Методология повышения безопасности работников животноводства путем инженерно технических и организационных мероприятий (11.10.2010)

Автор: Баранов Юрий Николаевич

В результате выполненных исследований установлено, что безопасность в технологических процессах, машинах, оборудовании, применяемых в животноводстве, необходимо рассматривать как сочетанное действие случайностей и закономерностей, и она может описываться математическими моделями во всех их проявлениях и особенностях; при изучении безопасности предпочтение следует отдавать детерминированным (устойчивым) и статистическим (случайным) математическим моделям; сложность функционирования многокомпонентной системы «Ч–М–Ж–С» порождает необходимость проведения разветвленного и взаимоувязанного комплекса исследований с последующей реализацией результатов через систему не только технических, а также организационных и этологических мероприятий, т.е. комплексного подхода по обеспечению травмобезопасности труда человека в животноводстве.

На основании анализа проблемы, в соответствии с целью, поставлены следующие задачи исследования: выявить причины и обстоятельства несчастных случаев работников животноводства; разработать модель биотехнической системы «Ч-М-Ж-С» на основе агрегатного подхода; разработать математическую схему протекания технологических процессов в системе «Ч-М-Ж-С»; обосновать параметр «надежность» биотехнической системы «Ч-М-Ж-С»; разработать статистическую модель функционирования системы «Ч-М-Ж-С» на основе модели элементарных операций с последующим моделированием дальнейших операций; разработать методику определения вероятности травмирования работника от времени нахождения в производственных зонах; обосновать и разработать инженерно-технические предложения, направленные на предупреждение травматизма работников животноводства, для повышения безопасности работ; обосновать систему организационных мероприятий по повышению безопасности работников, занятых обслуживанием крупного рогатого скота; обосновать систему этолого-физиологических мер для определения поведенческих реакций животных с целью повышения безопасности работ в животноводстве.

Во второй главе «Анализ производственного травматизма со смертельным и тяжелым исходом, причины травмирования работников животноводства АПК России» проведен анализ причин травматизма в животноводстве со смертельным и тяжелым исходом за 5 лет (усредненные данные за 2004 – 2008 гг.).

Больше половины несчастных случаев со смертельным исходом (799) произошло с работниками, обслуживающими молочное стадо крупного рогатого скота, что составляет 52,5% от общего числа погибших при производстве продукции животноводства. При обслуживании молодняка крупного рогатого скота погибло 103 работника (6,8%). В коровниках погибло 189 человек (12,4%), на участках выпаса, перегона животных и летних лагерях - 174 (11,4%), на территории у коровников - 109 (7,2%).

Более 50% несчастных случаев с тяжелым исходом (697) зарегистрировано при обслуживании молочного стада крупного рогатого скота, удельный вес травмированных составляет 53,2%.

Анализ несчастных случаев со смертельным исходом показал, что в результате травмирования животными пострадало 165 работников (10,8%), в том числе от быков – производителей – 133 работника. Основные причины, из-за которых быки становятся неукротимыми и злобными, а в следствии чего, и наносят травмы работникам — это в первую очередь нарушения правил содержания, нерегулярное проведение или даже отсутствие моциона, грубое и неумелое обращение с животными, резкие окрики и побои, особенно в манеже.

Одна из травмоопасных операций при обслуживании быков – производителей – это привязывание (отвязывание), фиксация быка при помощи палки – водила за носовое кольцо для его вывода из стойла на взятие семени, для проведения моциона и т.д. При проведении этой операции работник находится в непосредственной близости от головы быка т.е. в опасной зоне, образуемой головой животного (рис. 1). Во время фиксации быка за носовое кольцо он головой или рогами может нанести смертельную или тяжелую травму работнику (рис. 2,3).

Установлено, что наибольшее число несчастных случаев происходит по причине неудовлетворительной организации труда. По этой причине погибло 999 работников отрасли (65,7% от общего числа погибших за пятилетний период) (рис. 4).

Основным местом происшествия несчастных случаев с тяжелым исходом являются коровники, где получили тяжелые травмы 292 работника (22,3%), на территории у коровников пострадало 128 человек (9,8%).

