Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ современного состояния условий труда в электроэнергетике 18
1.1. Производственные процессы с использованием средств малой механизации в электроэнергетике 18
1.2. Классификация средств малой механизации 29
1.3. Современное состояние и перспективы развития применения ручных машин в производственных процессах 39
1.4. Характеристика и анализ условий труда в электроэнергетике Российской Федерации 45
1.5. Анализ условий труда и профессиональных заболеваний в республике Бурятия 57
1.6. Выводы 62
2. Комплексный анализ и систематизация факторов, характеризующих условия труда в системе «человек-машина внешняя среда», при использовании виброопасных технологий 65
2.1. Мониторинг социально-технологической системы «человек-машина-внешняя среда» 65
2.2. Исследование компоненты «человек», ее взаимодействие в системе «человек-машина-внешняя среда» 75
2.3. Теоретические и экспериментальные исследования подсистемы «машина» в единой системе «человек-машина-внешняя среда» 85
2.4. Исследование подсистемы «внешняя среда» в единой системе «человек-машина-внешняя среда» 98
2.5. Выводы 102
3. Математические методы анализа и оценки условий труда при эксплуатации ручных машин 104
3.1. Современное состояние научных исследований по оценке условий труда 104
3.2. Метод оценки риска влияния производственных факторов на условия труда на основе интегрального показателя 108
3.3. Вероятностный метод анализа возникновения и развития профессионального заболевания 119
3.4. Оценка риска уровня виброзаболеваемости и ее прогноз в условиях дальнейшего применения ручных машин 128
3.5. Выводы 136
4. Моделирование формализованного процесса обеспечения вибробезопасности труда в системе «человек машина-внешняя среда» 138
4.1. Аналитический метод математического моделирования. Критерии безопасности труда в системе «человек-машина-внешняя среда» 138
4.2. Моделирование риска возникновения опасной ситуации в системе «человек-машина-внешняя среда». Прогнозная оценка виброзаболеваемости 149
4.3. Структура мероприятий по совершенствованию условий труда при эксплуатации ручных машин 158
4.4. Формирование структуры организационно-технических функций по оптимизации условий обеспечения безопасности труда при использовании ручных машин 163
4.5. Выводы 177
5. Эффективность совершенствования условий труда в системе «человек-машина-внешняя среда» при использованииручных машин» 180
5.1. Повышение вибробезопасности ручных машин 180
5.1.1. Разработка и проектирование основных элементов виброзащиты для ручной машины 183
5.1.2. Методы оценки и нормирования параметров вибрации 192
5.1.3. Методика измерения и контроля вибрационных параметров ручной машины ударного действия 197
5.1.4. Разработка математической модели при исследовании вибрации ручной машины с помощью планирования эксперимента
5.2. Результаты испытаний технических средств защиты и их эффективность 210
5.3. Определение степени риска заболевания вибрационной болезнью методом анализа «затраты-польза»
5.4. Социально-экономическая эффективность средств виброзащиты ручных машин 224
5.5. Экономическая эффективность оптимизации безопасности труда в системе «человек-машина-внешняя среда 229
5.6. Выводы 232
Общие выводы 236
Литература
- Современное состояние и перспективы развития применения ручных машин в производственных процессах
- Исследование компоненты «человек», ее взаимодействие в системе «человек-машина-внешняя среда»
- Метод оценки риска влияния производственных факторов на условия труда на основе интегрального показателя
- Моделирование риска возникновения опасной ситуации в системе «человек-машина-внешняя среда». Прогнозная оценка виброзаболеваемости
Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время основным направлением развития электроэнергетики Российской Федерации является решение современных социально-экономических проблем. Первостепенное значение придается возобновлению мощностей в экономическом развитии отрасли.
Развитие промышленности, транспортного комплекса,
предпринимательства, малого бизнеса, сельского хозяйства, а также негосударственного сектора производства обусловили увеличение энергооснащенности и рост электрических сетей и мощностей. Это в свою очередь требует увеличения вырабатываемой электроэнергии, наращивания объемов производства, создания нового парка высокоэффективных машин и механизмов, ускорения научно-технического прогресса.
Дальнейшее развитие электроэнергетики связано с увеличением темпов роста механизации и автоматизации производственных процессов, использованием различных средств малой механизации для обеспечения безопасных условий труда, сохранения жизни и здоровья работников, повышения производительности труда, замены человеческого труда (особенно тяжелого и монотонного) машинным.
В настоящее время средства малой механизации состоят из множества различных приборов и устройств, ручного механизированного инструмента, мобильных, передвижных и переносных машин. Совокупный парк этой техники достигает более 120 млн. единиц.
Проведенные исследования экономической деятельности по производству и распределению электроэнергии показали, что до 40% данной техники применяется и используется на объектах электроэнергетики.
Данные средства малой механизации применяются при различных видах работ, а именно: для проведения эксплуатационных, ремонтных, строительных, аварийно-восстановительных работ, ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.
К одному из наиболее распространенных средств малой механизации относятся ручные машины, которые нашли широкое применение при выполнении вышеперечисленных работ. С их помощью можно механизировать любую технологическую операцию, выполняемую вручную. Тенденция развития такова, что внедрение и применение ручных машин будет сохраняться, т. к. они положительно влияют на эффективность производства, портативны, маневренны, сравнительно недороги в изготовлении и в эксплуатации, повышают производительность труда в 6-10 раз по сравнению с немеханизированным ручным трудом.
Исследования, выполненные на предприятиях электроэнергетики (в частности, на предприятии по производству и поставке на общероссийский рынок электроэнергии «Гусиноозерская ГРЭС»), показали, что ручными машинами пользуется 35% производственных рабочих среднесписочного состава. Вместе с тем применение ручных машин неизбежно приводит к повышению вероятности возникновения опасной ситуации, что в свою очередь
влечет за собой рост виброзаболеваний. Анализ использования вибрационной техники показал, что до 90% ручных машин являются виброопасными, т.к. по мере роста интенсивности работы ручных машин возрастали уровни передаваемой вибрации на руки оператора. В настоящее время эксплуатация ручных машин остается основной причиной профессионального заболевания, а именно вибрационной болезни. Возникшее несоответствие между увеличением использования ручных машин и весьма несовершенной традиционной системой организационных мероприятий и технических средств явилось причиной низкого уровня безопасности труда. Действующая система организационных мероприятий и технических средств виброзащиты не удовлетворяет современным требованиям к условиям труда; результатом чего является вибрационная болезнь. В настоящее время вопросам надежности техники, улучшения условий труда, снижения травматизма и заболеваемости посвящено большое количество исследований, проводимых как в нашей стране, так и за рубежом.
Изложенное выше выдвигает требования, с одной стороны, создания научно-методических основ по комплексной оценке условий труда, а с другой -решения ряда прикладных задач, направленных на совершенствование работ по охране труда для обеспечения безопасных условий труда при использовании средств малой механизации.
Гипотеза: безопасность условий труда на производстве при использовании ручных машин может быть обеспечена комплексным анализом и оценкой факторов системы «человек - машина - внешняя среда» и установлением взаимосвязей между компонентами системы с учетом требований нормативных значений.
Цель работы - создание системы обеспечения безопасных условий труда при использовании средств малой механизации, обеспечивающей снижение воздействия локальной вибрации, профессиональной заболеваемости и удовлетворяющей требованиям безопасности труда.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Провести анализ производственных факторов, определяющих условия труда в системе «человек - машина - внешняя среда», систематизировать факторы, характеризующие опасные и вредные условия труда при эксплуатации ручных машин.
2. Определить интегральный показатель количественной оценки воздействия
факторов условий труда на работающего, а также показатель совокупного их
воздействия для каждой составляющей системы «человек - машина - внешняя
среда».
-
Разработать методологию вероятностного анализа возникновения и развития виброзаболевания в системе «человек - машина - внешняя среда», выявить основные взаимосвязи составляющих системы.
-
Построить математическую модель безопасности труда, определить критерии подобия, являющиеся показателями безопасности системы «человек -машина - внешняя среда», построить вероятностную модель прогнозной оценки виброзаболевания.
-
Разработать модель эффективной защиты рабочих виброопасных профессий.
-
Разработать структуру организационно-технических функций по оптимизации условий обеспечения вибробезопасности труда.
7. Разработать технические средства защиты от воздействия локальной
вибрации, провести экспериментальные исследования уровней вибрации на
новых средствах виброзащиты, определить показатели социально-
экономической эффективности средств защиты.
8. Определить экономическую эффективность оптимизации условий труда в системе «человек - машина - внешняя среда».
Объектом исследования являются условия труда рабочих виброопасных профессий на предприятии по производству и распределению электроэнергии при использовании ручных машин.
Предмет исследования - установление закономерностей между компонентами системы «человек-машина-внешняя среда», с помощью которых представляется возможным оптимизация условий труда.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы системного анализа, идентификации, имитационного моделирования, математические методы оптимизации, теория вероятностей и математическая статистика, методика проведения натурных экспериментов.
Научную новизну составляют:
метод интегральной оценки условий труда, позволяющий определить показатель степени значимости производственного фактора, установить приоритеты в проведении технических и организационно-технических мероприятий;
метод вероятностного анализа системы «человек - машина - внешняя среда», позволяющий установить закономерности возникновения опасной ситуации в условиях применения ручных машин;
математическая модель обеспечения безопасности труда, показатели безопасности труда, позволяющие установить закономерности изменения условий труда в зависимости от «человеческих», «машинных» факторов и факторов «окружающей среды»;
модель эффективной защиты рабочих виброопасных профессий, позволяющая обеспечить эффективную профилактику виброзаболевания и предусмотреть рациональные мероприятия по снижению показателей риска вибрационной патологии;
- обобщенный метод по оптимизации условий обеспечения безопасности
труда при эксплуатации средств малой механизации, позволяющий выявить
источники потенциальных опасностей, идентифицировать их, определить
количественные и качественные характеристики опасностей, а также возможные
негативные последствия при их воздействии на работающих;
теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение эффективности новых технических средств защиты от воздействия локальной вибрации, позволяющие уменьшить корректированный уровень вибрации на ручных машинах до 40% относительно нормативного значения.
Практическая значимость работы состоит:
- в разработке методики интегральной оценки состояния условий труда лиц
виброопасных профессий, которая позволяет определить количественную
характеристику значимости каждого фактора, а также показатель их совокупного
воздействия на уровень безопасности труда;
в разработке вероятностной оценки условий труда на основе системного подхода, который дает возможность описать математически, в виде корреляционной зависимости, степень влияния отдельных факторов на вероятность возникновения и развития виброзаболевания, а также установить закономерности влияния факторов на результат исследования. При этом данная методика позволяет прогнозировать вероятность виброзаболеваний и оптимизировать факторы, определяющие условия труда;
в разработке показателей и критериев безопасности системы «человек -машина - внешняя среда» в зависимости от переменных факторов условий труда. На основе математических моделей осуществляется выбор оптимальных по безопасности управляемых параметров производства (факторов), определяется их приоритетность для финансирования мероприятий по снижению возникновения несчастных случаев;
- в разработке виброзащищенного пневматического и электрического
инструмента с эффективной виброзащитой, позволяющей уменьшить
реактивную составляющую ударного импульса в момент соударения ударника
инструмента с корпусом ручной машины, а также существенно снизить частоту
собственных колебаний инструмента;
во внедрении в эксплуатационную практику мероприятий по улучшению условий труда лиц виброопасных профессий на объектах экономики;
в экспериментальном подтверждении эффективности средств виброзащиты ручных машин, применяемых в Восточно-Сибирском регионе на предприятии по производству и поставке на общероссийский рынок электроэнергии.
Реализация и внедрение результатов работы:
- результаты диссертационной работы внедрены и используются на
предприятиях Республики Бурятия, в частности, на предприятии по
производству и поставке на общероссийский рынок электроэнергии,
«Гусиноозерская ГРЭС»;
- разработанные и изготовленные новые виды ручного инструмента
ударного действия с виброзащитой прошли опытные испытания, начиная с
2008 г. серийно выпускаются Улан-Удэнским локомотиво-вагоноремонтным заводом (г. Улан-Удэ) в количестве 1200 единиц в год и используются на предприятиях электроэнергетики Республики Бурятия, а также в других отраслях пр омышл енности;
- результаты диссертационной работы используются в учебном процессе
при изучении дисциплины «Безопасность жизнедеятельности», при курсовом и
дипломном проектировании в Восточно-Сибирском государственном
университете технологий и управления;
- разработанные методики оценки состояния условий труда приняты к исполнению Министерством труда и социального развития и Государственной инспекцией труда в Республике Бурятия.
Апробация работы.
Основные положения работы представлялись и обсуждались на
международных, всероссийских и региональных конференциях и выставках, в
частности: на Международных научно-практических конференциях
«Приморские зори» «Экология, безопасность жизнедеятельности, охрана труда и устойчивое развитие» (г. Владивосток, 1999, 2001, 2005, 2007, 2009, 2012 гг.); Международной научно-технической конференции «Проблемы механики современных машин» (г. Улан-Удэ, 2000, 2003, 2006, 2012 гг.); Международной научно-практической конференции «Энергосберегающие и природоохранные технологии» (г. Улан-Удэ, 2003 г.); IX Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (г. Улан-Удэ, 2003 г.); V Международной научной конференции «Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке» (г. Хабаровск, ДВГУПС, 2007 г.); 1-ой Региональной научно-практической Интернет-конференции «Энерго- и ресурсосбережение - XXI век» (г. Орел, 2001 г.); II Региональной конференции «Проблемы экологии, безопасности жизнедеятельности и регионального природопользования ДВ и АТР» (г. Владивосток, ДВГТУ, 2005 г.); IV Региональной научно-практической конференции в области экологии и безопасности жизнедеятельности (г. Комсомольск-на-Амуре, КнАГТУ, 2005 г.); региональной научно-практической конференции «Транспортные проблемы Сибирского региона» (г. Иркутск, 2003 - 2009 гг.); ежегодных научно-практических конференциях ВСГТУ (г. Улан-Удэ, 1991 - 2005 гг.); научных семинарах кафедры «Экология и безопасность жизнедеятельности» ВСГТУ (г. Улан-Удэ, 1991 - 2012 гг.); на выставке-поддержке малых предприятий в науке.
На защиту выносятся:
1. Концепция вероятностного анализа безопасности условий труда, основанная на системном подходе, использовании математических, инструментальных и натурных методов исследования, учитывающая в совокупности основные связи системы «человек - машина - внешняя среда».
2. Метод, основанный на функционально-морфологическом описании
системы безопасности труда, идентификации и систематизации опасных
факторов и определении их количественных оценок.
-
Метод интегральной оценки факторов, определяющих условия труда рабочих виброопасных профессий, позволяющий определить наиболее значимые факторы в системе «человек - машина - внешняя среда», установить показатель степени агрессивности вредных факторов, выраженный величиной интегрального балла, выявить производственные факторы, влияющие на условия труда.
-
Вероятностный метод оценки воздействия наиболее значимых факторов системы на вероятность возникновения вибрационной болезни, который позволяет установить относительную степень зависимости показателя
виброзаболеваемости от каждого фактора, установить закономерность влияния факторов на результат исследования, описать математически в виде регрессионной зависимости степень их влияния на виброзаболеваемость.
5. Математические модели системы обеспечения безопасности труда,
позволяющие обосновать приоритетность совершенствования мероприятий по
улучшению условий труда.
6. Результаты практического решения, заключающиеся в новой конструкции
ручных машин с виброзащитой, обеспечивающие снижение уровня контактной
вибрации до 40% от установленной нормами величины.
Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций подтверждена результатами экспериментальных исследований и данными практического внедрения на предприятиях Восточно-Сибирского региона.
Публикации. По материалам проведенных исследований опубликована 61 печатная работа: из них 14 статей в журналах перечня ВАК, 3 патента РФ на изобретение, 2 монографии.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 177 наименований, и 13 приложений. Общий объем диссертации составляет 302 страницы, включая 65 таблиц и 38 рисунков
Современное состояние и перспективы развития применения ручных машин в производственных процессах
Разработанные методики оценки состояния условий труда приняты к исполнению Министерством труда и социального развития Республики Бурятия, Государственной инспекцией труда в Республике Бурятия. Апробация работы. Основные положения работы представлялись и обсуждались на международных, всероссийских и региональных конференциях и выставках, в частности: на Международных научно-практических конференциях «Приморские зори» «Экология, безопасность жизнедеятельности, охрана труда и устойчивое развитие» (г. Владивосток, 1999, 2001, 2005, 2007, 2009, 2012гг.); на Международной научно-технической конференции «Проблемы механики современных машин» (г. Улан - Удэ , 2000, 2003,2006, 2012гг.); на Международной научно-практической конференции «Энергосберегающие и природоохранные технологии» (Улан-Удэ, 2003г.); IX Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (Улан-Удэ, 2003г.); на V Международной научной конференции «Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке» (ДВГУПС г. Хабаровск, 2007г.); 1-ой Региональной научно-практической Интернет-конференции «Энерго-и ресурсосбережение - XXI век» (Орел, 2001г.); на II Региональной конференции «Проблемы экологии, безопасности жизнедеятельности и регионального природопользования ДВ и АТР» (ДВГТУ, г. Владивосток, 2005г.); IV Региональной научно-практической конференции в области экологии и безопасности жизнедеятельности (КнАГТУ, г. Комсомольск-на-Амуре, 2005г.); на региональной научно-практической конференции «Транспортные проблемы Сибирского региона» ( Иркутск, 2003-2009 гг); на ежегодных научно-практических конференциях ВСГТУ (Улан-Удэ, 1991-2005гг); на научных семинарах кафедры «Экология и безопасность жизнедеятельности» ВСГТУ (Улан-Удэ, 1991-2012 гг.); на выставке-поддержки малых предприятий в науке.
