УДК 622 – 1:[658. 512. 2:331.101.1]

ВОПРОСЫ РАЗРАБОТКИ САПР РАБОЧИХ МЕСТ ОПЕРАТОРОВ ГОРНЫХ МАШИН

Великанов Владимир Семенович
Магнитогорский государственный технический университет имени Г.И.Носова
канд. техн. наук

Аннотация
Рассмотрены вопросы автоматизации в эргономическом проектировании, представлены традиционные системы в автоматизированном проектировании рабочих мест. Обосновано использование «капсульной» системы в проектировании рабочих мест операторов горных машин с разработкой САПР рабочего места машиниста экскаватора.

Ключевые слова: автоматизация, капсула, моделирование, оператор, проектирование, система, эргономика, эргономическое обеспечение


QUESTIONS CAD DEVELOPMENT JOBS OPERATORS OF MINING MACHINES

Velikanov Vladimir Semenovich
Magnitogorsk State Technical University named after G.I.Nosov
Ph.D.

Abstract
The problems of automation in ergonomic design, presented traditional computer-aided design system jobs. The use of "capsule" system design jobs mining machinery operators with the development of CAD workstation excavator operator.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Великанов В.С. Вопросы разработки САПР рабочих мест операторов горных машин // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 3 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/03/32768 (дата обращения: 29.09.2017).

Наилучшая форма организации работ по проектированию достигается применением систем автоматизированного проектирования (САПР) – комплекса средств автоматизации проектирования, взаимосвязанного с подразделениями проектной организации и выполняющего автоматизированное проектирование.
В настоящее время разработаны основные положения теории и практики САПР, а также вопросы автоматизации проектирования в отдельных отраслях промышленности, в частности машиностроении, радиоэлектронике, микроэлектронике, вычислительной технике. Следует, однако, отметить, что вопросы конструирования рабочего места в большинстве научных публикаций (монографиях, учебных пособиях и статьях) практически не отражены, либо носят описательный характер [1].
Анализ современного состояния в области автоматизации конструкторских и дизайнерских работ показывает, что активно формируется мировой рынок коммерческих программных продук­тов, спрос на уже созданные системы огромен, в качестве примера можно привести САПР «ADAM», которая активно используется в 18 странах более чем 300 фирмами [1].
Различают следующие традиционные системы в автоматизированном проектировании рабочих мест: статические системы, кинематические системы, динамические системы (табл. 1).

Таблица 1. САПР рабочих мест [1]
Разновидности САПР
Возможности САПР
Разработанные модели
Статические системы Позволяют наблюдать положение оператора на рабочем месте в разных позах. Используются для оп­ределения зон досягаемости и визуальной оценки степени удобства позы. Позволя­ют получать изображение оператора в проекции на три координат­ные плоскости. Дают возможность произвольно изменять размеры тела манекена-оператора на экране.

Модель системы BOEMAN
Кинематические системы Позволяют генерировать на эк­ране и получать изображения движущегося оператора или опера­тора в разных позах.

Модель системы SAMMIE (сокращение от System for Aiding Man Machine Interaction Evaluating)
Динамические системы Позволяют оценивать силы и мо­менты, требуемые для выполнения определенных движений. Определять моменты сил в суставах при выполнении опреде­ленных заданий (для этого в компьютер введены сведения о масс-инерционных характеристиках тела человека). Рабочая поза опе­ратора в этой системе может быть задана командой и затем уточ­нена при последующей работе.

Стандартные (основные) позы, вызываемые из меню в модели системы ADAM

В данной статье ставится задача возможности адаптации проектирования рабочих мест – типа «капсула» (минимального пространства) с учетом требований эргономики в проектировании и конструировании рабочих мест операторов горных машин (на примере ЭКГ). Установлено, что при проектировании объектов «капсульной» системы, необходимо, чтобы они отвечали не только всем заданным параметрам, но и были оптимальными по пространственным характеристикам и максимально комфортными, удобными и безопасными по эксплуатационным качествам рис. 1 [2].

Рис. 1. Примеры использования «капсульной» системы

Проанализировав существующие примеры использования «капсульной» системы, отметим, что данный подход приемлем в проектировании рабочего места машиниста экскаватора в силу габаритных размеров кабины и специфики компоновки самого экскаватора рис. 2, 3 [2, 3, 4].

Рис. 2. Кабина машиниста экскаватора ЭКГ- 5А: 2 – корпус кабины; 5 – оборудование кабины; 6 – пневмосистема; 7 – установка обогревателей Рис. 3. Кабина машиниста экскаватора ЭКГ- 5А разработки компании «КАМПРА»

Поскольку антропометрические характеристики определяют соответствие размеров «изделия» к форме тела человека, к распределению массы его тела, учитывают размеры головы и кисти руки, то необходимо осуществить правильный выбор габаритов (пространственных характеристик) конструкции «капсулы» относительно анатомических особенностей человеческого тела. При этом учитываются не только собственно анатомические особенности, но и возможность движения с учетом рабочего положения, во время активного использования оборудования капсулы.
Нами разработана САПР, которая является эффективным инструментом для интерактивного проектирования рациональной компоновки рабочего места (РМ) оператора. Основные функциональные возможности разработанной системы: трехмерное моделирование рабочего места машиниста с компоновкой элементов и обеспечение информационного взаимодействия; моделирование манекена машиниста экскаватора с учетом основных антропометрических признаков человека, с возможностью настройки на индивидуальные антропометрические параметры того или иного оператора. При таком подходе оценка адекватности разрабатываемого проекта РМ осуществляется задолго до его воплощения в материале по следующим эргономическим критериям: обзорности внутреннего и внекабинного пространства; наличию не просматриваемых зон; степени досягаемости органов управления; освещенности рабочего пространства экскаватора рис. 4 [5, 6, 7, 8].


Рис. 4. Общий вид интерфейса разработанной системы

Диапазон решаемых задач разработанной САПР позволяет осуществить комплексный подход к применению ЭВМ и проектированию сложной системы «человек–экскаватор» с учетом требований эргономики.


Библиографический список
  1. Аруин А.С., Зациорский В.М. Эргономическая биомеханика. – М.: Машиностроение, 1988. – 256 с.
  2. Колосова И.И., Шкиро Е.А. Эргономика минимальных пространств // Вестник ТГАСУ, 2011. – № 4. – С. 62 -77.
  3. Великанов В.С. Разработка САПР рабочего места машиниста карьерного экскаватора // Промышленная безопасность и охрана труда: Сборник статей. Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня. – М.: изд-во «Горная книга», 2012. – ОВ №6. – С.70-82.
  4. Шабанов А.А., Великанов В.С. Обзор исследований и перспективные направления в эргономическом обеспечении проектирования горных машин и комплексов // Вестник КузГТУ. – 2013. – № 6. С. 46-50.
  5. Гуров М.Ю., Великанов В.С. Моделирование рабочего места оператора горной машины на основе антропометрических параметров // Горный информационно-аналитический бюллетень. – М.: изд-во «Горная книга», 2008. – № 2. – С. 72-77.
  6. Исмагилов К.В., Великанов В.С. Проектирование  отечественных мехлопат с учетом требований рынка горной техники  и эргономических показателей // Горный информационно-аналитический бюллетень. – М.: изд-во «Горная книга», 2009. – № 2. – С. 30-32.
  7. Валяев С.А., Великанов В.С. Моделирование рабочих мест операторов горных машин // Молодежь. Наука. Будущее: Сб. науч. тр. – Магнитогорск: изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2006. – С. 278-280.
  8. Великанов В.С., Ильина Е.А. Система автоматизированного проектирования рабочего места машиниста карьерного гусеничного экскаватора: Свид. о государственной регистрации программы для ЭВМ 2012661208 Рос. Федерация. № 2012619216; заявл. 26.10.2012; опубл. 20.01.2013. Бюл. ОБПБТ 2013 №5 (82). С. 589.


Все статьи автора «Великанов Владимир Семенович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: