Размещено на http://www.allbest.ru/

Харківська національна академія міського господарства

УДК 65.015.11+34

05.01.04 - Ергономіка

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Розробка методів ергономічної експертизи нещасних випадків у виробничих системах "людина-техніка-середовище"

Сабадаш Володимир Вікторович

Харків - 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Українській інженерно-педагогічній академії, Міністерство освіти і науки України

Науковий керівник:

- кандидат технічних наук, професор Іванов Віктор Георгійович, Українська інженерно-педагогічна академія, професор кафедри охорони праці та навколишнього середовища

Офіційні опоненти:

- доктор технічних наук, професор Самсонкін Валерій Миколайович, Державний науково-дослідний центр залізничного транспорту, директор м. Київ

- кандидат технічних наук, доцент Кисельов Володимир Борисович, Київський науково-дослідний інститут судових експертиз, директор м. Київ

Провідна установа: Українська державна академія залізничного транспорту, кафедра охорони праці та навколишнього середовища, Міністерство транспорту та зв'язку України, м. Харків

Захист відбудеться "1"червня 2007 р. о 14 - 30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.089.03 у Харківській національній академії міського господарства за адресою: м. Харків, вул. Революції, 12

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківської національної академії міського господарства за адресою: м. Харків, вул. Революції, 12.

Автореферат розісланий "23" квітня 2007р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради І.Е. Линник

Анотація

Сабадаш В.В. Розробка методів ергономічної експертизи нещасних випадків у виробничих системах "людина-техніка-середовище". - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.01.04 - ергономіка. - Харківська національна академія міського господарства, Харків, 2007.

У дисертації подано теоретичне обґрунтування і вирішення наукового завдання розробки методів проведення і організації ергономічної експертизи нещасних випадків у виробничих системах "людина - техніка - середовище". Сформовано понятійний апарат судово-ергономічної експертизи, виявлено й обґрунтовано актуальні завдання розробки методів судово-ергономічної експертизи нещасних випадків у виробничих СЛТС. Розроблено модель знань про порушення ергономічних норм і вимог при проектуванні, організації, експлуатації робочих місць, що забезпечує ретроспективне й вбудоване пояснення механізму порушення в СЛТС. Моніторинг станів ергономічного забезпечення виробничих СЛТС з метою профілактики нещасних випадків представлений як керований напівмарківський процес. Викладено нові напрямки й засоби автоматизації процедур ергономічної експертизи.

Ключові слова: ергономіка, виробничі системи "людина-техніка-середовище", нещасні випадки, ергономічні причини, судово-ергономічна експертиза, моделі порушень, моніторинг ергономічного забезпечення, оптимальна частота ергономічних процедур, автоматизація процедур експертиз.

Аннотация

Сабадаш В.В. Разработка методов эргономической экспертизы несчастных случаев в производственных системах "человек-техника-среда". - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.01.04 - эргономика - Харьковская национальная академия городского хозяйства, Харьков, 2007.

В диссертации представлено теоретическое обоснование и решение научной задачи разработки методов проведения и организации эргономической экспертизы несчастных случаев в производственных системах "человек - техника - среда".

В первом разделе сформирован понятийный аппарат судебно-эргономической экспертизы, а также выявлены и обоснованы актуальные проблемы разработки методов судебно-эргономической экспертизы несчастных случаев в производственных СЧТС.

Установлено, что несчастные случаи в производственных СЧТС составляют около 25% всех несчастных случаев, из них 80-90% происходит из-за несовершенства эргономических факторов, т.е. 20% от несчастных случаев на производстве. В связи с этим при судебном расследовании происшествий в системах, которые можно определить как СЧТС, всё чаще встает вопрос о действительной вине человека - оператора, что, естественно, делает уже сейчас востребованной судебно-эргономическую экспертизу несчастных случаев в производственных СЧТС. Поэтому если разработать исследовательские средства, которые могут установить тот факт, что реальный уровень эргономичности СЧТС не обеспечивает её надёжного функционирования, то это может быть, с одной стороны, достаточным юридическим основанием для снятия вины с оператора СЧТС в этом несчастном случае, с другой стороны, достаточным основанием для выдачи предписания собственнику предприятия со стороны правоохранительных органов Украины об организации мониторинга эргономического обеспечения СЧТС с целью профилактики несчастных случаев в этих системах. Поэтому целью исследования является разработка методов проведения и организации эргономической экспертизы несчастных случаев в производственных СЧТС. В конце раздела сформулированы задачи, решение которых в комплексе позволяет достичь цели диссертационного исследования.

Во втором разделе "Информационное моделирование следственно-экспертных ситуаций при проведении эргономической экспертизы несчастных случаев" разработаны новые методы и средства проведения судебно-эргономической экспертизы отдалённых причин несчастных случаев в производственных СЧТС.

Разработана модель знаний о нарушениях эргономических норм и требований при проектировании, организации, эксплуатации рабочих мест, которая обеспечивает ретроспективное и встроенное объяснение механизма нарушения в СЧТС. Ретроспективное объяснение состоит в разъяснении того или иного наблюдаемого нарушения на основании анализа семантической сети. Формирование текстов объяснения дополняется извлечением поясняющих текстов, заранее присоединенных к тем правилам, которые были активизированы. Модель является составной частью базы объективных и субъективных схем системы поддержки судебно-эргономической экспертизы. Модель позволяет формировать ответы на следующие запросы, с которыми судебно-технический эксперт может обратиться к системе поддержки судебно-эргономической экспертизы: назвать возможные причины каждого наблюдаемого события-следствия; упорядочить по вероятности возможные причины наблюдаемых следствий; перечислить наиболее вероятные события, составляющие цепь развития каждого нарушения.

В третьем разделе "Мониторинг состояний эргономического обеспечения производственных СЧТС для целей профилактики несчастных случаев" мониторинг состояний представлен как управляемый полумарковский процесс с шестью состояниями. В качестве "дохода" в этой модели принято число опасных и необратимых ситуаций, вызванных "человеческим фактором". Для случая мониторинга состояний с одинаковыми интервалами проверок впервые поставлена и решена прикладная задача выбора управлений процессом профилактики несчастных случаев, вызываемых несовершенством эргономического обеспечения. Показано, что в качестве математической схемы мониторинга эргономического обеспечения СЧТС может служить конечношаговая управляемая (по результатам экспертиз) Марковская цепь. Процедура поиска решения демонстрирует возможность применения алгоритма динамического программирования Ховарда.

В четвёртом разделе "Автоматизация процедур эргономических экспертиз СЧТС" изложены новые направления автоматизации процедур эргономической экспертизы. В этом направлении: а) разработана модель деятельности эксперта-эргономиста, разрабатывающего эргономическую модель безопасной (нормативной) ситуации. Модель представлена схемой алгоритма деятельности, в котором выделены этапы, допускающие автоматизацию процедур эргономической экспертизы; б) выполнено информационное моделирование предметной области данных о качестве выполнения оператором типовых действий и операций. Моделирование включало: выделение информационных объектов; анализ запросов к банку эргономических данных; установление структурных связей информационных объектов. Разработан программный комплекс и автоматизированная технология проведения судебно-эргономической экспертизы несчастных случаев в производственных СЧТС.

Разработана методика проведения эргономической экспертизы при расследованиях несчастных случаев в производственных СЧТС, что позволяет: сокращать время у работников НИИ судебных экспертиз Минюста Украины, повысить уровень объективности расследования и установления причин несчастных случаев; снизить число случаев необоснованного привлечения к судебной ответственности операторов СЧТС по фактам несчастных случаев и аварий.

Ключевые слова: эргономика, производственные системы "человек - техника - среда", несчастные случаи, эргономические причины, судебно-эргономическая экспертиза, модели нарушений, мониторинг эргономического обеспечения, оптимальная частота эргономических процедур, автоматизация процедур экспертиз.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Сучасний світ характеризується зростанням швидкостей, вимогами до точності виконання роботи людиною-оператором, інтенсифікації її діяльності, зростанням складності систем "людина - техніка - середовище" (СЛТС). Робота в сучасних СЛТС потребує від людини найвищої мобілізації своїх здібностей: психологічних, емоційних, вольових та ін. Така діяльність має високий рівень темпової та емоційної напруженості. Стрес у роботі оператора став звичайним явищем. Тому зростають частка помилок у СЛТС з вини людини та їх негативні наслідки. З іншого боку, в Україні зменшується кількість кваліфікованих робітників, спроможних вправитися зі складним виробництвом та обладнанням. Ергономічна освіта в Україні знаходиться в не найкращому стані, спеціалістів з ергономіки небагато, а їх знання не завжди враховуються. Тому з'являється дедалі більше виробництв, систем, складних виробів, які спроектовані або організовані без урахування ергономічних норм та вимог. У результаті дії цих чотирьох вищезазначених факторів ростуть й відповідно буде зростати на Україні кількість нещасних випадків з вини людини. Незважаючи на загальнодержавні заходи, рівень травматизму в суспільному виробництві України протягом останніх років залишається високим. У 2004 р. в Україні травмовано 22691 чоловік, загинуло 1164 робітників. Як наслідок, збільшується, кількість судових справ, пов'язаних з порушеннями правил безпеки життєдіяльності й охорони праці. У виробничих системах ЛТС мають місце пригоди, які кваліфікуються при попередньому розслідуванні як нещасні випадки, що виникли через певні дії людини. У дійсності персонал СЛТС не порушив жодної діючої інструкції, регламентуючої їх діяльність у цій СЛТС. Справжнє невиконання обов'язків людиною-оператором може встановити тільки суд на основі висновків судово-технічної експертизи, але на сьогоднішній день судово-технічна експертиза не має дослідницьких засобів, за допомогою яких можна встановлювати рівень ергономічності системи, необхідний для її надійного функціонування. Тому при судовому розслідуванні нещасних випадків у системах, які можна виділити як СЛТС, дедалі частіше постає питання про дійсну провину людини-оператора, що робить уже сьогодні потрібною судово-ергономічну експертизу нещасних випадків у виробничих СЛТС. Потрібно розробити методи й процедури ергономічної експертизи як самої СЛТС, так і обставин нещасних випадків у цих системах. На основі аналізу висновків судово-технічних експертиз, що зберігаються в архіві Харківського НДІ судових експертиз ім. Засл. проф. Н.С. Бокаріуса (ХНДІСЕ) Міністерства юстиції України, можна вважати, що через ергономічні причини відбувається близько 20% нещасних випадків на виробництві.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційну роботу виконано згідно з державним планом науково-дослідних робіт судово-експертних установ Міністерства юстиції України за темою "Розробка методики експертних досліджень вимог ергономіки у справах, пов'язаних з невиконанням правил електробезпеки" (номер державної реєстрації 0103U003726, УДК 628.74:008.4), включеною в програму досліджень лабораторії інженерно-транспортних, пожежно-технічних досліджень, досліджень в галузі охорони праці та безпеки життєдіяльності Харківського науково-дослідного інституту судових експертиз ім. Засл. проф. М.С. Бокаріуса.

Мета і завдання дослідження

Метою дослідження є розробка методів проведення та організації ергономічної експертизи обставин нещасних випадків у виробничих системах "людина - техніка - середовище".

Гіпотеза дослідження: у виробничих системах "людина - техніка - середовище" однією з причин нещасних випадків, встановлюваних у процесі судово-технічного дослідження, може бути неергономічність СЛТС. Якщо розробити дослідницькі засоби, з використанням яких може бути встановлений факт того, що реальний рівень ергономічності СЛТС не забезпечує її надійного функціонування, то це може бути, з одного боку, достатньою юридичною підставою для зняття обвинувачення з оператора СЛТС у цьому нещасному випадку, а з іншого - достатньою умовою для видачі припису з боку правоохоронних органів України про організацію моніторингу ергономічного забезпечення СЛТС з метою профілактики та попередження нещасних випадків у цих системах.

Відповідно до мети й гіпотези дослідження для вирішення наведеного протиріччя були поставлені наступні завдання і дослідження:

1. Проведення критичного аналізу науково-технічної літератури та нормативних документів у галузі ергономіки з метою виявлення ступеня розробки проблеми дослідження. Розробка понятійного апарату судово-ергономічної експертизи, виявлення та обґрунтування актуальних завдань з розробки методів судово-ергономічної експертизи нещасних випадків у виробничих системах "людина - техніка - середовище".

2. Розробка моделі знань про порушення ергономічних норм та вимог при проектуванні, організації, експлуатації робочих місць.

3. Створення алгоритму і засобів діяльності експерта-ергономіста при моделюванні експертних ситуацій нещасного випадку з використанням системи підтримки судово-ергономічної експертизи.

