ПРИДНІПРОВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ

БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

РАБІЧ ОЛЕНА ВІКТОРІВНА

УДК 331.422:434

ПОЛІПШЕННЯ УМОВ ПРАЦІ НА ПОСТІЙНИХ РОБОЧИХ МІСЦЯХ

ЗА ФАКТОРОМ ОСВІТЛЕННЯ

Спеціальність 05.26.01 – Охорона праці

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Дніпропетровськ – 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Придніпровській державній академії будівництва та архітектури (ПДАБтаА) Міністерства освіти і науки України, м.Дніпропетровськ.

Науковий керівник – кандидат технічних наук, професор Сафонов Володимир Васильович, Інститут безперервної фахової освіти Придніпровської державної академії будівництва та архітектури, заступник директора з наукової роботи

Офіційні опоненти:

- доктор технічних наук, професор Торкатюк Володимир Іванович, Харківська національна академія міського господарства, завідувач кафедрою економіки будівництва.

- кандидат технічних наук, доцент Стрежекуров Едуард Євгенович, Дніпродзержинський державний технічний університет, доцент кафедри електрообладнання.

Провідна установа:

Дніпропетровський національний гірничий університет, кафедра аерології і охорони праці, Міністерства освіти і науки України (м. Дніпропетровськ).

Захист відбудеться “17” лютого 2005 року о 13 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради К 08.085.03 при Придніпровській державній академії будівництва та архітектури за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24-а.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Придніпровської державної академії будівництва та архітектури за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, а.

Автореферат розісланий 15 січня 2005р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Шаленний В.Т.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Незадовільна оцінка небезпек і шкідливостей підвищує рівень травматизму і професійних захворювань на виробництві. В Україні кожного дня травмується 140-180 людей, 4-5 чоловік помирають. Причиною великого показника травматизму і професійних захворювань, що спостерігаються у вугільній, будівельній, металургійній промисловості, є порушення вимог безпеки до умов праці робочих місць, технологічного обладнання, будівель та споруд. Так, на 2003 рік більш ніж 3,4 млн. чоловік працювали в умовах порушення санітарно-гігієнічних норм, 42 тис. будівель і споруд знаходяться у аварійному стані. Тому створення безпечних умов праці в Україні є важливою національною проблемою і складовою частиною державної програми „Поліпшення умов безпеки праці та виробничого середовища”, затвердженої Кабінетом Міністрів України від 15.11.1996 р., № 1345.

На теперішній час широко запроваджується комплексна автоматизація технологічних процесів, яка дає змогу поряд з високими темпами зростання продуктивності праці, підвищенням якості продукції, поліпшити умови та охорону праці. Такі умови праці визначаються стабільністю роботи устаткування і характеризуються монотонністю, великою мотивацією значимості діяльності в силу високої ціни помилок, що потребує від людини нервово-емоційного напруження уваги та зору, яка займає 60- 80 % робочого часу.

В умовах автоматизації виробництва, змістом діяльності робітників, що виконують функції управління і контролю за технологічним процесом, є отримання, переробка, відправлення інформації та прийняття рішення в системі „людина – техніка – середовище”. Тому фактор освітлення виявляється особливо значним, оскільки до 96% інформації про виробничий процес та оточуюче виробниче середовище людина отримує за допомогою зору. Враховуючи велике значення освітлення у створенні безпечних умов праці, міжнародним стандартом МКО/ІСО (ISO 8995:2002 (E) CIE 008/Е-2001) запропоновано нові вимоги до оцінки освітлення робочих місць з урахуванням конструктивних рішень приміщень та комплексного використання природного і штучного освітлення з перспективним напрямком в охороні праці – наблизитися до природного освітлення.

Ще немає достатнього національного досвіду створення безпечних умов праці на постійних робочих місцях за фактором освітлення відповідно до міжнародного стандарту МКО/ІСО (ISO 8995:2002 (E) CIE 008/Е-2001). Усе це обумовлює необхідність теоретичного узагальнення і методологічного забезпечення розробки, впровадження і оцінки безпечних умов праці за фактором освітлення відповідно до міжнародного стандарту.

Аналіз експериментальних і літературних джерел показує резервні можливості і доцільність подальшого вдосконалення підходу до оцінки та вибору систем освітлення, які спрямовані на поліпшення умов праці з урахуванням функціональних можливостей робітника.

Враховуючи безперервне зростання автоматизації технологічних процесів у світовому масштабі та в Україні, а також перспективу змісту діяльності робітників у галузі будівельної індустрії, тема дисертаційної роботи, яка присвячена поліпшенню умов праці на постійних робочих місцях за фактором освітлення, є актуальною.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Робота виконувалась згідно до завдань комплексної Державної програми енергозбереження, держбюджетних тем Міністерства освіти і науки України в рамках досліджень кафедри безпеки життєдіяльності Придніпровської державної академії будівництва та архітектури у відповідності із законом України “Про охорону праці”, (Київ: № 229-ІV ВР, 2002 р.), д/б №6 „Забезпечення зорової працездатності на робочих та учбових місцях в умовах світлового клімату України” (державний реєстраційний № 0103U003110), де автор виступав як виконавець роботи.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є поліпшення умов праці на постійних робочих місцях за фактором освітлення при виконанні функцій управління і контролю за технологічним процесом з урахуванням вимог відповідно до міжнародного стандарту МКО/ІСО (ISO 8995:2002 (E) CIE 008/Е-2001).

