Среднесрочный прогноз вибротравматизма Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

Т.В. Ерёмина, д-р техн. наук, проф.

И.Г. Тимофеева, канд. техн. наук, доц.

Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управдения

УДК 658. 001.523

СРЕДНЕСРОЧНЫЙ ПРОГНОЗ ВИБРОТРАВМАТИЗМА

В статье рассматривается метод количественной оценки безопасности труда. Приведен прогноз уровня вибротравматизма.

Ключевые слова: метод, анализ, условия труда, вибротравматизм, факторы, оценка, безопасность, прогноз, система.

T.V. Eryomina, D. Sc. Engineering, Assoc. Prof.

I.G. Timofeeva, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.

MEDIUM-TERM PROGNOSIS OF VIBROTRAUMATISM

The article describes a method of quantitative assessment of labor safety and a forecast of vibrotrau-matism.

Key words: method, analysis, working conditions, vibrotraumatism, factors, evaluation, safety, forecast, system.

В условиях современного производства отдельные мероприятия по улучшению условий труда оказываются недостаточно эффективными. Необходимо, чтобы они осуществлялись комплексно, образуя упорядоченную систему обеспечения безопасности труда. При этом создаются наиболее широкие возможности формирования безопасных условий труда на производстве. 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.

Рабочие виброопасных профессий выполняют работы в сложных специфических про -изводственных условиях. До настоящего времени условия труда при использовании механизированного ручного инструмента ударного действия имеют наиболее высокие показатели вибротравматизма непосредственно в условиях производства.

По мере роста интенсивности работы ручных машин, необходимого для повышения производительности труда, возросли уровни передаваемой вибрации на руки операторов. В связи с этим необходимо осуществлять систему скоординированных мероприятий по обеспечению вибробезопасности труда.

Основным критерием условий труда рабочих виброопасных профессий является уровень воздействующей вибрации. Кроме вибрации, условия труда осложнены и другими вредными факторами, которые усугубляют неблагоприятное влияние вибрации и приводят к возникновению вибротравматизма.

Безопасность труда рассматривается как состояние системы, при котором не возникает опасности нанесения ущерба здоровью человека, способность сохранять безопасное состояние при выполнении заданных функций в определенных условиях в течение установленного времени. Вибробезопаность труда определяется и стохастическими детерминированными характеристиками. При определении количественной оценки вибробезопасности используются принципы математической логики, с помощью которой формулируются исходные положения и устанавливаются взаимосвязи между событиями, а также теория вероятностей, посредством которой логическая модель преобразуется в математическую, позволяющую получить количественные значения рассматриваемой величины.

Исходя из характера вибротравматизма, приведем оценки уровня вибробезопасности в детерминированном и вероятностном виде.

Детерминированная оценка сводится к традиционному анализу статистических данных и состоит в расчете относительных показателей - коэффициентов частоты и тяжести вибротравматизма.

В таблице 1 приведены результаты расчетов демографической и пневматической (или энергетической) частот вибротравматизма и соответствующих их коэффициентов прироста (на примере предприятий Восточной Сибири в отраслях строительства и транспорта). В таблице приняты следующие условные обозначения:

ВП - среднегодовое количество вибротравм от воздействия локальной вибрации;

N - количество людей;

ВП; - количество вибротравм в 1-м году;

ВП;-1 - количество вибротравм за предыдущий год;

П - годовое количество используемого пневмоинструмента;

П1 - количество используемого пневмоинструмента в 1-м году;

П 1-1 - количество используемого пневмоинструмента в предыдущем году.

Таблица 1

Детерминированные показатели вибротравматизма

Показатели 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Среднее значение за 10 лет

Частота вибротравматизма демографическая Ч6=(ВПМ)х103 16,2 20,9 16,6 6,9 11,6 4,6 25,6 18,6 27,9 20,9 16,98

Коэффициент прироста Кё=ВШ/ВП1-1 - 1,28 0,88 0,37 1,66 0,4 5,5 0,72 1,5 0,75 1,3

Частота вибротравматизма пневматическая (энергетическая мощность) Чп=(ВП/П)х103 41,6 53,5 47,6 17,8 29,7 11,9 65,4 47,6 71,4 53,5 44,0

Коэффициент прироста Кп=П1/П1-1 1,08 1,26 1,17 0,8 0,89 1,04 1,28 1,17 1,18 1,09

Из анализа данных таблицы 1 следует, что показатели демографической и пневматической частот при значительных их колебаниях по годам имеют тенденцию к увеличению (средние значения К§ и Кп больше единицы).

Результат производственной опасности, как известно, есть случайное событие, для количественной оценки которого в настоящее время широко используются показатели Р(ВП) -вероятность опасности вибропоражения или Р(ВБ) - вероятность вибробезопасности, связанные между собой соотношением:

Р(ВП) = 1 - Р(ВБ). (1)

Вероятностная оценка как основная количественная мера безопасности состоит в определении количественных показателей Р (ВП) или Р (ВБ), характеризующихся вероятностью опасности вибропоражения или вибробезопасности, т.е. вероятностью того, что в течение заданного времени возникают или не возникают случаи поражения в определенных условиях. Применяя закон Пуассона для сравнительной оценки безопасности, в качестве критерия используем показатель вероятности безопасной работы, который измеряется в долях единицы и изменяется от 0 до 1:

Р(ВБ) = еАТ (2)

Критерием для выбора более безопасного варианта является принцип: чем больше значение Р(ВБ), тем безопаснее.

Учитывая, что события «ни одной вибротравмы» (пвп=0) и «хотя бы одна вибротравма» (т.е. п>1) противоположны, находим вероятность вибропоражения Р(ВП):

Р(ВП) = 1-е ^Т, (3)

где е - основание натуральных логарифмов, равное 2,718..

X - математическое ожидание плотности вибропоражения;

Р(ВП) - вероятность вибропоражения человека за время Т.

В таблице 2 приведены статистические данные вибропоражений при работе с ручным виброинструментом ударного действия за 10 лет на объектах, указанных выше.

Таблица 2

Статистические данные вибропоражений

Годы 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

пвп 7 9 8 3 5 2 11 8 12 9

Предварительное рассмотрение данного динамического ряда (т.е. последовательности чисел, характеризующих динамику во времени) показывает, что изменения числа вибропоражений пвп по годам неупорядочены и носят явно выраженный случайный характер. Среднее значение (оценка математического ожидания) плотности вибропоражения составляет 7,4 вибропоражения в год. Используя формулы (2) и (3), определили вероятность того, что в течение года не произойдет ни одного вибропоражения либо хотя бы одно вибропоражение:

Р (п=0)=0,6х10-3; Р (п>1)=1 - 0,6х10-3 = 0,9994.

Полученное значение Р (ВП) превышает рекомендуемую норму уровня вибробезопас-

-4 -3

ности /1/, равную 1x10 - 1x10 , более чем в 6 раз.

Важной задачей при анализе вибротравматизма является прогноз уровня вибробезопасности при использовании виброопасных технологий.

Целью такого прогноза является предвидение количественных показателей уровня вибробезопасности, что в свою очередь позволяет своевременно выявить основные причины вибротравмирования и принять обоснованные рекомендации по его предупреждению.

Представляя вибротравму как некоторое сложное многофакторное воздействие, можно выделить две закономерности, характеризующие это явление: детерминированную и вероятностную. Действительно, как было выше показано, изучение динамики вибротравматизма позволило установить достаточно тесную зависимость между увеличением количества используемого пневмоинструмента и ростом показателя пневматической (энергетической) частоты вибротравматизма.

С другой стороны, состояние вибробезопасности, как известно, зависит от многих факторов, изменение которых вызывается многими причинами и обстоятельствами. Поэтому возможность установления жестких однозначных закономерностей между показателями вибротравматизма исключается факторами, характеризующими его, и причинами, вызывающими изменение этих факторов. В этом случае задача так называемого вероятностного прогнозирования может быть сведена к качественному или количественному анализу влияния факторов на уровень вибробезопасности и определения тенденции изменения показателей вибротравматизма на перспективу.

При рассмотрении этой задачи предварительно были выделены этапы:

- установления объекта прогнозирования;

- определения периода прогнозирования;

- обоснования метода прогнозирования.

В качестве объекта прогнозирования приняты относительные показатели вибротравматизма при использовании ручного пневматического инструмента ударного действия на предприятиях Восточной Сибири в отраслях строительства и транспорта.

Для определения периода прогнозирования использованы рекомендации [2], в соответствии с которыми принят интервал упреждения от 6 до 10 лет.

