331.8:6
На правах рукописи
УДК 331.8:621.31.019.3 ДЕТИНА Светлана Александровна НАДЕЖНОСТЬ ОПЕРАТИВНОГО ПЕРСОНАЛА ПРИ ОСУЩЕСТВЛЕНИИ ОПЕРАТИВНЫХ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ Специальность 05.26.01 – Охрана труда (электроэнергетика)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Челябинск, 2012
Работа выполнена на кафедре «Безопасность жизнедеятельности» ФБГОУ ВПО «Самарский государственный технический университет»
Научный консультант: доктор технических наук, доцент Яговкин Николай Германович, заведующий кафедрой «Безопасность жизнедеятельности» ФБГОУ ВПО «Самарский государственный техниче ский университет», г. Самара.
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Кузне цов Константин Борисович, профессор ка федры «Безопасность жизнедеятельности» ФБГОУ ВПО «Уральский государственный университет путей сообщения», г. Екатеринбург;
доктор технических наук Кравчук Игорь Лео нидович, заместитель генерального директора ОАО Научно-технический центр «Научно исследовательский и проектный институт по добыче полезных ископаемых открытым спо собом» ОАО НТЦ НИИОГР, г. Челябинск.
Ведущее предприятие: ФГБОУ ВПО «Тольяттинский государствен ный университет», г. Тольятти.
Защита диссертации состоится 14 февраля 2013 г. в 12-00 часов в аудитории 1001 главного учебного корпуса на заседании диссертационного совета Д212.298.05 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Уральский гос ударственный университет» (национальный исследовательский университет) ФГБОУ ВПО «ЮУрГУ» (НИУ) по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И.Ленина, 76.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государ ственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессиональ ного образования «Южно-Уральский государственный университет» (нацио нальный исследовательский университет) ФГБОУ ВПО «ЮУрГУ» (НИУ).
Автореферат разослан 14 января 2013 г.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И.Ленина, 76, гл. корпус, Ученый совет ЮУрГУ, тел./факс: (351) 267-91-23, E-mail:
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор Ю.С.Усынин
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Переход к новым хозяйственным механизмам путем интенсификации производственных процессов невозможен без более полного и эффективного использования достижений научно-технического про гресса, ресурсов, снижения ущерба от аварийности и травматизма. Решение этой задачи требует научно обоснованных подходов к организации и обеспече нию безопасности на всех рабочих местах во всех без исключения отраслях промышленности.
Для электроэнергетических систем характерно усложнение и увеличение единичных мощностей, наличие большого процента физически устаревшего оборудования, а также недостаточно высокое качество вводимой техники. Воз растают скорости процессов в нормальных и аварийных режимах работы энер госистем, а также удельные нагрузки на электрооборудование.
В результате стабильно увеличивается объем работы, выполняемый опера тивным персоналом, который, вместе со своими основными функциями, дол жен одновременно «парировать» все недостатки и ненадежность оборудования с целью сохранения его работоспособности. Это обусловливает повышение ро ли оперативного персонала при осуществлении переключений электрооборудо вания с целью предупреждения технологических нарушений и как следствие – аварий и несчастных случаев.
В отечественной и зарубежной литературе уделяется большое внимание исследованиям инженерно-технических, психологических, экономических и других аспектов проблемы повышения надежности персонала при эксплуата ции энергосистем.
Однако большинство публикаций представляет собой статьи в журналах, брошюры, отдельные главы в книгах, которые в целом посвящены другим про блемам: медико-физиологическим, либо техническим, либо санитарно гигиеническим, либо организационного или социологического характера.
Такие работы при всех своих несомненных достоинствах не могут осве тить сложный, комплексный характер проблемы, а результаты анализа отрица тельных последствий (причем зачастую в их крайних проявлениях) должны яв ляться не своего рода «самоцелью», а исходными данными для разработки мер по предупреждению технологических нарушений, вызванных ошибочными действиями оперативного персонала при осуществлении переключений.
Однако практическое внедрение результатов многочисленных исследова ний до сих пор весьма затруднено и малоэффективно из-за их фрагментарности и концептуальной разобщенности отдельных публикаций. Трудности объеди нения в единую систему разных аспектов этой проблемы отмечены специали стами многих стран.
Недостаточная ее проработанность предопределила выбор темы диссер тационной работы, постановку цели и задач исследования.
Цель работы – повышение надежности и безопасности в работе оператив ного персонала при осуществлении оперативных переключений в системах электроснабжения.
Она включает решение следующих задач:
1. Исследование основных причин и видов ошибочных действий опера тивного персонала при эксплуатации электроустановок и в нестандартных си туациях.
2. Разработку методик количественной оценки параметров, определяющих вероятность возникновения ошибочных действий оперативного персонала с це лью разработки мероприятий по профилактике технологических нарушений.
3. Разработку методики и экспериментальное определение вероятного вре мени наступления ошибочных действий у оперативного персонала с целью предупреждения технологических нарушений в условиях ПС «Томыловская».
4. Формирование методики по определению наиболее эффективных меро приятий по предупреждению ошибочных действий оперативного персонала и её экспериментальная проверка.
Предметом исследования является оперативный персонал в процессе экс плуатации электроустановок.
Методы исследования. Исследования выполнены с использованием теорий – вероятности, случайных функций, математической статистики;
матриц, графов;
методов – математического анализа, математического моделирования, прибли женных вычислений, психофизиологических исследований и теоретических основ информационно-измерительной техники.
Научная новизна заключается в:
1. модели формирования технологических нарушений при обслуживании электроустановок;
2. методиках количественной оценки параметров, определяющих вероят ность возникновения ошибочных действий оперативного персонала;
3. методике определения вероятного времени наступления ошибочных действий у оперативного персонала.
4. методике по определению наиболее эффективных мероприятий по пре дупреждению ошибочных действий оперативного персонала;
На защиту выносится следующие основные научные положения:
1. модель формирования технологических нарушений при обслуживании электроустановок;
2. методики количественной оценки параметров, определяющих вероят ность возникновения ошибочных действий оперативного персонала;
3. методика определения вероятного времени наступления ошибочных действий у оперативного персонала.
4. методика по определению наиболее эффективных мероприятий по пре дупреждению ошибочных действий оперативного персонала;
Практическая значимость работы. Результаты позволяют анализировать, синтезировать и совершенствовать деятельность оперативного персонала с целью предупреждения ошибочных действий при осуществлении переключе ний, являющихся причинами технологических нарушений, аварий и несчаст ных случаев.
Область исследований соответствует п.10. паспорта специальности «ис следование человеческого фактора в системе человек – техническая система – производственная среда с целью повышения безопасности труда».
Реализация работы. Результаты работы внедрены на ПС «Томыловская» системы «Самараэнерго».
Апробация работы. Материалы Всероссийской научно-технической интер нет-конференции с международным участием «Высокие технологии в машино строении, г. Самара, 2009;
Х Международная научно-практическая конферен ция «Экология и безопасность жизнедеятельности», г. Пенза, 2010;
Междуна родная научно-практическая конференция «Энергосбережение, электромагнит ная совместимость и качество в электрических системах», г. Пенза, 2010;
V Международная научно-практическая конференция «Технологическое обес печение качества машин и приборов», г. Пенза, 2010;
Нефтегазовый форум «Газ, Нефть, Технологии», г. Уфа, 2010;
XVI Международная научно практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Совре менные техника и технологии», г. Томск, 2010;
II Международная научно практическая конференция «Энергосбережение, электромагнитная совмести мость и качество в электрических системах», г. Пенза, 2011.
Публикации. Основные положения работы, опубликованы в 13 печатных работах, в том числе 2 – в ведущих рецензируемых научных журналах, реко мендуемых ВАК Министерства образования и науки РФ.
Структура и объемы работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 106 наименова ний и приложений. Изложена на 196 страницах машинописного текста, содер жит 25 рисунков и 10 таблиц.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснованы актуальность исследуемой проблемы, сформу лирована цель работы, отражены основные положения, выносимые на защиту, показаны их научная новизна и практическая значимость.
В первой главе исследованы основные причины и виды ошибочных дей ствий оперативного персонала, приводящие к технологическим нарушениям.
В применении к любой категории оперативного персонала объем выполня емых работ в том числе оперативных переключений, а, следовательно, и коли чество технологических нарушений, приводящих к авариям и несчастным слу чаям, зависят от ряда факторов, таких как состав оборудования, схема первич ных соединений, режим работы и организация обслуживания энергообъекта.
Состав оборудования сказывается вследствие влияния на объем выполняе мых работ располагаемого ресурса работоспособности и, соответственно, пери одичности плановых работ ремонтно-технического обслуживания, а также ве роятность внезапного отказа (наработка на отказ).
Схема первичных соединений энергетического объекта влияет на объем выполняемых работ вследствие большей или меньшей своей сложности, т.к. в зависимости от количества элементов используемых в схеме, и в первую оче редь коммутационной аппаратуры, осуществляется объем оперативных пере ключений.
Организация обслуживания энергообъекта влияет на объем выполняемых работ обеими своими составляющими: организацией ремонтно-технического и оперативно-диспетчерского обслуживания.
Р и с. 1. Классификация причин ошибок при оперативных переключениях По данным анализа ошибочных действий оперативного персонала ОАО «Федеральная сетевая компания единой энергетической системы» количество технологических нарушений, связанных с ошибочными действиями оператив ного персонала от общего числа ошибочных действий составило в период с 2003 по 2009 гг. соответственно 58 %, 40 %, 74 %, 41,7 %, 30,9 %, 28,1 %, 39 %.
Классификация причин ошибок при оперативных переключениях приведена на рис. 1.
Виды ошибок в зависимости от фазы оперативных действий приведены в табл. 1.
Таблица Виды ошибок оперативного персонала.
Фаза Виды ошибок, совершаемых на соответствующей стадии (этап, стадия) опе- оперативных действии ративных действий Сбор Неисправность и отсутствие приборов, указателей положения.
1.
информации Недостаточная освещенность.
2.
Отсутствие или несоответствие диспетчерских наименований.
3.
Несоответствие оперативной схемы (мнемосхемы).
4.
Невнимательный осмотр оборудования при его приемке по окончании ремонта 5.
(невыполнение осмотра).
6. Отсутствие или неполнота необходимых записей в оперативном журнале (в том числе о наличии заземленного оборудования).
Оценка 1. Производство переключений без предварительного анализа схемы и режима ситуации работы.
2. Безразличное отношение к состоянию оборудования, готовность работать в условиях нарушения элементарных эксплуатационных норм.
3. Неудовлетворительное качество оперативных указаний: неполнота или наобо рот перенасыщенность второстепенными моментами, несвоевременная коррек тировка.
4. Применение типового бланка переключений (программы) в условиях (состоя ние схемы, режима), на которые этот документ не рассчитан.
Принятие реше- 1. Производство переключений без бланка, программы (в том числе случаи, когда ния, составление составленный бланк не используется).
бланка 2. Наличие в программе, бланке переключений ошибок (пропуск операций, их (программы) неправильная последовательность).
переключений 3. Неудовлетворительный контроль вышестоящего лица за правильностью предло женной исполнителем бланка последовательности операций.
4. Некритическое отношение исполнителя к команде, программе переключении, заданных вышестоящим оперативным лицом.
5. Игнорирование (не включение в бланк, программу) необходимых проверочных операций, операций по осмотру оборудования перед производством переклю чений.
6. Необоснованная (не допускаемая нормами) самостоятельность действий, само вольное расширение выданного задания.
Реализация 1. Нарушение указанного в бланке (программе) порядка операций.
программы 2. Несоблюдение установленного нормами порядка повторения отданного распо (бланка) ряжения, с обязательным подтверждением правильности этого повторения.
переключений 3. Отвлечение другими проблемами во время переключений, перерывы в начатых операциях по переключениям.
Несоблюдение установленного порядка контроля за операциями по переключе 4. ниям на месте их производства.
Необоснованное, в том числе несанкционированное вышестоящим оператив 5. ным лицом деблокирование, в том числе из-за конструктивных недостатков бло кировки.
В 2009 году в ОАО «Федеральная сетевая компания ЕЭС» зафиксировало 1297 технологических нарушений в работе электрических сетей, в том числе случая, связанных с ошибочными действиями персонала.
Возникновение их зависит от значительного количества разнообразных факторов, степень влияния которых на процесс формирования ТН различна.
Наиболее эффективным способом оптимизации обеспечения безаварийности и безопасности является модель формирования технологических нарушений, свя занная с ошибочными действиями персонала.
Источники возникновения ТН в этом случае делятся на три группы: чело век, электроустановка, средства взаимодействия.
Последовательную модель можно представить в том виде, как показано на рис. 2.
Физическое состояние работающих Неадекватные Надежность Организация Результат действия электрообо- безошибочной персонала рудования деятельности Условия труда Р и с. 2. Модель формирования технологических нарушений С некоторыми допущениями модель (рис. 2) вырождается в жестко детер минированную связь: СОБЫТИЯ ПОСЛЕДСТВИЯ КОМПЕНСИРУЮЩИЕ ДЕЙСТВИЯ (рис. 3).
Надежность человека оценивается вероятностью достижения им заданного результата по принципу «все – или ничего». Условия надежности Р:
P(Oi ) Pi Eij, (1) i Типы нервной системы Функциональное состояние Личностные характеристики Обучение и тренировка Нагрузка Kip Kip Ci Ci f g Вероятность выбора Pi Оператор Eцен Эффективность выбора Eij Oj Oj h Ci uj Естественная ценность результата Vj S Oj S S Естественная среда Искусственная Состав техники Оборудования Всей системы среда Р и с. 3. Взаимодействие подсистем и их причинно–следственные связи Вероятность и эффективность выбора зависят от:
- свойств ситуации (возможные способы действий Еij и возможные резуль таты Oj);
- технологического состояния и характеристик оборудования (режим рабо ты, топология тепловой и электрических схем и т.д.);
- личностных характеристик оперативного персонала (свойства нервной системы, направленность, эмоционально-волевые качества, ответственность и др.), обусловливающих удельную ценность Vj того или иного результата.
Событие, состоящее в достижении оператором заданного результата, мо жет произойти при различных факторах К, которые наступают соответственно с вероятными P(Ci), P(Oj), P(Vj), P(Sm), P(Ky), P(Kп), Р(Кр), Р(Кк), Р(Кэ).
Эффективность заданного результата определяется следующим выражением:
n P( K ) P(O ) i E (2) K где Р(К), Р(Оj / К) – вероятности появления К-го фактора, влияющего на эф фективность заданного результата и надежной работы оператора в условиях К-го фактора.
Во второй главе разработана модель формирования технологических нарушений и созданы методики количественной оценки параметров модели.
Для количественной оценки вероятности возникновения ошибочных дей ствий оперативного персонала необходимо выполнить анализ процесса их фор мирования. С этой целью требуется выяснить какой последовательный ряд со бытий приводит к ошибочным действиям и какие факторы на эти события влия ют.
Последовательный ряд событий определяется фазой (стадией) оператив ных действий (табл. 1.).
Реализация последовательного ряда событий и влияние на них эргономи ческих факторов может быть представлена в виде дерева отказов.
Дерево отказов оперативного персонала представлено на рис. 4.
Технологические нарушения или Факторы Факторы, которые могут которые не могут возникнуть возникнуть Нарушение Ошибки при Применение параметров использовании опасных приемов технологического оборудования. труда процесса Отсутствие Нарушение Неудовлетворите контроля за режимов труда льное содержание процессом и отдыха рабочих мест производства или или или или или или 1 2 1 2 1 1 2 1 2 1 1 – причины, связанные с персоналом 2 – другие причины Р и с. 4. Дерево отказов оперативного персонала Обозначим ошибочное действие оперативного персонала как событие A, технологическое нарушение - событие B. Задача сводится к определению условной вероятности P(A/B).
P(A B) P(A/B), (3) P(B) где P(A B) - вероятность того, что произойдет событие A и B;
P(B) - вероятность события B.
Обозначив P(Bi ) как рi, P(Ai /Bi ) как рi', P(A/B) как P, в результате получим:
k 1 (1 p i p i ) P i, (4) n 1 (1 p i ) i где P - вероятность возникновения ошибочных действий оперативного персо нала;
рi - вероятность возникновения i-го фактора, определяющего возникнове ние ошибочных действий;
рi' - вероятность появления ошибочных действий при возникновении i-го фактора (то есть доля возникновения i-го фактора, произошед шего из-за ошибочных действий).
Обозначим следующие вероятности:
р1 - вероятность нарушения параметров технологического процесса;
р1' вероятность появления ошибочных действий при нарушении параметров тех нологического процесса;
р2 - вероятность неправильного использования обору дования;
р2' - вероятность появления ошибочных действий при неправильном использовании оборудования;
р3 - вероятность применения опасных приемов труда;
р3' - вероятность появления ошибочных действий при применении опас ных приемов труда;
р4 - вероятность отсутствия контроля за процессом произ водства;
р4' - вероятность появлений ошибочных действий при отсутствии кон троля за процессом производства;
р5 - вероятность нарушения режимов труда и отдыха, приводящих к технологическим нарушениям;
р5' - вероятность появле ния ошибочных действий при нарушении режимов труда и отдыха;
р6 - вероят ность неудовлетворительного содержания рабочих мест, приводящих к техно логическим нарушениям;
р6' - вероятность появления ошибочных действий при неудовлетворительном содержания рабочих мест;
р7 - вероятность возникнове ния прочих факторов, приводящих к технологическим нарушениям;
р7' - веро ятность появления ошибочных действий при возникновении прочих факторов.
Задав эти величины, вероятность возникновения ошибочных действий оперативного персонала Р будет:
P = 0,0059 0,0234, (5) что хорошо коррелирует с данным ФСК ЕЄС за 2003-2009 гг. (1,25-3,0 %).
Физическое состояние определяет степень участия человеческого фактора в формировании ошибочных действий, приводящих к ТН. Его можно оценить, построив информационную и концептуальную модели.
Концептуальная модель строится с использованием дерева отказов (рис. 5).
Р и с. 5. Дерево отказов оперативного персонала в зависимости от физического состояния Головным событием W в дереве будет отказ в работе оперативного персо нала, а первичным соответственно: А - неправильная информация от управляю щего объекта;
В, С, D, E, F, G, H - ошибочное восприятие информации анализа торами;
J, K, L - ошибочная фильтрация, перекодирования и опознание;
N, O, P - ошибочные уточнения, представление и прогноз;
R, S, Q - неправильно опре деленные способы действия;
V - несоответствие управляющего действия необ ходимому.
Вероятность наступления головного события, при объединении первичных операций «или», определяется по формуле:
P5 1 П (1 q) i 1, (6) где qi - вероятности наступления первичных событий.
События J, M, Т, U – определяют результаты обнаружения, идентифика ции, интерпретации и преобразования информации.
При поиске, восприятии и декодировании информации, в зависимости от степени сложности энергообъекта, она находится в пределах 0,9950,95, приня тия решения – 0,9950,9, выполнения принятого решения – 0,9950,92. Если каждое ошибочное действие ведет к технологическим нарушениям, величина Р будет составлять 0,0150,213, т.е. неадекватные действия в зависимости от че ловеческого фактора может составлять 1,521 % от общего числа ошибочных действий.
Процесс формирования неадекватных действий человека, ведущих к тех нологическим нарушениям, в зависимости от условий труда можно оценить, если за единицу принять уровень, при котором они происходят. Соответствую щие условия труда будут находиться в пределах от 0 до 1:
0 У(ЧМС) 1 (7) Среда может влиять только на причины, связанные с работоспособностью, и информационными характеристиками в пределах 0,050,30, что составляет 1,513,8 % от общего уровня. С учётом этого положения выполнен расчёт ко ординат для предельных значений уровней возникновения технологических нарушений. В результате получен диапазон изменений координат векторов:
0.2 0. M1 = М2 = (8) 0.979 0. 0.019 0. M1 = М2 = (9) 0.959 0. Если считать, что координаты векторов определяют степень влияния сре ды, то величина данного влияния составляет до 21,6 % от общего числа оши бочных действий.
В третьей главе разработана методика и экспериментально определено вероятное время наступления ошибочных действий у оперативного персонала с целью предупреждения технологических нарушений в условиях ПС «Томылов ская».
Как известно в своем большинстве ошибки являются результатом измене ния (ухудшения) самочуствия работающего, что сказывается на его надежности.
Основной их причиной является утомление. Поэтому желательно знать:
- в какой период рабочего дня наступает утомление, ведущее к наиболее веро ятному появлению ошибочных действий, т.е. какая существует связь между ними;
- если такая связь существует, то как находить наиболее вероятное время наступления ошибочных действий.
Два вида сменных динамик работоспособности приведены на рис. 6.
Р и с. 6. Два вида сменных динамик работоспособности.
При сопоставлении сменных динамик работоспособности и ошибочных действий для оперативного персонала были взяты статистические данные по времени наступления технологических нарушений за 10 лет в системе «Самара энерго». Фактические промежутки времени составили: t1’=2ч., t2’=3ч., t1*’=6ч., t2*’=8ч. При этих значениях S1 и S2 имеют максимальные значения величины t1=2,05ч, t2=3,7ч, t1*=6,3ч, t2*=8,1часа.
Объектом исследования явился оперативный персонал ПС «Томыловская».
Его задачами являются постоянный контроль за состоянием оборудования, пра вильная его эксплуатация, предупреждение аварий и организация их ликвидации.
По результатам аттестации рабочих мест по условиям труда категория опасности соотносится по факторам внешней среды к классу 3.1. Динамика ра ботоспособности наблюдалась у 5 человек оперативного персонала в возрасте 27-52 года, четырех мужчин и одной женщины, которые в соответствии с еже годным медицинским освидетельствованием не имеют отклонений в здоровье.
Технологический процесс по характеру стабилен, поэтому изменения фак торов условий труда в короткие промежутки времени не наблюдаются. В соот ветствии с этим, конфигурация кривых работоспособности не деформирована.
Причиной утомления персонала является изменение функционального со стояния нервных клеток, ведущее к нарушению рабочего динамического сте реотипа. Ключевыми функциями являются концентрация нервных процессов и мышечной силы, формирование интегрального образа, программирование и коррекция ошибочных действий, стабильность мышц и зрительного аппарата.
Способы, их описывающие – мелькающий свет и статистическая выносливость.
Была разработана аппаратура для их измерения и методика комплексной оценки, основанная на определении плотности распределения вероятностей.
Измерения работоспособности проводились перед началом работы и через 0,5, 1, 2, 3, 4 часа в течение ее выполнения с 8 утра и с 8 вечера.
Предварительно, в течение четырех недель проводились тренировки и за меры утомления перед началом и по окончании смены.
Исследования работоспособности выполнялись восемь недель. Если перед началом работы результаты измерения утомления отличались от полученных на первом этапе более чем на 10%, то дальнейшие опыты не проводились.
Общее количество измерений для каждого интервала времени составляет N=23*5=115. Задав доверительную вероятность 0,95, значение коэффициента Стьюдента (t-критерия) будет t=1,98.
В таблице 2 приведены оценки математического ожидания M, величины и доверительного интервала [M, M ], рассчитанные по формулам (10) (12).
N (10) M 1 Mi, N i N (11) N D 1 (M i M ) 2, i tD (12), t=1,98.
N Таблица Оценки математического ожидания и доверительного интервала Время после начала работы, час 0,5 1 2 3 0,04 0,66 0,110 0,150 0, M 0,0008 0,001 0,0047 0,0024 0, [M, M ] 0,0392- 0,659- 0,105- 0,147- 0,177 0,0408 0,661 0,115 0,152 0, Таким образом, величина, характеризующая доверительный интервал, не превышает 12% от оценки математического ожидания величины утомления с вероятностью 0,95, что делает состоятельным использование величин M для расчета времени наступления неустойчивой работоспособности.
Кривая работоспособности, выражающаяся изменением на протяжении ра бочей смены, начинается с нулевого уровня. Эту кривую и моделирует полу ченное выражение (13):
Et 0,42(e 0.254t e 0.634t ) (13) Вычисленное значение t1 будет составлять 2,536.
В четвертой главе разработана система методик по определению перво очередных мероприятий по предупреждению ошибочных действий оператив ного персонала и проведена их экспериментальная проверка.
Для ранжирования мероприятий по важности (прогнозируемой эффектив ности) разработана методика, позволяющая выявить наиболее и наименее из них предпочтительные. Система (предметная область) представлена с использовани ем альтернативно-графового подхода в виде совокупности взаимосвязанных элементов различного уровня детализации (рис. 7).
Исходное представление модели структурной схемы управляющей систе мы строится с учетом практического опыта и принципов дедуктивной логики следующим образом. Анализируется совокупность всех допустимых структур ных схем, реализующих процесс функционирования проектируемой или суще ствующей системы по достижению целевого предназначения, или отдельных составляющих этого процесса.
G(Z)=(Z,S,П) Z0 – предметная область Z1 – общие задачи Z2 – частные задачи Z3 – подзадачи Р и с. 7. Структура системы в виде и / или графа Классифицируются и унифицируются наименования элементов, а также их входов и выходов для всей совокупности структурных схем. Составляется пере чень типовых элементов A объекта, в каждом из которых независимо решаются функциональные задачи, связанные информацией на входе и выходе. Опреде ляются и унифицируются наименования связей (сигналов, функций) для входов, выходов и доступных извне узловых точек структурных схем и составляется пе речень связей S в системе. Выявляются все функциональные элементы, т.е.
вхождения каждого типового элемента в структурные схемы. В результате реа лизуется множество используемых функциональных элементов Z при построе нии системы, в которое необходимо включить также элемент, соответствующий «универсальному элементу» Z0 «внешняя среда», или система верхнего уров ня. Определяются перечни и пределы изменения значений параметров Х, харак теризующих типовой функциональный элемент и процессы его функциониро вания. Выделяются процедуры и строятся модели функционирования типовых элементов в процессе переработки входной информации с целью подготовки решений. Определяются для каждой модели наборы алгоритмов ее решения, а также разрабатываются информационное и программное обеспечения.
Для рациональных вариантов структуры системы вычисляются нормиро ванные максимизированные показатели, характеризующие:
1) важность вариантов структуры системы, т.е. значимость мероприятий для всей системы (предметной области) в целом:
y важ(c* ), (14) klm kl k где klm, kl, k, 0 значимости (важности) элементов соответственно 3-его, L j 2-ого, 1-ого и 0-ого рангов, для каждого j-ого ранга kj 1, L j количество k элементов в j-ом ранге;
2) стоимость рациональных вариантов структуры системы (мероприятий):
C C y ст(c*) max c*, (15) C max где Cc* стоимость рационального варианта структуры системы;
Cmax максимальная стоимость.
3) время (внедрения, совершенствования, модификации мероприятий):
Т Т вр (c*) max c*, (16) y Т max где Tc* время, соответствующее рациональному варианту структуры системы;
Tmax максимально возможное время.
Для оценки системы (ранжирования мероприятий) используется ее пред ставление в виде сокращенных дизъюнктивных нормальных форм. Целевая функция для заданной совокупности показателей с использованием аддитивной формы, позволяющей задавать относительную важность каждого из показате лей, описывается выражением:
вр y важ K y ст K F(y) K y важ ст вр, (17) где Kваж, K ст, K вр веса соответствующих показателей;
K K 1. (18) K важ ст вр Для упорядочения процессов выбора мероприятий путем распределения задач использован принцип попарных межкомпонентных связей.
Критерием оценки эффективности мероприятий является соответствие их дереву функций.
Качественная оценка взаимосвязи осуществляется с использованием мат рицы связей.
В качестве расчетного показателя принят коэффициент взаимосвязи близо сти двух мероприятий, позволяющий оценить, насколько они «пересекаются» по выполняемым функциям:
L a a jz jk j 1, (19) C zk L L L a a a a jz jk jz jk j 1 j 1 j где ajz, ajk признаки участия соответственно z-ого и k-ого мероприятия в вы полнении j-ой функции;
L – количество функций.
В соответствии с системой методик оценка мероприятий и их выбор вы полняется следующим образом.
1. Определяется предметная область, в рамках которой оцениваются меро приятия.
2. С помощью экспертов с учетом нормативных документов определяется размерность (уровень детализации, количество рангов) предметной области и составляется перечень общих, частных задач и т.п., решаемых в рамках данной предметной области.
3. Проводится распределение мероприятий, проводимых в рамках данной предметной области, по конкретным решаемым в них задачам (подзадачам).
В результате выполнения п. 1-3 строится граф системы.
4. С помощью проведения экспертного опроса и обработки его результатов формируется набор коэффициентов важности элементов графа системы.
5. Определяются другие параметры мероприятий (стоимость, время вы полнения и т.п.). Набор параметров задается в соответствии с целями исследо ваний.
6. Параметры мероприятий по стоимости, времени выполнения и др. срав ниваются с предельно допустимыми заданными значениями. Из всего их набо ра выделяется множество рациональных (правильных), параметры которых удовлетворяют наложенным ограничениям.
7. Для каждого из рациональных вариантов производится вычисление по казателей, характеризующих важность, стоимость и время выполнения.
8. В соответствии с поставленными целями производится выбор целевой функции, выражающей предпочтение во множестве рациональных вариантов и задаются значения весовых коэффициентов показателей важности, стоимости и времени. Возможно использование нескольких различных целевых функций.
9. Производится вычисление целевой функции и ранжирование мероприя тий по убыванию значения целевой функции;
вариант с максимальным значе нием целевой функции будет наиболее предпочтительным.
10. В соответствии с задачами, решаемыми при проведении оценки меро приятий, выбирается «наилучшее» (оптимальное) мероприятие, или группа наиболее предпочтительных мероприятий, или выявляются малоперспективные мероприятия, имеющие наименьшее значение целевой функции, или др.
11. В случае, если выбор группы мероприятий с «близкими» областями решаемых в них задач, возможно использование способа оценки дублирования задач.
Дерево задач (мероприятий), направленных на предупреждение ошибоч ных действий персонала, представлено на рис. 8, перечень конкретных меро приятий, соответствующих нумерации на рисунке – в табл. 3.
Текущие показатели важности элементов дерева задач приведены в табл. 4.
Исходные данные для расчетов получены в результате обработки результатов экспертных оценок.
Основная задача предупреждение ошибочных действий персонала Группы мероприятий 1. Модернизация производства 5 Рекламно-информационные 2. Санитарно-гигиенические 3. Подготовка оперативного 4 Экономические персонала 1.1 2.1 3.1 4.1 5. 1.2 2.2 3.2 5. 4. 1.3 2.3 3.3 5. 1.4 2.4 3. 1.5 2.5 3. 1.6 2. 1. Р и с. 8. Дерево задач (мероприятий) Таблица Мероприятия, направленные на предупреждение ошибочных действий персонала № № Наименование мероприятия группы мероприятия 1 2 установки АСУТП и АРМ 1. замена элементов технологического оборудования и РЗА 1. установка блокировок 1. установка указателей положения 1 1. мониторинг состояния оборудования 1. установка системы звукозаписи переговоров 1. механизация ремонтных работ 1. модернизация осветительных условий 2. обеспечение микроклимата 2. обеспечение санитарно-бытового обслуживания 2. обеспечение проведения медицинских осмотров 2. мероприятия по поддержанию работоспособности 2. предусмотрение системы профотбора 2. Окончание таблицы 1 2 использование оперативного персонала с профильным образованием 3. проведение контрольных тренировок 3. обучение с использованием тренажера 3 3. обеспечение системы повышения квалификации 3. разбор типовых ошибок оперативного персонала 3. стимулирование безошибочных действий персонала 4. взимание с работника стоимости причиненного ущерба 4. использование средств наглядной агитации и методов пропаганды 5. регулярный пересмотр бланков переключений 5 5. информирование о причинах ошибочных действий 5. Таблица Показатели важности элементов дерева задач № показателя Значение по- № показателя Значение пока- Нормированные 2-го уровня казателя 2-го 3-го уровня зателя 3-го значение пока уровня дерева уровня дерева зателя важности дерева задач дерева задач yваж задач задач k kl 1 2 3 4 1.1 0,1351 0, 1.2 0,2703 0, 1.3 0,2703 0, 1 1. 0,4301 0,1081 0, 1.5 0,1081 0, 1.6 0,0541 0, 1.7 0,0541 0, 2.1 0,3390 0, 2.2 0,3390 0, 2.3 0,0847 0, 2 0, 2.4 0,0847 0, 2.5 0,0847 0, 2.6 0,0678 0, 3.1 0,1220 0, 3.2 0,2439 0, 3 3. 0,1613 0,2439 0, 3.4 0,1951 0, 3.5 0,1951 0, 4.1 0,4 0, 4 0, 4.2 0,6 0, 5.1 0,2273 0, 5 5. 0,1075 0,4091 0, 5.3 0,3636 0, Значения показателей важности мероприятий представлены на рис. 9.
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 4.1 4.2 5.1 5.2 5. а 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1.2 1.3 2.1 2.2 1.1 4.2 1.4 1.5 5.2 3.2 3.3 5.3 4.1 3.4 3.5 5.1 1.6 1.7 3.1 2.3 2.4 2.5 2. б Р и с. 9. Значения показателей важности мероприятий а – неранжированные, б - ранжированные Анализ рис. 9 и табл. 4 показывает, что наибольшие значения показателя важ y имеют следующие мероприятия:
- замена элементов технологического оборудования и РЗА (0,2703);
- установка блокировок пусковой аппаратуры (0,2703);
- модернизация осветительных условий (0,3390).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. Ошибочные действия оперативного персонала в штатных и нештатных ситуациях приводят к технологическим нарушениям, которые в свою очередь являются причинами аварий и несчастных случаев. Вероятность возникновения ошибочных действий зависит в первую очередь от объема переключении, а ос новными причинами их вызывающими являются неверные действия в фазе ре ализации принятия решения, ошибки в оперативных решениях и отступления от нормативных требований.
2. Для предотвращения ошибочных действий персонала требуется выпол нять стратегические и оперативные профилактические мероприятия. Для пла нирования первых необходимо количественно оценить влияние различных фак торов на их возникновение.