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:

- провести аналіз умов безпеки праці на постійних робочих місцях за фактором освітлення в системі „людина – техніка – середовище”;

- розробити методику досліджень і критерії комплексної оцінки умов праці з урахуванням психофізіологічних функцій людини на робочому місці за фактором освітлення;

- провести дослідження і аналіз природного освітлення, його достатнього забезпечення на постійних робочих місцях в приміщеннях згідно міжнародного стандарту МКО/ІСО (ISO 8995:2002 (E) CIE 008/Е-2001) на прикладі Дніпропетровського регіону;

- провести дослідження впливу освітленості постійних робочих місць на показники працездатності при використанні природного, штучного освітлення та його поєднання;

- розробити рекомендації для поліпшення умов праці на постійних робочих місцях за фактором освітлення з мінімальними витратами на штучне освітлення.

Об’єкт дослідження – постійні робочі місця в приміщеннях з природним та штучним освітленням.

Предмет дослідження - умови праці на постійних робочих місцях за фактором освітлення при виконанні функцій управління і контролю за технологічним процесом.

Методи дослідження: аналіз і узагальнення теоретичних і експериментальних досліджень умов праці, стандартні і вдосконалені автором методи досліджень впливу освітлення на умови праці та її безпеку, математичні методи планування експерименту, обробка результатів експериментальних досліджень на ПЕОМ.

Наукова новизна отриманих результатів:

- у перше запропоновано критерії комплексної оцінки впливу освітлення на психофізіологічні функції людини при отриманні, переробці, відправленні інформації, прийняття рішень, що дозволяє оцінити умови праці з урахуванням складових системи освітлення постійного робочого місця;

- встановлені залежності зміни показників працездатності робітників в функціях „сприйняття – увага – зосередженость - мислення” від рівня природної, штучної та поєднаної освітленості робочих місць у діапазоні 100-500 лк з кроком 50 лк. Встановлено що, при дефіциті часу на етапі переробки та відправленні інформації, успішність виконання роботи досягається підвищенням рівнів освітленості, які пропорційні напруженості процесу;

- розроблена математична модель визначення рівня зовнішнього освітлення з використанням єдиної моделі стандартного небосхилу на прикладі Дніпропетровського регіону для прогнозування рівнів природної освітленості робочих місць у річному циклі та їх погодинному розподілу;

- удосконалено критерії вибору системи освітлення робочих місць в приміщеннях, які базуються на використанні зовнішньої природної освітленості., що дозволяє знизити витрати на штучне освітлення і забезпечити сприятливі умови праці.

Практичне значення отриманих результатів полягає в використанні результатів дисертаційної роботи в проектній практиці та у навчально-методичній роботі, а саме:

- в розробці методики визначення показників працездатності робітників, які виконують функції управління і контролю за технологічним процесом, в залежності від рівня освітленості;

- в визначенні рівнів природної освітленості в приміщеннях з бічним освітленням у річному циклі з використанням єдиної моделі стандартного небосхилу для аналізу умов праці за фактором освітлення;

- розробці нових способів улаштування монолітного залізобетонного перекриття для здійснення рівномірного розподілу освітлення в приміщенні. Використання отриманих результатів дозволяє поліпшити умови праці за фактором освітлення з одночасною мінімізацією витрат на штучне освітлення.

Результати роботи використані в проекті реконструкції ВАТ „Дніпроцемент” (постійні робочі місця операторів-машиністів млинів помолу цементу), в проекті галузевої науково-дослідницької лабораторії (робочі місця операторів-машиністів прокатного стану при обробці металу під тиском) у м. Дніпродзержинську, при розробці нормативно-технічного документу державного комітету України з енергозбереження „Типова методика енергетичного обстеження навчальних корпусів ВНЗ та гуртожитків студентів”, а також у навчальному процесі для студентів спеціальностей 6.092100 „Будівництво”; 7.092101, 8.092101 „Промислове та цивільне будівництво” з дисциплін „Основи охорони праці” та „Охорона праці в галузі”.

Особистий внесок здобувача складається:

- з аналізу досліджень впливу світла на здоров’я і працездатність людини [10] та аналізу науково-технічної, патентної літератури в галузі освітлення і надходження природного світла в приміщення [3];

- з обґрунтування і розробки методики оцінки умов праці в визначенні показників працездатності робітників в залежності від рівня освітленості з використанням сучасних об’єктивних методів дослідження психофізиологіних функцій людини [2, 6];

- з встановлення закономірностей зміни показників працездатності від рівня освітленості на постійних робочих місцях у системі „людина-техніка-середовище” [9];

- з розробки методики імовірнісного розрахунку показників працездатності з використанням сучасних об’єктивних даних в галузі психології і гігієни праці [8];

- з розробки методики і програми розрахунку використання природного освітлення в приміщеннях з бічним освітленням у річному циклу єдиної моделі стандартного небосхилу для аналізу умов праці за фактором освітлення [1, 4];

- з розробки рекомендації поліпшення умов праці на постійних робочих місцях за фактором освітлення з використанням можливостей світлового клімату [5] та улаштування гладких перекриттів для здійснення рівномірного розподілу освітлення в приміщеннях та участі у впровадженні одержаних результатів [7, 11-16].

Апробація результатів дисертації.

Основні положення дисертаційної роботи апробовані і отримали позитивну оцінку на регіональних науково-практичних конференціях „Безпека життєдіяльності” (м. Дніпропетровськ, 1996-2002, 2004 роки), І-й міжнародній конференції „Наука і освіта” (м. Одеса, 1998 р.), науково-технічних конференціях „Стародубовські читання” (м. Дніпропетровськ, 1999 р.), ІV міжнародному симпозіумі „Безпека життєдіяльності у ХХІ сторіччі” (м. Дніпропетровськ 2004 р.), ІІІ-й всеукраїнській науково-методичній конференції „Безпека життя і діяльності людини – освіта, наука, практика” (м. Рівне, 2004 р.), на наукових семінарах і нарадах кафедри безпеки життєдіяльності, щорічних конференціях ПДАБА (1996 – 2004 р.р.).

Публікації.

Основні положення дисертації опубліковані у 10 статтях, з них 6 надруковані у виданнях, що відповідають переліку, які пропонує ВАК, у 6 патентах України на винахід, 6 тезах доповідей на науково-практичних конференціях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, п’яти розділів, основних висновків, списку використаних літературних джерел із 124 найменувань і додатків. Повний обсяг дисертації складає 175 сторінок, у тому числі 138 основного тексту, 19 таблиць, 39 рисунків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розкрито суть і стан наукової проблеми, обґрунтована актуальність теми дисертаційної роботи, викладені мета, основні задачі дослідження, наукова новизна і практична цінність.

У першому розділі наведений аналіз наукових робіт, присвячених дослідженню впливу освітлення на безпеку життєдіяльності людини в умовах виробництві. Для забезпечення сприятливих умов праці системи освітлення повинні бути адаптовані до функціональних можливостей людини. Це вирішується дослідженнями впливу освітлення на показники працездатності робітників в системі „людина – техніка – середовище” та видів діяльності людини.

Результати досліджень в галузі гігієни і психології праці відомих науковців, таких як Черніловська Ф. М., Скобарєва З. А., Нікельберг Р. Г., Ронкі Л. Р., Ван ден Бельд Г., доводять доцільність використання на робочих місцях, в першу чергу, природного освітлення, що діє як сприятливий фактор на функціональний стан людини. Використання штучного освітлення на робочих місцях потребує забезпечення значно вищих рівнів освітленості для безпечних умов праці, ніж природного. Оцінка умов праці за фактором освітлення на постійних робочих місцях ще недосконала, оскільки не враховує функціональний стан робітника в комплексі психофізіологічних функцій, що визначаються показниками працездатності в системі „людина-техніка-середовище”.

Забезпечення сприятливих умов праці на постійних робочих місцях, використовуючи природне освітлення, потребує кількісних розрахунків його рівнів, що залежить від особливостей світлового клімату. Значний вклад у розвиток теорії надходження світлової енергії та її використання для освітлення приміщень внесли Гусев М. М., Кітлер Р., Кирєєв М. М., Глаголєва Т. О, Нікольська Н. П., Еріванцев І. М., Нуретдінов Х., Нарісада К. Надходження зовнішнього освітлення визначається складними світлотехнічними розрахунками (більш 8 моделей розподілу стандартного небосхилу) і не можуть ураховувати реальні умови. Теоретичні розрахунки мають наближений характер, що потребує додаткових вимірів освітленості

Для поліпшення умов праці на постійних робочих місцях за фактором освітлення необхідно ураховувати надходження зовнішнього освітлення та його перерозподілу при проектуванні приміщень. Підвищення рівня освітленості залежить від характеристик відбиття внутрішніх поверхонь.

На основі аналізу літературних джерел з результатів біологічних досліджень впливу освітлення на зоровому і психофізіологічному рівні, враховуючи неадекватність впливу природного і штучного освітлення, введення нових міжнародних стандартів з освітлення робочих місць і аналізу робіт з попередніх досліджень проектування освітлення, сформульовані робоча гіпотеза, мета дисертаційної роботи та задачі досліджень.

У другому розділі, з метою поліпшення умов праці на постійних робочих місцях за фактором освітлення в системі „людина – техніка – середовище” автором проаналізовано зміст діяльності, залежність успішності виконання функцій управління і контролю за технологічним процесом на виробництві. Такий вид діяльності складається із зоровою і психофізіологічною компонент виконання робіт.

В результаті досліджень за цими показниками працездатності розроблено методику дослідження впливу освітлення на умови праці. Вона базується на об’єктивних оцінках психофізіологічних функцій людини і включає дослідження функцій сприйняття, уваги, мислення за фактором освітлення (Рис. 1), в залежності цих показників від рівня освітленості. Для дослідження зміни працездатності для кожної функції розроблено тести згідно з розміром об’єкту розрізнення на основі тестів з визначення психофізіологічних функцій людини. Дослідження проводились в експериментальному приміщенні із створеними умовами захисту від шуму. Всі параметри умов праці постійні. Фактор освітлення основний. Швидкість виконання тесту задавалась відповідно штучно створеної напруженості процесу. Основний критерій показника працездатності – успішність виконання роботи. Узагальнення результатів досліджень (оброблено більш 1500 тестів) порівнювались із середньостатистичними даними дослідження психофізіологічних функцій операторів.

