УДК 622 – 1:[658. 512. 2:331.101.1]

МОДЕЛЬ ДЛЯ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ ПРОЦЕССА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ «ОПЕРАТОР-ГОРНАЯ МАШИНА»

Великанов В.С.1, Сафин Г.Г.2, Абдрахманов А.А.3
1ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», канд. техн. наук
2ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», студент
3ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», студент

Аннотация
В статье предложено использование обобщенного структурного метода А.И. Губинского для оценки надежности функционирования ЧМС, разработана функционально-структурная схема деятельности оператора экскаватора.

Ключевые слова: метод, надежность, оператор, производственные функции, функциональные сети, экскаватор


MODEL TO ASSESS THE RELIABILITY OF THE PROCESS FUNCTIONING OF THE SYSTEM "OPERATOR-MOUNTAIN MACHINE"

Velikanov V.S.1, Safin G.G.2, Abdrahmanov A.A.3
1Magnitogorsk State Technical University named after G.I. Nosov, PhD
2Magnitogorsk State Technical University named after G.I. Nosov, student
3Magnitogorsk State Technical University named after G.I. Nosov, student

Abstract
The article proposed to use a generalized structural method V.I. Gubinskogo to assess the reliability of functioning PHI, developed by functionally structural diagram of an operator of the excavator.

Keywords: excavator, functional networks, method, production functions, reliability


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Великанов В.С., Сафин Г.Г., Абдрахманов А.А. Модель для оценки надежности процесса функционирования системы «оператор-горная машина» // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 12. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/12/42263 (дата обращения: 02.10.2017).

Проблема обеспечения надежности и безопасности эргатических систем управления (ЭСУ) в условиях современной техногенной концентрации является крайне значимой.
Анализ состояния аварийности в ЭСУ свидетельствует, что причины более 56 % аварий обусловлены человеческим фактором, при этом для ЭСУ подвижными объектами показатель аварийности увеличивается до 70 %, из которых 80 % приходится на действия оператора в режиме повышенной напряженности, во внештатных режимах и в условиях дефицита времени. Таким образом, оператор ЭСУ определяет качество функционирования и ограничивает ее надежность и эффективность, поэтому проблема обеспечения надежности человека-оператора является важной и актуальной.
Вопросы, связанные с исследованием надежности оператора и его профпригодности, рассмотрены в работах В. А. Бодрова, В. Ф. Венды, С. Г. Геллерштейна, Е. В. Глебовой, А. И. Губинского, В. В. Давыдова, Н. Д. Заваловой, Е. А. Климова, А. А. Крылова, В. С. Лазарева, А. Н. Леонтьева, Б. Ф. Ломова, Р. С. Мансурова, В. Д. Небылицына, Г. С. Никифорова, В. Я. Орлова, А. А. Пископпеля, К. К. Платонова, К. А. Пупкова, Г. Г. Себрякова, Г. В. Суходольского, Б. М. Теплова, К. Вю, Х. Койво, Я. Лью, К. Терво, Р. Фаена, Д. Шпытко и других ученых [1].

Оператор – это человек, принимающий участие в управлении объектами и системами и являющийся составным элементом человеко-машинной системы (ЧМС). В общероссийском классификаторе профессий (ОКПДТР) приводятся около 350-ти различных операторских профессий и 20-ти операторских должностей. При этом вне зависимости от вида ЧМС целью оценки операторской деятельности является определение соответствия достигнутого уровня подготовки оператора (его квалификации), предъявляемым требованиям. Формулировка этих требований и определяет тот показатель деятельности, достижение которого равнозначно достижению целей операторской подготовки [2].
В работе использован обобщенный структурный метод А.И. Губинского, ориентированный на формализацию процесса функционирования (ПФ) ЧМС в целом, т.е. как действий человека, так и операций технической части. Подготовка моделей ПФ ЧМС на основе функциональных сетей для последующей оценки показателей эффективности, качества и надежности (ЭКН) функционирования ЧМС проводится по следующей методике: 1. Формулировка цели работ по оценке ЭКН; 2. Сбор исходных данных; 3. Разработка модели ПФ в виде функциональной сети; 4. Расчет показателей эффективности, качества и надежности функционирования ЧМС; 5. Выводы и корректировка модели [3, 4].
В данной работе реализовано: расчет показателей надежности ЧМС (на примере оператора экскаватора); разработана математическая модель деятельности оператора экскаватора; выполнена количественная оценка надежности человеко-машинной системы в случаях работы операторов на высоком, достаточном и удовлетворительном уровнях. 
Проведя анализ деятельности оператора, была разработана функционально-структурная схема деятельности (рис.1) [5-12]. В таблице № 1 приведен перечень операций, которые выполняет оператор экскаватора ЭКГ. Расчет проводился для трех различных групп операторов (работа операторов на высоком, достаточном и удовлетворительном уровнях). В таблице 2 представлены зависимости для расчета вероятности безошибочного выполнения производственных функций.

Рис. 1. Функционально-структурная схема производственной деятельности оператора экскаватора.
Таблица 1. Перечень и содержание операций производственной деятельности оператора экскаватора
Обозначение типовой функциональной единицы и номер операции
Содержание операции
P1 Осмотр ЯКНО
P2 Осмотр кабеля от ЯКНО до экскаватора
P3 Осмотр входа кабеля в коробку экскаватора
P4 Осмотр проводов (должны быть зажаты хомутом)
P5 Проверка журнала о сдаче-приеме смены
P6 Осмотр электрооборудования: щетки генераторной группы, все двигатели должны быть заземлены; щетки держатели в двигателях поворот-ход, опор-подъем; осмотр устройства автоматизированного контроля изоляции (УАКИ)
P7 Осмотр экскаватора по механической части: соединения креплений рукоять-ковш; соединения креплений коромысло-ковш, шлемтовка колец; осмотр шлемтовки гусеничных лент.
P8 Запись в журнале о приеме смены.
Р9 Включение электроприводов
Р10 Осмотр вентилятора двигателей поворот, подъем, ход.
Р11 Перемещение экскаватора к забою
P12 Включение гидравлического оборудования.
Р13 Установление экскаватора для погрузки горной массы
К1 Контроль со стороны оператора за: правильностью подъезда автосамосвала к экскаватору для погрузки горной массы; негабаритами; обрушения козырька
Р14 Раскладка негабаритов.
Р15 Подача сигнала о начале погрузки по таблице сигналов
P16 Черпание горной массы
P17 Выведение ковша с грунтом из забоя
K2 Контроль со стороны оператора за появлением посторонних объектов в радиусе 25 метров
P18 Остановка экскаватора до удаления посторонних объектов.
Р19 Перемещение ковша к месту разгрузки
K3 Контроль со стороны оператора ударов ковша по транспорту
Р20 Устранение ударов ковша по транспорту
P21 Открытие днища ковша
Р22 Перемещение ковша в забой
P23 Закрытие днища ковша
P24 Подача сигнала об окончании загрузки автосамосвала по таблице сигналов
P25 Контроль уровня масла в гидравлике
P26 Контроль давление воздуха
Р27 Контроль за напряжением приводов, подъем напор, поворот-ход.
Р28 Выключение электроприводов
К4 Контроль со стороны оператора за: состоянием гусениц; целостностью канатов; состоянием кабеля
P29 Устранение неполадок
Р30 Запись в журнале об окончании работы
I:=n n повторений операций до заполнение кузова автосамосвала
K:=h h кол-во автосамосвалов за промежуток времени

Таблица 2. 
Расчет вероятности безошибочного выполнения производственных функций оператором экскаватора
Схема типовой функциональной структуры
Расчетная формула вероятности безошибочного выполнения
1


2

3
4

5

6
7
8
9
10

11

В настоящей работе исследована возможность распространения методологии ФСТ проф. А. Губинского на задачу моделирования деятельности оператора экскаватора, разработанная математическая модель, позволяет получить значения показателей качества функционирования оператора экскаватора.


Библиографический список
  1. Петухов И.В. Система поддержки принятия решений при оценке профпригодности оператора эргатических систем (на примере транспортно-технологических машин) автореферат дис. … доктора техн. наук. – Уфа, 2013. – 35 с.
  2. Печников А. Н., Шиков А.Н. Концепция оценки операторской деятельности // Фундаментальные и прикладные исследования в современном мире: материалы II Международной научно-практической конференции.  – Санкт-Петербург: Информационно-издательский учебно-научный центр «Стратегия будущего», 2013. – С.  165-175.
  3. Губинский А.И., Евграфов В.Г. Эргономическое проектирование судовых систем управления. – Л.: Судостроение, 1974. – 224 с.
  4. Информационно-управляющие человеко-машинные системы: Исследование, проектирование, испытания: справочник. Под общ. ред. А.И. Губинского и В.Г. Евграфова. – М.: Машиностроение, 1993. – 528с.
  5. Великанов В.С. Повышение эффективности эксплуатации карьерных гусеничных экскаваторов с оборудованием «прямая механическая лопата» дис. … канд. техн. наук. – Екатеринбург, 2009. – 118 с.
  6. Великанов В.С. Реализация подходов по совершенствованию эргономических показателей карьерных экскаваторов: Монография. – Магнитогорск: ФГБОУ ВПО «МГТУ», 2011. – 85 с.
  7. 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.
  8. Великанов В.С., Исмагилов К.В., Использование экспертно-аналитического метода по формированию эффективной системы рейтинговой оценки технологического персонала на горных предприятиях // Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности: материалы Международной научно-технической конференции. – Екатеринбург: изд-во УГГУ,  2011. – С. 46-56.
  9. Великанов В.С. Тестовые методики и тренажерные средства в системе повышения профессионального мастерства операторов горных машин // Горный журнал. – 2012. – № 9. – С.131-133.
  10. Великанов В.С., Шабанов А.А. Оценка профессиональной компетентности операторов горнотранспортных машин в условиях нечеткой информации // Перспективы развития горнотранспортного оборудования: Сборник статей. Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня. – М.: изд-во «Горная книга», 2012. – ОВ №. 2 – С.117-124.
  11. Великанов В.С. Разработка алгоритмов нечеткого моделирования для интеллектуальной поддержки принятия решений по определению уровня эргономичности карьерных экскаваторов // Горная промышленность. – 2011. – № 5. – С. 64-70.
  12. Олизаренко В.В., Великанов В.С. К вопросу ранжирования профессиональных навыков машиниста карьерных экскаваторов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – М.: изд-во «Горная книга», 2010. – № 3. – С. 315-319.


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: