CC BY
28
© А.И. Романов, 2015
УДК 331.453 А.И. Романов
РЕСУРСНО-ЭНТРОПИЙНЫЙ ПОДХОД БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА
Производственный процесс подчинен физическим законам. Основными являются законы, принципы термодинамики. Термодинамика обратимых и необратимых процессов основывается на закономерностях развития энтропии и законах сохранения энергии. Производство и рост энтропии проходит ряд фаз. Флуктуация, диссипативные структуры, когерентность могут быть причинами нарушения безопасности труда.
Ключевые слова: Термодинамика обратимых и необратимых процессов, диссипативная энергия, энтропия, устойчивое равновесие, неравновесность состояния системы, флуктуация, когерентность, бифуркация, безопасность труда.
Постановка проблемы. Горные предприятия отличаются наличием многочисленных опасных и вредных факторов, угрожающих здоровью и жизни людей. Насыщенность и разнообразие технических ресурсов, высокая вероятность появления необратимых энтропийных процессов энергоресурсов приводящих к взрывам горючего газа и угольной пыли, пожарам от самовозгорания угля и от внешних источников тепла, обрушениям горных пород, внезапным выбросам горных пород и газа, горным ударам, прорывам в действующие горные выработки воды и пульпы. Для улучшения условий труда, снижения уровня травматизма необходима реализация всех необходимых мероприятий по охране труда и промышленной безопасности [7].
Связь энтропийных процессов с производственной деятельностью организаций позволяет заложить основы теории безопасности труда.
Основные результаты
В производственной деятельности на горных предприятиях немаловажное значение играют ресурсы. Понятия ресурсы и потенциал характеризуют общие синонимы —
источники, средства, возможности, запасы, из чего можно сделать вывод, что ресурс — это потенциал физического объекта. Разность потенциалов создает поле и поток вещества. Таким образом, ресурс является носителем энергии системы (объекта, субъекта) и является её составной частью (рис. 1).
При разработке стратегии производственной безопасности, необходимо определить цель - это культивирование в сознании каждого работника личной заинтересованности - формирование потребности в безопасном труде. Работники являются ключевым элементом системы безопасности туда. Высоких показателей можно достичь только при наличии квалифицированного персонала, заинтересованного в результатах своего труда и содействующего обеспечению техники безопасности на рабочем месте. Таким образом, генетические и профессиональные ресурсы являются доминирующими в этой системе. Результаты анализа видов ресурсов сведены в табл. 1.
Рис. 1. Влияние ресурсов на результат производственной деятельности
Таблица 1
Классификация ресурсов
вил ресурсов нативный приобретенны й
биоресурс генетический (физиологический, эмоциональный, интеллектуальный, креативный). профессиональный (знания, навыки, умения)
материальный ресурс физико-химический (физико-технический) конструкционный
энергоресурс химический, физический созданный (сродство, электрический) разработанный
В теоретической химии и физике, при исследовании микро и макро систем важную роль играют методологии, основанные на термодинамических концепциях. Второй закон термодинамики устанавливает существование энтропии, монотонно возрастающей и достигающей максимума [4, 6].
Процесс производства энтропии и обмен ею с внешней средой и устойчивость системы на разных фазах носит как линейный, так и нелинейный характер. Горное производство открытая система, производственный процесс и взаимодействие с внешней средой это выработка и обмен энтропией на макроуровне. При производстве энтропии, в ходе взаимодействия ресурсов работников и предметов (средств) труда, возможны фазовые переходы, характеризующие состояния открытой системы.
1 фаза. Работа системы без нагрузки, на холостом ходу. При нахождении системы в состоянии устойчивого равновесия производится накопление потенциальной энергии. Начало работы без нагрузки позволяет проверить состояние материальных ресурсов и снижает риск возникновения нештатных ситуаций. Для биоресурсов (нематериальных ресурсов) этот этап предусматривает активизацию генетических ресурсов (физиологических, эмоциональных).