3. Создана модель для оценки вероятности возникновения технологиче ских нарушений, учитывающая человеческий фактор, надежность оборудова ния и состояние условий труда. В рамках модели разработаны соответствую щие методики, которые позволили количественно оценить влияние различных факторов, на возникновение ошибочных действий персонала, что дает возмож ность планировать профилактические мероприятия.
4. Установлено, что для предупреждения ошибочных действий оператив ного персонала в конкретных условиях производства может использоваться по казатель «работоспособность». Для ее определения разработана методика, ап паратура и проведены экспериментальные исследования.
5. Мероприятия по исключению ошибочных действий персонала могут быть связаны с модернизацией оборудования, оптимизацией рабочей среды и с обеспечением физических, психологических и других факторов влияющих на безошибочную работу человека. Так как эти факторы многообразны и затрат ны, то требуется разработка методики эффективного выбора мероприятий. Раз работка методики выбора мероприятий, основывается на их ранжировании по важностному, важностно-стоимостному, важностно-временному и важно стоимостно-временному критериям с использованием альтернативно-графового подхода, представляющего сложный объект (совокупность мероприятий) в виде взаимосвязанных элементов различного уровня детализации, проведена экспе риментальная проверка методики.
6. Полученные результаты могут быть использованы для планирования мероприятий по предупреждению ошибочных действий оперативного персона ла, осуществляющего переключения в электроустановках, а также найти при менение для целей обеспечения охраны труда в других отраслях производства, а также в учебном процессе при изучении курса «Безопасность жизнедеятель ности» в технических учебных заведениях.
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.
Публикации в российских рецензируемых научных журналах, в кото рых должны быть опубликованы основне научные результаты диссерта ций на соискание ученых степенем доктора и кандидата наук:
Панюкова С.А., Кривова М.А., Яговкин Г.Н. Модель формирования 1.
опасной ситуации в производственной системе // Известия Самарского научно го центра Российской Академии наук. 2010. Т.12 № 1(9). С. 2281-2284.
Панюкова С.А., Яговкин Г.Н., Яговкин Н.Г. Управление надежно 2.
стью при реализации стратегии технического обслуживания и ремонта в систе мах электроснабжения // Промышленная энергетика. 2010. №9. С. 12-15.
Публикации в других изданиях:
1. Панюкова С.А., Сафонов Я.С., Яговкин Н.Г. Комплексная оценка состоя ния охраны труда в организации. Безопасность и логика транспортных систем.
Труды междун. науч.-практич. конф. – Самара: Самарская государственная ака демия путей сообщения, 2004. – С.168-171.
2. Панюкова С.А., Кривова М.А., Яговкин Н.Г., Калинин В.А. Управле ние рисками, возникающими в ходе выполнения технологических процессов и при эксплуатации оборудования в машиностроении // Высокие технологии в машиностроении. 2009. С. 266-269.
3. Панюкова С.А., Задоева И.А. Оценка риска возникновения ошибочных действий оперативного персонала, обслуживающего электроустановки на осно ве экономических критериев // Экология и безопасность жизнедеятельности.
2010. С. 57-60.
4. Панюкова С.А., Задоева И.А., Яговкин Г.Н. Оценка эффективности си стем управления опасных производственных объектов // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепро дуктов и газа. 2010. С. 315-316.
5. Панюкова С.А., Задоева И.А., Яговкин Г.Н. Некоторые аспекты надеж ности энергетического оборудования // Технологическое обеспечение качества машин и приборов. 2010. С. 91-93.
6. Панюкова С.А., Кривова М.А., Яговкин Г.Н. Надежность работы пер сонала в системах управления энергетическими объектами // Энергосбереже ние, электромагнитная совместимость и качество в электрических системах.
2010. С. 95-97.
7. Панюкова С.А., Яговкин Г.Н. Оценка надежности электроэнергетиче ских систем // Современные техника и технология. 2010. С. 93-94.
8. Детина С.А., Сорокина Л.В., Дегтярева И.А. Надежность работы опера тивного персонала в системах электроснабжения // Энергосбережение, элек тромагнитная совместимость и качество в электрических системах. 2011. С.
138-140.
9. Детина С.А., Сорокина Л.В. Модель управления охраной труда крупно го производственного предприятия. IV Междунар. науч.-технич. конф. «Без опасность, Технологии, Управление». III Молодежный форум «Инновационные проекты по экологической и промышленной безопасности» - Тольятти: Тольят тинский государственный университет, 2011. – С. 57-61.
10. Детина С.А., Задоева И.А. Оценка надежности энергообъекта при взаи модействии оператора с системой его управления. Электроэнергетика глазами молодежи. Научные труды Международной научно-технической конференции.
2011. Самара. С. 381-382.
11. Детина С.А., Яговкин Г.Н. Rational regional management structure. Мате ріалі регіональноі науково-практічноі конференціі молодих учених та студен тів. «Актуальні питання сучасноі економічноі науки та міжнародних відносин».
Том 2. Сучасний стан європейськоі економічноі інтеграціі. – Дніпропетровськ, Україна, 2011. С. 100-103.