УДК 622-1:[658. 512. 2:331.101.1]

РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ ПОДСИСТЕМЫ «МАШИНИСТ-ЭКСКАВАТОР»

Сафин Георгий Григорьевич1, Абдрахманов Азат Ахтямович2
1Магнитогорский Государственный Технический Университет им. Г.И. Носова, студент
2Магнитогорский Государственный Технический Университет им. Г.И. Носова, студент

Аннотация
В статье разработана структурно-функциональная схема модели «человек-машина», описывающая процесс управления карьерным экскаватором за рабочий цикл.

Ключевые слова: математическая модель, оператор, система «человек-машина», структурно-функциональная схема, управление


DEVELOPMENT OF STRUCTURAL-FUNCTIONAL DIAGRAM OF THE SUBSYSTEM "DRIVER-EXCAVATOR"

Safin George Grigorevich1, Abdrakhmanov Azat Ahtyamovich2
1Magnitogorsk State Technical University, Student
2Magnitogorsk State Technical University, Student

Abstract
The paper was developed structural-functional diagram of the model of "man-machine", which describes the management of mining shovels for the duty cycle.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Сафин Г.Г., Абдрахманов А.А. Разработка структурно-функциональной схемы подсистемы «машинист-экскаватор» // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 11 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/11/59481 (дата обращения: 19.11.2016).

Исследование деятельности оператора, отвечающего за управление сложными технологическими процессами – главная тема научных трудов и дискуссий последних лет. На сегодняшний день, большое количество процессов управления выполняет компьютер, что освобождает людей от проблем, которые не поддаются автоматизации. Но человеческий фактор продолжает играть весомую роль в системах человек-машина. Вследствие этого, адаптация и обучение оператора управлению технических систем не становится проще, а напротив, усложняется, за счет совершенствования человеко-машинного интерфейса [2].

Для снижения аварийности и несчастных случаев на горном производстве необходимо детальное изучение проблем связанных с эффективностью управления горной машины. Данные требования повлекли за собой необходимость использования математических моделей для описания деятельности системы человек-машина.

Описание в виде математических моделей динамики поведения оператора является одной из задач исследования подсистемы «человек-экскаватор».

Опираясь на научные труды [3,4] разработана структурно-функциональная схема модели «человек-машина» (рис.1), описывающая процесс управления карьерным экскаватором. Совместное использование данной схемы и математическими зависимостями, задав определенные параметры, можно определить след показатели: безошибочное выполнение работы оператора [3], экспертную оценку деятельности операторов [1] и т.д.

Рис.1. Функциональная схема системы человек – машина

Разработанная модель разделена на два блока. Первый (рис.2) – модель управления экскаватором, который включает в себя: органы управления, перемещение (динамика) ковша и экскаватора в пространстве и показания приборов с внешней обстановкой объекта управления. Оператор, за один цикл работы машины совершает ряд операций, такие как: черпание грунта или горной массы (гм); выведение ковша с грунтом из забоя; перемещение ковша к месту разгрузки; разгрузка ГМ из ковша в отвал или в транспортное средство; перемещение ковша в забой.

 Рис.2. Модель управления ЭКГ-5А

Второй блок (рис.3) – это модель «оператор-экскаватор». За рабочий цикл оператор экскаватора контролирует множество параметров, основными из которых являются: контроль взаимодействия ковша с забоем; контроль над незапланированным обрушением верхней кромки забоя и наличием негабарита; правильность подъезда транспорта и полнота его загрузки; контроль за местоположением транспорта и появлением посторонних объектов; контроль за основной информацией, отображаемой на пульте управления; правильность закрывания и открывания днища ковша;

Рассматриваемый блок построен при упоре на перечисленные параметры. Модель описывает состоит из трех процессов:

- процесса сбора информации, который включает обработку информации и ее восприятие оператором;

- процесса создания образа движения, который в свою очередь включает в себя оценку состояний происходящих процессов, вследствие которого составляется прогноз движения;

- составленный и спрогнозированный образ движения экскаватора сравнивается с эталонным, и на основе этого в последнем процессе – процессе управления вырабатывается и осуществляется управление.

Для выполнения всех перечисленных процессов оператор должен быть обучен, иметь навыки в восприятии информации, в формировании образа движения и управления. И чем выше уровень подготовки оператора, тем эффективней и быстрей он будет выполнять данные действия [5].

Рис. 3. Модель человека-оператора ЭКГ-5А

Для создания и разработки методик обучения и тренировки операторов, должны быть учтены и исследованы множество параметров, которые влияют на рабочий процесс. Кафедра горных машин и транспортно-технологических комплексов МГТУ им. Носова, ведет научные и практические исследования в этом направлении, и получила положительные результаты (например [6-9]), на основании которых планируется создание новых обучающих комплексов для персонала горной промышленности.

Можно сделать вывод, что использование функционально-структурной схемы при изучении работы оператора экскаватора позволяет повысить надежность и эффективность человека при управлении сложными техническими системами.


Библиографический список
  1. Сафин Г.Г., Абдрахманов А.А., Великанов В.С., Усов И.Г., Савельев В.И., Мацко Е.Ю. Групповая экспертная оценка деятельности операторов одним из методов теории принятия решений // Современные проблемы науки и образования,  2015, № 1 [Электронный ресурс]. URL: science-education.ru/121-18867
  2. Зенкевич С.Л., Ющенко А.С. Основы управления манипуляционными роботами // Москва: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004.
  3. Сафин Г.Г., Абдрахманов А.А., Великанов В.С. Определение показателей надежности системы «оператор-горная машина-среда» методом функциональных сетей // Инженерный вестник Дона, 2014, №4 [Электронный ресурс]. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/84N4y14
  4. Устюжанин, А. Д., Пупков, К. А. Динамическая идентификация и оценивание состояния человека-оператора в системах «человек – машина» //учеб. пособие – М.: РУДН, 2011. – 180 с.
  5. Сафин Г.Г. О новейших устройствах дистанционного управления техническими системами // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 11 [Электронный ресурс]. URL: web.snauka.ru/issues/2015/11/58850
  6. Великанов В.С. Возможности метода парных сравнений в установлении значимости показателей горных машин и комплексов по критерию эргономичности // Вестник КузГТУ. – 2013. – № 4 – С. 43-46.
  7. 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.
  8. Великанов В.С. Развитие методов оценки и управления эргономичностью горных машин и комплексов на основе нечетко-множественного подхода // Европейская наука и техника. Сб. науч. тр. 2013. С. 370-377.
  9. 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 «Сафин Георгий Григорьевич»


© 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:
  • Регистрация