Східноукраїнський національний університет
імені Володимира Даля

КОЛОСКОВ Володимир Юрійович

УДК 629.7:519.876.5

метод ПРОГНОЗУВАННЯ АДАПТАЦІЇ оператора
до дії шкідливих факторів машинобудівного ВИРОБНИЦтва

Спеціальність 05.26.01 – охорона праці

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Луганськ - 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному аерокосмічному університеті ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, Міністерство освіти і науки України

Науковий керівник: | доктор технічних наук, професор,

Гайдачук Олександр Віталійович,

Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, завідувач кафедри ракетних двигунів

Офіційні опоненти: | доктор технічних наук, професор,

Касьянов Микола Анатолійович

Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, завідуючий кафедрою охорони праці та БЖД

кандидат технічних наук, доцент,

Брусенцов Віталій Гаврилович

Українська академія залізничного транспорту, доцент кафедри охорони праці і навколишнього середовища

Захист відбудеться 25 жовтня 2007 р. о 14 годині на засіданні
спеціалізованої вченої ради Д 29.051.02 при Східноукраїнському національному університеті імені Володимира Даля за адресою: 91034, м. Луганськ, кв. Молодіжний, 20-А.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля: 91034, м. Луганськ,
кв. Молодіжний, 20-А.

Автореферат розісланий 20 вересня 2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої

ради Д 29.051.02 д.т.н., професор |

Ю.І. Гутько

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми дисертації. Машинобудівне виробництво пов’язане з проявом ряду шкідливих факторів, що негативно впливають на учасників технологічних процесів (ТП) – операторів, а також навколишнє середовище (НС). Єдиною альтернативою високовитратному способу постійної заміни виробничого устаткування новим є впровадження на підприємстві системи управління охороною праці (СУОП), інтегрованої у загальну виробничу систему. Завдання управління безпекою безпосередньо на робочому місці (РМ) покладається на основні структурні елементи СУОП – системи життєзабезпечення (СЖЗ) РМ. Ці системи, з одного боку, вимагають значно менших витрат на експлуатацію у порівнянні з коштами, які необхідні на заміну виробничого обладнання. З іншого боку, вони в змозі забезпечити вирішення головного завдання – забезпечення захисту оператора та НС від шкідливу впливу комплексу виробничих факторів.

Оскільки управління безпекою з боку СУОП здійснюється в рамках функціонування складної технічної системи виробничого процесу, великий практичний інтерес представляє розробка методів апріорного кількісного оцінювання впливу різних комбінацій виробничих факторів на безпеку. Експериментальні методи визначення цього впливу є, безумовно, найточнішими, але у виробничих умовах їхнє застосування практично неможливе через високий ризик для здоров'я оператора й НС, високу вартість, складність та великі витрати часу для дослідницьких цілей.

Медичний підхід до вирішення цього питання, який полягає у діагностиці функціональних зрушень в організмі людини, не може бути використаний для попередження їх виникнення. У практиці охорони праці на підприємствах галузі використовується метод, який полягає у забезпеченні нормованих законодавчими та нормативними актами гранично припустимих рівнів і концентрацій шкідливих факторів, але ці граничні значення практично не враховують комплексного характеру впливу факторів, а також індивідуальних особливостей організму людини, що піддається впливу.

Отже, основна проблема полягає у створенні досить ефективного й у той же час універсального інженерного методу визначення впливу комплексу факторів на людину, який би брав до уваги індивідуальний характер адаптації організму кожної людини до виробничих умов. Зазначені вище труднощі можуть бути переборені шляхом широкого застосування математичного моделювання, зокрема, імітаційних моделей. Використання останніх дозволяє прогнозувати поведінку системи у динаміці виробничого процесу та пов’язаної з ним дії виробничих факторів на людину-оператора.