4. Розробка моделі моніторингу стану ергономічного забезпечення виробничих СЛТС з метою профілактики нещасних випадків.

5. Постановка та вирішення завдання визначення оптимальної частоти проведення ергономічних експертиз у виробничих СЛТС.

6. Виявлення та реалізація нових напрямків автоматизації процедур ергономічної експертизи.

Об'єктом дослідження є нещасні випадки у виробничих системах "людина-техніка-середовище".

Предметом дослідження є ергономічна експертиза обставин нещасних випадків у виробничих системах "людина-техніка-середовище".

Методи дослідження. Роботу виконано з використанням апробованих методів дослідження, адекватних поставленій меті, завданню та перевірці висунутої гіпотези дисертаційного дослідження, а саме:

- загальнонаукових: теоретичного пошуку (аналіз наукової літератури та документів, вивчення і узагальнення практичного досвіду), системно-структорові (порівняння, класифікація, систематизація) з метою визначення стану дослідження обраної наукової проблеми; концептуально-порівняльного аналізу з метою виявлення понятійно-категоріального апарату судової ергономіки, визначення теоретичних та прикладних аспектів дослідження, визначення;

- емпіричних: аналіз дій операторів виробничих СЛТС та аналіз організації їх діяльності; аналіз та опрацювання висновків судово-технічних експертиз, пов'язаних з нещасними випадками на виробництві, з метою виявлення фактичних причин нещасних випадків та їх кількісних характеристик;

- математичних: теорії графів, теорії ймовірностей, причинового аналізу, байєсівського оцінювання гіпотез, семантичних мереж для створення моделі знань про порушення ергономічних норм та вимог при проектуванні, організації, експлуатації робочих місць операторів і для моделювання експертних ситуацій нещасного випадку; теорії керованих напівмарківських процесів для створення моделі моніторингу стану ергономічного забезпечення виробничих СЛТС; динамічного програмування для вибору керування процесом профілактики нещасних випадків, що викликані недосконалістю ергономічного забезпечення;

- методи створення програмних засобів і баз даних для створення автоматизованої технології оцінки показників якості нормативної та фактичної операторської діяльності.

Вирішення завдань дослідження дозволило отримати й винести на захист наступні наукові результати:

1. Метод і засоби виявлення віддалених ергономічних причин нещасного випадку у виробничих СЛТС.

2. Моделі моніторингу стану ергономічного забезпечення виробничих СЛТС та вибору керування процесом профілактики нещасних випадків, викликаних недосконалістю ергономічного забезпечення.

3. Автоматизовану технологію оцінки показників якості нормативної та фактичної операторської діяльності, що інтегрує математичні моделі узагальненого структурованого методу проф. А.І. Губинського й показники якості виконання оператором типових дій та операцій, отриманих з банку даних

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що:

- вперше розроблено методи й засоби проведення судово-ергономічної експертизи причин нещасних випадків у виробничих системах "людина - техніка - середовище", що включають: модель знань про порушення ергономічних норм і вимог при проектуванні, організації, експлуатації робочих місць, яка забезпечує ретроспективне й вбудоване пояснення механізму порушення в СЛТС; модель діяльності експерта-ергономіста при моделюванні експертних ситуацій нещасного випадку з використанням системи підтримки судово-ергономічної експертизи. Дотепер ергономічна експертиза розроблялася в основному стосовно об'єктів і систем військової техніки;

- вперше поставлено й вирішено завдання моніторингу станів ергономічного забезпечення виробничих СЛТС з метою профілактики нещасних випадків. Дотепер ергономічна експертиза СЛТС проводилася що найкраще тільки після нещасного випадку, у процесі досудового розслідування;

- отримав подальший розвиток перелік автоматизованих процедур ергономічного забезпечення виробничих СЛТС. Дотепер автоматизація йшла в напрямках створення банку антропометричних даних, ергономічного проектування робочих місць операторів систем військової техніки, ергономічного проектування щитів керування ТЕС, АЕС тощо. Відмінність одержаних результатів від вищевказаних полягає в тому, що вони орієнтовані на процедури ергономічних експертиз.

