Обеспечение безопасносности и экологичности в разработках конструкторских и технологических решений

Структура исследований здесь включает в себя следующее:

- производится анализ опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ), которые характерны для разрабатываемого объекта
(станка, машины, приспособления, двигателя, установки, прибора и т.д.)
или могут возникнуть в процессе эксплуатации, обслуживания, ремонта;

- описывается организация рабочего места или компоновка объекта
с учетом требований безопасности и эргономики;

- освещаются вопросы пожаровзрывобезопасности объекта при его работе или обслуживании;

- приводится системный анализ безопасности и надежности разра­батываемого объекта, методом дерева отказов;

- детально разрабатывается одно из конкретных мероприятий по повышению безопасности конструкции объекта или системы, по норма­лизации или улучшению условий труда;

- производятся расчеты, связанные с выбором условий труда,
средств зашиты (ОВПФ);

- определяется экологическая, социально-экологическая эффектив­ность мероприятий по созданию безопасных условий.

Исследование безопасности систем с использованием метода дерева отказов

Анализ методом дерева отказов проводят в несколько этапов: оп­ределяют нежелательное верхнее событие (ВНС), анализируют принци­пиальные особенности системы, строят дерево отказов, представляют дерево отказов алгебраическими символами, собирают количественные данные об отказах элементов системы, оценивают вероятность отказов, устанавливают чувствительность системы и наибольшее влияние от­дельных отказов на вероятность наступления ВНС.

По сравнению с другими методами анализа безопасности систем, метод дерева отказов имеет следующие преимущества:

- проведение анализа для поиска нежелательного события дедуктивным методом;

- поиск важнейших аспектов системы, влияющих на осуществле­ние нежелательного события;

- возможность графической интерпретации, дающей наглядное представление об изменениях в системе;

- выбор качественного или количественного метода анализа;

- концентрацию усилий на анализе определенного вида отказов;

- проведение анализа в соответствии с реальными изменениями в системе;

- полученный при построении дерева графический материал может быть использован неоднократно;

- внимательное исследование дерева отказов зачастую позволяет выявить отказы, неопределяемые обычным путем;

- в дерево отказов можно вводить ограничения, требования к кон­струкции, экологические параметры и т.п.

Построение дерева отказов

Для построения дерева отказов необходимо дать описание иссле­дуемой системы. Описание может касаться функциональных связей, гра­ничных условий, внешних воздействий и ограничений, накладываемых на систему.

Для определения ВНС целесообразно пользоваться методами идентификации опасности, т.е. рассматривать проектную документацию на ремонт и обслуживание оборудования, диспетчерские журналы или другую аналогичную информацию.

После нахождения ВНС последовательно определяют события, ко­торые к нему привели при определенных условиях, а затем для них так­же рассматривают условия их вызывающие.

На чертеже события соединяют соответствующими логическими связями "И" и "ИЛИ". Операция "И" означает: перед тем, как произойдет событие А, должны произойти оба события Б и В. Операция "ИЛИ" оз­начает, что событие Г будет иметь место, если произойдет хотя бы одно из событий Д или Е (или оба события).

Рис. 9.1. Рис. 9.2.

 

(9.13)

(9.14)

 

(9.15)

(9.16)

Пример: рассмотрим ВНС - попадание в глаз частиц металла, при подготовке труб к сварке и зачистке свариваемых концов труб (см. рис.9.3.).

Рис. 9.3. Логическая схема дерева отказов

где В - оператор не носил защитных очков;

С₁ - посторонний человек вошел в опасную зону без защитных очков;

Д - наличие источника опасности;

С₂ - цель входа в опасную зону;

F - посторонние лица не носят защитных очков;

С_т - оператор не смог прекратить работу;

Н - необходимость что- то принести в опасную зону;

J - необходимость что-то забрать из опасной зоны;

К - цель входа в опасную зону неизвестна.