Среднесрочный прогноз предназначен для отрасли или региона и предоставляет возможность определить стратегию по рациональному использованию материальных средств и ресурсов, выделяемых на охрану труда.

При выполнении среднесрочного прогноза применен экстраполяционный метод, сущность которого состоит в том, что сложившаяся в предназначенный период динамика изме-

нения показателей вибротравматизма переносится на заданный интервал упреждения. В качестве ретроспективной информации использован временной динамический ряд, отражающий состояние вибробезопасности (вибротравматизма) на предприятиях Восточной Сибири (табл. 3).

Таблица 3

Статистические данные по вибротравматизму в Восточной Сибири в отраслях машиностроения, строительства и транспорта (в %)

Годы 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Вибро- травматизм 31,8 33,5 32,4 19,9 20,7 19,3 38,6 32,4 39,2 33,5

При выполнении среднесрочного прогноза использованы следующие расчетные показатели.

1. Год прогнозирования (1-й):

Гп1=Гр1+Т, (4)

где Гр1 - 1-й год в ретроспективе;

Т- период прогнозирования, равный 10 годам.

2. Объем ретроспективной информации за 1-й год:

У=У1+1-У1, (5)

где У1- полученная информация (по относительному вибротравматизму) в 1-й год:

У1+1 - то же в последующий год

3. Скорость изменения информации:

у(1) = 2 (У1+1-У1)/Упол, (6)

где Упол - полная информация за ретроспективный период (число вибротравм за 2000-

2009 гг., в %).

4. Кумулята скоростей изменения информации о вибротравматизме:

У1 - базис; У2 = у2; У3 = у2 + v3.

5. Оператор ¥(1;) определяет величину изменения прогнозируемого параметра ф(1;) (относительное количество вибротравм) за время 1, т.е. ¥(1)= ф(1).

Результаты расчета параметров прогноза приведены в таблице 4. График зависимости вибротравматизма приведен на рисунке.

Таблица 4

Среднесрочный прогноз вибротравматизма

Наименование параметра Значение прогнозируемых параметров

Год прогнозирования (Т=10 лет) 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019

Объем ретроспективной информации, %%, v 2000 базис 1,7 1,1 12,5 0,8 1,4 19,3 6,2 6,8 5,7

Скорость изменения информации, У (1) 2000 базис 0,011 0,0073 0,08 0,053 0,009 0,13 0,041 0,045 0,038

Кумулята скоростей изменения , У (1) 2000 базис 0,011 0,0183 0,098 0,151 0,16 0,29 0,331 0,376 0,414

Оператор информационного потенциала, ¥ (1) 1 1,011 1,0183 1,098 1,151 1,16 1,29 1,331 1,376 1,414

Прогнозируемый параметр, ф (1) 1 1,011 1,0183 1,098 1,151 1,16 1,29 1,331 1,376 1,414

Информационная погрешность, А 0,05 0,0509 0,054 0,057 0,058 0,064 0,066 0,068 0,07

Рис. Динамика среднесрочного прогноза вибротравматизма

Применение экстраполяционного прогнозирования для решения задач вибробезопасности обосновывается специфическими свойствами явления вибротравматизма, характеризующимися его инерцией и кумулятивностью, т.е. способностью монотонно во времени накапливать статистическую информацию.

В соответствии с построенной функцией 9(t) к 2019 г. ожидается снижение уровня

вибробезопасности по сравнению с 2009 г. в 1,41 раза, что соответствует повышению веро-3

ятности вибропоражения до значения, равного Р(ВП) = 0,85x10 .

Применение метода экстраполяционного прогнозирования обладает достаточной точностью (относительная погрешность не превышает 10%).

Следует отметить, что повышение эффективности системы обеспечения вибробезопа-ности труда при использовании виброопасных технологий может привести к существенному снижению показателя Р(ВП).

Библиография

1. Ивович В.А., Онищенко В.Я. Защита от вибрации в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1990. -271 с.

2. Гношинский В.Г. Инженерное прогнозирование. - М.: Энергоиздат, 1982. - 208 с.

Bibliography

1. Ivovich V.A., Onishchenko V.Yа. Vibration resistance in mechanical engineering. - Mashi-nostroenie. 1990. - 271p.

2. Gnoshinsky V.G. Engineering forecast. - Energoizdat, 1982. - 208 p.