Згідно з діючими нормами проектування освітлення у робочих приміщеннях, при виконанні роботи операторів – машиністів та операторів – диспетчерів з фіксованою лінією зору при управлінні і контролю за технологічним процесом, умови праці за фактором освітлення відповідають V розряду зорової роботи. Розмір цифр, стрілочних, шкальних індикаторів, датчиків, які широко використовуються в приладах управління та контролю автоматизованого технологічного процесу, становить від 1 до 5 мм. Мінімальний рівень штучної освітленості для цього розряду робіт 100-200 лк, коефіцієнт природної освітленості (КПО) дорівнює 1 %. Діапазон рівнів освітлення для дослідження функцій показників працездатності становить 100 лк з кроком 50лк до 500 лк, коефіцієнт природної освітленості – 1%.

Рис. 1. Схема аналізу умов праці за показниками працездатності в рівнях освітленості.

Відповідно розробленої методики дослідження умов праці на постійних робочих місцях в системі „людина – техніка – середовище” з показників працездатності робітників, які управляють та контролюють технологічний процес на виробництві, отримано результати для кожної функції в діапазоні освітленості 100 – 500 лк. Результати розрахунку наведені в табл..1.

Таблиця 1

Результати досліджень показників працездатності в рівнях освітленості

Показники працездатності | у*досл, (у.о.) | уср,(у.о.)

Функція зосередженості уваги, тест У | 1,498 | 1,490

Функція сприйняття, тест А | 11,923 | 11,920

Функція мислення, тест М | 5,664 | 5,650

Зорова працездатність (БНіП ІІ-4-79) | 150,33 | 149,92

Примітка: у*досл. - показник працездатності при успішності виконання тесту 100%,

уср. – середньстатистичний показник при виконання тесту.

Аналіз експериментальних досліджень показників працездатності в комплексі функцій „сприйняття – увага – зосередженість - мислення” (СУЗМ) в рівнях освітленості показав, що висунуті критерії є доцільною оцінкою умов праці на постійних робочих місцях в системі „людина-техніка-середовище”. Така оцінка ураховує не тільки зорову працездатності, але й психофізіологічний стан людини при виконанні робіт напруженому чи монотонному процесі. Це дозволяє визначити такий рівень освітленості та систему його забезпечення, що створює сприятливі умови праці.

У третьому розділі розроблено методику, алгоритми і програму імовірнісного розрахунку показників працездатності в комплексі функцій СУЗМ в рівнях освітленості методом чисельної лінеаризації. Програма реалізована в математичному пакеті „Mathcad Professional 2000” і дозволяє знаходити статистичні характеристики функцій сприймання, уваги і мислення. З метою обробки експериментальних даних статистичного ряду для СУЗМ отримано розподіл. Він виявляє суттєві риси функцій СУЗМ за фактором освітлення, виключаючи випадкові помилки, які можуть бути отримані при експерименті. Встановлено, що розподіл показників працездатності в функціях сприймання, уваги і мислення описується за нормальним законом. Розбіжності між статистичними характеристиками, отриманими при апроксимації статистичного ряду, є несуттєвими.

З метою практичного застосування систем освітлення для поліпшення умов праці за фактором освітлення зроблено апроксимацію функцій показників працездатності в залежності від рівня освітленості робочого місця. Після апроксимації за методом найменших квадратів отримано функції залежності показників працездатності від рівня освітленості, де - математичне сподівання успішності виконання тесту 100% (табл. 1), - рівень освітленості робочого місця при тестуванні. В результаті досліджень отримано математичні залежності зміни показників працездатності у вигляді успішності виконання тестів від рівня освітленості робочого місця в екпериментальному приміщенні. Проаналізовано і обгрунтовано результати досліджень для кожного показника окремо, а потім узагальнено комплексно в рівнях освітленості. Так, функції уваги і мислення апроксимуються лінійною інтерполяцією (Рис. 2 та 3):

- залежність функцій уваги від рівня освітленості, лк (коефіцієнт кореляції R=0,829) виражається формулою

(1)

де - середньстатистичний показник при виконання тесту У, який відображає переробку інформації в автоматизованому виробничому процесі

- залежність функції мислення від рівня освітленості (коефіцієнт кореляції R=0,927)

. (2)

де - середньстатистичний показник при виконання тесту М, який відображає відправлення інформації і прийняття рішення в автоматизованому виробничому процесі.

, у.о. , у.о.

Е, лк Е, лк

Рис.2. Залежність показника функції уваги

від рівня освітленості

1- експериментальні дані;

2 – лінійна інтерполяція. |

Рис.3. Залежність показника функції мислення від рівня освітленості

1- експериментальні дані;

2 – лінійна інтерполяція.

Дослідження показали, що поліпшення умов праці при дефіциті часу на етапі переробки та відправленні інформації в системі „людина – техніка – виробниче середовище” здобувається підвищенням рівнів освітленості, пропорційно напруженості процесу. Визначено, що функція мислення залежить від рівня освітлення, що підтверджує вплив освітлення на психофізіологічні процеси людини.

Ураховуючи велику середньоквадратичну помилку функції уваги при апроксимації залежності від рівнів освітленості, проведено додаткові дослідження.

В результаті аналізу результатів досліджень отримано залежність функції уваги в якості зосередженості від рівня освітленості, лк (Рис. 4). Середньоквадратична помилка апроксимації R=0,989. Залежність має вираз

(3)

де - середньстатистичний показник при виконання тесту У, який відображає переробку інформації при дефіціті часу в автоматизованому виробничому процесі.

