Содержание к диссертации
Введение
1. Основные причины и виды ошибочных действий оперативного персонала, при осуществлении переключений и в нестандартных ситуациях 9
1.1. Основные факторы, определяющие объем оперативных переключений 9
1.2. Основные причины ошибочных действий оперативного персонала при взаимодействии с оборудованием энергообъекта 16
1.3. Основные виды ошибок персонала при оперативных переключениях 21
1.4. Ошибочные действия оперативного персонала при переключениях в аварийных ситуациях 26
1.5. Риск оперативного персонала при переключениях в условиях ликвидации аварийной ситуации 30
1.6. Модель формирования технологических нарушений при эксплуатации электроустановок 33
2. Количественная оценка вероятности возникновения ошибочных действий персонала, приводящих к технологическим нарушениям 41
2.1 Методика количественной оценки вероятности возникновенияошибочных действий оперативного персонала 41
2.2. Методика количественной оценки вероятности появления технологических нарушений (ТН) в зависимости от физического состояния человека 48
2.3. Методика количественной оценки влияния факторов условий труда на возникновение ошибочных действий персонала 51
3. Методика и экспериментальное определение вероятного времени наступления ошибочных действий у оперативного персонала в условиях пс «томыловская» 58
3.1 Теоретические основы для разработки методики определения времени вероятного наступления ошибочных действий у оперативного персонала 58
3.2. Методика и последовательность психофизиологической оценки работоспособности в условиях производства 66
3.3. Теоретические основы методики исследований и аппаратуры для измерения критической частоты слияния мельканий 68
3.4. Универсальная аппаратура для измерения мышечной силы и статической выносливости 77
3.5. Способ определения обобщенного показателя работоспособности 81
3.6. Экспериментальное определение вероятного времени наступления ошибочных действий у оперативного персонала 87
4. Формирование методики по определению эффективности мероприятий по предупреждению ошибочных действий оперативного персонала 92
4.1. Основные мероприятия по предупреждению ошибочных действий оперативного персонала 92
4.2. Основные положения, используемого в методике математического аппарата 95
4.3. Лрследоватед ьность ранжирования,мероприятий 104
4.4. Определение коэффициентов значимости элементов системы 109
4.5. Оценка мероприятий по дублированию задач 111
4.6. Последовательность выбора мероприятий, по предупреждению ошибочных действий персонала 114
4.7. Экспериментальная проверка методики в условиях ПС Томыловская 115
Заключение 120
- Основные причины ошибочных действий оперативного персонала при взаимодействии с оборудованием энергообъекта
- Риск оперативного персонала при переключениях в условиях ликвидации аварийной ситуации
- Методика количественной оценки вероятности появления технологических нарушений (ТН) в зависимости от физического состояния человека
- Теоретические основы методики исследований и аппаратуры для измерения критической частоты слияния мельканий
Введение к работе
Актуальность проблемы. Переход к новым хозяйственным механизмам путем интенсификации производственных процессов невозможен без более полного и эффективного использования достижений научно-технического прогресса, ресурсов, снижения ущерба от аварийности и травматизма. Решение этой задачи требует научно обоснованных подходов к организации и обеспечению безопасности на всех рабочих местах во всех без исключения отраслях промышленности.
Для электроэнергетических систем характерно усложнение и увеличение единичных мощностей, наличие большого процента физически устаревшего оборудования, а также недостаточно высокое качество вводимой техники. Возрастают скорости процессов в нормальных и аварийных режимах работы энергосистем, а также удельные нагрузки на электрооборудование.
В результате стабильно увеличивается объем работы, выполняемый оперативным персоналом, который, вместе со своими основными функциями, должен одновременно «парировать» все недостатки и ненадежность оборудования с целью сохранения его работоспособности. Это обусловливает повышение роли оперативного персонала при осуществлении переключений электрооборудования с целью предупреждения технологических нарушений и как следствие - аварий и несчастных случаев.
В отечественной и зарубежной литературе уделяется большое внимание исследованиям инженерно-технических, психологических, экономических и других аспектов проблемы повышения надежности персонала при эксплуатации энергосистем.
Однако большинство публикаций представляет собой статьи в журналах, брошюры, отдельные главы в книгах, которые в целом посвящены другим проблемам: медико-физиологическим, либо техническим, либо санитарно- гигиеническим, либо организационного или социологического характера.