Тому тема дисертації, яка спрямована на розробку методів прогнозування адаптації організму людини до дії комплексу факторів технологічних процесів машинобудівного виробництва, є актуальною.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. В основу дисертації покладені матеріали, що узагальнюють дослідження, виконані автором у рамках реалізації наступних держбюджетних тем:
Г404-20/00 “Основи математичного моделювання та прогнозування безпеки техногенних об’єктів АРКТ” №ДР 0100U002200; Г106-01/03 “Системне моделювання впливу техногенних факторів на функціональний стан людини на всіх етапах життєвого циклу аерокосмічних виробів” №ДР 0103U004086.

Мета та задачі дослідження.

Метою дисертації є підвищення безпеки машинобудівного виробництва шляхом розробки моделей та методу прогнозування адаптації організму людини-оператора до дії на нього комплексу виробничих факторів.

Для досягнення поставленої мети в дисертації поставлені наступні задачі:

– провести аналіз існуючих методів оцінки безпеки дії факторів технологічних процесів машинобудівного виробництва на людину;

– розробити комплексний критерій оцінки безпеки впливу факторів технологічних процесів на людину;

– створити математичну модель процесу функціонування системи життєзабезпечення робочого місця на основі використання методів імітаційного моделювання;

– розробити метод прогнозування адаптації організму людини-оператора до комплексної дії двох або більше шкідливих факторів машинобудівного виробництва;

– підтвердити придатність запропонованих: метода, моделі та критерію для вирішення поставленої задачі оцінювання безпеки діючих факторів машинобудівного виробництва на основі проведення імітаційних експериментів на ЕОМ і натурних експериментів;

– розробити пропозиції з використання результатів дослідження для обґрунтування характеристик системи управління охороною праці підприємства та заходів, спрямованих на забезпечення ефективності її функціонування.

Об'єктом дослідження є процес створення безпечних умов праці під час дії факторів технологічних процесів машинобудівного виробництва на організм людини-оператора.

Предметом дослідження є моделі та метод прогнозування адаптації людини-оператора до комплексної дії двох або більше шкідливих факторів технологічних процесів машинобудівного виробництва.

Методи дослідження. При вирішенні поставлених у роботі задач були використані методи системного аналізу при розробці метода прогнозування адаптації людини-оператора до дії факторів машинобудівного виробництва, а також при аналізі структури й принципів побудови СУОП на підприємстві та при розробці функціональної схеми СЖЗ РМ; методи імітаційного моделювання при розробці математичної моделі процесу функціонування СЖЗ РМ; методи математичної логіки, а також аналоговий метод при розробці комплексного критерію оцінки безпеки впливу виробничих факторів на організм людини.

Наукова новизна дисертації полягає в наступному:

1. Вперше розроблено метод прогнозування адаптації людини-оператора до комплексної дії факторів машинобудівного виробництва, використання якого дозволяє оцінювати рівень безпеки в динаміці виробничого процесу, що виконується.

2. Вперше розроблено математичну модель процесу функціонування системи життєзабезпечення робочого місця, яка дозволяє проводити комплексний аналіз та прогнозування впливу на людину різних комбінацій виробничих факторів з використанням методів імітаційного моделювання.

3. Удосконалено критерій оцінки безпеки комплексного впливу факторів технологічних процесів на організм оператора шляхом врахування особливостей адаптації організму до їхньої дії.

Практична цінність роботи. На основі результатів досліджень отримано методичний апарат оцінки впливу діючих у виробничому процесі факторів на рівень безпеки. Розроблений метод прогнозування адаптації людини до дії комплексу факторів машинобудівного виробництва, який включає: методику та алгоритм оцінки безпеки дії двох або більше шкідливих факторів в комбінації; методику оцінки та прогнозування стійкості адаптації організму людини до дії комплексу виробничих факторів. Також запропоновано методику визначення параметрів системи життєзабезпечення робочого місця шляхом математичного моделювання процесу її функціонування.

Розроблено рекомендації щодо вдосконалення системи управління охороною праці та профвідбору персоналу, які можуть бути використані у практиці створення безпечних умов праці на підприємствах машинобудування у процесі проектування перспективних та експлуатації існуючих систем.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є підсумком особистої роботи автора. У роботах, які написані в співавторстві, здобувачу належать: аналіз можливих підходів до створення інформаційної моделі СЖЗ РМ [1]; методика проведення числового експерименту та аналіз отриманих у ньому результатів [3]; підхід до визначення впливу дії зовнішніх факторів на людину [5]; методика проведення натурного експерименту та аналіз отриманих у ньому результатів [8].

При одержанні адаптаційного критерію використана ідея механічної аналогії процесів релаксації відгуків в організмі людини, запропонована науковим керівником, доктором технічних наук, професором Гайдачуком О. В.

Апробація результатів дисертації. Основні положення й результати роботи доповідалися автором на українських і міжнародних конференціях: “Людина і космос” (м. Дніпропетровськ, 2001-2006 рр.), “Проектирование и производство самолетов и вертолетов” (м. Харків-сел. Рибаче, 2003 р.), “Інтегровані комп’ютерні технології в машинобудуванні” (м. Харків, 2004-2006 рр.), “Авіаційно-космічна техніка і технологія” (м. Харків, 2005 р.), “Проблеми створення та забезпечення життєвого циклу авіаційної техніки” (м. Харків, 2006 р.), а також на конференціях молодих вчених ХАІ.

Публікації. Основний зміст роботи викладений в 9 публікаціях в збірниках наукових праць, що входять до Переліку ВАК України, в тому числі 5 без співавторства, а також 13 тезах та матеріалах конференцій.

Структура й об’єм роботи. Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів, загальних висновків і додатків, викладена на 178 сторінках машинописного тексту, включаючи 132 сторінки основного тексту,
18 ілюстрацій та 12 таблиць, у тому числі на 13 окремих сторінках, список використаних джерел із 148 найменувань на 14 сторінках і два додатки на
33 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, охарактеризовано її наукову новизну та практичну значимість, наведено відомості про апробацію, публікації та структуру дисертації.

В першому розділі проведено стислий огляд сучасного стану забезпечення безпеки виробничої життєдіяльності (БВЖД) у машинобудівному виробництві з використанням СУОП і зроблено аналіз необхідності прогнозування адаптації людини до впливу факторів ТП у машинобудівному виробництві. Сформульовано мету і задачі дисертації.

Другий розділ присвячено розробці критеріїв та моделей для прогнозування адаптації людини-оператора до комплексної дії шкідливих факторів машинобудівного виробництва.

За особливостями адаптаційної реакції усі шкідливі зовнішні фактори можна класифікувати наступним чином:

– за ознакою швидкості релаксації відгуків організму фактори розподіляються на такі, що викликають швидку або повільну релаксацію;

– за ознакою наявності в організмі специфічних адаптаційних механізмів фактори розподіляються на адекватні, тобто такі, що мають природні механізми захисту, та еволюційно-нові – для цих факторів у процесі еволюції живих істот специфічні реакції не виникли за відсутністю необхідності в них. Перші мають стійкі механізми пристосування до них, другі таких механізмів не мають, а отже, потенційно є більш небезпечними для людини

У виробничому середовищі (ВС) на організм людини як біологічну систему (БС) діє комплекс еволюційно-нових факторів, адаптація до них проходить за схемою загального адаптаційного синдрому. Нагальним є завдання організації СУОП, яка б забезпечувала управління процесом виробничої адаптації. Першою проблемою, яка виникає при цьому, є проблема кількісного опису адаптаційних процесів. При найближчому розгляді можна відзначити подібність релаксаційних процесів в БС – відновлення її параметрів після дії факторів – до релаксації у конструкційному матеріалі – знятті деформацій після навантаження. У якості моделі може бути використаний механічний підхід, заснований на побудові аналогії між поводженням БС і анізотропного матеріалу, принцип побудови якої показаний на рис. 1. Використання моделі дає можливість побудувати функцію релаксації – залежність відгуку БС від часу після зняття навантаження:

, (1)

де – значення відгуку в момент зняття впливу, t – час, – параметри функції релаксації.