В результаті обробки рузультатів тестів для функції сприйняття отримано залежність від рівня освітленості (Рис.5). Залежність апроксимується регресією (середньоквадратична помилка апроксимації R=0,878) і виражається формулою

, (4)

де - середньстатистичний показник при виконання тесту А, який відображає одержання інформації при дефіціті часу в автоматизованому виробничому процесі.

, у.о. , у.о.

Е, лк Е, лк

Рис.4. Залежність показника функції

зосередженості уваги

від рівня освітленості

1- експериментальні дані;

2 – регресійна функція. |

Рис.3. Залежність показника функції

сприйняття від рівня освітленості

1- експериментальні дані;

2 – регресійна функція.

В результаті встановлено, що функції сприймання та зосередженості уваги, які нормуються характеристикою зорових робіт, апроксимованих складними функціями регресії, в більшій ступені залежать від психофізіологічних особливостей, ніж від зорових.

Проаналізовано доцільність вибору системи освітлення за походженням по функції зосередженості уваги, як найбільш точно апроксимованою за рівнем освітленості. Дослідження проведено для природного, штучного освітлення та їх співвідношення 2:1; 1:1; 2:1; 1:5. Аналіз експериментальних даних та розрахунків дозволяє зробити висновок, що для поліпшення умов праці на постійних робочих місцях треба віддати перевагу системі природного освітлення Це потребує вдосконалення розрахунків освітлення за показниками працездатності комплексу функцій СУЗМ.

У четвертому розділі на основі проведених досліджень зовнішньої освітленості наведені результати оцінки надходження природного освітлення на постійні робочі місця з урахуванням його перерозподілу в приміщеннях з бічними світловими прорізами. Природне світло залежить від висоти сонця над обрієм, погодних умов і часу дня. Науковцями різних стран світу розроблено стандарти на хмарне небо (використовується БНіП ІІ-4-79), ясне небо, стандарт на середньохмарне небо Ліфлейтера, стандарт на проміжне небо Накамури, однорідне небо Кітлєра, модель Перодо, всепогодня модель Переса, єдина стандартна модель МКО (міжнародної комісії з освітлення). Ці моделі не можуть характеризувати реальний розподіл світла, а відображають якісь конкретні умови. Для ефективного проектування освітлення робочих місць необхідно мати математичну модель,яка відображає реальні умови. З цією метою автором проведені довгострокові натурні дослідження зовнішнього природного освітлення в міських умовах та за містом на відстані від промислових зон., які використані для апробації моделей стандартного небосхилу. Результати досліджень з урахуванням кількісного співвідношення погодних умов за даними метеорологічного центру, більш ніж за 10 років, оброблено та використано для адаптації моделей стандартного небосхилу. Виявлено, що єдина модель стандартного небосхилу (ЄМСН, клк.), яка відображає сумарну освітленість в залежності від висоти сонця є найбільш доцільною

. (5)

- рівень зовнішньої природної освітленості.

Розроблено математичну модель розподілу природного освітлення на основі визначення кореляційної функції для адаптації ЄМСН, що являє собою комплекс взаємозалежних моделей хмарного, ясного неба, з урахуванням прозорості атмосферного повітря на прикладі Придніпровського регіону.

Результати проведених розрахунків зовнішнього освітлення ЄМСН свідчать, що при урахуванні кореляційної функції, модель відображає рівень зовнішнього освітлення цілорічно із задовільною точністю (помилка не перевищує 10%). Отже, у подальших розрахунках освітлення постійних робочих місць є коректним використання ЄМСН. Діапазон зміни кореляційної функції (рис. 6) коливається від 0.5 до 0.7, стабільно при зміні висоти сонця Н = 20-150, 200 і вище. Максимальне відхилення спостерігається при висоті Н =150 – 200, що обумовлено мінливою хмарністю небосхилу, прозорістю атмосферного повітря.

Проаналізовано і обґрунтовано використання природного освітлення в ЄМСН постійних робочих місць на прикладі Придніпровського регіону і наведені результати його розподілу від часу року і години. Виконано перевірку адекватності математичної моделі розрахунку природного освітлення на основі натурних досліджень. Розбіжність результатів складає від 1,3% до 15 %. З урахуванням похибки виміру, розбіжність знаходиться в прийнятих межах. Це дозволяє прогнозувати освітлення за визначеними параметрами висоти сонця та сумарної зовнішньої освітленості.

Проведено аналітичні дослідження і обґрунтування можливості підвищення рівня освітлення на постійних робочих місцях за рахунок зміни розподілу коефіцієнту природної освітленості (КПО) в приміщенні. Перерозподіл зовнішнього освітлення на постійні робочі місця в приміщеннях визначався коефіцієнтом природної освітленості (КПО) за нормованою характеристикою зорових робіт. В приміщеннях із раніш відомими розмірами використовується точний (перевірочний) розрахунок. Виявлено, що КПО, визначений за допомогою таблиць БНіП ІІ -4 79 „Природне і штучне освітлення”, зменшує точність розрахунку і відрізняється від реальних значень до 35%. Тому розроблено програму розрахунку з використанням точних значень складових КПО, що дозволяє цілорічно забезпечити достатнім рівнем освітлення робочі місця. Програма реалізована в математичному пакеті „Mathcad Professional 2000” і дозволяє робити варіації 25 відомих мінливих параметрів для визначення рівнів освітленості робочих місць. На основі розробленої програми визначено реальне надходження природного світла на робочі місця при варіаціях вибору розмірів світлових прорізів, конструктивних рішень приміщення, розподіл його на робочі зони і розташування робочих місць. Це одночасно вирішує проблему забезпечення сприятливих умов праці за фактором освітлення і економії електроенергії у зв’язку з подовженням часу використання природного освітлення. З метою дослідження впливу відбиття складових КПО проведені розрахунки для різних варіантів віддзеркалюваних характеристик внутрішніх поверхонь. Встановлено, що першим за впливом є середньоваговий коефіцієнт відбиття і його складова – коефіцієнт відбиття стелі .