Рисунок 1 - Опасные зоны, образуемые быком– производителем: I – 60 см (движение головой); II-III – 135 см (движение ног); IV – 105 см (движение хвоста); V – 170 см (движение туловища)

Рисунок 3 - Распределение числа пострадавших с тяжелым исходом в результате травмирования быками-производителями по видам работ

Самую большую группу (449 человек) среди тяжело травмированных составляют рабочие, выполняющие работу вручную при машинах и механизмах, удельный вес которых составляет 34,2%, из них: 206 - скотники, 142 - дояры, 30 - телятники, 8 - подсобные рабочие в животноводстве, 8 – животноводы. Установлено, что 164 пострадавших (12,5%) занимались уходом за животными - 126 (9,6%). Каждый несчастный случай с тяжелым исходом непосредственно связан с источником травмирования. Одним из основным источником травм с тяжелым исходом явились животные - 210 (16,0%), в том числе: быки-производители - 106, коровы -51, прочие группы КРС -18.

Как и в случаях со смертельным исходом, основной причиной травмирования с тяжелым исходом является неудовлетворительная организация трудового процесса, что привело к травмированию 869 работников (66,3% от общего числа тяжело травмированных за пятилетний период) (рис. 5).

Рисунок 5 - Распределение числа пострадавших с тяжелым исходом по основным причинам травмирования

В третьей главе «Методологический аспект в охране труда работников животноводства. Теоретические исследования сложной биотехнической системы «Человек-Машина-Животное-Среда»» предложен рациональный путь построения математической модели биотехнической системы «Человек-Машина-Животное-Среда» с помощью агрегатного (структурного) подхода.

Поведение элемента (человека, машины, животного, производственной среды) описывается случайным процессом z(t). Значение z(t) в момент t называется (внутренним) состоянием элемента в момент t. Предполагается, что элементы могут служить математической моделью действия биотехнической системы в целом, так и ее подсистем. Для возможности эффективного состыковывания элементов или подсистем, описывающих элементы, нужны те или иные ограничения законов, по которым одни элементы влияют на другие. Перспективным вариантом таких ограничений является схема с дискретной передачей сигналов: элемент функционирует независимо от остальных элементов до тех пор, пока на его вход не поступит сигнал от какого-либо другого элемента. Данная схема позволит построить модель сложной биотехнической системы «Ч-М-Ж-С».

Представим теперь действие биотехнической системы в условиях отказов элементов (нарушении технологии работником, выход из строя машины или оборудования, болезнь животного, неблагоприятные параметры микроклимата в помещении и т.д.). Могут создаваться условия, при которых выполнение данной операции данным каналом невозможно. Если причина — отказ элемента, входящего в состав самого канала, это можно учесть соответствующим изменением внутреннего состояния элемента, описывающего канал; если же причина — отказ других элементов системы, то в математической модели следует предусмотреть передачу от соответствующих элементов сигнала, по которому выполнение данных каналом операции прекращается (или, скажем, изменяется темп выполнения операции).

Построить реализацию случайного процесса — значит по заданному источнику случайности (например, датчику случайных чисел) построить алгоритм, который любому выходу источника ставит в соответствие функцию ((t), t({t}. Тогда под ? следует понимать все, что мы взяли со входа источника случайности, скажем, фиксированное число случайных чисел или случайные числа ?1... ..., ?, где v — первый момент какого-либо события, определяемого первыми v случайными числами (например, первый момент, когда ?21 + ... + ?2v(N). Таким образом, общее определение случайного процесса как функции двух переменных t и ? при более глубоком рассмотрении вполне соответствует целям построения моделей реальных явлений.

Понятие обрывающегося случайного процесса, отражает конечность во времени реальных операций в системах. Обрывающимся случайным процессом называется пара (((t), ?) = (((t), ?), ?(?)), где ? — неотрицательная случайная величина; ((t,?), 0?t((?),—семейство случайных величин. Если для данного t ?(?) >t, то при этом условии ((t) определяется как случайная величина ((t, ?). Можно представить себе обрывающийся случайный процесс как импульс, возникающий в момент t=0 и обладающий случайной продолжительностью ?.

Пример обрывающегося случайного процесса — процесс Пуассона с параметром ( с обрывом в момент достижения уровня n(1. В качестве точки ? можно взять совокупность n экспоненциально распределенных с параметром ( случайных величин ?1 ..., ?n, где ?1 — момент первого скачка; ?i, t(2, — время между (i—1)-м и i-м скачком траектории процесса Пуассона. Таким образом, в данном случае можно явно выразить ((t, ?) и ?(?) через ?: если Е(х) = 1 при х>0, Е(х)=0 при х?0, то в обозначении si=?1 +... +?i

Понятие обрывающегося процесса естественным образом распространяется и на случай определения его в полуинтервале [t0, t0+?). Обрывающийся случайный процесс можно было бы принять в качестве достаточно общей модели действия элемента сложной биотехнической системы «Ч-М-Ж-С» при условии его автономности (независимости от других элементов). Чтобы учесть возможность взаимных влияний, следует ввести два дополнительных элемента: выходные сигналы, посылаемые элементом системы, и изменение его состояния под влиянием входных сигналов. Наиболее просто ввести выходные сигналы. Предположим, что траектория обрывающегося случайного процесса ((t) с вероятностью 1 непрерывна справа в полуинтервале [0, ?) в некоторой топологии пространства Z. Зададим множество Y возможных выходных сигналов у. Каждому y(У поставим в соответствие замкнутое множество Zy(Z, причем допустим, что Zy не пересекаются при разных y(Y. Сигналы посылаются по следующему правилу. Если t=min {s : ( (s) (Zy}, то в момент t посылается выходной сигнал у. Иначе, сигнал у посылается в момент первого попадания ((t) в множество состояний Zy.

Реакцию элемента на входные сигналы задавали следующим образом. Упорядочивая во времени моменты ti<t2< ... поступления на вход элемента сигналов и положив для определенности t0=0<t1, для любого n(0 в момент tn определяется условная траектория случайного процесса z (t), описывающего поведение данного элемента в полуинтервале [tn, tn+?n). Эта траектория реализуется до момента поступления следующего входного сигнала, точнее, до момента min {tn+1, tn+?п}. Если tn+1 <tn+?n, то в момент tn+1 условная траектория отменяется и строится новая условная траектория, зависящая от поступившего сигнала и от предыдущего поведения агрегата.

Пусть Х={х} - множество возможных значений входного сигнала, поступающего на вход данного агрегата. Если для некоторого n(1 tп-1+?n , то это состояние считается моментом прекращения функционирования агрегата. Если tn(tn-1+?n-1, то с момента tn определяется условная траектория процесса z(t). Именно, пусть (((t), ?) =(((t,?,x,z(s)), ?(?,x,z,(s)) —семейство обрывающихся случайных процессов, зависящих от х, z(s) как от параметров, и ((o(t), ?0)—еще один обрывающийся случайный процесс; ?0, ?1 ?2,…— последовательность независимых элементов пространства ?. Вначале определяется условная траектория состояния агрегата z(t) в полуинтервале [0, ?0) следующим образом:

z(t)=(o(t, ?0), 0 ?t<?0=?0(?0), (2)

Если t1(?0, то траектория по формуле (2) подтверждается и в момент ?0 функционирование элемента прекращается. В противном случае при поступлении в момент t1 сигнала х1 полагаем

Z(t)=(0(t), 0?t(t1; Z(t)=(0(t-t1, ?1, x1, z(t1)), t1? t ( t1+?(?1,x1,z(t1)), (3)

Отрезок траектории z(t), заданный формулой (3), при 0 ? t ( t1 —подтвержденный, при t1 ? t < t2 условный, т. е. (3) выполняются на самом деле при 0 ? t < min{t2, t,+?(?1,x1,z(t1))}.

Пусть вообще траектория внутреннего состояния элемента определена как функция z(t) в полуинтервале [0, tn+?п). Тогда в полуинтервале [0, tn) эта траектория подтверждена. Если tn+1( tn+?n, она подтверждается и во всем полуинтервале [0, tn+tn), причем в момент tn+?n функционирование агрегата прекращается. Если же tn+1<tn+?n, то построенная ранее траектория подтверждается в полуинтервале [0, tn+1) и определяется условная (т. е. подтверждаемая впоследствии до момента поступления следующего сигнала) траектория z(t) в полуинтервале [tn+1 ,tn+?n+1), где:

?n+1=?(?n+1, z(tn+l)),

z(t)=?(t—tn+1, ?n+1, xn+1, z(tn+1)),

tn+1?t<tn+1+?n+1. (4)

xn+1 - сигнал, поступающий на вход агрегата в момент tn+1

Таким образом, для задания элемента достаточно следующих объектов:

множества внутренних состояний Z;

множества возможных входных сигналов X;

множества возможных выходных сигналов Y;

для каждого y(Y множества Zy(Z, при попадании

в которое внутреннего состояния посылается выходной сигнал Y;

обрывающегося случайного процесса (?0(t), ?0), задающего траекторию внутреннего состояния z(t) элемента до первого входного сигнала;

обрывающегося случайного процесса (?(t, ?, х,z(s)), ?(?, х, z(s))), задающего траекторию z(t) с момента s поступления n-го входного сигнала х до поступления (n+1)-го сигнала при условии, что траектория zs процесса z(t) при t?s задана.


загрузка...