2 фаза. Выход системы на рабочий режим. Вблизи состояния равновесия имеют место линейные однородные соотношения между потоками и вызывающими их силами [2]. Стационарный рабочий режим предусматривает активизацию профессиональных ресурсов. Данный режим эффективен для материальных ресурсов, но для работников монотонный режим ведет к снижению генетических ресурсов, возникновению диссипативных структур в виде рассеивания внимания, снижения точности движений. Монотонность в работе одна из предпосылок возникновения аварийных ситуаций.
3 фаза. Работа системы под действием меняющейся нагрузки. Нахождение системы вдали от состояния устойчивого равновесия - нелинейные зависимости. Рост диссипативной энергии аналогичен росту кинетической энергии. [3] Данный режим является стандартным для ресурсов работников, так как, их потенциал также меняется циклически. Возникающие флуктуации приводят к синергетичности использования гене-
тических и профессиональных ресурсов. Для материальных ресурсов изменение режима работа приводит к конструкционному износу и созданию предпосылок возникновения аварийных ситуаций.
4 фаза. Выход системы на максимально-допустимый режим эксплуатации. Нахождение системы на данном режиме приводит к возникновению диссипативных структур в виде турбулентных потоков. Ключевое значение имеет нелинейная зависимость качественных характеристик используемых ресурсов и возникновение когерентности (слияния) флуктуаций приводящих к возникновению аварийных ситуаций. Повышается температура и давление, претерпевают изменения физико-химические ресурсы механизмов, появляется эффект резонирования.
5 фаза. Аварийная ситуация. Авария - это переход энергетической системы из управляемого состояния в неуправляемое, например, взрывы газа, пожары. Возможность перехода системы в новое состояние происходит в точке бифуркации (перехода) (рис. 2) [1].
Таким образом, на разных фазах производственной деятельности могут возникать аварийные ситуации, причиной которых служит асимметрия различных видов ресурсов, а также возникновение диссипативных структур. Причиной несчастных случаев следует считать возникновение флуктуаций (факторов,
связанных с горным производством), которые оказывают влияние на ресурсы человека. Данные причины предлагается разделить на четыре группы: [7]
Организационные причины связаны с не учетом качества профессиональных ресурсов (подбор, обучение и выработке навыков в охране труда), от-
а ■ -А-., л! к
> с С к
Рис. 2. Переход, или бифуркация, с нарушением симметрии при наличии небольшого смешения создает преимущество в пользу одной из ветвей, возникающих при бифуркации [6]
сутствием заинтересованности в их совершенствовании (недостаточной дисциплиной и квалификацией работающих, нарушением режима труда и отдыха), а также наличием конструкционных недостатков в организации рабочих мест, неисправностями защитных средств и пр.
Технические причины связаны со снижением конструкционных ресурсов машин и механизмов, износом отдельных деталей, неудовлетворительным качеством физико-химических ресурсов материалов и т.п.
К санитарно-гигиеническим причинам относится неудовлетворительное состояние производственной среды на физиологические, эмоциональные ресурсы работников (недостаточное освещение, повышенный уровень вибрации, шума, вредные излучения и др.).
Экономические причины вызваны неритмичностью работы, стремлением к сверхурочным работам, что ведет к истощению физиологических, эмоциональных ресурсов, недостатками в жилищных условиях, нарушением сроков выдачи заработной платы и пр.
Действие психофизиологических факторов связано с несоответствием физиологических и психологических ресурсов человека конструкционным ресурсам рабочего места и используемой техники, а также режиму труда и отдыха. На психологические ресурсы оказывают влияние неудовлетворительность работой, психологический климат в коллективе, недостаточные профессиональные ресурсы и пр.
Природные факторы оказывают на работников различное воздействие. Прямое воздействие — стихийные бедствия (землетрясения, ураганы, и пр.). Косвенное - климат, время года и суток, атмосферное давление, перепады температуры и т.д.
Заключение
Потеря устойчивости неравновесного состояния характеризует отклонения в производственном процессе и появления возможных опасностей в трудовой деятельности. При этом используются основные соотношения, характеризующие потерю устойчивости, неоднозначность решений, а также асимметрия, включая «бифуркации» или «ветвления».
Флуктуации, возникающие в производственной деятельности, характеризуют неустойчивость взаимосвязей ресурсов как внутри системы, так и при взаимодействии с внешней средой.
Причинами флуктуаций являются нестабильность человеческих и профессиональных ресурсов сотрудников предприятия и устойчивого режима эксплуатации технических и материальных ресурсов.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гуров К. П. Феноменологическая термодинамика необратимых процессов- М: «Наука» 1978
2. де Гроот С.Р. Термодинамика необратимых процессов. — М: Гос. изд. Технико-теоретической литературы. 1956
3. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика Том I Механика М: Наука,1933
4. Осипов А.И. Термодинамика вчера, сегодня, завтра. Часть 1, 2 // Соросовский Образовательный Журнал. 1999. № 4. С. 79-85, № 5. С. 91-97.
5. Пригожин И. Ведение в термодинамику необратимых процессов -Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика» 2001
6. Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика — М: Мир 2002.
7. Безопасность ведения горных работ и горноспасательное дело: учебное пособие / В.А. Портола, П.В. Бурков, В.М. Гришагин, В.Я. Фарберов. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. - 201 с. ЕЗЗ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Романов А.И. — кандидат военных наук, доцент, докторант кафедры БЖД. ИВТОБ СПбГПУ, bocean@list.ru.
UDC 331.453 RESOURCE-ENTROPY APPROACH SAFETY
Romanov A.I., Candidate of Military Sciences, professor, doctoral student in BC. IVTOB SPbSPU email bocean@list.ru, Russia.
The production process is subordinate to the laws of physics. The main laws are the principles of thermodynamics. Thermodynamics of reversible and irreversible processes based on the laws of entropy and the laws of conservation of energy. Production and growth of entropy goes through a series of phases. Fluctuation, dissipative structures, coherence may be the cause of violation of labor safety.
Key words: thermodynamics of reversible and irreversible processes, kinetic, potential, dissipation energy, entropy, stable equilibrium, the nonequilibrium state of the system, fluctuations, coherence, bifurcation, safety.
REFERENCES
1. Gurov K.P. Fenomenologicheskaja termodinamika neobratimyh processov (Phe-nomenological thermodynamics of irreversible processes). Moscow: «Nauka», 1978.
2. de Groot S.R. Termodinamika neobratimyh processov (hermodynamics of irreversible processes). Moscow: Gos. izd. Tehniko-teoreticheskoj literatury, 1956.
3. Landau L. D., Lifshic E. M. Teoreticheskaja fizika (Theoretical physics). Tom I. Me-hanika. Moscow: «Nauka», 1933.
4. Osipov A.I. Termodinamika vchera, segodnja, zavtra (Thermodynamics of yesterday, today and tomorrow). Chast' 1, 2 // Sorosovskij Obrazovatel'nyj Zhurnal. 1999. No 4. pp. 79-85, No 5. pp. 91-97.
5. Prigozhin I. Vedenie v termodinamiku neobratimyh processov (Introduction to thermodynamics of irreversible processes). Izhevsk: NIC «Reguljarnaja i haoticheskaja di-namika», 2001.
6. Prigozhin I., Kondepudi D. Sovremennaja termodinamika (Kondepudi Modern thermodynamics). Moscow: Mir, 2002.
7. Bezopasnost' vedenija gornyh rabot i gornospasatel'noe delo (The safety of mining operations and rescue work): uchebnoe posobie / V.A. Portola, P.V. Burkov, V.M. Grishagin, V.Ja. Farberov. Tomsk: Izd-vo Tomskogo politehnicheskogo universiteta, 2008. 201 p.