Дерево строят от уровня первичных отказов. На основе метода де­рево отказов можно проводить как качественный, так и количественный анализ. Для количественного анализа необходимо знать вероятности первичных событий, при поэтапном анализе дерева можно воспользо­ваться следующими формулами: для логической связи "И"

для логической связи "ИЛИ"

 

где п - число событий;

q_i - вероятность i-го первичного события.

Воспользовавшись вышеуказанными формулами, вычислим веро­ятность наступления верхнего события - С„ (ВНС). События, обозна­ченные буквами

рядом, с которыми стоят цифры, показывающие вероятность наступления данного события на один миллион проработанных часов (см. рис.9.3).

(9.17)

Затем представим дерево отказов без событий Н, J, К, тогда

(9.18)

 

окончательно вероятность ВНС

(9.19)

Следовательно, при имеющихся данных о наступлении базисных событий

вероятность травмирования (попадание в глаз частицы металлов) для этой операции на один миллион прора­ботанных часов равняется 0,0522.

Дерево отказов позволяет получить и интерпретировать качествен­ные и количественные результаты в зависимости от целей анализа, на­пример проверку достижения необходимого уровня безопасности всей

системы. В случае несоответствия системы заданному уровню безопас­ности определяют элемент системы, имеющий наибольшее влияние на вероятность наступления ВНС.

9.3. Деятельность человека в системе управления при диплом­ном проектировании

Система управления, независимо от типа и назначения, представ­ляет комплекс технических средств, приема, передачи и переработки информации. В эти комплексы, образующие контур управления, в каче­стве центрального решающего звена входит человек. Называемый по традиции оператором, он замыкает на себя информационные процессы в системе, оперирует с представленными ему данными и решает задачи управления.

В общем виде при дипломном проектировании в системе управле­ния необходимо реализовать три основные задачи:

1.Сбор и передача по каналам связи информации об объекте
управления и преобразование ее для ввода в ЭВМ.

2.Переработка информации об управляемом объекте по заранее
разработанным алгоритмам, реализуемым программным путем на ЭВМ.

3.Выдача управляющей информации, преобразование и передача
ее на объект управления (это могут быть функциональные службы).

Контур управления представлен на рис.9.4.

Рис.9.4. Контур управления предметной деятельностью человека

ОИ - оповещающая информация; ПОИ - преобразованная оповещающая информа­ция; ДОИ - дополнительная оповещающая информация; СОУ - состояние объекта управления; КУ - команды управления; БНД - банк нормативных данных условий труда.

Предложенная топология управленческой деятельности человека в области безопасности предметной деятельности может быть дополнена в зависимости от целей дипломного проектирования.

Очевидно, на современном этапе оптимальное распределение функций управления должно опираться на количественные и качествен­ные оценки решения задач человеком (и машиной) и оценки влияния этого качества на общую безопасность системы и оценки влияния этого качества на общую безопасность системы и ее надежность.

Хотя критерии таких оценок еще далеко не разработаны, это ни в коем случае не может быть оправданием еще встречающегося пренеб­режения к количественным оценкам предметной деятельности человека.

Даже если предположить, что надежность машины достаточно вы­сока и имеется полная уверенность в том, что машина выполнит пору­ченную ей задачу, очевидным является тот факт, что на машину нельзя возложить ответственность за выполнение задачи. Ответственность мо­жет быть возложена только на человека. Это обстоятельство вызывает необходимость при разработке безопасных систем управления учиты­вать две вещи:

- точное определение степени ответственности каждого человека,
участвующего в работе системы;

- обеспечение людей средствами, которые давали бы им возмож­ность проводить эффективный контроль над ходом процесса и решением задач, за которые они ответственны.

При попытках подключить количественные оценки предметной деятельности возникают трудности из-за практического отсутствия дан­ных по некоторым важным параметрам системы "человек-машина" на ранних этапах проектирования, на которых следует решать задачу ра­ционального распределения функций между человеком и машиной.

Решение проблемы рационального распределения функций может быть достигнуто только на пути совмещения качественных и количест­венных оценок (с преобладанием последних). Такое совмещение, естест­венно, должно основываться на четкой классификации решаемых задач и ранжировании их компонентов, - прежде всего конкретных операций предметной деятельности, выполнение которых и составляет процесс решения. В общем случае в системе управления все задачи могут быть разделены на пять групп:!) преобразование информации; 2) принятие решения; 3) контроль функционирования; 4) документирование и тре­наж операторов; 5) изменение режимов функционирования системы. Эти задачи подлежат анализу и выделению составляющих элементов.

Для выяснения природы и структуры деятельности людей в систе­мах "человек-машина", необходимо выбрать опорные показатели эф­фективности операторов любого профиля. К таким показателям следует отнести точность, оперативность и надежность выполнения предметной деятельности при различных условиях труда.

Точность, оперативность и надежность - три главных критерия оценки эффективности управленческих функций.

На опорные показатели - точность (Δ), оперативность (τ) и на­дежность (Р) решения задач влияют следующие факторы:

1.Структура (или алгоритм) операторской деятельности, в том числе тип и характер выполняемых функций, и характер распределения функций, степень напряженности, способ организации коллективной работы и др.

2.Эксплуатационные качества оборудования, обеспечивающего
операторскую деятельность (размещение, конструкции и удобство поль­зования аппаратурой рабочих мест, средств отображения, органов управления и т.п.).

3.Условия внешней среды - температура и другие параметры микроклимата, шум, вибрация, освещенность и т.п.

4.Режим предметной деятельности (продолжительность смен, организация отдыха и т.п.).

5.Уровень профессиональной подготовки оператора (его знания, навыки, опыт и т.д.).

6.Индивидуальные особенности людей (психофизиологические и антропометрические характеристики, интеллектуальные способности, эмоциональная и мотивационная устойчивость и другие черты психоло­гического склада личности).

Проблема оценки эффективности человеческого фактора в управ­лении была бы решена, если бы удалось связать или даже рассчитать со­вокупное влияние перечисленных факторов.

Для связывания опорных факторов необходимо использовать ме­тоды оценки надежности функционирования эрготических и техниче­ских систем (дерево причин, дерево отказов и т.д.).

Поэтому организация управления безопасностью труда (т.е. пред­метной деятельностью человека) должна включать в себя создание или приведение всей системы управления в состоянии необходимой упоря­доченности и единства взаимодействия ее элементов. От качества и эф­фективности организации управления непосредственно зависит дости­жение главной цели управления безопасностью труда (рис.9.5.)

 

 

Рис.9.5. Схема взаимосвязи задач безопасности труда

 

 

Приложение 1

Таблица 1 Классификация подвижного состава автомобильного транспорта

Тип подвижного состава	Класс, грузоподъемность подвижного состава	Характеристика подвижного состава
Автомобили легковые	особо малого класса малого класса среднего класса	рабочий объем двигателя, л до 1,2 вкл. св. 1,2 до 1,8 св. 1,8 до 3,5
Автобусы	особо малого класса малого класса среднего класса большого класса особо большого класса	длина, м до 5,0 вкл. св. 5,0 до 7,5 св. 8,0 до 10 св. 10,5 до 12,0 св. 12,0
Автомобили грузовые	особо малой грузоподъемности малой грузоподъемности средней грузоподъемности большой грузоподъемности особо большой грузоподъемности	полезная нагрузка, т до 1,0 св. 1,0 до 3,0 вкл. св. 3,0 до 5,0 св. 5,0 до 8,0 св. 8,0 до 16,0
Автомобили-самосвалы внедорожные	грузоподъемность	30т 42т
Прицепы	одноосные малой и средней грузоподъемности двухосные средней и большой грузоподъемности двухосные особо большой грузоподъемности тяжеловозы	полезная нагрузка, т до 5,0 до 8,0 св. 8,0 св. 16,0
Полуприцепы	одноосные большой грузоподъемности двухосные особо большой грузоподъемности многоосные особо большой грузоподъемности тяжеловозы	до 12,0 14,0 св. 20,0 св. 22,0

 

Таблица 2