В результаті аналітичних досліджень було виявлено можливість підвищення рівня освітленості постійних робочих місць в залежності від коефіцієнту відбиття перекриття ?ст. Для розрахунку впливу відзеркалювальних характеристик перекриття було використано розроблену програму розрахунку КПО з мінливим параметром ?ст. від 60% до 80%, всі інші параметри прийнято постійними. Дослідження проведено для коефіцієнтів величиною 0,6 -0,8.Розраховано приріст КПО складає, відповідно від7 до 15%. Враховуючи це, а також звісний вплив ступеню шерехатості поверхні стелі на приріст КПО, розроблено способи улаштування перекриття з гладкою поверхнею.

В практиці проектування промислових будівель, де необхідно мати достатньо міцні і жорсткі перекриття, найчастіше використовуються монолітні ребристі з балочними плитами. Для отримання рівномірного розподілу освітлення необхідно улаштовувати підвісні стелі. Тому запропоновано нові конструктивні рішення монолітного перекриття, які дозволяють виключити додаткові витрати для отримання гладкої стелі з високим коефіцієнтом відбиття (до 80%) та забезпечити приріст рівня КПО. На розробку способу улаштування перекриття отримані патенти України на винаходи (№54057А від 17.02.03, №62344А від 15.12.03, №65787А від 15.04.04, №68818А від 16.08.04, №69769А від15.09.04, №69985А від15.09.04).

У п’ятому розділі розроблено рекомендації з поліпшення умов праці на постійних робочих місцях в системі „людина – техніка – середовище” з урахуванням можливостей світлового клімату і конструктивних рішень внутрішніх поверхонь приміщень. Вони отримані на основі функціональної залежності показників працездатності від рівня освітленості, які визначено за методикою досліджень умов праці, розробленою автором.

Відповідно до розробленої методики обстеження умов праці на постійних робочих місцях в системі „людина – техніка – середовище”, за показниками працездатності робітників, які виконують функції управління та контролю за технологічним процесом на виробництві, був проведений розрахунок діапазону освітленості. Результати розрахунку наведені в табл..2.

Таблиця 2

Результати розрахунків рівня освітленості за показниками працездатності

Показники працездатності | Мрозр, у.о. | Мстат,у.о. | Ерозрп, лк | Ерозрш, лк | КПО,%

Функція зосередженості уваги | 1,498 | 1,490 | 200-250 | 350-400 | 1,5

Функція сприймання | 11,923 | 11,920 | 200 | 250 | 1,5

Функція мислення | 5,664 | 5,650 | 250-300 | 400-450 | 2

Зорова працездатність (БНіП ІІ-4-79) | 150,33 | 149,92 | - | 200 | 1

Розрахунок проведений на прикладі роботи операторів-машиністів цеху помолу цементу, яка відповідає V розряду зорової роботи з елементами напруженості і монотонності. Розряд нормується за об’єктом розрізнення від 1 до 5 мм, згідно розміру цифр, стрілочних, шкальних індикаторів, датчиків. В оцінки умов праці враховувалася напруженість і монотонність праці за швидкістю надходження сигналів, їх переробки і прийняття рішення.

Постійні робочі місця розміщуються в приміщенні, яке відокремлене від виробничого цеху реалізованими заходами захисту від шуму і пилу. Фактор освітленості основний. Приміщення з одностороннім бічним освітленням.

На першому етапі розрахунку визначається рівень освітленості в комплексі показників працездатності, який відповідає діапазону 250 лк, КПО – 1,5% для природного освітлення і 400лк для штучного. Рівень штучного освітлення вдвічі перевищує нормований і викличе додаткові витрати електроенергії, що ураховується при виборі системи освітлення.

На другому етапі – стадії розробки систем освітлення – за нормованою величиною КПО, в %, яка узгоджується зі середньостатистичними показниками працездатності, розраховується необхідна площа світлових прорізів. В приміщеннях, із раніш відомими розмірами, що експлуатуються, використовується точний (перевірочний) розрахунок, реалізований в математичному пакеті „Mathcad Professional 2000”. Він дозволяє робити варіації розміщення постійних робочих місць, добору оздоблення внутрішніх поверхонь для розробки рекомендацій з поліпшення умов праці.

Встановлено, що безпечні умови праці за показниками працездатності в системі "людина – техніка – середовище" для операторів відповідає КПО, який складає 1,5 %, що узгоджується з вимогами міжнародного стандарту.

Впровадження отриманих результатів досліджень на ряді підприємств м. Дніпродзержинську дозволило отримати соціальний та економічний ефект за рахунок поліпшення умов праці і мінімізації витрат на штучне освітлення до 20%.

ОСНОВНІ ВИСНОВКИ

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення актуальної наукової задачі , що виявляється в удосконалені методу вибору і розрахунку систем освітлення за критеріями психофізіологічного стану людини на постійних робочих місцях в системі „людина – техніка – середовище” з урахуванням можливостей світлового клімату і конструктивних рішень внутрішніх поверхонь приміщень, що відповідає вимогам міжнародного стандарту внутрішнього освітлення.

