0,84 0,84 0,97 0,97 0,8 0,8 0,95 0,95 0,75
В Важнейшим выбранным
экономическим критерием являются эксплуатационные затраты от внедрения новых обоснованных режимов труда на уборке зерновых, которые могут быть подсчитаны по формуле
^Е^ min, (5)
где Е - эксплутационные затраты, руб.
Е = А + З + Г, (6)
где А - амортизация, руб.;
З - заработная плата, руб.;
Г - затраты на ГСМ, руб.
Однако в качестве экономического критерия можно было бы выбрать наиболее часто используемый критерий
приведённых затрат, но исследование режимов работы ЧМС ведётся применительно к неизменному
комбайновому парку, то есть к технической подсистеме с неизменными
капиталовложениями, поэтому можно ограничиться только частью -эксплуатационными затратами.
Приведённые затраты как критерий могут использоваться, когда будет оцениваться изменение парка за счёт повышения производительности единичной ЧМС.
Влияние обоснованных режимов на производительность зерноуборочных
агрегатов было рассмотрено на практике в СПК колхоз им. Ворошилова - крупном многоотраслевом хозяйстве.
Исследования производились на восьмом участке. Уборочно-транспортный комплекс представляет собой небольшой производственный коллектив, в
распоряжении которого находится восемь зерноуборочных комбайнов ДОН-1500Б 2005-2006 года выпуска, транспортные средства для перевозки зерна КАМАЗы 55102 с прицепами, звенья технического и культурно-бытового обслуживания. Для наблюдений выбирали комбайнеров 1-2 класса возрастом 30-40 лет и одинаковым стажем работы 10-20 лет. За весь период наблюдений состав и размер звеньев оставался постоянным.
Данные, полученные при изучении влияния режимов работы на изменение динамики работоспособности
механизаторов и изменения
производительности ЧМС
в течение смены, представлены на рисунках 4 и 5.
е
о о и
нЛ
ч
Ч О
м
§
о
н и
Я
т О
0,96
0,92
0,88
0,84
0,8
1
/ \ У графсрики
/ \
/
1 / * 1 Г
четь фёхчасовой
о §
л
ч
практ и
ч о
и
§
о
о
468 Длительность смены, ч.
10
12
14
8
т О
0,96
0,92
0,88
0,84
0,8
У.
ср
шестичасовой
-1-I—
10
12
14
Длительность смены,ч.
8 н о
в
Л
£
Ч О
м
§
о
0,95
т О
0,9 -
0,8 5
0,8
0,75
Уср
г~ —\ г
1 „ / \
V I \ ,
восьмичас 1 овой V
4 6 8 10
Длительность смены, ч.
12
14
I
0 X л
ч
1
ч о м
к о
0,95
0,9
0,85
т о
0,8
0,75
двенадцатичасовои
4 6 8 10
Длительность смены, ч.
12
14
Рис. 4. Сравнительные графики практической реализации производительности
1
1
0
2
0
2
4
6
8
1
1
0
2
0
2
н к
(и К
а
к -©ф
-©ф
еп
О «
К н о о к л ч
(и н
к
«
о «
со
к о л с
0,95
0,9
0,85
0,75
111; 1 \ \ Уср
1 1 ■ \ \
х г \ ' ) 1 /
1 \ 1 \
! \ '1 /1 1
V
4 6 8 10
Длительность смены,ч.
12
14
—первый -■— второй -
Рис. 5. Сравнительные графики практической реализации производительности режима
В результате экспериментальных исследований были установлены следующие параметры рабочих режимов ЧМС:
- при четырёхчасовом режиме ЧМС работает 64% рабочего времени с устойчивой работоспособностью;
- при шестичасовом режиме ЧМС работает 46% рабочего времени с устойчивой работоспособностью и в конце смены происходит незначительный всплеск производительности, объясняющийся установкой на окончание работы, стремлением повысить
производительность, которая помогает оператору мобилизовать волевым усилием оставшиеся у него резервы;
- при восьмичасовом и двенадцатичасовом режимах ЧМС работает 61% рабочего времени с устойчивой работоспособностью;
- при работе трёх операторов на двух комбайнах (график работы представлен в таблице 2), устойчивая работа распределяется следующим образом: на первом комбайне 73% и на втором 61%.
Таблица 2
График работы операторов при режиме работы на двух комбайнах три комбайнера
0
2
Операторы работа отдых работа отдых работа
1-й комбайнер 8 - 12 12 - 13 13 - 17 17 - 18 18 - 22
2-й комбайнер 9 - 13 13 - 14 14 - 18 18 - 19 19 - 23
помощник 8 - 9 9 - 12 12 - 14 14 - 17 17 - 19
Наиболее эффективной является работа трёх операторов на двух комбайнах, потому что при данном режиме комбайнёры наиболее длительное время -
67% - работают с устойчивой работоспособностью.
Из графиков следует, что в течение смены производительность ЧМС не
остается постоянной. В первые 10-12 минут она повышается, затем достигает наивысшего уровня и постепенно снижается к середине дня. После обеденного перерыва производительность снова растет, но не достигает уровня первой половины дня. Во второй половине рабочего дня более ощутимо проявляется утомление оператора.
У помощников больше времени уходит на врабатывание, раньше начинает падать производительность, чем у комбайнеров. Это объясняется нехваткой опыта
в управлении сложной мобильной техникой. Помощник на те же самые операции, что и комбайнер вынужден затрачивать больше усилий, вследствие чего у него раньше появляется утомление.
Экономическая эффективность
применения рациональных режимов по СПК колхоза им. Ворошилова определяется увеличением сменной производительности
на один комбайн на 6% при переходе с шестичасового на четырёхчасовой режим; на 8% при применении восьмичасового режима; на 11% при смене режима на двенадцатичасовой и наиболее значительно возрастает - на 17% при переходе на режим, предусматривающий работу трёх операторов на двух зерноуборочных комбайнах. Экономический эффект от использования последнего режима составляет 4 млн 154 тыс. рублей.
Для размера хозяйства с площадью зерновых колосовых 10224 га переход на режим, предусматривающий работу трёх операторов на двух зерноуборочных комбайнах, позволяет без дополнительных затрат снизить на 10% потребность в механизаторах и на 17% - потребность в зерноуборочных комбайнах "Дон-1500Б". Это в масштабе всего хозяйства приводит к экономии капитальных вложений в МТП на 21,2 млн рублей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рунчев, М.С. Организация уборочных работ специализированными комплексами [Текст] /М.С. Рунчев, Э.И. Липкович, В.Я. Жуков. - М.: Колос, 1980. -223 с.
2. Липкович, И.Э. Человеко-машинные системы в агроинженерной сфере растениеводства: механико-эргономические основы создания и функционирования [Текст]: монография / И.Э. Липкович. - Ростов н/Д: ООО «Терра», 2004. - 612 с.