Практичне значення отриманих результатів полягає в наступному:

- органи досудового слідства МВС і Прокуратури України, судові органи України одержали методичні рекомендації з підготовки вихідних матеріалів для судового проведення ергономічної експертизи при розслідуваннях нещасних випадків у виробничих системах "людина - техніка - середовище", що дозволяє скорочувати час у працівників досудового слідства правоохоронних органів при підготовці матеріалів справ для призначення експертного дослідження, так і сам час судового розгляду матеріалів справ;

- НДІ судових експертиз Міністерства юстиції України одержали методику проведення ергономічної експертизи при розслідуваннях нещасних випадків у виробничих системах "людина - техніка - середовище", що дозволяє: скорочувати час у працівників НДІ судових експертиз України при підготовці експертних висновків за матеріалами справ збуджених за фактами нещасних випадків; підвищити рівень об'єктивності розслідування і установлення причин нещасних випадків спеціальними комісіями Держнаглядохоронпраці України; зменшити кількість випадків необґрунтованого залучення до судової відповідальності операторів СЛТС за фактами нещасних випадків і аварій;

- навчальний матеріал, підготовлений за результатами дисертаційного дослідження, дозволить майбутнім фахівцям глибше розібратися в причинах нещасних випадків на виробництві, навчитися виділяти ергономічні причини у виробничих системах "людина - техніка - середовище";

- у Державний департамент з нагляду за охороною праці України внесена пропозиція про доповнення класифікатора "Вид події, що призвела до нещасного випадку" у складі документа ДНАОП 0.00-4.03-01 "Положення про порядок розслідування і ведення обліку нещасних випадків, професійних захворювань і аварій на виробництві" розділом "Ергономічні причини нещасних випадків і аварій у СЛТС"; доповнення класифікатора ергономічними причинами дасть імпульс і слугуватиме підставою для підвищення рівня об'єктивності розслідування і встановлення причин нещасних випадків спеціальними комісіями Держнаглядохоронпраці України; зменшити число випадків необґрунтованого залучення до судової відповідальності операторів СЛТС за фактами нещасних випадків і аварій;

- суб'єкти промислово-господарської діяльності України й власники підприємств і організацій, на територіях яких стався нещасний випадок, стали одержувати приписи з боку правоохоронних органів України про організацію моніторингу ергономічного забезпечення СЛТС з метою профілактики нещасних випадків у виробничих системах "людина - техніка - середовище"; раніше подібного профілактичного заходу не існувало.

Результати дисертації впроваджені в практичну діяльність Донецького і Кримського науково-дослідних інститутів судових експертиз, прокуратур Ленінського району м. Дніпропетровська і Красноградського району Харківської області.

Результати дисертації впроваджені в навчальний процес Української інженерно-педагогічної академії, Харківського національного автомобільно-дорожнього університету, Харківського гідрометеорологічного технікуму.

Вони також включені в програму підготовки й атестації судових гірничотехнічних експертів та судово-технічних експертів у Донецькому й Кримському науково-дослідних інститутах судових експертиз.

Результати дисертації з метою профілактики нещасних випадків введені у практичну діяльність ЗАТ "Харківський ЗЕМВ-1" і ЗАТ "Південкабель". ергономіка експертиза оператор електробезпека

Особистий внесок здобувача. Дисертація є завершеною науковою працею. Основні результати в опублікованих роботах отримані автором особисто. У роботах, написаних у співавторстві, здобувачеві належать (згідно з переліком наукових праць, наведеним наприкінці автореферату): в роботах [4-6,9,10,15,21-24,26,28] - постановка завдань і розробка методів, співавторами виконане наукове редагування; у роботах [1-3,18,19,27] - постановка, опис і виконання експериментів й опрацювання їх результатів; у роботах [13,16] - відбір навчального матеріалу, розробка прикладів для навчання, співавтори брали участь у розробці програмного забезпечення і педагогічної технології.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідалися і обговорювалися на міжнародній науково-практичній конференції "Сучасний стан і перспективи розвитку нових напрямків судових експертиз у Росії й закордоном" (Калінінград, 2003); на міжнародній науковій конференції "UNITECH-04" (Габрово, Болгарія 2004); на міжнародній конференції "Схід - Захід: партнерство в судовій експертизі" (Новгород, 2004); на першому міжнародному науково-практичному семінарі керівників кафедр БЖДЛ "Удосконалення наукових і нормативно-методичних основ функціонування освітнього напрямку "Безпека життєдіяльності людей"" (Харків, 2004); на міжнародній науково-практичній конференції "Сучасні технології підготовки фахівців в умовах подальшого розвитку вищої освіти України" (Харків, 2005); на міжнародній науково-практичній конференції "Експертне забезпечення правосуддя: проблеми теорії й практики"(Сімферополь, 2006); на міжнародній науковій конференції "UNITECH-06" (Габрово, Болгарія 2006); на засіданнях кафедри охорони праці й безпечної життєдіяльності УІПА, на засіданнях вченої ради ХНДІСЕ.

Публікації. За результатами проведених досліджень опубліковано 28 наукових праць, з них 15 статей надруковані в спеціалізованих виданнях, що входять до переліку ВАК, 8 статей - в наукових виданнях, 3 статті - в закордонних виданнях, 2 - тези доповідей.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел із 116 найменувань і чотирьох додатків. Повний зміст роботи викладений на 161 сторінці. Робота містить 14 таблиць і 50 рисунків.

Основний зміст дисертації

У вступі обґрунтовано актуальність і необхідність дослідження, визначені об'єкт, предмет, мета, гіпотеза й завдання дослідження, розкриті наукова новизна, вірогідність, теоретичне й практичне значення отриманих результатів, сформульовані основні положення, що виносяться на захист, відзначений особистий внесок здобувача в роботах, написаних у співавторстві, а також наведені відомості про апробацію і впровадження результатів дослідження в практику.

У першому розділі "Аналіз стану питання, опис предметної галузі, огляд літератури й формулювання завдання дослідження" - сформований понятійний апарат судово-ергономічної експертизи, виявлені й обґрунтовані актуальні завдання розробки методів судово-ергономічної експертизи нещасних випадків у виробничих СЛТС.

Установлено, що нещасні випадки у виробничих СЛТС становлять близько 25% всіх нещасних випадків, з них 80-90% відбувається через недосконалість ергономічних чинників, тобто 20% від нещасних випадків на виробництві. Разом з цим установлено, що в чинних нормативних законодавчих актах у класифікаторі причин нещасних випадків відсутні види подій і покажчики причин нещасних випадків, пов'язаних з ергономічним забезпеченням технологічних процесів, устаткування, пристроїв, інструменту. У зв'язку з цим під час судового розслідування подій у системах, які можна визначити як СЛТС, дедалі частіше постає питання про дійсну провину людини, що, звичайно, робить конче необхідною судово-ергономічну експертизу (СЕЕ) нещасних випадків у виробничих СЛТС.

Пропонується об'єктами судово-ергономічної експертизи вважати функціональні і/або структурні компоненти СЛТС. Ці компоненти стають об'єктами СЕЕ тільки в тому разі, якщо в СЛТС сталася подія, причиною якої, на думку слідства, є дія або бездіяльність персоналу, але персонал у ролі "людини-оператора" не порушив жодної чинної інструкції. Встановлено, що, незважаючи на те, що фактичних підстав для проведення судово-ергономічної експертизи буває досить багато, юридичні підстави для проведення цієї експертизи в даний час відсутні. Проблема використання ергономічної експертизи в судово-технічних розслідуваннях вимагає розв'язання наступних завдань: 1) розробки методик проведення ергономічної експертизи різних об'єктів; 2) установлення ергономічних норм або вимог з позиції безпечної праці або розробки методів їх формування; 3) розробки правової бази проведення СЕЕ.

Якщо розробити дослідницькі засоби, які можуть установити той факт, що реальний рівень ергономічності СЛТС не забезпечує її надійного функціонування, тоді це може бути, з одного боку, достатньою юридичною підставою для зняття провини з оператора СЛТС у цьому нещасному випадку, з іншого боку, достатньою підставою для видачі власнику підприємства припису з боку правоохоронних органів України про організацію моніторингу ергономічного забезпечення СЛТС з метою профілактики нещасних випадків у цих системах. Отже, треба створити методи й процедури ергономічної експертизи як самої СЛТС, так і обставин нещасного випадку в цій СЛТС.

Наприкінці розділу сформульовані завдання, вирішення яких у комплексі дозволяє досягти мети дисертаційного дослідження.

У другому розділі "Інформаційне моделювання слідчо-експертних ситуацій при проведенні ергономічної експертизи нещасних випадків" розроблені нові методи й засоби проведення судово-ергономічної експертизи віддалених причин нещасних випадків у виробничих СЛТС.