1. Проведено аналіз умов та безпеки праці на постійних робочих місцях за фактором освітлення в системі „людина – техніка – середовище”. Виявлено, що освітленість робочих місць робітників, які виконують функції управління і контролю за технологічним процесом в умовах автоматизованого виробництва не відповідає вимогам охорони праці згідно до міжнародного стандарту внутрішнього освітлення робочих місць.

2. На основі проведених досліджень розроблено методику оцінки умов праці за фактором освітлення на робочому місці, яка заснована на обєктивних даних психофізіологічних функцій людини за критеріями: „сприйняття – увага – зосередженість - мислення”.

3. Проведено дослідження природного освітлення та його достатнього забезпечення на постійних робочих місцях в приміщеннях та розроблено математичну модель визначення рінвня зовнішнього природного освітлення з використанням єдиної моделі стандартного небосхилу (ЭМСН) на прикладі Придніпровського регіону для прогнозування рівнів освітленості робочих місць у річному циклі та його погодинному розподілу.

4. Результати проведених розрахунків зовнішнього освітлення ЄМСН свідчать, що при урахуванні кореляційної функції модель відображає рівень освітлення цілорічно. Діапазон зміни кореляційної функції коливається від 0.5 до 0.7, стабільно при зміні висоти сонця Н = 20-150, 200 і вище. Максимальне відхилення спостерігається при висоті Н =150 – 200, що обумовлено мінливою хмарністю небосхилу, прозорістю атмосферного повітря Придніпровського регіону.

5. За результатами проведених досліджень постійних робочих місць встановлені залежності зміни працездатності робітників за критеріями „сприйняття – увага – зосередженість - мислення” від рівня освітленості у диапазоні 100-500 лк з кроком 50 лк.

6. Встановлено, що при дефіциті часу на етапі переробки та відправленні інформації, успішність виконання роботи досягається підвищенням рівнів освітленості, пропорційно її напруженості процесу та в більшому ступені залежить від психофізіологічних особливостей, ніж від характеристики зорових робіт.

7. Встановлено, що розподіл показників працездатності в функціях сприймання, уваги і мислення описується нормальним законом розподілу. Розбіжності між статистичними характеристиками, отриманими при апроксимації статистичного ряду, є несуттєвими (для функцій сприймання вагова середньоквадратична помилка R= 0.878, уваги - R= 0.829, зосередженості уваги - R= 0.989, мислення - R= 0,927).

7. На основі проведених досліджень удосконалено методику розрахунку і вибору системи освітлення робочих місць в приміщеннях, яка базується на використанні зовнішньої природної освітленості, що дозволяє знизити витрати на штучне освітлення і забезпечити сприятливі умови праці відповідно до вимог міжнародного та європейського стандартів МКО/ІСО (ISO 8995:2002 (E) CIE S 008/2001), EN124-64-1:2002.

8. Встановлено, що безпечні умови праці по показникам працездатності в системі "людина – техніка – виробниче середовище", відповідно рівню КПО 1 %, відповідають міжнародним стандартам.

9. Виявлено можливість підвищення рівня освітленості постійних робочих місцьза рахунок зміни відзеркалювальних характеристик поверхонь перекриття в залежності від прийнятих конструктивних рішень та способу їх улаштування при реконструкції та будівництві. Новизна запропонованих конструктивних рішень підтведжується одержанням 6 патентів України на винаходи.

10. Розроблено рекомендації для поліпшення умов праці за фактором освітлення. Впровадження результатів досліджень на підприємствах ВАТ „Дніпроцемент”, НВО„ДНІПРОФМАШ” та ін., дозволило одержати соціальний та економічний ефект за рахунок поліпшення умов праці і зменшення витрат на штучне освітлення до 20 %.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Рабич Е.В. Использование естественного освещения в учебных заведениях // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – Дніпропетровськ, 2001. - №9. – С.26-30.

2. Рабич Е.В. Оптимизация светового режима на рабочих местах // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научн. трудов. – Днепропетровск: ПГАСиА, 2004. - Вып. 28.– С. 97-102.

3. Рабич Е.В. Прозрачность атмосферного воздуха в промышленном городе// Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научн. трудов. – Днепропетровск: ПГАСиА, 1997. - Вып. 2, ч.2.– С. 137-139.

4. Рабич Е.В. Исследование сезонных изменений естественного освещения Днепропетровска и возможности управления естественным освещением в общественных зданиях // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научн. трудов. – Днепропетровск: ПГАСиА, 1999. - Вып. 8, ч.2.– С. 23-33.

5. Сафонов В.В., Рабіч О.В. Освітлення робочих місць і дільниць виробництва // Інженерні рішення з охорони праці при розробці дипломних проектів інженерно-будівельних спеціальностей: Навчальний посібник. – К.: Основа, 2000. С. 147-155 (розрахунок природної освітленості приміщень).

