УДК 622 – 1:[658. 512. 2:331.101.1]

ЭРГОНОМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГОРНЫХ МАШИН: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПУТИ РАЗВИТИЯ

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

Аннотация
В работе обозначены основные проблемы в области эргономического обеспечения горных машин и представлены материалы проведенных исследований. Реализация представленных научно-методических подходов свидетельствует о высоких резервах повышения качества, безопасности и конкурентоспособности продукции горного машиностроения, успешно реализуемых с помощью эргономической поддержки в период ее создания и эксплуатации.

Ключевые слова: горная машина, качественные параметры, конкурентоспобность продукции, объект качества, система, эргономика, эргономические требования


PROVIDING ERGONOMIC MINING MACHINES: PROBLEMS AND FUTURE DEVELOPMENT

Velikanov Vladimir Semenovich
Magnitogorsk State Technical University named after G.I.Nosov
PhD. tehn. Sciences

Abstract
The paper outlines the key issues in providing ergonomic mining machines and materials presented studies. Implementation presented scientific and methodical approaches reflecting the high reserves to improve the quality , safety and competitiveness of mining machinery, successful outcomes with ergonomic support during its establishment and operation.

Keywords: competitiveness of products, ergonomic requirements, ergonomics, mining machine, quality parameters, system, to quality


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Великанов В.С. Эргономическое обеспечение горных машин: проблемы и перспективные пути развития // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 4. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/04/33904 (дата обращения: 30.09.2017).

На современном этапе развития экономики в условиях ее стабилизации и расширении частного сектора, продукция горнодобывающей отрасли является наиболее востребованной, поэтому она относится к одной из перспективных и стратегически важных отраслей экономики Российской Федерации.

Увеличение объемов добычи полезных ископаемых влечет за собой не только спрос на горнодобывающую технику, но и поддержание большого парка действующих горных машин на требуемом техническом уровне, что является приоритетной составляющей эффективной работы отечественных горных предприятий. Это сопряжено с решением целого комплекса вопросов, которые позволят вывести горнодобывающую промышленность по эффективности, производительности и безопасности на качественно более высокий уровень.

Для этого необходимо выполнение следующих условий: техническое перевооружение отрасли, путем внедрения нового, более производительного горного оборудования; эргономическая поддержка потребительских свойств продукции горного машиностроения на этапах ее создания и эксплуатации; разработка новейших технологий переработки добытого сырья и природных ископаемых; повышение квалификации персонала горных предприятий всех уровней [1-3].

Изучение публикаций, а также анализ отечественного и зарубежного опыта эргономических исследований и разработок дает основания для заключения в необходимости проведения дальнейших исследований с целью формирования и систематизации научно-методической базы создания высококачественной, безопасной и конкурентоспособной продукции горного машиностроения.

Происходящие изменения в горном производстве выявляют проблемы эффективного функционирования системы «человек – горная машина – среда» (ЧМС) с учетом конкретных производственно-технических, горно-геологических, природно-климатических и социально-экономических условий, а возросшая интенсивность производственных процессов и динамичность условий взаимодействия элементов человеко-машинной системы изменяют требования к оптимальному сочетанию способностей человека и технических возможностей машины.

В связи с этим к наиболее актуальным проблемам в данной области можно отнести:

  • обоснование, разработка и уточнение эргономических требований к средствам, организации и условиям деятельности человека-оператора;
  • обобщение, систематизация и использование опыта эргономических исследований и разработок в интересах учета человеческого фактора при создании и эксплуатации машин;
  • эргономическое проектирование операторской деятельности с учетом прогноза комплексного влияния факторов деятельности на профессиональную надежность человека-оператора;
  • эргономическая оптимизация процессов, средств и условий деятельности человека-оператора, основанная на прогнозных методах оценки ее эффективности в различных условиях эксплуатации.

В статье остановимся на научной составляющей при разработке системы эргономического обеспечения горных машин и достигнутых практических результатах.

Теоретические представления о природе человеческих факторов в технике определяют структурную схему формирования целостной эргономической характеристики системы ЧМС как эргономичность. Эргономичность является критериальной категорией качества продукции, рассматриваемой в концепции управления эргономическим уровнем качества (эргономичностью) продукции (УЭКП) как объект управления. УЭКП – системно структурированный процесс, базирующийся на совокупности взаимосвязанных научно-теоретических принципов и положений, а также методов и средств их реализации, направленных на достижение в рамках менеджмента качества требуемой эргономичности [4, 5].

Эргономичность горной машины представляет собой многофакторную и многокритериальную систему с качественными и количественными характеристиками, и иерархическим их представлением. В ходе проведенных исследований нами предложен и адаптирован математический аппарат нечеткой логики и теории нечетких множеств для создания научно-методологических подходов обработки аналитической информации в условиях неопределенности и разработки математических моделей для описания, оценки и управлению эргономичностью горных машин, позволяющий аналитически работать с трудно формализуемыми качественными параметрами.

Важнейшей особенностью жизнеспособности любой теоретической концепции является ее реализация и поддержка в соответствующих программных продуктах. В настоящее время активно формируется мировой рынок коммерческих программных продук­тов для работы с нечеткой логикой, представлено более 100 пакетов прикладных программ. Среди представленных пакетов наибольшей универсальностью обладают FuzzyTECH и расширение Fuzzy Logic Toolbox for MatLab. Выбор программного обеспечения  MATLAB в качестве основного программного продукта для исследований обусловлен наличием и установленной лицензионной версии в центре информационных технологий ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» [5, 6].

