Графически модель технологического процесса варианта а может быть представлена рис. 5.1.

Технологический процесс может быть организован так, что детали, узлы, полуфабрикаты поставляются на рабочие места, организованные вокруг будущего окончательного продукта. Это – стапельное производство (самолет, корабль, здание и т.п.). В этом случае рабочие подходят к рабочему месту, туда же поставляется деталь, она устанавливается на будущий продукт, и рабочие покидают рабочее место. Графически модель технологического процесса варианта В представлена на рис. 5.2. Место, откуда подходят рабочие и поставляются детали, также обозначено как рабочие места.

Рис.5.2

Технологический процесс может быть организован и путем перехода специалиста одной специальности от одного рабочего места к другому, как, например, водитель проверяет автомобиль перед поездкой, электрик осматривает электрооборудование и т.п. Модель такого процесса представлена на рис. 5.3.

Все остальные варианты могут быть сведены к рассмотренным.

1.10. Модель безопасности технологического процесса

В предыдущей главе определена модель безопасности рабочего места. Технологический процесс представляет собой последовательность рабочих мест , находящихся на расстоянии , связанных перемещением либо материалов, либо работающих. С одной стороны, при перемещении от одного рабочего места к другому безопасность рабочего места увеличивается, т.к. либо материал, либо человек удаляется от источников опасности j-го рабочего места. С другой стороны, уменьшается безопасность (j+1)–го рабочего места, т.к. к нему либо человек, либо материал приближается. Качественная картина такого изменения приведена на рис. 5.4.

Рис. 5.4

Опишем эту картину технологического процесса. Обозначим показатель безопасности технологического процесса, состоящего из М рабочих мест, как В_ТП.

, (5.1.)

где: - Изменение показателя безопасности при перемещении от (j-1)-го рабочего места к j-му,

- изменение показателя безопасности при перемещении от

j-го к (j + 1)–му рабочему месту.

Рассмотрим эти изменения.

, (5.2)

где: - коэффициент влияния изменения расстояния между

(j – 1)-м и j-м рабочими местами на показатель безопасности (j – 1)-го рабочего места,

- коэффициент влияния изменения расстояния между (j – 1)-м и j-м рабочими местами на показатель безопасности j-го рабочего места,

- расстояние между (j –1) –м и j-м рабочими местами.

Аналогично находим :

. (5.3)

Подставим в выражение (5.1), (5.2), (5.3) значения параметров источников опасности (4.9)

. (5.4)

Найдем :

. (5.5)

Определим составляющие уравнения (5.5)

(5.6)

	, т.к. они свойственны только данному рабочему месту и не оказывают влияния при перемещении материалов или человека к другому рабочему месту.
	, т.к. влияние источников опасности природы не изменяются от перемещения материалов и человека к другому рабочему месту.

(5.7)

Подставляя (4.9), (5.5), (5.6) и (5.7) в (5.4), получим уравнение, определяющее показатель безопасности технологического процесса.

(5.8)

Проанализируем уравнение (5.8).

В нем учтено воздействие источников опасности и их возможных значений при случайном изменении, взаимовлияние источников опасности на рабочих местах, влияние человеческого фактора, а также изменения уровня безопасности при перемещении человека или материалов между рабочими местами, в том числе и человеческий фактор таких перемещений. Следовательно, описан весь спектр возможных воздействий на человека в ходе технологического процесса. Отсюда, если человек участвует в технологическом процессе, то его состояние определяется показателем В_ТП.

(5.9)

1.11. Системы защиты человека от опасных и вредных факторов.

Рассмотренные источники опасности, изменения их параметров свидетельствуют о том, что человек в производственной деятельности подвергается реальной опасности. Естественно формулируется задача: найти методы и средства защиты человека от опасных и вредных факторов производственной деятельности.

Для решения этой задачи рассмотрим систему ”человек – техника - среда” (рис 6.1).

Рис. 6.1

Безопасное состояние человека на рабочем месте или в технологическом процессе определяется:

,

, (6.1) где: - функция, определяющая невыход воздействия опасного и вредного факторов техники и природы за допустимые для человека пределы.

Если функция определяет защиту от факторов и техники, и внешней среды:

, (6.2)

где: F₂ – функция защиты. Этим самым определяется предотвращение, недопущение воздействия на человека опасных и вредных факторов и производственной деятельности, и среды.

Таким образом, под защитой будем понимать технические, организационно-технические и организационные средства и мероприятия, предотвращающие, не допускающие воздействия на человека опасных и вредных факторов, превышающих свои допустимые значения.

Поскольку защита должна обеспечить воздействие опасных или вредных факторов не выше допустимых значений, ее можно определить как средства и мероприятия, снижающие значения параметров до допустимых значений.

, (6.3)

где: , , - допустимые значения показателей безопасности технологического процесса, рабочего места, источника опасности,

> 0.

Следовательно, защита оценивается безразмерной величиной – степенью снижения опасности.

Формулой (6.1) с подставлением (6.2) описываем следующую ситуацию:

Z_c

Рис. 6.2.

Здесь Z_C – системная защита, обеспечивающая защиту человека от техники и внешней среды. Примером Z_C может служить автоматическая окрасочная камера, где человек находится в здании, но вне камеры, цех автоматизированной сварки корпусов автомобиля, когда роботы сваривают корпус, а операторы находятся вне цеха. Здесь защитой являются стены камеры, цеха, которыми изолирован человек от производственного процесса. Как и всякое техническое устройство, защита изменяет свои характеристики во времени постепенно и внезапно.

, (6.3)

где: - плотность распределения случайного изменения характеристик защиты,

- плотность распределения времени наступления случайного события,

- закономерное изменение характеристик системной защиты вследствие старения или износа.

Учитывая, что случайная величина времени наступления события подчинена экспоненциальному закону, а случайная величина изменения характеристик защиты – нормальному, то получим:

. (6.4)

Тогда

. (6.5)

Если Z_C(t) – функция старения или износа

, (6.6)

где: μ – коэффициент старения или износа, то полностью определяются изменения характеристик защиты.

Исходя из функции (6.5) ясно, что время между 2-мя отказами защиты не должно совпадать со временем возникновения отказов техники или проявлением природных явлений > , а минимальное возможное значение случайной величины изменения характеристик защиты U_Zmin , было бы желательно превышать максимально возможную величину изменения параметра источника опасности

> . (6.7)

Известно, что такая системная защита чрезвычайно дорога, вследствие чего встречается нечасто.

Чаще встречаются случаи, когда защищают человека от природы и техники отдельно.

Схема расходов защиты представлена на рис. 6.3.

Z_T

Рис. 6.3

В этом случае модель защиты описывается следующим образом:

. (6.8)

Такая система защиты свойственна производству на открытом воздухе, при котором все рабочее место защищено, т.е. изолировано от человека. Это – дистанционно управляемые процессы. Однако здесь человек подвергается опасности от природной среды.

Схема защиты может быть следующей.

Z_T

Z_Е

Рис.6.4

Модель такой защиты следующая:

. (6.9)

Эта система характерна для всей деятельности в помещениях офисного характера, в которой нет необходимости в специальных мерах защиты от техники, а помещения защищают от факторов природы. Вместе с тем защита от опасных факторов техники остается в виде организационных мер. Систем защиты, обеспечивающих защиту всего рабочего места, очень немного. Это дорогое удовольствие – защитить все рабочее место. Поэтому более распространена защита от отдельных источников опасности.

Z_Е

Z_b1

Z_bN

Рис. 6.5.

Модель системы защиты этого типа будет иметь вид.

. (6.10)

При этом понятно, что Z₂ может относиться как к защите путем приведения в 0 , так и к защите от Δb_e. Аналогично может быть организована защита Z_e от факторов влияния среды и от свойств человека .

Близким по этому смыслу может быть система защиты от факторов внешней среды.

Z_ЕД

Z_E1

Z_bN

Z_b1

Рис.6.6

, (6.11)

где: Z_E1, …., Z_EД – защита человека от факторов внешней среды от 1 до Д,

Z_ES – защита человека от факторов внешней среды, обусловленных свойствами человека,

Z_ET – защита человека от факторов внешней среды, обусловленных влиянием техники на среду.

Однако самым распространенным на сегодня является вариант системы защиты по параметрам источников опасности:

Z_φE1

Z_τE1

Z_φ1

Z_τE1

Z_ρN

Рис.6.7.

Тогда

(6.12)

Оценка безопасности человека с такой системой защиты производится путем подстановки (6.12) в (6.11)

1.12. Индивидуальные и коллективные средства защиты.

Из рассмотренного материала следует, что существуют следующие системы защиты:

- защита человека от производства и природной среды;

- защита человека от среды;

- защита человека от технологического процесса или рабочего места;

- защита человека от источников опасности техники и природной среды;

- защита по параметрам источников опасности техники и природной среды.

Перечислим возможные “защиты”:

- системная защита Z_С(t),

- защита рабочего места Z_Т(t),

- защита от природной среды Z_Е(t),

- защита организационными мерами на рабочем месте

- защита от источника опасности Z_В,

- защита от взаимовлияния источников опасности Z₂,

- защита техники от влияния факторов природной среды Z_ТЕ,

- защита от “собственных” свойств человека при работе на технике ,

- защита человека от факторов внешней среды, обусловленных свойствами человека Z_ES,

- защита человека от факторов внешней среды, обусловленных действием на нее техники Z_ЕТ,

- Z_φ, Z_ρ, Z_τ - защита от параметров источников опасности.

Все виды защиты могут быть реализованы как организационные, организационно-технические и технические мероприятия.

Организационные меры защиты реализуются как защита от “собственных” свойств человека в виде обучения, тренировки, инструктажей по мерам и правилам безопасности, в виде медицинских осмотров, в виде установления порядка выполнения работ в условиях опасности, воспитательной работой в семье, школе, вузе, на производстве.

Установление порядка выполнения работ определяет, что люди должны сделать перед началом работ, в процессе выполнения работ, после окончания работ. Как правило, этот порядок указывается в инструкциях по мерам безопасности, а если работы предусматривают повышенную опасность – в электроустановках, на высоте, в колодцах, емкостях и т.п., то в наряде– допуске на выполнение работ.

Именно организационные меры определяют и .

Поскольку люди склонны многое из услышанного или прочитанного забывать, используются организационно-технические меры защиты, к которым относятся предупредительные (“высокое напряжение”), указательные (“Работать здесь”) и запретительные (“не включать – работают люди”) плакаты, таблички и надписи. Все это также способствует повышению и .

К организационно-техническим мерам относится одна из важнейших мер – контроль технического состояния и профилактическое обслуживание техники.

Определенная периодичность – временная или по наработке (в часах, моточасах или километрах пробега) – позволяет заранее планировать мероприятия по контролю и техническому обслуживанию, тем самым предупредив отказы техники. Как правило, определение периодичности технического обслуживания производится исходя из минимально необходимой вероятности безотказной работы _min(t), которая может быть определена из требований безопасности.

Тогда

Рис 6.8.

Таким образом определена периодичность обслуживания Δt^Z = t²_обсл2 – t²_обсл1 и объем обслуживания ΔP_обсл:

Δt^Z_обсл > Δt_обсл систем.

Все остальные методы и средства защиты являются техническими. Они, как и средства измерения параметров, могут быть ручными, полуавтоматическими, автоматическими и автоматизированными.

Понятно, что системная защита Z_c(t) представляет собой автоматизированную роботизированную систему производства, где человек – оператор следит за параметрами производства и опасных и вредных факторов по экрану монитора и не входит в рабочую зону без остановки производственного процесса.

Остальные средства защиты могут быть ручными, полуавтоматическими и автоматическими. Все они – средства коллективного пользования, т.к. рассчитаны на любого человека или группу людей, находящихся на рабочем месте или участвующих в технологическом процессе. Подробно они будут рассматриваться применительно к конкретным источникам опасности, т.к. именно физический смысл источника опасности определяет и смысл средств защиты.

Индивидуальные средства защиты представляют собой средства, защищающие конкретного человека от конкретных источников опасности в его профессиональной деятельности. Они обусловлены теми источниками опасности, которые встречаются на рабочем месте или в ходе технологического процесса применительно к его профессии и призваны защитить органы и тело человека.

Это – защита головы (каски), органов слуха, если есть шум, органов дыхания (повязки, респираторы, противогазы), глаз (очки, маски, шлемы), кожи (халаты, комбинезоны, рабочая одежда), рук (рукавицы, перчатки), ног (сапоги, ботинки, галоши), коврики и т.п. В зависимости от возможных источников опасности индивидуальные средства защиты защищают от ударов, порезов, истираний, кислот и щелочей, электрического тока, высокой или низкой температуры, воды, химических веществ, бактерий, радиации и т.п.

Конкретный перечень средств защиты приведен в Отраслевых нормах средств индивидуальной защиты для каждой профессии в отрасли.