CC BY
11
УДК 621.039.566
В.И. Гуменюк,Б.С. Доброборский ,М.Е. Федосовский
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБУЧЕНИЯ ПЕРСОНАЛА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ПУТЕМ КОЛИЧЕСТВЕННОГО УЧЕТА ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ФАКТОРА
Аварии на энергетических объектах зачастую приводят к значительному материальному ущербу, а иногда и к человеческим жертвам.
Поэтому на персонал энергетических объектов возлагается высокая, вплоть до уголовной, ответственность за нарушения требований обеспечения безопасности этих объектов, а правила оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике утверждены правительством РФ.
При возникновении предпосылок для возможного наступления чрезвычайных ситуаций от персонала требуется выполнение грамотных и оперативных действий, направленных на предотвращение наступления этих ситуаций и минимизации последствий в случае их наступления в соответствии с действующими правилами и инструкциями.
Однако указанные действия персоналу приходится выполнять в условиях исключительно высокого нервного напряжения, часто приводящего к стрессу, неадекватному поведению, принятию заведомо ошибочных решений и совершению ошибочных действий. Физиологическая причина такого поведения персонала — недостаточная фенотипическая адаптация к этим условиям.
Для решения названных проблем учебными программами предусматриваются проведение специальных тренировок, в частности с использованием специальных тренажеров производства ЗАО «ТЭСТ», с помощью которых производится обучение персонала электрических станций (ТЭЦ, ГРЭС, ГЭС, АЭС) и сетевых предприятий (тепловых и электрических).
В номенклатуру оборудования, производимого и поставляемого ЗАО «ТЭСТ», входят все-режимные полномасштабные (щитовые) и компьютерные тренажеры, оснащенные развитым учебно-методическим обеспечением, а также автоматизированные учебные курсы по всему парку теплотехнического, электротехнического и водоподготовительного оборудования, изго-
тавливаемого как российскими, так и зарубежными заводами.
Система подготовки персонала с использованием тренажеров ЗАО «ТЭСТ» включает две ступени:
изучение оборудования и технологических процессов (получение знаний) с помощью специально разработанных компьютерных программ и экзаменаторов;
обучение навыкам ведения штатных, нештатных и аварийных режимов (получение навыков и умений) на специально разработанных тренажерах, адекватно имитирующих как технологические процессы, так и рабочее место оператора.
Такой подход к решению проблемы повышения надежности функционирования персонала в определенной степени обеспечивает навыки работы в перечисленных ситуациях (аналогичный подход широко применяется и в других отраслях — при обучении авиадиспетчеров, водителей автотранспорта и некоторых других).
Однако нерешенной проблемой в вопросе подготовки персонала энергетических объектов является объективная количественная оценка физиологического состояния работников энергетических объектов и их способности к работе в чрезвычайных ситуациях, которая зависит от целого ряда факторов внешней среды и внутреннего состояния человека-оператора.
Основные факторы внешней среды — это физиологические и психологические нагрузки.
К основным физиологическим факторам внешней среды относят такие, как физические нагрузки, вибрация и шум, освещение, влажность и многие другие. К основным психологическим нагрузкам следует относить степень ответственности за принимаемые решения и степень опасности при выполнении работ.
По всем этим параметрам разработаны и действуют соответствующие нормативные до-
Вопросы образования
кументы: стандарты, санитарные нормы и правила, гигиенические нормативы, правила техники безопасности и др.
Требования этих документов на энергетических объектах безусловно выполняются, чем в определенной степени гарантируется безопасность труда оперативного персонала.
Однако при наступлении чрезвычайных ситуаций (пожар, авария, катастрофа) и их ликвидации условия окружающей среды часто опасны для жизни. Несмотря на это, оперативные работники обязаны принимать правильные решения.
Человеку свойственно ошибаться при любых условиях, как в нормальной рабочей обстановке, так и при чрезвычайных ситуациях.
Изменение вероятности отказов человека в нормальных условиях в течение рабочей смены подчиняется законам термодинамики биологических систем и закону действующих масс.
График изменения вероятности отказов человека в течение рабочей смены представлен на рис. 1.
Как видно из графика, в самом начале смены имеется повышенная, но быстро уменьшающаяся вероятность отказов, связанная с необходимостью оперативной фенотипической адаптации к производственной обстановке. Затем на протяжении нескольких часов происходит процесс постепенного накопления утомления и сопряженного с ним увеличения вероятности отказов, который переходит в конечном итоге к значительному утомлению и значительному увеличению вероятности отказов.
Особенность этих процессов — в том, что они являются следствием биохимических реакций, объем ингредиентов которых жестко ограничен, в связи с чем время функционирования организма человека в состояниях бодрствования и сна также жестко ограничено. Эти функции не имеют способностей к фенотипической адаптации, поэтому человека невозможно в результате тренировок научить жить в ритме, значительно отличающемся от суточного.
Поэтому физиологическое состояние организма человека в значительной степени зависит от того, в какую смену он работает — первую, вторую или третью. Причем периодическое изменение рабочих смен и связанная с этим необходимость оперативной фенотипической
Рис. 1. График зависимости вероятности отказов человека от времени работы.
адаптации к этим изменениям значительно усугубляет напряженность труда.
Динамика этих процессов, текущее (мгновенное) физиологическое состояние работников энергетических объектов и их способность к работе в чрезвычайных ситуациях могут быть количественно оценены путем определения времени восстановления функциональных сдвигов, вызванных их работой.
В результате проведенного нами анализа процессов фенотипической адаптации работников энергетических объектов и их способности к работе в чрезвычайных ситуациях в результате их обучения и тренировок на тренажерах установлено, что величина реакций (функциональные сдвиги) их организма на те или иные команды либо на необходимость принятия того или иного решения изменяется по закону, близкому к экспоненциальному, представленному на рис. 2 (кривая 1).
При достижении значения уровня реакций ниже некоторого критического в случае наступления чрезвычайной ситуации у работников энергетических объектов может не произойти
Рис. 2. Изменение функциональных сдвигов и в зависимости от времени тренировок I
адекватной реакции на эту ситуацию, в результате чего не будут приняты необходимые меры для ее устранения.
При большом перерыве между тренировками выработанная фенотипическая адаптация утрачивается и начинает возвращаться к исходному уровню.
Поэтому тренировки персонала должны иметь периодический характер, в результате которого их фенотипическая адаптация должна находиться вблизи порогового уровня, но не ниже его.
Значение порогового уровня зависит от характера работы и психофизиологического состояния человека и должно определяться персонально. В соответствии с этим должна определяться длительность и периодичность тренировок.
Перечень физиологических параметров, подлежащих контролю, определяется содержанием и условиями работы и, как правило, ограничивается измерениями частоты сердечных сокращений, артериального давления, моторными реакциями на свет и звук и психологическими тестами.
При чрезвычайных ситуациях длительность работы в таких условиях обычно невелика, но требует от людей предельного физического и психологического напряжения.
Поэтому в процессе тренировок должны создаваться такие условия внешней среды, в результате которых благодаря фенотипической адаптации у личного состава были бы выработаны навыки работы в подобных условиях.
На рис. 3 показан процесс изменений функциональных сдвигов в результате фенотипической адаптации к работе в особых условиях.
Как видно из рис. 3, при постоянной работе и жизнедеятельности в нормальных условиях для организма человека существуют три зоны: комфорта, повышенной опасности и непереносимости. При этом организм человека в основном функционирует в зоне комфорта и может испытывать незначительные перегрузки в зоне повышенной опасности, практически не влияющие на его здоровье.
Однако при наступлении чрезвычайных ситуаций организм человека должен быть готов к значительным нагрузкам, которые недопустимы при нормальной работе, так как могут угрожать жизни человека.
Выполнение специальных тренировок, направленных на адаптацию организма к возможным перегрузкам при наступлении чрезвычайных ситуаций, позволяет значительно увеличить допускаемые нагрузки без угрозы жизни и здоровью человека.
График и содержание таких тренировок могут быть разработаны с помощью специальной компьютерной программы «Loqus 2003.1Бп».
Эта программа по специальному алгоритму рассчитывает характер изменений функциональных сдвигов организма человека при воздействии различных нагрузок и процесс их восстановления после действия нагрузок, во время отдыха.
Особенностью этой программы является то, что в ней в качестве критерия изменения функциональных сдвигов используется время их восстановления.
Такой подход позволил решить не только проблему объективной качественной оценки воздействия нагрузок на организм человека, но и соизмеримость между собой как различных
Зона непереносимости
Зона непереносимости
Рис. 3. Процесс изменений функциональных сдвигов в результате фенотипической адаптации к работе в особых условиях
I
Вопросы образования
г #■ Loqus 2003.1 En [Loqus 2003.1 En The protocol of tests] 00®
gl File _ & X
□ H # I A] 4É a
Reg № I32765409
1
2
3
4
5
Result
Initial
6
7
8 Э
10 11 12
13
14
15
To enter
Surname
Name
занов ¡Сергей
Physiological parameters
Before work
1 Puis [ ADD I ADS Г Tem I I
60 1 80 I 1231 36.6 I
65 1 78 I 1191 36.6
62 1 791 121 36.6
1 1 1 1
1 1 1 1
162,333 1 791 121 I 36,6 I I
After work
1 5 15 15 20 Г I
145 1 103 I 152 I 37.1 I
100 I 901 130 I 36.8
82 I 851 1281 36.7
701 821 1251 36.6
70 I 80 I 1201
80 I 1201
SO I 1201
K1 I K2 I КЗ I K4 K5 K6 I
Distrib
Sex Date of birth The order Ns Date of reg
[m~~ 128.11.92 [TTi |11.02.06
Ergoemcost
1 2 3 4 5 6 7 8
| 151 2l"| 21~) 12| 0| 0| 131 15
Distribution, %
115,463 )21,649 121,649 112,371 | o| 0|l3,402 115,463
Working time, mines.
60
Specific Ergoemcost
Ers I 12,6
The additional information
Atten Stabil I 13| 15 To enter K7 1 K8 I
Исследования при разборе завалов в результате
прорыва дамбы Виц работ: ручная загрузка бетонным блоков массой 120 кг на платформы
Loqus 2003.1,En The main protocol
Status
20.09.2012
19:17
Рис. 4. Протокол исследований физиологического состояния рабочего при выполнении работ по ручному разбору завалов в результате прорыва дамбы
физиологических параметров, так и различных видов нагрузок.
Применение такой программы при исследованиях воздействия различных нагрузок, особенно в условиях чрезвычайной ситуации, позволяет не только определить оптимальные нагрузки при тренировках и их график, но и определить, какие из испытываемых нагрузок — наиболее тяжелые и определяющие работоспособность человека в экстремальных условиях.
Ниже представлен пример расчетов и распределения нагрузок в экстремальной ситуации с помощью этой программы. На рис. 4 показан протокол исследований физиологического состояния рабочего при выполнении работ по ручному разбору завалов в результате прорыва дам-
бы. Как видно из рис. 4, при исследованиях измерялись физиологические параметры: пульс, диастолическое и систолическое давления крови, температура тела, а так же психологические параметры (таблицы Шульте).
Измерения проводились до начала работы и после окончания работы. Длительность работы составляла 60 мин. Периодичность измерений: пульс — 5 мин; артериальное давление — 15 мин; температура тела — 20 мин.
Как видно из протокола, при отдыхе из физиологических параметров самое короткое условное время восстановления — у пульса (минимальная эргоемкость) — 15, 463. Дольше всех (максимальная эргоемкость) восстанавливается артериальное давление — 21,649. Психологическая нагрузка (таблицы Шульте
«Внимание» и «Стабильность») имеет незначительное время восстановления: соответственно 13,402 и 15,463.
Значение удельной эргоемкости (12,6), величина которой зависит как от значений эрго-емкостей функциональных сдвигов, так и от времени работы, при необходимости позволяет
произвести сравнительную количественную оценку различных видов работ между собой.
Таким образом, с помощью компьютерной программы могут быть количественно оценены как общие результаты тренировок, так и отдельные параметры физиологической и психологической подготовки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Доброборский, Б.С. Безопасность машин и человеческий фактор. [Текст]: Монография / Под ред. док-ра техн. наук, проф. С.А. Волкова / Б.С. Доброборский / СПбГАСУ.— СПб., 2011.- 114 с.
2. Патент РФ №2519576. Способ оценки величины воздействия на организм человека различных на-
грузок [Текст] / Б.С. Доброборский, Е.Н. Кадыски-на.— 2000. Бюлл. № 33.
3. Музыка, Л.П. Энергобезопасность и современный подход к тренажерной подготовке оперативного персонала [Текст] / Л.П. Музыка, С.И. Магид // Надежность и безопасность энергетики.— 2008. № 3.
УДК 387.147:514
И.Б. Афанасьева, Л.И. Димент, О.В. Меркулова
ФОРМИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ СТУДЕНТОВ В ОБУЧЕНИИ НАЧЕРТАТЕЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ
Высшее образование в условиях необходимости постоянного самосовершенствования специалистов направлено на формирование профессионально-активной личности, обладающей целостной системой знаний и практико-ориен-тированных методов в своей области деятельности. Поэтому на систему образования возлагается большая ответственность за организацию образовательного процесса, обеспечивающего личностное, деятельностное и интеллектуальное развитие учащихся (И.А. Зимняя, В.В. Сериков, А.И. Сурыгин, В.И. Панов, Ю.Г. Фокин, М.А. Холодная, А.В. Хуторской и др.). Специфические черты прикладной геометрии как науки и как учебной дисциплины определяют ее особое положение в ряду базисных направлений развития личности.
Овладение системой научных знаний, эффективная работа во многих видах теоретической и практической деятельности человека неразрывно связаны с умением оперировать пространственными образами, т. е. с развитыми интеллектуальными умениями [1, 2].
М.А. Холодная рассматривает интеллект как общую когнитивную способность [7]. Согласно
Л. Терстоуну, пространственные способности, или пространственный интеллект, пространственный фактор (space factor) — способность оперировать мысленными пространственными образами, схемами, моделями реальности. Она включает в себя два подфактора: скорость и точность распознавания двухмерных объектов; мысленное вращение и преобразование образов в трехмерном пространстве.
В.В. Дружининым в результате анализа соотношений между вербальным (смысловым), пространственным и знаково-символическим факторами в структуре интеллекта был сделан вывод о существовании иерархии в формировании этих факторов в онтогенезе: первая ступень — вербальный интеллект, связанный с усвоением языка, на его основе складывается пространственный интеллект и, наконец, последним по времени проявляется формальный (или знако-во-символический) интеллект [4].
Пространственный интеллект рассматривается учеными как неотъемлемая часть математического мышления, математических способностей. Изучению этих способностей посвящены труды математиков А.Н. Колмогорова, А.Д. Алек-