Такие работы при всех своих несомненных достоинствах не могут осветить сложный, комплексный характер проблемы, а результаты анализа отрицательных последствий (причем зачастую в их крайних проявлениях) должны являться не своего рода «самоцелью», а исходными данными для разработки мер по предупреждению технологических нарушений, вызванных ошибочными действиями оперативного персонала при осуществлении переключений.
Однако практическое внедрение результатов многочисленных исследований до сих пор весьма затруднено и малоэффективно из-за их фрагментарности и концептуальной разобщенности отдельных публикаций. Трудности объединения в единую систему разных аспектов этой проблемы отмечены специалистами многих стран.
Недостаточная ее проработанность предопределила выбор темы диссертационной работы, постановку цели и задач исследования.
Цель работы - повышение надежности и безопасности в работе оперативного персонала при осуществлении оперативных переключений в системах электроснабжения.
Она включает решение следующих задач:
-
Исследование основных причин и видов ошибочных действий оперативного персонала при эксплуатации электроустановок и в нестандартных ситуациях.
-
Разработку методик количественной оценки параметров, определяющих вероятность возникновения ошибочных действий оперативного персонала с целью разработки мероприятий по профилактике технологических нарушений.
-
Разработку методики и экспериментальное определение вероятного времени наступления ошибочных действий у оперативного персонала с целью предупреждения технологических нарушений в условиях ПС «Томыловская».
-
Формирование методики по определению наиболее эффективных мероприятий по предупреждению ошибочных действий оперативного персонала и её экспериментальная проверка.
Предметом исследования является оперативный персонал в процессе эксплуатации электроустановок.
Методы исследования. Исследования выполнены с использованием теорий - вероятности, случайных функций, математической статистики; матриц, графов; методов - математического анализа, математического моделирования, приближенных вычислений, психофизиологических исследований и теоретических основ информационно-измерительной техники.
Научная новизна заключается в:
-
-
модели формирования технологических нарушений при обслуживании электроустановок;
-
методиках количественной оценки параметров, определяющих вероятность возникновения ошибочных действий оперативного персонала;
-
методике определения вероятного времени наступления ошибочных действий у оперативного персонала.
-
методике по определению наиболее эффективных мероприятий по предупреждению ошибочных действий оперативного персонала;
На защиту выносится следующие основные научные положения:
-
-
-
модель формирования технологических нарушений при обслуживании электроустановок;
-
методики количественной оценки параметров, определяющих вероятность возникновения ошибочных действий оперативного персонала;
-
методика определения вероятного времени наступления ошибочных действий у оперативного персонала.
-
методика по определению наиболее эффективных мероприятий по предупреждению ошибочных действий оперативного персонала;
Практическая значимость работы. Результаты позволяют анализировать, синтезировать и совершенствовать деятельность оперативного персонала с целью предупреждения ошибочных действий при осуществлении переключений, являющихся причинами технологических нарушений, аварий и несчастных случаев.
Область исследований соответствует п.10. паспорта специальности «ис - следование человеческого фактора в системе человек - техническая система - производственная среда с целью повышения безопасности труда».
Реализация работы. Результаты работы внедрены на ПС «Томыловская» системы «Самараэнерго».
Апробация работы. Материалы Всероссийской научно-технической интернет-конференции с международным участием «Высокие технологии в машиностроении, г. Самара, 2009; Х Международная научно-практическая конференция «Экология и безопасность жизнедеятельности», г. Пенза, 2010; Международная научно-практическая конференция «Энергосбережение, электромагнитная совместимость и качество в электрических системах», г. Пенза, 2010; V Международная научно-практическая конференция «Технологическое обеспечение качества машин и приборов», г. Пенза, 2010; Нефтегазовый форум «Газ, Нефть, Технологии», г. Уфа, 2010; XVI Международная научно- практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии», г. Томск, 2010; II Международная научно- практическая конференция «Энергосбережение, электромагнитная совместимость и качество в электрических системах», г. Пенза, 2011.
Публикации. Основные положения работы, опубликованы в 13 печатных работах, в том числе 2 - в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендуемых ВАК Министерства образования и науки РФ.
Структура и объемы работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 106 наименований и приложений. Изложена на 196 страницах машинописного текста, содержит 25 рисунков и 10 таблиц.
Основные причины ошибочных действий оперативного персонала при взаимодействии с оборудованием энергообъекта
В процессе взаимодействия оперативного персонала с оборудованием энергообъекта возникают ошибочные действия, приводящие к технологическим нарушениям. Причин ошибок при оперативных переключениях достаточно много. Все многообразие возможных оперативных ошибок можно свести к нескольким уровням. Ошибки первого уровня - это неверные действия в фазе реализации принятого в целом правильного решения, иначе говоря, прямые ошибки, совершаемые непосредственно на месте производства оперативных переключений в так называемом моторном поле, то есть при действиях с приводами коммутационных аппаратов, с органами управления и регулирования, установленными на панелях управления, релейной защиты и автоматики и т.п. Причиной этого рода ошибок может явиться неправильная ориентация в расположении оборудования или органов управления (в том числе коммутационных аппаратов). Сюда относятся также ошибки, вызванные случайными, непреднамеренными отклонениями от имеющихся директивных указаний, в нормативных документах, связанные с тем, что оперативный персонал не выполняет один из шагов намеченного алгоритма действий (пропускает тот или иной пункт бланка переключений), либо путает ключи управления и т.п.. Ошибки второго уровня - это ошибки в оперативных решениях, обычно вызванные неправильным пониманием ситуации (неверный анализ ситуации, ошибочное диагностирование причин ее возникновения и перспектив развития, неправильная оценка возможных последствий действий). Их причинами обычно являются недостатки в подготовке оперативного работника, прежде всего в формировании у него образа профессионального мышления (ОПМ). Они чаще всего проявляются в особо сложных, в том числе нестандартных аварийных ситуациях, для которых заранее не подготовлено (или не известно оперативному персоналу) стандартное решение. Ошибки второго уровня также связанны с неправильным применением типовых бланков и программ переключений (в условиях, когда схема или режим работы не совпадают с оговоренными условиями применимости этих документов), а также, совершаемые при переключениях в аварийной ситуации (например, когда коммутационная и иная аппаратура используется в нестандартных режимах). К ошибкам третьего уровня могут быть отнесены изменения, вносимые экспромтом (то есть без всестороннего должного рассмотрения и соответствующего согласования) в типовой бланк или программу переключений, осознанные попытки отключения коммутационными аппаратами токов, заведомо превышающих их коммутационные способности, вывод из действия исправной оперативной блокировки и т.п.
Психологической причиной этой группы ошибок является подмена регламентной нормы (то есть нормы, зафиксированной в директивном документе) так называемой эксплуатационной, то есть сложившимся, принятым на данном энергетическом объекте порядком действий. Как правило, к оперативной ошибке с тяжелыми последствиями приводит не единичное неправильное действие, а их цепочка, включающая от 2 до 8 «звеньев». Объясняется это принятой в_практике электроэнергетики системе многократной страховки, основанной на резервировании и дублировании на случай ошибок персонала и отказов оборудования. Причины оперативных ошибок могут быть основаны на двух видах, так называемых, коммутационных аварий: - ошибки психологического характера как результат неправильной ориентации на месте производства операций, которые существенно зависят от субъективного характера оперативного персонала и допускаются, несмотря на наличие информации, необходимой для предотвращения ошибки; - ошибки информационные, вызванные отсутствием необходимой информации или сложностью ее восприятия, переработки и анализа; такие ошибки являются результатом недостаточной осведомленности оперативного персонала о состоянии объекта и проявляются главным образом при переключениях на сложных объектах или в сложных ситуациях. Эти этапы тем более необходимы, что работа нередко выполняется при непредвиденных обстоятельствах, либо в условиях недостаточной или искаженной информации с жесткими требованиями к скорости и точности. Другой тип поведения оперативного персонала характеризуется тем, что, решая эксплуатационную задачу, он действует направленно. У оперативного персонала есть несколько альтернативных способов действий разной эффективности, с помощью которых он может попытаться достичь цель, т.е. имеется выбор. Однако при этом необходима оценка нескольких возможных результатов и способов действий различной эффективности, а также личного отношения к ним. Ситуация выбора предъявляет к оперативному персоналу более разнообразные и сложные требования, чем просто дисциплина исполнения. Конкретные виды ошибок, совершаемых оперативным персоналом при производстве оперативных переключений, проанализированы в обзорах состояния эксплуатации и технологических нарушений, а также неправильных действий работников энергетических систем и сетей.
Сводные данные об основных видах ошибок (нарушений) при оперативных переключениях, полученных за ряд лет и совершенные разными категориями оперативных работников системы «Самараэнерго», включая как местный, так и руководящий оперативный персонал всех уровней, выглядят следующим образом: - производство оперативных переключений без предварительного анализа состояния схемы и режима работы оборудования; - невнимательный осмотр оборудования при его приемке по окончании ремонтных работ; - отсутствие записей в оперативном журнале о включении заземляющих разъединителей или установке переносных заземлений; - необоснованное (в нарушение правил) производство переключений без программы, бланка; - производство переключений по неправильно составленному бланку, программе (пропуск операций в-бланке, ошибочная последовательность опе раций и т.п.); - использование бланка, составленного не для этого вида переключений; - нарушение указанного в бланке, программе переключений порядка операций; - нечеткая формулировка оперативного задания; - выдача двух и более заданий одновременно в ситуациях, когда такая выдача недопустима; - самовольное расширение полученного оперативного задания; - рассеивание внимания отвлечениями на другие работы при производстве переключений, а также перерывы в производстве переключений; - единоличное производство переключений в случаях, когда нужно контролирующее (второе) лицо.
Риск оперативного персонала при переключениях в условиях ликвидации аварийной ситуации
Эффективности различных стратегий поведения человека в конкретной ситуации от него не зависит, они заданны и являются функциями конкретных условий задачи. Надежность и эффективность работы оперативного персонала в момент так называемой трансформации стратегии деятельности, соответствующей переходу объекта управления от нормального режима к аварийному, падает. Успешная трансформация оперативной деятельности возможна только при условии, что адекватно изменению ситуации меняется, и при том достаточно быстро, не только стратегия управления, но и общее психофизиологическое состояние организма персонала. В противном случае будет иметь место оперативная ошибка. Одной из причин неадекватных действий оперативного персонала, как склонность к неправомерному риску. В общем случае риск - непременный спутник всякой активной деятельности. Однако следует различать риск правомерный, обоснованный и в силу этого допустимый, и риск неоправданный, общественно опасный. Признаком правомерности риска может служить соблюдение следующих четырех условий: - риск должен соответствовать той цели, ради которой он предпринимается; - цель эта не может быть достигнута обычными, не рискованными действиями; - риск не должен переходить в заведомое причинение ущерба; - объектом риска не должны быть жизнь и здоровье человека. Одним из способов определения правомерности риска может служить экономическая целесообразность [58]. В этом случае на основе статистических данных строится распределение функции отдачи Н = Н(х). Возможный выигрыш Нв определяется как сумма отдачи в положительной области. Величина рассматриваемого коэффициента риска г может изменяться от О до оо. В случае Нп = 0 риск г = 0, что означает отсутствие риска. Такое положение наступает, например, во всех случаях, когда решение принимается с такой степенью надежности, что величину показателя Хож принимают лежащей на нижней границе действительной области изучаемой величины. Полученный коэффициент риска (теоретический) отражает его экономическую сущность. Однако его использование затруднено рядом обстоятельств: границами изменения (от 0 до оо), невозможностью учета субъективных факторов (т.к. одна и та же объективная ситуация может означать неодинаковую степень риска), необходимостью определения функции отдачи. В качестве количественной оценки риска используется вероятность наступления рискового события R = HnP, (1.6) где Н - величина потерь, р - вероятность наступление рискового события. В инвестиционно-финансовой сфере в качестве критерия при количественной оценке риска проектов вложения капитала широко используются два показателя: - среднее ожидаемое значение (X) возможного результата (отдачи), которое является средневзвешенным для всех возможных результатов, где вероятность каждого результата используется в качестве частоты или веса соответствующего значения; - среднее квадратическое отклонение (а), как меру изменчивости (колеблемости) возможного результата.
При наличии данных о потерях и вероятности их возникновения по каждому виду риска, обобщенный коэффициент риска определяется как сумма его средневзвешенных показателей каждого вида [54]: R = tHnrP,=tR. (1-7) = (=i При отсутствии необходимых статистических данных количественная оценка как отдельных рисков, так и риска в целом осуществляется методом экспертных оценок с использованием следующих выражений: = % & ,=:гІХ J = W, (1.8) где R, - балльная оценка /-го фактора BJ -M виде риска; gy - вес /-го фактора ву -м виде риска; rij - число учитываемых факторов ву -м виде риска; т - размах балльной шкалы, в пределах которой осуществляется оценка факторов; g} - весу-го вида риска; R} - количественная оценкау -ro вида риска; R - обобщенный показатель риска. При балльной оценке отдельных рисков и риска в целом используются следующие правила: - балльная оценка каждого фактора осуществляется в пределах балльной шкалы 0 Rj т в зависимости от степени влияния данного фактора на сте-пеньу -го вида риска; - вес каждого фактора в пределах, соответствующего вида риска и вес каждого из них устанавливается в пределах (0... 1). Данная методика может быть использована при наличии значительного объема статистического материала. 1.6. Модель формирования технологических нарушений при эксплуатации электроустановок В процессе эксплуатации электроустановок для поддержания их в работоспособном состоянии, предупреждения отказов и преждевременного износа регулярно проводятся работы по техническому обслуживанию, в том числе текущие и капитальные ремонты, диагностирование и управление режимами. Общепринятым для этой совокупности является термин «стратегия технического обслуживания» (СТО), выбор которой зависит от многих факторов: контроле- и ремонтопригодности оборудования, глубины и достоверности диагностирования, уровня ответственности персонала объекта и др. Часто применяемая стратегия не обеспечивает принятие экономически рациональных решений, СТО по аварийным состояниям приводит к продолжительным перерывам электроснабжения, вызывающим остановку технологических процессов, что обусловливает большой ущерб и значительные затраты на аварийно-восстановительные ремонты. Поэтому такая СТО может применяться только для неответственного оборудования, отказ которого не нарушает ритма производственно-технологического процесса. Наиболее перспективна СТО по техническому состоянию. Основа ее реализации - методы и средства оценки работоспособности оборудования и выбора соответствующего управляющего воздействия. Такая стратегия наиболее эффективна при эксплуатации сложных электроустановок, позволяет более полно использовать технический ресурс и обеспечить их надежную работу при минимальных затратах. В 2009 году в ОАО «Федеральная сетевая компания ЕЭС» зафиксировало 1297 технологических нарушений в работе электрических сетей, в том числе 82 случая, связанных с ошибочными действиями персонала при проведении СТО. Возникновение их зависит от значительного количества разнообразных факторов, степень влияния которых на процесс формирования ТН различна. Наиболее эффективным способом оптимизации обеспечения безаварийности и безопасности является модель формирования технологических нарушений, связанная с ошибочными действиями персонала. Источники возникновения ТН в этом случае делятся на три группы: человек, электроустановка, средства взаимодействия [61].
Методика количественной оценки вероятности появления технологических нарушений (ТН) в зависимости от физического состояния человека
Физическое состояние определяет степень участия человеческого фактора в формировании ошибочных действий, приводящих к ТН. Его можно оценить, построив информационную и концептуальную модели. Основными информационными потоками, идущими к человеку, являются информация, поступающая от объекта, обучающая и о цели деятельности (рис. 2.3) [48]. Процесс выполнения работы определяется первым потоком, хотя зависит от двух других. Основа переработки информации человеком есть восприятие. Оно включает в себя три ступени: обнаружение, идентификацию и интерпретацию информации [48]. Человек преобразует информацию за счёт ассоциаций, в результате которых при обнаружении определённого сигнала в долговременной памяти актуализируются связанные с этим сигналом представления об объекте. Если кодирование выполнено неудачно, процесс декодирования может дополняться более сложными мыслительными действиями. Далее происходит непосредственное опознание состояния энергообъекта или по определённой совокупности информационных сигналов - сформированным моделям. Процесс интерпретации является последней, третьей ступенью процесса восприятия. Если процесс идентификации рассматривается как процесс "констатации" фактов, то в ходе интерпретации возникает необходимость уточнения состояния энергообъекта, изыскания дополнительных данных, позволяющих более полно представить себе его состояние, т.е. проведения информационного поиска, исходя из конкретных условий задачи. Именно на этом этапе человек, основываясь на своих знаниях, опыте, а также в зависимости от формы и содержания воспринимаемой информации может объективно предоставить состояние объекта и осуществить прогнозирование его деятельности. Различают три категории задач, возникающих в деятельности оперативного персонала. Первая решается автоматически, благодаря навыкам, выработанным человеком в процессе деятельности, а результат зависит от накопленного опыта. Вторая решается посредством процесса мышления. Объединяя по заданным правилам полученную информацию, оперативный персонал должен выбрать оптимальное решение (или способ действия). К третьей категории относятся задачи, для которых нет заранее известных шаблонов и решений. В таких случаях оперативный персонал отыскивает новые способы и методы решения поставленной задачи.
Концептуальная модель строится с использованием дерева отказов (рис. 2.4). Процесс выработки алгоритма действия играет определяющую роль в деятельности оперативного персонала, является основой ответной его реакции, проявляющейся в запоминании и управляющем действии. Первое не определяет конкретного воздействия на управляемый объект, а являются как бы промежуточным звеном в оперативной деятельности. Управляющее действие характеризуется такими свойствами биомеханического аппарата человека, как сила, частота и т.п., и определяется точностью и временем выполненного действия. Головным событием W в дереве будет отказ в работе оперативного персонала, а первичным соответственно: А - неправильная информация от управляющего объекта; В, С, D, Е, F, G, Н - ошибочное восприятие информации анализаторами; J, К, L - ошибочная фильтрация, перекодирования и опознание; N, О, Р - ошибочные уточнения, представление и прогноз; R, S, Q - неправильно опре- деленные способы действия; V - несоответствие управляющего действия необходимому. Вероятность наступления головного события, при объединении первичных операций «или», определяется по формуле: 18 Р5 =\-П(1-д) = , (2.9) где qi - вероятности наступления первичных событий. События J, М, Т, U - определяют результаты обнаружения, идентификации, интерпретации и преобразования информации. При поиске, восприятии и декодировании информации, в зависимости от степени сложности энергообъекта [81], она находится в пределах 0,995+0,95, принятия решения - 0,995+0,9, выполнения принятого решения - 0,995+0,92. Если каждое ошибочное действие ведет к технологическим нарушениям, величина Р5 будет составлять 0,015+0,213, т.е. неадекватные действия персонала в зависимости от человеческого фактора может составлять 1,5+21 % от общего числа ошибочных действий. 2.3. Методика количественной оценки влияния факторов условий труда на возникновение ошибочных действий персонала Процесс формирования неадекватных действий человека, ведущих к технологическим нарушениям, в зависимости от факторов условий труда можно оценить, если за единицу принять уровень, при котором они происходят. Соответствующие условия труда будут находиться в пределах от 0 до 1: 0 У(ЧМС) 1 (2.10) Уровень 4 = 0- такой, когда человек делает все правильно и не ошибается, уровень 0 Ч 1 - когда человек совершает действия, приводящие к неадекватным действиям только при определенных условиях, создаваемых электрооборудованием и средой. Уровень М = 0 соответствует уровню возникновения неадекватных действий, создаваемому электрооборудованием (далее машиной) при нормальном ее функ- ционировании.
При выходе из строя элементов машины или их отказе уровень М повышается. Однако, отказ машины или ее части не всегда приводит систему ЧМС к уровню 1. Уровень С = 0 соответствует таким параметрам среды, которые не оказывают нежелательных воздействий на машину и человека. Уровень С = 1 соответствует параметрам среды, действие которых на человека недопустимо или действие которых на машину заставит ее стремиться к уровню М — 1. Графически выраженные (рис. 2.5) условия функционирования системы ЧМС - это пространство, ограниченное плоскостями МОЧ, МОС, и СОЧ и поверхностью ЧМС. м і с Рис. 2.5. Область функционирования системы ЧМС Технологические нарушения достигнут критического уровня в том случае, если все остальные факторы достигнут критических уровней по отношению к нему: Укр(Фк) + t У кр(Фк) УкріКЬ (2-Й) к=\ к і Если допустить, что фактор обладает одним параметром, то: У(Ф) = кХ, (2.12) где к - весовой коэффициент действия фактора; X - его параметр. Однако неадекватные действия определяются не только уровнем, но и вероятностью их появления: P(ayi) = P (a y; a"yi), (2.18) если достижение уровня /-го фактора до защиты величины = К Х, есть событие а у;, а уровень защиты от /-го фактора, равный К у, К", X, есть событие а",. Элементы /-го столбца матрицы (2.14) характеризуют уровень, который принимает /-й фактор в процессе функционирования /-го элемента машины, обладающего этим фактором. Вероятность возникновения технологических нарушений, создаваемая элементом машины, будет характеризоваться набором вероятностей Р,, того, что уровень /-го фактора достигнет величины, соответствующей элементу у-й строки и /-го столбца матрицы. Влияние машины в целом по /-му фактору будет оцениваться вероятностью того, что уровни всех факторов достигнут или превысят значения элементов у-й строки. Если достижение уровня /-го фактора величины элемента /-го столбца иу -й строки есть событие ау/, то вероятность появления технологического нарушения будет оцениваться вероятностью того, произойдут одновременно следующие события: ау,Ь а7 2 аУ."" Вероятность ее создания машиной опасной ситуации будет: ґя а „ а "ї v j,l "j,2 " "j,n/ 7=1 РЮС) = Р / -% 1 rv\ Уровень вероятности возникновения технологических нарушений при условии, что в системе ЧМС присутствует производственный фактор, определяемый совокупностью У{Ф,} и действием человека АУ{Ф,}, которое является ее подмножеством, будет: У(Д)= У{ФУ!;ДФ - (2.20) Из выражения (2.20) вытекает, что отсутствие действия также имеет свой уровень вероятности появления технологического нарушения: УШ- -у ("О Действия человека, приводящие к возникновению технологических нарушений, рассматриваются как следствие его неадекватного поведения [40], сложность которого заключается в необходимости своевременного их обнаружения, диагностировании и выборе адекватного способа реагирования. Эти факторы связаны с количеством, качеством и скоростью поступающей информации (информационные), состоянием работоспособности человека, а также степенью обученности безопасным приемам работы, уровнем контроля за производством работы, наличием, использованием и качеством индивидуальных средств защиты, применением различных по степени опасности приемов труда (организационные).
Теоретические основы методики исследований и аппаратуры для измерения критической частоты слияния мельканий
Поскольку серийная аппаратура для измерения утомления способом КЧСМ отсутствует, то разработка ее потребовала рассмотрения инерционных свойств зрения при воздействии мелькающего света. Инерционные свойства можно рассмотреть, представив блок инерции зрения в виде линейной модели для одиночных вспышек [49]: S(t) = ±- \l{T).A{t)dT (3.27) -00 где L(T) - яркость; S(t) - светлота; A(t) - функция затухания; U - постоянный коэффициент. или с учетом [177]: S(t) = )L(T)-e dT (3.28) —00 Исследуем эту формулу [91] при прямоугольных периодических мельканиях с произвольным соотношением длительности светлой фазы Ть к темной тп. Положим, что t = 0. Тогда для светлой фазы светлота будет: К г. . kL -7" г и U Ss(t) = — \Le и dr = —е и \eudt = Ши (е и -1) = KLQ. - е и) При t = т: S(rs) = KL(\-eu) (3.29) Для темной фазы: Sn(t) = KL(\-e u)e " (3.30) При тп = Т: S„(t) = KL(l-e u)e (3.31) Величина изменения светлоты AS будет при переходе от светлой фазы к темной: -l J-A. T rs AS = S(rg)-S(rn) = KL(\-e u)-KL(l-e u )e u Исследуем AS на максимум: _rS_ _TS Ts+t„ rs _Tg_ _r __ AS = KL(\-e u)-KL(l-e u)e u =KL(l-e u -eu + e u) Так как Tn = T - T5, то: Ts TS AS(Ts) = KL(\-e u -e u +e u) Первая производная от AS(TS): (3.32) e u -e u AS\TS) = KL Q-e S . N V U j -7r[J_ + 0 KL U V e u +e u (3.33) KT Если у &S(TS) имеется максимум, то AS (ts) = 0. Выражение —не может быть равно нулю, следовательно: - л. T s -i±. T s еи _ё и =0= е и =е и Отсюда следует: Ts=T Ts 2гг=Г, т.е. т5=- илиг5=г„ Таким образом, максимум изменения светлоты имеет место при равной т т продолжительности светлой и темной фаз. При — t — величина AS снижается и при t = 0 или t = Т становится равной нулю, что подтверждается. Используя (4.32), построим графики изменения AS при скважности от 0 до Т, если частота мелькающего света составляет 1-50 с"1 (рис. 3.2). Ярко выраженный экстремум при 0,5 Т имеет AS при частотах мелькающего света 5-15 с" . Частота I с"1 дает ASmax в области (0,3 +0,7) Т, а в интервале 20 + 50 с"1 изменение светлоты незначительно. KL При наличии максимума AS = 0, но —- не может быть равно нулю, сле- довательно: і Л ) 1 1 е VU _е 2VU = G evu=e2VU. VU 2VU что тоже невозможно. Это позволяет сделать вывод, что максимума AS при изменении частоты мельканий нет. Рассмотрим динамику изменения AS при изменении частоты мельканий. При V = 0 2VU , о VU AS = KL 1-е 2W +e = KL(\-e- +e-x)=KL (3.36) V при V — 0 — oo і Л f і e vu _e VU e 2VU _e 2VU / lim AS = KL uv2 1 Л ,. KL ( -i = hm K-x» Jjy2 X] L xi P 2VQ r- » jjy1 U V xo V- (3.37) = 1іт6.39 ге 2VU =6.39— lim = 0 Анализ (3.37) показывает, что при увеличении частоты мельканий, светлота монотонно уменьшается от величины KL до нуля.
Сравним изменение скорости приращения светлоты при изменении частоты мельканий и длительности проблеска, по разнице между первыми производными выражений (3.32) и (3.34), определенными по формулам (3.33) и (3.35):: S = AS (TS) = AS (V) (3.38) Если 8 - положительна, то скорость изменения приращения светлоты при изменении длительности проблеска будет возрастать и наоборот. Подставим в (3.38) значения AS (rs) и Д5 (Ю из (3.33) и (3.35): KL т ч і __L і _J_ и )-(-Ve uv + е 2UV) у V KL KL Ч г гб S = —(eu-e и )- T(ew+ew) = — (е (3.39) и ч uv2 v U Выражение (3.33) имеет максимум в точке AS (TS), поэтому в формуле (3.39) в качестве AS (TS) следует брать Д (г5). Окончательно (3.39) будет имеет вид: При частотах 1-50 с" и длительностях проблесков, отличных от нуля и величины полного периода, выражение в круглых скобках практически всегда отрицательно приближается к нулю, а модуль всегда будет положителен. Следова-тельно, величина 8 будет положительна, т.е. чувствительность зрения к мельканиям при изменении длительности проблеска выше, чем к изменению частоты. При длительности проблеска, равной половине периода _ls_ T-vs е и -е = 0, а 8 - также положительна. Чтобы определить величины длительности проблеска, соответствующих максимальному изменению светлоты, найдем первую производную зависимости ее изменения от скважности и частоты прохождения проблеска. Я 1 Подставим в выражение (3.32) rs = — и Т = — Тогда получим: 1 я-і) -h + e VU VU 0 VU AS(v,A) = KL ( 1Л Л V V і VU „ и VU 1-е w -е = KL(\-e w -є (3.41) Первая производная выражения (4.41) будет: КІе + e L і f і ч\ V v ) AS (v) = KLe m — U KL (Я-1) VU UV Яе w -(A-l)e VU VU ( -) Я — і і U Vі + KIe vu ——V = U Vі (3.42) (Я-1) + е m = 0 + е VU _, Если Я 1_ AS (у) = 0 = Яе - (A - \)e m Преобразуем это выражение: я і (Я-1) (Я-1) + е VU VU Яе m -Яе (3.43) (3.44) ИЛИ --І-(Я-І) (.л-\) + е VU VU _ ї0 VU Яе w -Яе = Яе VU (Я-1) (3.45) 72 Все члены уравнения (3.45) больше нуля, т.е. Ле т 0; Хе VU (Я-1) 0; (Я-1) VU О. Следовательно, экстремума нет, и величина максимального измене- ния светлоты будет зависеть от конкретных значений длительности проблеска и частоты. Наибольшее изменение светлоты будет при длительности проблеска, равной половине периода (3.32). Следовательно, и чувствительность зрения к восприятию мельканий в этом случае будет наибольшей. Изменение AS можно определить, используя графики на рис. 3.2 и зависимости (3.29) и (3.32), если взять одну и туже длительность проблеска, например 0,1 Т для всех частот. В результате получим значения величин изменения светлоты, приведенные в табл. 3.1.
Похожие диссертации на Надежность оперативного персонала при осуществлении оперативных переключений
-
-
-