Створено модель знань про порушення ергономічних норм і вимог при проектуванні, організації, експлуатації робочих місць. Знання про розвиток порушень подаються у вигляді семантичної мережі на двох рівнях: у базі знань і в базі даних. У базі знань повинна зберігатися інтенсіональна семантична мережа, у базі даних - екстенсіональна семантична мережа. Модель забезпечує ретроспективне й вбудоване пояснення механізму порушення в СЛТС. Ретроспективне пояснення полягає в поясненні того або іншого спостережуваного порушення на підставі аналізу семантичної мережі. Формування текстів пояснення доповнюється добуванням пояснювальних текстів, заздалегідь приєднаних до тих правил, які були активовані. Модель є складовою частиною бази об'єктивних і суб'єктивних моделей системи підтримки судово-ергономічної експертизи (СПСЕЕ), концептуальна схема якої запропонована в дисертації.

Завдання аналізу розвитку порушень сформульоване в такий спосіб. Задана причиново-наслідкова мережа подій (ПНМП), отримана при перетворенні інтенсіональної семантичної мережі, у вигляді графа G=(X, D). Кожна вершина ПНМП xX - це відхилення певного параметра, що характеризує виробничий або організаційний процес, від нормального значення. Аналіз ПНМП проводиться при наступних допущеннях. Кожна дуга (i, k) D має вагу pik, рівну імовірності того, що причина i викликає наслідок k, причому

0?pik?ri,

де k Гi, а Гi - безліч індексів вершин, що є наслідком i-ї причини, ri - кількість таких вершин. Кожна пара порушень "причина - наслідок" розглядається незалежно від інших можливих пар. На підставі матеріалів судового розслідування судово-технічний експерт виділяє для себе деякі кінцеві наслідки й може звернутися до системи підтримки судово-ергономічної експертизи з наступними запитами:

- назвати можливі причини кожної спостережуваної події-наслідку;

- упорядкувати за ймовірністю можливі причини спостережуваних наслідків;

- перелічити найбільш імовірні події, що становлять цикл розвитку кожного порушення.

Необхідно створити механізм формування відповідей на дані запити. Математично це означає розв'язання наступного завдання: потрібно знайти першопричину , таку, щоб

і знайти шлях

,

де Р(аj / b1) - умовна ймовірність того, що першопричина aj має місце за умови, що кінцевий наслідок b1 відбувся.

У математичному плані для формування відповідей на запити застосовуються відомі алгоритми пошуку найкоротшого шляху й побудови множини зворотної досяжності Q(br) для вершини br, обраної як кінцевий наслідок, а також спеціально розроблений алгоритм обчислення для кожної першопричини aj імовірності одержання даного наслідку b1 за умови, що має місце першопричина, і в подальшому баєсівському оцінюванні гіпотез про першопричини.

Створений алгоритм діяльності експерта-ергономіста при моделюванні експертних ситуацій нещасного випадку з використанням СПСЕЕ. Основні етапи алгоритму:

- створення нової семантичної мережі або вибір мережі прецеденту;

- вибір експертних версій і розв'язання зворотного завдання для кожної версії;

- аналіз наявності засобів ергономічного забезпечення діяльності оператора або групи операторів, причетних до нещасного випадку;

- моделювання слідчо-експертних ситуацій з новими елементами ергономічного забезпечення діяльності операторів відповідно до ергономічних вимог;

- обґрунтування експертного рішення.

Відмінність отриманих результатів від відомих у сфері ергономічної експертизи об'єктів і систем військової техніки полягає в тому, що вперше поставлене й вирішене завдання розробки комплексу методів, які дозволяють виявити віддалені ергономічні причини нещасного випадку. Практична значущість цього результату полягає в тому, що він дозволяє: уникнути необґрунтованого притягнення до кримінальної відповідальності й неправомірного засудження операторів, помилкові дії яких були викликані неергономічністю робочого місця або робочого середовища; за рахунок висновків ергономічної експертизи уникнути звільнення справжніх винуватців нещасних випадків від кримінально-правового покарання.

У третьому розділі "Моніторинг станів ергономічного забезпечення виробничих СЛТС з метою профілактики нещасних випадків" основне завдання формулюється в такий спосіб. Моніторинг станів ергономічного забезпечення СЛТС полягає у проведенні послідовності перевірок п = { рp }, p = 1, 2, … (поточного контролю). Моменти перевірок tp і tp+1 розділені інтервалами часу фp. Кожна перевірка рp має свою "вартість" і може мати два результати: позитивний і негативний. Позитивним результатом називається випадок, коли перевірка рp виявляє відсутність небезпечних ситуацій у всіх СЛТС.