Далі можна виділити критеріально значимі параметри – адаптаційна межа відносного відгуку та tn – характерний час релаксації

(2)

, (3)

де n – показник кратності релаксації.

Рис.  Принцип побудови механічної моделі функціонування БС

Комплексний характер адаптації БС може бути покладений в основу нового критерію безпеки – адаптаційного, який можна визначити як критерій відсутності післядії в БС через короткий проміжок часу релаксації без появи функціональних розладів та формалізувати наступним чином

(4)

де , – гранично припустимі значення , .

У інтегрованому вигляді

. (5)

Значення визначають безпечний стан, – вихід на неприпустимий режим функціонування організму людини зі зривом адаптаційного процесу. В залежності від значень можна розділити варіанти розвитку релаксації на стійку, нестійку релаксацію та зрив адаптації.

СЖЗ РМ, що є структурною частиною СУОП підприємства, являє собою буферну систему, завданням якої в аспекті забезпечення БВЖД є управління функціональним станом організму оператора з урахуванням наявності адаптаційних механізмів. У цьому зв'язку в СЖЗ можна виділити три рівні функціонування, два з яких відповідають за одержання даних про параметри НС і відгуки БС, а третій – за формування керуючого впливу на НС із метою зміни значень діючих факторів до безпечних величин. Множина факторів ВС є відображенням множини факторів НС

, (6)

а множина відгуків БС є відображенням множини факторов ВС

. (7)

Таким чином , робота СЖЗ РМ виражається наступною формулою

. (8)

Аналіз наявних особливостей функціонування СЖЗ РМ в умовах масованої дії факторів ВС вказав на доцільність використання для прогнозування адаптації людини до них методу імітаційного моделювання. Постановка задачі моделювання має наступний вигляд.

Розглядається функціонування СЖЗ РМ на інтервалі часу , що характеризується дією комплексу факторів , які викликають сумарний ефект у вигляді відгуків в БС та зміни параметрів НС

. (9)

Процес функціонування системи полягає в оцінці безпеки діючих факторів та відтворенні керуючого імпульсу Y на зміну діючих значень факторів. Формалізовано процес управління може бути представлений у вигляді вирішення задачі оптимізації

, (10)

, l …P, (11)

, m …R, (12)

, l …n. (13)

Результатом моделювання є залежності від часу

. (14)

критеріїв оцінки безпеки

(15)

, ; (16)

, , (17)

та керуючого імпульсу у вигляді комплексу впливів на кожен із зовнішніх факторів

; (18)

, , (19)

Задача їх знаходження формалізується наступним чином

. (20)

Отже, процес функціонування СЖЗ РМ в загальному вигляді можна записати наступним чином:

. (21)

Структура математичної моделі СЖЗ РМ (рис. 2) складена за блочно-модульним принципом. Це дозволяє вільно корегувати структуру моделі в залежності від конкретного завдання моделювання, пов’язаного з конкретним РМ. Модель дозволяє проводити оцінку безпеки для широкого спектра факторів і відгуків БС на них. Однак питання адекватності моделі різним комбінаціям факторів, визначення критеріально значимих параметрів та їх гранично припустимих значень потребує додаткових досліджень.

Третій розділ присвячено розробці методу прогнозування адаптації організму людини-оператора до комплексної дії шкідливих факторів машинобудівного виробництва. Спрощена схема метода викладена на рис. 3.

При формуванні комплексу вихідних даних формується множина приведених факторів

, (22)

, , (23)

де – гранично припустимі рівні та концентрації факторів , з переходом до n-мірного простору приведених значень зовнішніх факторів, де гранично припустимі значення визначаються у вигляді

, . (24)

Комплекс критеріїв формується з (11), (12) в залежності від комплексу діючих факторів. Параметри та вихідні дані, які визначають початковий стан БС та НС, включають до себе показники нормального та граничного стану людини, а також значення параметрів .

Для оцінки стійкості адаптації при заданому наборі значень факторів використовується показник резерву адаптації l, який визначається як відстань точки від критеріальної поверхні .

