3.10 Автоматизированные и роботизированные производства

Автоматизация и роботизация нашли широкое применение в цехах с тяжелыми и вредными условиями труда. Промышленные роботы (ПР), роботизированные технологические комплексы (РТК), роботизированные технологические участки (РТУ), гибкие производственные системы (ГПС) – это более совершенный этап в комплексной автоматизации производства. Интеграция двух сфер (автоматизации обработки информации и автоматизации технологических производств) привело к появлению нового направления, получившего название гибких автоматизированных производств (ГАП). ГАП – это автоматизированное производство, предназначенное для выпуска мелкосерийной продукции разнообразной номенклатуры в быстро меняющихся производственных условиях с частой сменой номенклатуры готовой продукции. ГАП реализуется с помощью гибких производственных систем, в состав которых входят производственные модули и гибкие автоматизированные линии. Особенности условий труда в автоматизированных и роботизированных производствах хорошо освещены в литературе [2; 15; 44; 55].

Накопленный в мире опыт автоматизации и роботизации производственных процессов показывает, что проблемы безопасности еще полностью не решены. Обследование 4341 роботизированных рабочих места в Японии показало, что на каждые 100 РТК приходится: не менее четырех несчастных случаев в год, в том числе не менее одного - со смертельных исходом; 37% персонала, обслуживающего РТК, находится в опасных и критических ситуациях. Основными видами травм на роботизированных предприятиях являются травмы пальцев (33%), рук (1%), головы (16%), спины (11%), плеч (6%), ног (6%), шеи (3%), челюстные (3%), перелом ребер (3%). По данным специалистов, 38,1% несчастных случаев происходит в результате ошибочных действий человека, 61,9% – в результате отказов в работе и неуправляемых действий исполнительных механизмов роботов.

Научно-технический прогресс, облегчая труд, повышая его производительность и безопасность, не исключает полностью проблемы охраны труда и защиты окружающей среды. Это обусловлено наличием объективных и субъективных факторов:

• созданием производственных единиц большой мощности, ростом объемов производств и, следовательно, увеличением количества вредных веществ, поступающих в производственную среду;

• интенсификацией производственных процессов и, следовательно, убыстрением ритма производства;

• повышением сложности оборудования;

• появлением новых вредных и опасных производственных факторов;

• увеличением объема информации, поступающей для восприятия в единицу времени;

• отставанием темпов повышения квалификации персонала от темпов внедрения новой техники;

• отставанием сроков внедрения новых правил техники безопасности от сроков внедрения нового оборудования;

• недостаточной информацией об опасных и вредных факторах и методах предупреждения их возникновения;

• монотонностью труда и возрастанием гиподинамических нагрузок.

Применение в промышленности автоматов и роботов изменяет содержание работы человека, сокращает ручной неквалифицированный труд, улучшает условия труда и позволяет высвобождать и направлять на более престижные работы значительное количество рабочих. Автоматы и роботы снижают травматизм на предприятиях. Но при их работе возможно воздействие на работающих новых физически опасных производственных факторов: подвижных устройств автоматов и роботов и передвигающегося (двигающегося) материала (изделий, заготовок, инструмента и т.п.).

Основными причинами, формирующими опасные, критические и аварийные ситуации при эксплуатации ПР, РТК, РТУ, ГПС, согласно ГОСТ 12.2.072-82 являются:

• непредусмотренные движения исполнительных устройств промышленных роботов при наладке, ремонте, во время обучения и исполнения управляющей программы;

• внезапный отказ в работе промышленного робота или технологического оборудования, совместно с которым он работает;

• ошибочные (непреднамеренные) действия оператора или наладчика во время наладки и ремонта при работе в автоматическом режиме;

• доступ человека в рабочее пространство робота, функционирующего в режиме исполнения программы;

• нарушение условий эксплуатации промышленного робота или роботизированного технологического комплекса;

• нарушение требований эргономики и безопасности труда при планировке комплекса и участка.

Установлено, что наиболее травмоопасной ситуацией является прямой контакт человека с машиной, когда человек выполняет такие операции, как перепрограммирование, наладку, ремонт, установку, снятие инструмента, монтаж, смазку или чистку, выявление причин и устранение неисправностей. Наибольшему риску быть травмированными при выполнении вышеперечисленных операций подвергаются работники следующих профессий: слесари-монтажники, сборщики, электротехники, наладчики, мастера.

Характеристика опасностей и вредностей на различных этапах эксплуатации роботизированных производств приведена в таблице 3.31.

При проектировании систем управления автоматизированных и роботизированных производств необходимо учитывать возможность возникновения следующих видов опасностей:

• опасности, связанные с системой управления;

• опасности, вызванные неожиданным сбоем системы управления;

• опасности, связанные с отсутствием учета эргономичных требований и принципов.

К опасностям, связанным с системой управления относят:

• неправильный выбор типа и количества средств отображения информации (СОИ);

• неправильная конструкция органов управления и неправильный режим их работы;

• неправильное размещение органов управления и СОИ;

Рассмотрим опасности, вызванные неожиданным сбоем работы системы управления. Сбой работы системы управления может произойти вследствие следующих событий:

• выход из строя или нарушение в работе элементов системы управления;

• прекращение подачи энергии и восстановление энергоснабжения после перерыва;

• внешнее влияние на оборудование;

• ошибки в программном обеспечении;

• ошибки оператора.

К опасностям, связанным с отсутствием учета эргономичных требований и принципов, относят:

• неудобную рабочую позу, чрезмерные или повторяющиеся физические нагрузки на организм оператора;

• недостаточный обзор с пульта управления;

• неудобная конструкция, размещение или маркировка элементов управления;

• неудобная конструкция или размещения приборов контроля;

• недостаточное освещение;

• повышенный уровень шума и вибрации на рабочем месте;

• пренебрежение средствами индивидуальной защиты;

• умственная перегрузка, стресс и т.п., возникающие во время рабочего процесса, процесса контроля работы системы управления;

• ошибки, неправильное поведение оператора.

Анализ и правильное использование сведений о распределении, динамике и причинах производственного травматизма при эксплуатации автоматических линий, ПР, РТК и РТУ позволяют избежать повторения ошибок при проектировании, создании и эксплуатации новых автоматических линий, комплексов и производств.

Таблица 3.31 – Разновидности энергии и связанные с ними опасные и вредные факторы на различных этапах эксплуатации роботизированных производств

Вид энергии	Вид воздействия	Этапы эксплуатации
		Транспортировка и монтаж	Сборка и подготовка	Програм-мирование	Испытания	Пуско-наладочные работы	Автоматический режим работы
1 Механическая энергия
– потенциальная энергия	Удар робота	+	+			+
	Падение робота	+	+	+	+	+	+
	Переверстывание робота	+			+		+
– кинетическая энергия	Удар по детали			+	+	+	+
	Столкновение с движущим ПР			+	+	+	+
	Зажим между ПР и оборудованием			+	+	+	+
2 Электрическая энергия	Поражение электрическим током			+	+	+	+
3 Энергия сжатого воздуха и жидкости	Взрыв магистрали			+	+	+	+
4 Химическая и физическая энергия	Взрыв			+	+	+	+
	Контакт с вредными веществами			+	+	+	+
	Шум			+	+	+	+
	Вибрация				+		+
5 Тепловая энергия	Ожоги			+	+	+	+
	Переохлаждения			+	+	+	+