Материал диссертации представлен в пяти главах и 13 Приложениях.
В первой главе дан анализ современного состояния условий труда в электроэнергетике. Рассмотрены производственные процессы с использованием средств малой механизации. Приведена классификация средств малой механизации. Рассмотрены перспективы развития применения ручных машин в технологических процессах. Приведены характеристика и анализ состояния условий труда в электроэнергетике Российской Федерации. Дан анализ статистических данных условий труда и профессиональных заболеваний в республике Бурятия.
Вторая глава посвящена методологическим основам системного анализа безопасности труда, дано описание социально-технологической системы «человек-машина-внешняя среда», приведены результаты комплексной оценки и систематизации факторов, характеризующих условия труда в системе «человек-машина-внешняя среда» в технологических процессах с использованием вибрации.
В диссертации получила дальнейшее развитие концепция системного подхода, позволяющая рассматривать виброзаболевание как результат взаимодействия единой взаимосвязанной системы «человек-машина-внешняя среда». В данной системе исследованы ее компоненты на основе сопоставления фактических результатов исследований с установленными гигиеническими требованиями.
В третьей главе разработаны математические методы анализа и оценки условий труда при эксплуатации ручных машин, основанные на системном подходе с использованием методов математического анализа и теории вероятностей. Дан обзор современного состояния научных исследований по оценке условий труда. Разработан метод оценки риска влияния производственных факторов на условия труда на основе интегрального показателя, позволяющий установить степень значимости каждого вредного и опасного фактора условий труда, а также вероятностный метод анализа возникновения и развития профессионального заболевания лиц виброопасных профессий. Дана оценка риска уровня виброзаболеваемости и ее прогноз в условиях дальнейшего применения средств малой механизации.
В четвертой главе представлены основные результаты моделирования формализованного процесса обеспечения вибробезопасности труда в системе «человек-машина-внешняя среда». Рассмотрен аналитический метод математического моделирования риска, возникновения опасной ситуации, построена математическая модель и определены критерии подобия, а также построена регрессионная модель и дана прогнозная оценка вероятности виброзаболевания. Предложена структура организационно-технических функций по оптимизации условий труда при эксплуатации ручных машин. Обоснован принцип программно-целевого управления для осуществления комплекса взаимосвязанных организационных, технических, гигиенических и социально-экономических мероприятий.
Разработаны средства защиты от воздействия локальной вибрации для повышения вибробезопасности ручных машин, позволяющие уменьшить уровень вибрации корпуса ручной машины на 30-40% ниже нормативного значения.
Исследование компоненты «человек», ее взаимодействие в системе «человек-машина-внешняя среда»
Данные о профессиональных заболеваниях не в полной мере отражают истинное значение зарегистрированных заболеваний, т.к. выявляемость профессиональной патологии не полная и часто происходит на поздних стадиях развития заболевания, что обуславливается несколькими факторами: несовершенством законодательства об охране труда, сокрытие профессиональных заболеваний, недостаточность проведения профилактических медосмотров работающих.
Анализ статистических данных в электроэнергетике Российской Федерации за прошедшие 10 лет (табл. 1.7.) свидетельствует о том, что профессиональные заболевания на предприятиях изменяются скачкообразно, а в последние годы имеют тенденцию к увеличению /38/. Данный факт свидетельствует об увеличении численности работающих в неблагоприятных условиях труда. Внедрение новых технологий, применение новейшего оборудования, машин, механизмов, приводит к возникновению профессиональных заболеваний, ввиду применения традиционных методов решения вопросов безопасности труда и методов организации работ по охране труда, недостаточной обученности правилам по охране труда и технике безопасности или несоблюдения этих правил /39/. Среди профессиональных заболеваний преобладающее место занимает вибрационная болезнь и составляет на конец 2009 года 17,3% от общего количества профессиональных заболеваний. В 2010 году показатель вибрационной болезни составил 18,5% /35,36/.
