3. Полученные теоретическая и экспериментальная аналитические зависимости, графическое выражение которых имеет тождественный характер, позволяющие оценить функциональные возможности оператора мобильной машины, что является математической моделью подсистемы «машина».4. Количественная оценка функциональных возможностей комбайнера, определенная как показатель квалификации комбайнера, может быть получена как по результатам теоретических исследований, так и по результатам экспериментальных - тренажирования.5. Получена графическая зависимость критерия риска от функциональных возможностей подсистема «оператор».6. Разработана методика исследования утомляемости операторов в зависимости от процесса буксования МКМСН.7. Разработан прибор и методика для исследования буксования колесных машин.4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ4.1. Результаты определения показателя профессиональной пригодности тестированием и анкетированием операторов

Для оценки профессиональной пригодности испытуемых к профессии оператора зерноуборочного комбайна было проведено исследование методом тестирования по Айзенку повышающих квалификацию, проходящих подготовку и переподготовку в учебном центре при кафедре ЭА и ПО Челябинского агроин-женерного университета. Результаты экспериментальных исследований представлены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Результаты экспериментальных исследований профессиональной

пригодности испытуемых к профессии оператора зерноуборочного

комбайна по типу темперамента

Тип темперамента Соотношение контингента

человек %

Холерический 12 30,0

Сангвинический 24 60,0

Флегматический 1 2,5

Меланхолический 3 7,5

Итого 40 100

Анализ данных табл. 4.1 показал, что из 40 кандидатов к сангвиническому типу темперамента принадлежат 24 (60%), холерическому - 12 (30%), меланхолическому - 3 (7,5%) и флегматическому - 1 человеку (2,5%).

У мужчин преобладают лица сангвинического темперамента, их в 4 раза больше, чем холериков. Количественную оценку профессиональной пригодности испытуемых лиц на профессию оператора мобильной машины предлагается проводить по формуле:

Р = ах -Лх1 +а2 -Z*2 +ai *?*з +аА '?*4, (4-1)

где Р - показатель профессиональной пригодности контингента испытуемых, балл; aj, аг, аз, а4 - коэффициент весомости, соответственно для сангвиников,

флегматиков, холериков и меланхоликов в контингенте испытуемых; 2xj, Ex2, ?хз, ?х4- суммарная оценка положительных качеств каждого темперамента в контингенте испытуемых, балл.

Используя экспериментальные данные исследований суммарной оценки положительных качеств типа темперамента в контингенте испытуемых (табл. 2.2, гл. 2.3) и коэффициенты весомости типа темпераментов (табл. 4.1), по формуле (4.1) определим показатель профессиональной пригодности контингента испытуемых:

Р = 0,60-8 + 0,075-2 + 0,30-6 + 0,025-7 = 6,93

В том случае, когда все испытуемые, с профессиональной точки зрения, пригодны к профессии оператора (по всем позициям табл. 2.2,гл. 2.3), то значение Ртах = 8 (сангвиники). Таким образом профессиональная пригодность контингента исследуемых при Р = 6,93 - довольно высокая.

4.2. Результаты тренажа и установление закономерности влияния функциональной возможности подсистемы «оператор» на показатель уровня

квалификации

По экспериментальным данным по 40 комбайнерам (табл. 4.5) и по формуле (3.7) получена графическая зависимость (рис. 4.1), которую необходимо аппроксимировать экспоненциальной зависимостью, для чего составляем таблицу (4.2) изменений показателя квалификации операторов Ркжсги , определенные экспертами, от времени тренажа (*,-) при полном объеме выполненных управленческих воздействий (v= 1):

Таблица 4.2

Результаты бальной экспертной оценки показателя квалификации

Ц\, мин 0 5 10 20 30 40 50 60

РкЭКСП i 1,00 0,98 0,95 0,83 0,66 0,48 0,32 0,19

" ркэксп(^ф) ~ Функции быстродействия - от времени 1Ф

ф

Аппроксимируем данные в классе:

гкЭКСП i _ a -li

N

Ф

н J

при

N.

н

получим

- 1пР

кЭКСП i

t

F(t)

i

0.9 0.8 0.7 О.б 0.5 0.4 О.З 0.2 O.l О

.iv-• \ ....!------..., ! .....!" __]_Z 1 1 1 • С* . ; ¦___ _| __!_____ — -•V;-- ; .....• ¦ X . 1 --........«^-ч-» .......

О Ю 20 ЗО 40 50 бО 70 80 90 1ОО

t, MUH

Рис. 4.1. Зависимость нормированного показателя квалификации

Получим табличные значения (табл. 4.3).

Величины параметров системы

Таблица 4.3

tj, МИН 5 10 20 30 40 50 60

а-КГ4 8,080 5,129 4,658 4,4617 4,587 4,558 4,613

Находим по полученным данным среднее значение параметра:

а = 1а.10-4=32,368-10-4= -4

7 7

Подставляя параметр, зависимость примет вид:

N Рю(нф,Нн,1ф) = -^.ехр.(-4,62.10-4.4)*

N

Сравнительные значения Рк? и Рк показаны в таблице при _Ф. _ i

н

Таблица 4.4

Результаты сравнения экспертных и расчетных оценок показателя

квалификации

t

р 1,000 0,980 0,950 0,830 0,660 0,480 0,320 0,190 - -

Р кэ 1,000 0,989 0,955 0,831 0,660 0,477 0,315 0,189 0,104 0,052

Отклонения АР,- 0,000 -0,009 -0,005 -0,001 0,000 0,003 0,005 0,001 - -

N Значение ——РКоксп(у'1ф) является только функцией от времени. На рис.

4.1 построен график этой зависимости, который аппроксимирован экспоненциальной зависимостью вида:

F(t0) = exp.(-4,62 -10-4.ti). (4.2)

Используя формулы (3.7, раздел 3.5.1) и (4.2), получим зависимость для оценки показателя квалификации оператора по результатам исследования его деятельности на тренажере:

Ркэ =v.exp.(-4,62.1(T4 -t^- (4.3)

С помощью формулы (4.3) и результатов тренажа vn /ф каждого оператора можно получить показатель квалификации, который комплексно характеризует быстродействие, надежность и безопасность оператора в модельных условиях и который является количественной оценкой соответствия подсистемы «оператор» требованиям системы «О-К».

Следовательно, по зависимости (4.3), используя модернизированный комбайновый тренажер, можно количественно оценить человека в системе «О-М» и, далее, вычислить его критерий риска травмирования с учетом технологической безопасности системы «О-М», не учитывая влияния ее надежностью и доступности управленческих воздействий (принимаем систему абсолютно исправной, доступность приравниваем к ед. Ps=l).

4.3. Результат оценки функциональной возможности подсистемы «оператор»

Применение модернизированного комбайнового тренажера, имитирующего систему «О-К», позволяет получить количественную оценку функциональных возможностей подсистемы «оператор» по двум показателям:

- отношение v правильно выполненных регулировок к общему их числу при работе на тренажёре;

- время /ф, затраченное на выполнение управленческих воздействий. Оценка функциональных возможностей проводится по показателю (4.3):

PK3(v,t0) = v-eXp- -4,62-10 4-t^

¦4 л

По формуле (4.3) построены зависимости показателя квалификации от vh t

t, мин

Рис. 4.2. Зависимости показателя квалификации Ркэот времени /^ и отношения v

Используя изложенный в гл. 2.4 материал, связанный с преобразованием зависимости (2.19) (см гл. 2.3), получим выражение (4.4) для расчета критерия уровня риска травмирования. По экспериментальным данным показателя уровня квалификации и выражения (4.4) построим графики (рис. 4.3, 4.4, 4.5 и рис.

4...6, прил. Ж):

:П + 2-Р„.

(0,6п + 2) + 0,4Р,

(п + 3-2Рю)

(РКЭ+1) п

(4.4)

О 0.2

Рис. 4.3. Зависимости критерия уровня риска Rpjot времени t0 при v: 1,0; 0,8; 0,6; 0,2

по

R

РЭ

Rp(n, t, 1 , Ps) Rp(n, tcf>,0.6 , Ps) Rp(n, t,0.2 . Ps)

10 20 30 40 50 60 70 80 90 IOO tct> . MUM

Рис. 4.4. Зависимости критерия уровня риска RPs от отношения упри *: 10, 20, 50 мин

R

РЭ

t,p,MUH 'лг~' ^'l V

р

Рис. 4.5. Зависимости критерия уровня риска Ярэот времени /^ и отношения v

Таким образом, в результате теоретического анализа влияния основных факторов на уровень риска при выполнении оператором технологического процесса установлено следующее:

- влияние различных факторов на показатели работы мобильной машины подтверждает необходимость системного подхода к исследованию;

- наиболее существенное влияние на уровень риска оказывают как входные

факторы системы «0-М», состояние подсистемы «машина», так и внутренние - функциональная возможность подсистемы «оператор», выраженные через комплексный показатель - показатель уровня квалификации;

Ill

- математическая модель системы «О-М» выражает функциональную связь входных, внутренних и выходных факторов исследуемой системы;

- анализ математической модели системы показывает необходимость исследо-

вания характера изменения входных, внутренних факторов и их влияние на уровень риска подсистемы «оператор»;

- работа системы «О-М» проходит в условиях постоянно меняющихся характе-

ристик входных факторов, т.к. они не подчиняются определенной закономерности и носят случайный характер;

- основным внутренним фактором, приводящим в соответствие входные и выходные факторы системы, является функциональная возможность подсистемы «оператор» по управлению технологическим процессом мобильной машины;

- количественная оценка подсистемы «оператор» определяется показателем квалификации, как функцией от быстродействия и правильности выполнения действий оператора;

- для повышения уровня выходных факторов системы необходимо поднять функциональную возможность подсистемы «оператор».

4.4. Результаты экспериментальных исследований взаимосвязи показателя квалификации оператора мобильной колесной машины сельскохозяйственного назначения и характера изменения функциональной возможности

подсистемы «оператор»

Как было отмечено в гл. 4.4, по экспериментальным данным (табл. 4.2) сорока операторов, используя методику экспертных оценок, получена экспоненциальная зависимость (4.3):

PK3=v-exp^-4,62-10-4.t^,

по которой проводится оценка функциональных возможностей подсистемы «оператор» и присваивается соответствующий показатель квалификации оператору (см. табл. 3.1). Как видно из рис. 4.2 показатель квалификации Рк обратно пропорционально связан со временем тренажирования /ф. Наилучшее значение

Рк =Рв- определяется временным интервалом /# е(0...10), соответствующим эталонному времени выполнения полного цикла тренажирования при v =1. С увеличением времени тренажирования при той же правильности v значение Рк падает. При увеличении v и неизменном t показатель квалификации возрастает.

По результатам начального, цикла тренажирования комбайнеру присваивается первичный показатель квалификации Р0 . Статистический материал (табл. 2, 3, прил. Е) позволяет установить зависимость первичного коэффициент квалификации оператора от стажа Т его работы на мобильной сельскохозяйственной машине, полученной аналогичным методом аппроксимации экспериментальных данных:

Р0=0,75

1-0,88-ехр(—) 4,18

(4.5)

На рис. 4.8 представлен график, определяющий характер изменения Р0 в зависимости от стажа комбайнера.

Ро

1 0.90.7 0.6 РОСЛ 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 О

__1.Л^........•_.......... :.. ;....;

•/ I i i • ;

7 * ' '

О

8 Ю 12 14 16 18 20

т ,лет

Рис. 4.6. Изменение показателя квалификации Ро операторамобильной машины

от стажа его работы на машине

Анализ графика показывает, что показатель квалификации Р0 с ростом стажа возрастает, приближаясь к своему ассимптотическому значению Ро=0,75. Наиболее, интенсивный рост уровня квалификации комбайнера происходит первые шесть лет работы; в период от шести до десяти лет рост квалификации существенно замедляется, а со стажа десять лет - практически не возрастает.

Показатель квалификации Ро после первой контрольной тренировки операторов с различным стажем имеет существенный разброс от 0,1 до 0,7 (см. рис. 4.6).

Для того, чтобы уменьшить этот разброс и повысить показатель квалификации операторов с малым стажем, проводятся повторные циклы тренажирования, причем после каждого из них определяется уровень квалификации. Результаты повторных циклов представлены на рис. 4.7, который показывает эффективность использования комбайнового тренажера. По мере увеличения повтор-ностей циклов тренажирования коэффициент квалификации возрастает, а его разброс для комбайнеров с различным стажем сокращается. После пятой по-вторности нижнее значение показатель квалификации Р0 составляет 0,92, а верхнее - 0,98. Эффективность дальнейших циклов тренажирования уже незначительна.

Рк

0.7 PKIO.D

Pi (5.0

Ж2.1) °5

Pi(0,i) °4 О.З

ОЛ

° О 1 2 3 А 5 б

i

Рис. 4.7. Нарастание Ро по тренировкам для комбайнеров с различным стажем

Результаты повторных циклов тренажирования показывают, что каждый последующий цикл дает меньший прирост показатель квалификации, чем предыдущий (рис. 4.10). Экспериментальные результаты аппроксимированы линейной зависимостью:

AKi+1 =039(1-К,). (4.6)

.-.._¦ '¦_¦-' А'-':

т=о

ЛРм 0.5 0.45

0.4 0.350.3 P(Pi) 0.250.2 0.15

О Л 0.05

О 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Pi p.

Рис. 4.8. Зависимость прироста показателя квалификации APo+i за одну тренировку от его первичного значения

Как видно из графика, наибольший прирост уровня квалификации при тренажировании отмечен для операторов с малым начальным показателем квалификации Р0, т.е. с малым стажем работы. Этот факт и объясняет выравнивание коэффициента квалификации для комбайнеров с различным стажем при увеличении повторностей цикла тренажирования. Наибольшую пользу от по-вторностей цикла тренажирования получают молодые операторы, имеющие малый стаж работы на мобильной сельскохозяйственной машине.

На рис. 4.9. с использованием формулы (4.5) построена зависимость показателя уровня квалификации от повторностей цикла тренажирования для различных значений первичного показателя квалификации Р#. При сравнении графиков рис. 4.7 и рис. 4.9 видно, что кривые имеют тождественный характер. Статистический анализ опытных данных и расчетных результатов показывает, что среднее квадратическое отклонение составляет величину порядка а=0,028. Таким образом, модель процесса тренажирования, представлена множеством кривых на рис. 4.9, которые аппроксимированы зависимостью:

Р,=1-(1-Р0).ехр(у). (4.7)

Pi

I

0.9 0.8

Pi (0.8, i) °-7

"pi(o~6,i) 06

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 О

Pi(0.4, i) Pi(O.i)

Рис. 4.9. Изменение P, по циклам тренажирования относительно Ро

Имея модель процесса тренажирования (4.5), можно определить необходимое число повторностеи цикла тренажирования для операторов со стажем Т для того, чтобы достичь наперед заданного коэффициента Р*. Так как Ро=/(Т), то из (4.5) и (4.7) следует:

1,513(1-Р*)

-2 In-

0,372 + ехр

-Т

4,18

(4.8)

На рис. 4.10 показана зависимость необходимого числа повторностеи цикла тренажирования для комбайнеров со стажем Т е(0...10) лет и задаваемого конечного уровня квалификации Р*е(0,83; 0,93; 0,98). Результаты расчета совпадают с опытными данными и показывают, что число необходимых повторностеи, как правило, не превышает 5...6.

Определим зависимость, по которой можно было бы определить изменение уровня риска от стажа работы и количества циклов тренажа. Предварительно преобразуем выражения (4.5) и (4.7), вследствие чего получим:

РЮ...т =41-0,75

1-0,88-ехр(—) 418

•ехр(у)

(4.9)

i(0.98 ,T) i(0.93 ,T) i(0.83 ,T)

m * m P* p* =0,83 ...... =0,93 p*-. "... =0,98 ..........

I 23456789 10

, лет

Рис. 4.10. Зависимость необходимого числа повторностей цикла /тренажирования от стажа Т

работы оператора для достижения заданного Р*

Далее необходимо преобразовать зависимость (4.4, гл. 4.2), для чего используем полученную зависимость (4.9). В результате имеем универсальное выражение (4.10), по которому можно определить степень и характер изменения уровня критерия риска травмирования (по величине стажа работы оператора или функциональной возможности подсистемы «оператор», которую определяем экспериментально по показателям to и v) и необходимое количество циклов тренажа для снижения его до задаваемого предела.

КрЭ.1,Т~П + 2 P|o.i,T

(0,6n + 2) + 0,4P

(п+3-2РЮ!Т) s 1

("юл/Г + —) П

(4.10)

По графикам (рис. 4.11, 4.12) можно определить величину уровня риска учитывая степень изменения количества циклов тренажа и стажа работы.

R

КЭ.иТ

1 т0.8 Rp(n.O,i,Ps) 0/7

Rp(n,2,i,Ps) 6

Rp(n,4.l,Ps) 0_5

Rp(n,6,i,Ps) 4

Rp(n,20,i.Ps) оз

0.2 O.l

Рис. 4.11. Зависимость изменения уровня риска травмирования с увеличением числа повторностей цикла тренажирования при стаже Т: 0, 2,4, 6,20 лет

 Содержание     Получить работу