6. Рабич Е.В., Чередниченко Л.А. Обеспечение зрительной работоспособности на рабочих местах с использованием естественного освещения //Матеріали ІІІ-й всеукраїнській науково-методичній конференції “Безпека життя і діяльності людини – освіта, наука, практика” Рівне: УДУГВП, 2004. – С. 216-224.(автором проаналізовано і оброблено результати теоретично-експериментальних досліджень освітлення постійних робочих місць)

7. Савицкий Н.В., Магала В.С., Кожанов Ю.А., Рабич Е.В. Монолитные железобетонные перекрытия // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научн. трудов. – Днепропетровск: ПГАСиА, 2004.- Вып. 29.– С. 25-31(автором запропоновано гладку поверхню перекриття з високими коефіцієнтами відбиття)

8. Рабич Е.В., Чередниченко Л.А. Обеспечение безопасных условий труда по фактору качества светоцветовой среды // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научн. трудов. – Днепропетровск: ПГАСиА, 2004. - Вып. 28.– С. 102-107. (автором розглянуто вплив освітленості на працездатність робітників).

9. Рабич Е.В., Пушнин Л.П., Фоменко В.И. Естественное освещение как фактор производственной среды // ІV міжнародний симпозіум “Безопасность жизнедеятельности”, Технополис, - Днепропетровск, 2004. – с. 75-76. (автором проаналізовано результати теоретично-експериментальних досліджень).

10. Рабич Е.В. Свет и работоспособность // Технополис,1997. – №2. – С.49- 51

11. Пат. 54057А, МПК 7 Е04G23/00. Спосіб улаштування монолітного залізобетонного перекриття /В.С. Магала, О.В. Рабіч. -№2002053835; Заявл. 10.05.02; Опубл. 17.02.03. Бюл.№2. -2с. (автором розроблено розрахунки характеристик гладкої поверхні стелі перекриття для забезпечення рівномірного освітлення).

12. Пат. 62344А, МПК 7 Е04G23/00. Спосіб улаштування монолітного залізобетонного перекриття/ В.С. Магала, Ю.О. Кожанов, М.В. Савицький, В.І. Большаков, М.А. Швець, О.В. Рабіч. -№2003032057; Заявл. 07.03.03; Опубл. 15.12.03. Бюл.№12. -3с. іл. (автором проаналізовано характеристики відбиття монолітного перекриття).

13. Пат. 65787А, МПК 7 Е04В5/00. Спосіб улаштування монолітного залізобетонного перекриття / В.С. Магала, Ю.О. Кожанов, М.В. Савицький, В.І. Большаков, М.А. Швець, О.В. Рабіч. -№2003054696; Заявл. 23.05.03; Опубл. 15.04.04. Бюл.№4. -3с. іл. (автором розроблено розрахунки характеристик відбиття для використання монолітного перекриття в робочих приміщеннях).

14. Пат. 68818А, МПК 7 Е04G23/00. Спосіб улаштування монолітного залізобетонного перекриття / В.С. Магала, Ю.О. Кожанов, М.В. Савицький, В.І. Большаков, І.І. Куліченко, О.В. Рабіч. -№2003109775; Заявл. 31.10.03; Опубл. 16.08.04. Бюл.№8. -3с. (автором розроблено розрахунки характеристик відбиття для використання збірно монолітного перекриття в робочих приміщеннях).

15. Пат. 69769А, МПК 7 Е04G23/00. Спосіб улаштування збірно-монолітного залізобетонного перекриття / В.С. Магала, Ю.О. Кожанов, М.В. Савицький, В.І. Большаков, І.І. Куліченко, О.В. Рабіч. -№20031210919; Заявл. 02.12.03; Опубл. 15.09.04. Бюл.№9. -2с. (автором розроблено розрахунки характеристик відбиття для використання збірно - монолітного перекриття в робочих приміщеннях).

16. Пат. 69985А, МПК 7 Е04G23/00. Спосіб улаштування монолітного залізобетонного перекриття / В.С. Магала, Ю.О. Кожанов, М.В. Савицький, В.І. Большаков, І.І. Куліченко, О.В. Рабіч. -№2003121913; Заявл. 19.12.03; Опубл. 15.09.04. Бюл.№9. -2с. (автором проаналізовано можливість використання монолітного перекриття в робочих приміщеннях).

Анотація

Рабич О.В. Поліпшення умов праці на постійних робочих місцях за фактором освітлення. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.26.01 – охорона праці. – Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпропетровськ, 2004 г.

Метою диссертатційної роботи є поліпшення умов праці на постійних робочих місцях за фактором освітлення в системі „людина – техніка – середовище” з урахуванням можливостей світлового клімату і конструктивних особливостей внутрішніх поверхонь приміщень.

Аналіз умов праці свідчить про незадовільну оцінку небезпек і шкідливостей, які підвищують рівень травматизму і професійних захворювань на виробництві в умовах автоматизації виробничих процесів. Для поліпшення умов праці на постійних робочих місцях за фактором освітлення виконано оцінку показників працездатності методами психології та гігієни праці в рівнях освітленості. Розроблено методику, алгоритм і програму імовірнісного розрахунку показників працездатності за фактором освітлення постійного робочого місця. З використанням методики проведено аналіз умов праці за фактором освітлення, визначено залежність показників працездатності від рівня освітленості. Віддаючи перевагу природному освітленні, на основі аналізу досліджень неадекватного впливу природного і штучного освітлення, сформульовані пропозиції поліпшення умов праці за фактором освітлення з розрахунками рівнів зовнішньої освітленості, використовуючи єдину модель стандартного небосхилу та освітленості всередині приміщень з бічними світловими прорізами. Запропоновані перекриття з високими характеристиками відбиття, які створюють рівномірний розподіл освітлення і підвищує його рівень.

Ключові слова: умови праці за фактором