Анализ формирования вибрационной патологии у работников, от воздействия локальной вибрации, в зависимости от стажа работы с ручными машинами такова, что вибрационная болезнь развивается при среднем стаже контакта с ручной машиной 8-12 лет, как правило, в возрасте 30-35 лет.
В последнее время наблюдается заметный рост производства и распределение электроэнергии, газа и воды. Прогнозные оценки показывают, что при восстановлении прежнего уровня, проблема обеспечения безопасности труда возникает в более обостренной форме.
Статистические данные за 2010 год свидетельствуют об обоснованности таких прогнозов. В 2010 году вместе с ростом производства электроэнергии произошел и рост отдельных показателей в области условий и охраны труда.
Необходимо сделать эти две тенденции разнонаправленными: при продолжении роста производства сдержать рост производственного травматизма и профессиональной заболеваемости, и в дальнейшем обеспечить их снижение.
Большое значение имеет изучение методов предупреждения несчастных случаев в зарубежных странах. Представляют интерес сведения, в которых выделены наиболее актуальные и конкретные направления работы. В целях обеспечения безопасных условий труда за последние годы Международной организацией труда были приняты Конвенция и Рекомендации по защите трудящихся от профессионального риска, о борьбе с опасностями и вредностями производства. В большинстве промышленно развитых стран имеются законодательные акты, правила и инструкции по вопросам безопасности и гигиены труда и охраны здоровья работающих. Разработаны и введены в действие санитарные нормы, в частности, при воздействии вибрации на человека в Великобритании, США, Германии и др. /40/.
Наряду с ними принят ряд конкретных актов, например Закон о безопасности технических средств труда в Германии. В США создана комиссия по контролю за безопасностью применения ручного механизированного инструмента с правом отмены выпуска недоброкачественной продукции и наложение юридических санкций/41/. В Германии более чем 80 профессиональных испытательных станций проверяют образцы изделий на соответствие их нормативным требованиям безопасности. Во Франции создана специальная комиссия по утверждению вновь создаваемых или уже эксплуатируемых опасных машин. По поручению комиссии Национальный научно-исследовательский институт по безопасности и предупреждению несчастных случаев и профзаболеваний проводит практическую проверку систем управления, элементов виброопасных машин, ручного инструмента, защитных устройств и т.п. В США введено в действие 18 стандартов, направленных на предупреждение неблагоприятного воздействия на человека опасных, вредных производственных факторов (вредных веществ, таких как асбест, канцерогены, свинец и др., а также шума и вибрации). Причем в стандартах указывается характер действия факторов и их последствия, нормативы, методы контроля, средства индивидуальной защиты, в том числе, средства вибрационной защиты, мероприятия по безопасному ведению работ с вредными веществами, а также меры медицинской профилактики /42/.
В табл. 1.8 приведена динамика профессиональной заболеваемости в некоторых зарубежных странах при воздействии на работающих шума и вибрации за период с 2005 года по 2010 год, с постоянной утратой трудоспособности в процентах на 1000 занятых с опасным и вредным производством /43,44,45/. Анализ статистических данных ряда зарубежных стран показал, что основная часть несчастных случаев происходит из-за недостатков в организации труда, определенную роль играет нарушение работающими правил по технике безопасности. Около 2/3 производственных несчастных случаев приводит к травмированию рук и ног, из них около половины - кистей рук и ступней при работе с ручными машинами.
Метод оценки риска влияния производственных факторов на условия труда на основе интегрального показателя
Уровни колебательной скорости в различных полосах среднегеометрических частот спектра имеют большую вариабельность.
Резонансные частоты органов человека находятся в пределах от 5 Гц до 30 Гц, которые наиболее опасны для возникновения вибропатологии. Ручные машины, в основном, создают вибрацию с высокими уровнями в области низких (8-32 Гц) частот. Анализ уровней виброскорости в октавных полосах частот выявил превышения предельно допустимых значений вибрации /75/ на 15-24 дБ. Превышение нормы по корректированному уровню составило 1,4-3,6 раза. Расположение пиковых значений виброскорости в широком спектре виброопасных машин различно. Диапазон изменения уровня колебательной скорости расположен в широкой области низких, средних и частично высоких частот (8...500Гц), при этом, значения виброскорости составляют 116 - 120 дБ.
Эквивалентно-корректированные значения виброскорости ручных машин имеют значения 127 дБ - 136 дБ, при нормативной величине 112 дБ. Уровни колебательной скорости пневматических трамбовок изменяются в пределах от 114 дБ до 120 дБ и расположены в областях частот от 8 Гц до 1000Гц, при этом корректированный уровень вибрации превышает нормативное значение, также как и у всех ручных машин, на 15 - 24 дБ (в 1,4-3,6 раза).
Причинами повышения уровня колебательной скорости являются: снижение величины осевого усилия, изменение физико-химических свойств обрабатываемого изделия, увеличение степени шероховатости поверхности, увеличение давления сжатого воздуха в сети и т.д. Также величина вибрации возрастает при изношенности и неисправности машин, отсутствии средств виброзащиты. При увеличении интенсивности колебаний возникают изменения, приводящие к развитию профессиональной патологии -вибрационной болезни.
Неблагоприятным с гигиенической точки зрения является близость основных частот ряда ручных машин к собственным частотам колебаний. Неблагоприятным с гигиенической точки зрения является близость основных частот ряда ручных машин к собственным частотам колебаний тела человека и отдельных органов. Фактор «уровень шума».
Шумовое воздействие на рабочих виброоопасных профессий заслуживает особого внимания. Во-первых, они всегда сопутствуют работе, т.к. виброактивная машина всегда является источником интенсивного шума. Во-вторых, шум, как и вибрация, является раздражителем центральной нервной системы человека, что усугубляет негативное воздействие вибрации.
В производственных условиях разнообразные ручные машины являются источниками шумов, возникающих вследствие неуравновешенности частей механизмов, они способствуют также созданию аэродинамических и электрических шумов, а также шумов, связанных с технологическими процессами.
Характер шума большинства ручных машин - высокочастотный, с общим уровнем, достигающим 118 дБА. Шум с уровнями выше 120-140 дБА способен вызвать механическое повреждение органов слуха; шум с уровнями 100-120 дБА на низких частотах и 80-90 дБА на средних и высоких частотах может вызвать необратимые изменения в органах слуха и при длительном воздействии привести к общему болезненному состоянию организма человека.
Основные причины шума, генерируемого при работе виброопасных машин, следующие: расширение сжатого воздуха, выбрасываемого из выхлопных отверстий пневматических машин; привода электрических машин, соударение металлических деталей, вставного инструмента; удары инструмента по обрабатываемому изделию, физические свойства обрабатываемого изделия и др.
Значительный шум возникает при обработке металла рубильными и клепальными молотками. Шум интенсивный широкополосный с уровнем 100-120 дБА. Уровень и частотный состав шума зависит от характера производимой операции, наличия в деталях полостей, толщины, веса и конфигурации обрабатываемого изделия. Наибольший шум создается при обработке пустотелых и тонкостенных изделий. Разница между шумом при клепке и рубке открытых поверхностей и в замкнутом пространстве достигает 10 дБА и более. При сверлении шум на 7-20 дБА ниже, чем при клепке. Сверление и клепка внутри агрегата сопровождаются повышением уровня шума на 10-20 дБА по сравнению с такими же работами вне агрегата (рис.2.8.).
Шум, генерируемый отбойными молотками, клепальными молотками, составляет 92-101 дБА, что превышает санитарные нормы. Основная энергия приходится на средне- и высокочастотную область спектра. При работе перфораторов, горных сверл возникает широкополостный шум, с уровнем 110-125 дБА.
При исследовании установлено, что шум шлифовальной машины складывается из аэродинамического, собственного шума машины и механического. Механический шум образуется в процессе взаимодействия рабочего инструмента с обрабатываемым изделием. Собственный шум машины возникает непосредственно от работы двигателя, редуктора, подшипников качения и т.д. Аэродинамический шум для многих машин складывается из шумов, порождаемых струями истекающего отработавшего воздуха (шум продувки) и пульсациями давления воздуха в глушителе на частотах выхлопа (шум пульсации).
Наиболее неблагоприятное гигиеническое воздействие оказывает аэродинамический шум. Вследствие непосредственного выхлопа отработавшего воздуха в атмосферу интенсивность шума у многих шлифовальных машин превышает допустимые санитарными нормами уровни звукового давления в высокочастотной области спектра (1000-8000 Гц). Поэтому в пневмошлифовальных машинах предусматривают глушители аэродинамического типа и другие устройтсва, которые в значительной степени снижают уровень шума.
Моделирование риска возникновения опасной ситуации в системе «человек-машина-внешняя среда». Прогнозная оценка виброзаболеваемости
Анализ взаимосвязей, т.е. уравнений связи показывает, что все исследуемые факторы прямо или косвенно влияют на результат виброзаболевания. Уравнения (3.12) описывают связь, при которой наблюдается равномерное возрастание или убывание значений показателя вероятности виброзаболевания.
Анализ уравнения связи описывающего зависимость показателя виброзаболевания от статического напряжения мышц (С,) и усилия нажатия на рукоятку (Yi), показывает, что с увеличением значения данного фактора на 1 балл, показатель виброзаболевания уменьшается, соответственно, на 0,02 и 0,03 единицы. Снижение величины осевого усилия нажатия на рукоятку ручной машины (инструмента), является причиной повышения уровня колебательной скорости, а, следовательно, увеличения показателя виброзаболеваемости.
Значение степени напряженности мышц характеризуется упругостью массы и колебательными потерями руки. С увеличением статического напряжения мышц, отношение силы к вызываемой ею колебательной скорости движения уменьшается, происходит ослабление вибрации, соответственно уменьшается показатель вероятности виброзаболевания.
Уравнение регрессии, описывающее связь между вероятностью виброзаболевания и стажем работы показывает, что при увеличении стажа работы на 1 балл, показатель вероятности виброзаболевания увеличивается в среднем на 0,045 единиц. Анализ данного фактора приведен в параграфе 2.2.
Ручные виброопасные машины генерируют вибрацию, при этом уровни колебательной скорости значительно на 5-11 дБ превышают допустимые нормы. При увеличении виброскорости инструмента, увеличивается вероятность виброзаболевания на 0,23. Согласно санитарным нормам CH 2.2.4/2.1.8.566-96 /107/ предельно допустимый уровень виброскорости составляет 115 дБ и 109 дБ, в зависимости от среднегеометрических частот октавных полос. Как показывает уравнение связи, при виброскорости меньше ПО дБ вероятность виброзаболевания уменьшается. Следовательно, область виброскоростей до 100 дБ следует считать оптимальными значениями для безопасной работы с ручной машиной.
Анализ уравнения связи вероятности виброзаболевания в зависимости от времени работы ручной машины показывает, что при увеличении времени работы с ручной машиной возрастает вероятность виброзаболевания. Время работы с ручной машиной за рабочий день, согласно линейной зависимости уравнения регрессии, допускается, при продолжительности в контакте с вибрацией, до 100 минут. Данные значения подтверждаются нормативным документом СанПиН 2.2.2.540-96 / 75 /.
При анализе зависимости вероятности виброзаболевания от частоты собственных колебаний инструмента следует, что при увеличении частоты колебания происходит увеличение ее передачи на человека-оператора, следовательно, вероятность виброзаболевания повышается. При низкочастотных колебаниях инструмента вероятность виброзаболевания уменьшается.
Производственным фактором, воздействующим на организм человека и оказывающим влияние на показатель вероятности развития вибротравматизма, является температура окружающей среды. Уравнение связи позволяет установить следующую зависимость: при повышении температуры на 1 балл, вероятность виброзаболевания уменьшается на 1,8 единицу.
Таким образом, используя математическое уравнение, в виде прямолинейной зависимости, определена степень зависимости между исследуемыми величинами, а именно, установлена величина показателя вероятности виброзаболевания, в абсолютном измерении, с изменением производственного фактора на единицу. Однако, регрессионный анализ не позволяет оценить решающее или второстепенное воздействие оказывают данные факторы условий труда на величину изменения показателя виброзаболевания. Для анализа и оценки изменения влияния между факторами и исследуемыми показателями виброзаболеваемости используется коэффициент корреляции и детерминации, которые определяются по формулам 3.9, 3.10. Результаты расчетов приведены в табл. 3.7.
Выше были приведены описания и значения, которые может принимать коэффициент корреляции. Анализ таблицы 3.7 показывает, что наиболее существенными являются коэффициенты корреляции v" =0,584, vf=-0,55, v" = 0,625, vf = 0,72, v = 0,403, Факторы, соответствующие данным коэффициентам корреляции, являются основными факторами, от которых зависит вероятность возникновения и развития виброзаболевания. Полученные значения коэффициентов детерминации, рассчитанные по формуле (3.10) показывают, что показатель вероятности виброзаболевания на 34% зависит от фактора - статического напряжения мышц, на 30% зависит от фактора - усилие нажатия на рукоятку инструмента, на 36% зависит от стажа работников и 51% составляет фактор виброскорости инструмента. Расчет уравнений связи, коэффициентов корреляции и детерминации приведен в Приложении 1.