Таким образом, нами достигнуты следующие научные результаты:

-предложен метод математической формализации информации в терминах нечетких множеств, позволяющий адаптировать математический аппарат теории нечеткой логики для приложения к предметной области исследования эргономичности горных машин.

-создан комплекс алгоритмов интеллектуальной поддержки принятия решений основанный на формализации информации в терминах нечеткой математики, отличающиеся возможностью агрегирования разнородных эргономических показателей.

-определена возможность ранжирования горных машин по критерию эргономичности с использованием метода анализа иерархий.

-разработана концептуальная модель построения аппаратно-программного обеспечения тренажерно-обучающей системы.

С использованием современных информационных технологий Fuzzy Logic Toolbox for MatLab автоматизированы и подготовлены к практическому использованию на ПК математические модели системы поддержки принятия решения по определению уровня эргономичности горных машин (табл.) [7, 8].

Таблица

№ п/п

Модель

Входные лингвистические переменные

Выходная лингвистическая переменная

1

Модель нечеткой системы управления функциональным комфортом на рабочем месте оператора горной машины 1. температура воздуха в кабине машиниста;

2. скорость изменения температуры воздуха в кабине машиниста;

3. влажность воздуха в кабине машиниста.

коэффициент обитаемости в кабине машиниста

2

Модель нечеткой системы для оценки профессиональной компетентности машинистов карьерных экскаваторов 1. теоретические знания машиниста экскаватора;

2. практические навыки машиниста экскаватора

коэффициент эффективности деятельности машиниста экскаватора

3

Модель нечеткой системы по оценке уровня обитаемости на рабочем месте операторов горной технике (экскаваторы типа ЭКГ) 1. освещенность забоя;

2. вибрация кресла машиниста;

3. запыленность кабины;

4. уровень шума в кабине машиниста.

уровень обитаемости

4

Модель нечеткой системы по влиянию структуры и режимов управления на показатели эксплуатационной надежности ЭКГ 1. скорость подъема ковша ЭКГ;

2. коэффициент управления.

напряжение в рукояти ЭКГ

5

Модель нечеткой системы для комплексной оценки эргономичности горной машины 1. управляемость;

2. обитаемость;

3. обслуживаемость;

4. осваиваемость;

5. технологичность.

эргономичность горной машины

Для успешного решения прикладных задач эргономической оптимизации процессов, средств и условий деятельности человека-оператора нами созданы программные продукты [9-11]:

-для  интерактивного проектирования рациональной компоновки элементов рабочего места машиниста карьерного экскаватора с учетом антропометрических признаков человека (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012661208);

-для обеспечения профессиональной надежности человека-оператора – тренажер подготовки операторов горных машин и комплексов (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2013661738).

Подготовлена к государственной регистрации программа для ЭВМ «Численное моделирование оптимального выбора горных машин с учетом эргономического обеспечения», которая базируется на методе анализа иерархий.


Библиографический список
  1. Великанов В.С. Повышение эффективности эксплуатации карьерных гусеничных экскаваторов с оборудованием «прямая механическая лопата» дис. … канд. техн. наук. – Екатеринбург, 2009. – 118 с.
  2. Великанов В.С. Реализация подходов по совершенствованию эргономических показателей карьерных экскаваторов: Монография. – Магнитогорск: ФГБОУ ВПО «МГТУ», 2011. – 85 с.
  3. Островский М.С., Рахманов Р.Т. Предпосылки развития инновационного процесса в горнодобывающей промышленности // Горный информационно-аналитический бюллетень. – М.: изд-во «Горная книга», 2009. – № 2. – С. 287-289.
  4. Даниляк В.И. К концепции человеческого фактора в управлении качеством продукции: Материалы Всероссийской  научно-практической  конференции  «Управление  качеством  и  сертификация».  –  М.:  МАТИ-РГТУ, 2002.
  5. Velikanov V.S. Evaluation and management ergonomic mining machines and complexes based on fuzzy-set approach // European Science and Technology: 4th International scientific conference. – Munich, 2013. – P. 370-377.
  6. Корчунов А.Г. Методология управления показателями качества продукции в технологиях метизного производства на основе моделей с элементами нечеткой логики  дис. … д-ра техн. наук. – Магнитогорск, 2010. – 320 с.
  7. Шабанов А.А., Великанов В.С. Разработка моделей и алгоритмов по оценке эргономических показателей карьерных экскаваторов на основе нечеткой логики // Международный научно-исследовательский журнал = Research Journal of International Studies: Сб. науч. тр. по результатам XV заочной научной конференции. – Екатеринбург, 2013. – №5 (12) Часть 2. – С. 10-12.
  8. Леоненков А.В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzy TECH. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 736 с.: ил.
  9. Великанов В.С. Вопросы разработки САПР рабочих мест операторов горных машин // Современные научные исследования и инновации. – Март 2014. – № 3 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/03/32768 (дата обращения: 22.03.2014).
  10. Великанов В.С. Структурная схема тренажерной подготовки операторов горных машин и транспортно-технологических комплексов // Современные научные исследования и инновации. – Март 2014. – № 3 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/03/33001 (дата обращения: 28.03.2014).
  11. Великанов В.С., Савельев В.И., Шабанов А.А., Трубин В.С., Ахметов М.М. Численное моделирование оптимального выбора горных машин с учетом эргономического обеспечения на основе метода анализа иерархий // Добыча, обработка и применение природного камня: Сб. науч. тр. – Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2014. – С. 120-126.


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: