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: 11.01.2018).

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.

Поделиться в соц. сетях

0

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.


Количество просмотров публикации: Please wait

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: