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;

Ст - 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;

qi - 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