Рис. 2 Структура математичної моделі системи життєзабезпечення
робочого місця

Рис. 3 Спрощена схема метода прогнозування адаптації організму
людини-оператора до дії шкідливих виробничих факторів

Для n-вимірної критеріальної поверхні резерв адаптації

. (25)

де li – відстань до критеріальних поверхонь для кожного з діючих факторів,
lА – відстань до критеріальної поверхні, яка відображає адаптаційний критерій. Отримане значення l є одночисловою кількісною характеристикою стійкості адаптації з урахуванням ефекту від дії шкідливих факторів та індивідуальних особливостей компенсації цього ефекту в релаксаційному процесі.

Після послідовної оцінки стійкості адаптації для кожного набору значень факторів за програмою виробничого процесу формується загальний висновок про стійкість адаптаційного процесу організму людини-оператора. Кількісно оцінка визначається мінімальним значенням резерву адаптації l з усіх значень, які отримані на кожному прогоні обчислень. Граничні значення можна визначити по аналогії з донозологічною класифікацією Баєвського за значеннями параметру активності регуляторних систем – ПАРС (див. табл. 1).

Таблиця 1.

Порівняльна оцінка стану організму людини за значеннями
параметру активності регуляторних систем та резерву адаптації

Стан | ПАРС, бали | Резерв адаптації

Стан норми або стан задовільної адаптації | 0 – 3

Стан функціонального навантаження | 3 – 5

Стан перенавантаження або стан незадовільної адаптації | 5 – 7

Стан виснаження регуляторних систем або зрив адаптації | 7 – 10

Запропонована шкала дозволяє оцінити безпеку умов праці з урахуванням всього комплексу факторів, підходячи індивідуально до аналізу умов життя та праці, стану здоров’я людини та ін. Резерв адаптації визначає розмір “запасу міцності” організму людини-оператора. У виробничому процесі можливі нештатні ситуації з різким підвищенням значень факторів. Якщо значення l виходить за припустимі границі, необхідний керуючий імпульс на зменшення загального рівня шкідливого впливу на людину.

Сучасний підхід до організації СУОП визначається підтримкою значень факторів нижче граничних. Натомість це означає, що параметри функціонування системи орієнтовані на максимальні можливі навантаження, а отже у більшості випадків занадто великі. Використання запропонованого методу прогнозування дозволяє перейти до якісно нового підходу, який направлений на підтримку постійного значення резерву адаптації l, достатнього для компенсації можливих пікових значень навантаження. Задача управління системою у такій постановці описується наступним чином:

(26)

де та визначається для кожного оператора процесу індивідуально.

У четвертому розділі проведено експериментальне дослідження математичної моделі СЖЗ РМ у числовому та натурному експерименті з метою встановлення придатності моделі для визначення впливу факторів ТП машинобудівного виробництва на безпеку його для людини, перевірки адекватності прийнятих критеріїв оцінки безпеки діючих факторів та визначення критеріально значимих параметрів для них.

У числовому експерименті було проведено імітаційне моделювання за допомогою ЕОМ віброакустичного впливу на людину. В експерименті встановлено, що найбільш придатними для оцінки безпеки є параметри нервової системи – пороги слухової та вібраційної чутливості, час реакції на зоровий подразник. Для цих показників результати співпадають з теоретичними висновками – реєструється стійка релаксація. Параметри ж серцево-судинної системи (артеріальний тиск, частота пульсу та ін.) дають у результаті нестійку релаксацію.

Для визначення характеру адаптаційних процесів серцево-судинної системи було проведено натурний експеримент – імітаційне моделювання адаптації до фізичного навантаження у референтній групі з 22 чоловіків віком 19-20 років з реєстрацією електрокардіограми за допомогою системи холтеровського моніторування. В ході експерименту встановлено, що адаптація серцево-судинної системи до зовнішнього впливу проходить не тільки за рахунок збільшення частоти пульсу, а й за рахунок зменшення варіабельності серцевого ритму.

У результаті проведених експериментів зроблено висновок про адекватність адаптаційного критерію для віброакустичного впливу й фізичного навантаження. Його використання потребує проведення подальших досліджень із метою розробки методик визначення індивідуальних граничних припустимих значень критеріальних параметрів.

У п'ятому розділі обговорюються основні напрямки впровадження результатів дисертації. Наведені автором модель, критерій та метод можливо використовувати при оцінці безпеки умов праці на робочому місці для кількісного визначення неприпустимих комбінацій значень окремих факторів. Впровадження адаптаційного критерію є перспективним у сфері професійного відбору робітників, оскільки дозволяє оцінювати індивідуальні резерви адаптації кожної людини, точніше визначати границі її можливостей реагувати на дію виробничих факторів.

Результати дослідження впроваджені на підприємствах авіакосмічної галузі України, а також у навчальному процесі Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського “ХАІ”. Інформаційна схема впровадження показана на рис. 4.

Рис. 4 Інформаційна схема впровадження результатів дослідження

ВИСНОВКИ

Відповідно до поставленої мети в дисертації отримані наступні основні результати:

1. Сформульовано та реалізовано у формальному вигляді новий критерій оцінки біологічної дії виробничих факторів на людину – адаптаційний критерій, який дозволяє проводити оцінку безпеки у комплексі діючих факторів, присутніх у будь-якій комбінації, спираючись не на їх значення, а на величину реакції організму людини-оператора.

2. Запропоновано та реалізовано на ЕОМ математичну модель системи життєзабезпечення робочого місця, в основу якої покладено метод імітаційного моделювання. Перевагою моделі є блочно-модульна структура, що дозволяє вільно корегувати її для різних комбінацій факторів, відгуків та критеріїв безпеки, що використовуються. Розроблена модель дозволяє у числовому експерименті реалізувати усі можливі стани системи “людина-техніка-середовище”, виключивши необхідність експериментувати з реальною системою. Це, в свою чергу, дає можливість створити ефективний метод прогнозування станів системи в процесі її функціонування.

3. Запропоновано метод оцінювання безпеки комплексу діючих виробничих факторів, в основі якого лежить прогнозування адаптації людини-оператора до комплексної дії шкідливих факторів машинобудівного виробництва з використанням розроблених автором адаптаційного критерію оцінки безпеки та математичної моделі системи життєзабезпечення робочого місця.

4. На основі проведення імітаційних експериментів на ЕОМ і натурних експериментів підтверджена придатність запропонованих: метода, моделі та критерію для вирішення поставленого завдання оцінювання безпеки комплексного впливу факторів технологічних процесів машинобудівного виробництва на організм людини-оператора.

5. За допомогою імітаційного моделювання визначено набір критеріально значимих параметрів, а також показано адекватність адаптаційного критерію для поставленого завдання оцінки безпеки віброакустичного впливу та фізичного навантаження на людину.

6. Розроблено й впроваджено пропозиції щодо використання результатів дослідження для обґрунтування характеристик системи управління охороною праці підприємства та заходів, спрямованих на забезпечення ефективності її функціонування, а також для проведення професійного відбору персоналу на основі їхніх індивідуальних адаптаційних можливостей.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ:

1. Гайдачук А.В., Колосков В.Ю. Информационные аспекты моделирования откликов организма оператора на воздействия внешней среды // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. Харьков, 2000. Вып. 6. С. 115-127.

2. Колосков В.Ю. О точности механической модели усталостных и релаксационных процессов в организме оператора // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. Харьков, Гос. аэрокосм. ун-т, 2000. Вып. 20(3). С. 107-112.

3. Гайдачук А.В., Колосков В.Ю. Моделирование откликов организма оператора на воздействия внешней среды // Космічна наука і технологія. Додаток. Том 7, №1, 2001. С. 172-176.

4. Колосков В.Ю. Анализ опасностей условий аэрокосмического производства для оператора // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. Харьков, Гос. аэрокосм. ун-т, 2001. Вып. 27(4). С. 124-130.

5. Гайдачук О.В., Колосков В.Ю. Екологічна безпека, як частина підготовки спеціалістів широкого профілю в галузі безпеки життєдіяльності // Захист довкілля від антропогенного навантаження. Вип. 5(7), Харків-Кременчук, ПП “Швидка”, 2001. С. 99-104.

6. Колосков В.Ю. Моделирование адаптации организма человека к воздействию факторов аэрокосмического производства // Космічна наука і технологія. Додаток. Том 8, №1, 2002. С. 167-170.

7. Колосков В.Ю. Имитационная модель системы жизнеобеспечения аэрокосмического производства // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. Харьков, НАКУ “ХАИ”, 2003. Вып. 18. С. 87-93.

8. Колосков В.Ю., Шульгин В.И. Моделирование адаптации сердечно-сосудистой системы человека к действию факторов аэрокосмического производства // Авиационно-космическая техника и технология. №3(19), Харьков, НАКУ “ХАИ”, 2005. С.18-24.

9. Колосков В.Ю. Критерий оценки безопасности влияния производственных факторов на человека // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. Харьков, Нац. аэрокосм. ун-т, 2006. Вып. 46(3). С. 71-77.

10. Колосков В.Ю. Моделирование процесса адаптации оператора в условиях аэрокосмического производства // XXVII Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. Том . Москва, 2001. – С.23-24.

11. Колосков В.Ю. Имитационное моделирование системы жизнеобеспечения аэрокосмического производства // Тезисы докладов международной научно-технической конференции “Проектирование и производство самолетов и вертолетов”. Харьков-Рыбачье, 2003. – С.43.

12. Колосков В.Ю. Экспериментальная проверка адекватности модели системы жизнеобеспечения // Міжнародна науково-технічна конференція “Авіаційно-космічна техніка і технологія”. 25-27 травня 2005 р. Тези доповідей. Харків, “ХАІ”, 2005. – С.70.

13. Колосков В.Ю. Модели и методы определения влияния факторов технологических процессов аэрокосмического производства на его безопасность // VIII Міжнародна молодіжна науково-практична конференція “Людина і космос”. 13–14 квітня 2006 р. Збірник тез. Дніпропетровськ, НЦАОМУ, 2006. С. 217.

АННОТАЦИЯ

Колосков В.Ю. Метод прогнозирования адаптации оператора к воздействию вредных факторов машиностроительного производства. Диссертация является рукописью, представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.26.01 – охрана труда. Восточноукраинский национальный университет имени Владимира Даля Министерства образования и науки Украины, Луганск, 2007 г.

Диссертация содержит новые теоретические и практические результаты исследований возможностей прогнозирования адаптации оператора к воздействию вредных факторов машиностроительного производства.

Предложена классификация вредных факторов с учетом психофизиологических особенностей реакции организма человека на неблагоприятные внешние воздействия. Проведен анализ особенностей адаптации биологической системы к комплексным воздействиям производственных факторов. На основе механической модели процессов функционирования биологической системы построена моделирующая зависимость релаксационных процессов в ней. Сформулирован адаптационный критерий оценки безопасности действующих факторов.

Сформированы принципы построения и разработана структура имитационной модели системы жизнеобеспечения. Модель строится по блочно-модульному принципу, что позволяет свободно варьировать ее содержание в зависимости от комплекса действующих факторов, появляющихся в организме человека откликов и используемых критериев.

Разработан метод прогнозирования адаптации оператора к комплексному воздействию вредных факторов машиностроительного производства, основанный на использовании предложенных модели системы жизнеобеспечения и адаптационного критерия безопасности. Метод заключается в пошаговом прогнозировании откликов организма человека и изменений параметров окружающей среды в зависимости от действующих значений производственных факторов с выработкой на каждом шаге управляющего воздействия на эти факторы. Для оценки устойчивости адаптации используется показатель резерва адаптации.

Проведено экспериментальное исследование адаптации организма человека к комплексному действию вредных факторов в числовом и натурном эксперименте с целью установления ее пригодности для оценки безопасности влияния факторов машиностроительного производства на человека-оператора, а также проверки адекватности принятых критериев оценки безопасности и определения критериально значимых параметров. В числовом эксперименте проведено имитационное моделирование с помощью ЭВМ виброакустического воздействия. В натурном эксперименте проведено моделирование влияния физической нагрузки на параметры сердечно-сосудистой системы человека. Установлены критериально значимые параметры для оценки безопасности, определены их нормальные значения.

Результаты исследования внедрены на предприятиях авиакосмической отрасли Украины, а также в учебном процессе Национального аэрокосмического университета им. Н.Е. Жуковского “ХАИ”.

Ключевые слова: безопасность жизнедеятельности, машиностроительное производство, вредные факторы, система жизнеобеспечения, комбинированное нагружение, адаптация, прогнозирование.

АНОТАЦІЯ

Колосков В.Ю. Метод прогнозування адаптації оператора до дії шкідливих факторів машинобудівного виробництва. Дисертацією є рукопис, представлений на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.26.01 – охорона праці. Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля Міністерства освіти і науки України, Луганськ, 2007 р.

Дисертація містить нові теоретичні та практичні результати досліджень можливостей прогнозування адаптації людини-оператора до дії шкідливих факторів машинобудівного виробництва.

Проведено аналіз особливостей адаптації біологічної системи до комплексних впливів виробничих факторів. Побудовано моделюючу залежність релаксаційних процесів у ній. Сформульовано адаптаційний критерій оцінки безпеки діючих факторів. Сформовано принципи побудови й розроблена структура математичної моделі системи життєзабезпечення.

Розроблено метод прогнозування адаптації людини-оператора до дії шкідливих факторів машинобудівного виробництва, заснований на використанні запропонованих моделі системи життєзабезпечення та адаптаційного критерію безпеки.

Проведено експериментальне дослідження адаптації організму людини до комплексної дії шкідливих факторів в числовому й натурному експерименті. Встановлено критеріально значимі параметри для оцінки безпеки, визначено їх нормальні значення.

Результати дослідження впроваджено на підприємствах України, а також у навчальному процесі Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського “ХАІ”.

Ключові слова: безпека життєдіяльності, машинобудівне виробництво, шкідливі фактори, система життєзабезпечення, комбіноване навантаження, адаптація, прогнозування.

SUMMARY

Koloskov V.Yu. Method of prediction of operator adaptation to influence of machine-building harmful factors. The thesis is the manuscript submitted on an academic degree competition of engineering sciences candidate’s on a specialty 05.26.01 – labour safety. East-Ukrainian Volodymir Dal National University, the Ministry of Education and Sciences of Ukraine, Lugansk, 2007.

The thesis contains new theoretical and practical results of investigations of opportunities of prediction of operator adaptation to influence of machine-building harmful factors.

The analysis of features of adaptation of biological system to complex influences of production factors is carried out. Modeling dependence of relaxation processes in it is constructed. The adaptation criterion of a safety evaluation of working factors is formulated.

Principles of construction of life-support system are generated, the structure of mathematic model of a life-support system is developed.

Method of prediction of operator adaptation to influence of machine-building harmful factors is developed. It is based on proposed life-support system model and safety adaptation criterion.

The experimental research of person organism adaptation to harmful factors influence in numerical and natural experiment is carried out. The criteria-significant parameters for safety estimation are established, their normal values are determined.

Research results are introduced at enterprises of Ukraine, and in education process of National Aerospace University named after N.E. Zhukovsky “KhAI”.

Key words: safety of habitability, machine-building, harmful influences, life-support system, combined loading, adaptation, prediction.

Відповідальний за випуск І.М. Берешко

Підписано до друку 13.09.2007 р.

Умов. друк. арк. 1,0. Замовлення № 447.

Тираж 100 прим. Безкоштовно

Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського“

Харківський авіаційний інститут”

61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17

Видавничий центр “ХАІ”

61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17