Інтервал фp між перевірками може бути різним. Часті перевірки спричиняють надмірно велике навантаження на експертів-ергономістів і призводять до підвищення вартості моніторингу станів ергономічного забезпечення СЛТС. Однак необґрунтоване зменшення частоти перевірок може викликати зростання травматизму через неможливість своєчасної розробки належних профілактичних заходів. Зміну в часі числа небезпечних і необоротних ситуацій можна визнати безперервним випадковим процесом QФ(t).

Необхідно розробити таку процедуру моніторингу станів ергономічного забезпечення СЛТС, щоб з урахуванням властивостей процесу QФ(t) і наявних ресурсів забезпечити до моменту Т відсутність необоротних ситуацій, що формально має вигляд: планове число небезпечних і необоротних ситуацій Qп = 0.

Для вирішення цього завдання прийняті наступні допущення: 1) СЛТС із будь-якого стану

zp = r з

а час фp може перейти в будь-який стан

zp+1 = s

з кінцевою ймовірністю prs ; 2) імовірність переходу СЛТС зі стану r у стан s на кроці 1, 2, …, n залежить тільки від стану r, так що умовний розподіл імовірностей

prs = P{zp+1 = s | zp=r}

(p = 1, 2, …, n: r, s = 1, 2, 3,4,5,6,7) містить всю інформацію, необхідну для утворення послідовності станів ергономічного забезпечення, тільки-но стає відомим z0 ; 3) час фrs між переходами процесу можна розглядати як випадкову величину з розподілом, що залежить від r і s; 4) з кожним станом r можна зв'язати кінцеве число припустимих керувань, що впливають на тривалість перехідного інтервалу й на ймовірність переходу в наступний стан; 5) з кожним керуванням може бути зв'язаний деякий "дохід", що виражається чисельно через кількість нещасних випадків. Уведені допущення дозволяють описати процес моніторингу станів ергономічного забезпечення СЛТС як керований напівмарківський процес.

Ефективний моніторинг припускає вирішення двох завдань: вибору оптимальної частоти проведення ергономічних експертиз і вибору стратегій ергономічного забезпечення СЛТС за даними ергономічних експертиз. Розглянуто чотири моделі пошуку: модель з кінцевим часом функціонування і з переоцінкою; модель з нескінченним часом функціонування і з переоцінкою; модель без переоцінки; модель вибору стратегій, що не залежать від часу (однорідних стратегій). У якості "доходу" в моделях цих завдань прийняте очікуване переоцінене число небезпечних і необоротних ситуацій, викликаних "людським чинником", за час переходу процесу моніторингу зі стану r у стан s:

,

де Qrs(t/ф) - довільна функція доходу;

Frs(t) = P{ фrs ? t}

(t > 0; r,s = 1,2,3,4,5,6,7) - випадкова функція розподілу перехідного інтервалу;

- коефіцієнт переоцінки, що враховує дисконтування доходу.

Середній однокроковий переоцінений дохід при виході зі стану r дорівнює

Практичний інтерес викликає випадок однорідних стратегій. Дохід від будь-якої однорідної стратегії повинен відповідати системі рівнянь



У роботі розглянутий окремий випадок завдання доходу у вигляді

для , де константа "інтенсивність доходу " має фізичне значення "середнє число небезпечних ситуацій, що виникли у СЛТС за місяць". Приймемо, що всі інтервали мають фіксовану довжину , і в кожному стані r існують керування ш. Тоді

.

При відомих імовірностях переходів зі стану r у стан s для кожного керування і значеннях ця формула дозволяє на основі алгоритму динамічного програмування Ховарда вибирати стратегії ергономічного забезпечення СЛТС за даними ергономічних експертиз.

Відмінність отриманих результатів від відомих у галузі ергономічної експертизи об'єктів і систем військової техніки полягає в тому, що вперше поставлене й вирішене завдання моніторингу станів ергономічного забезпечення виробничих СЛТС з метою профілактики нещасних випадків. Дотепер ергономічна експертиза проводилася в найкращому разі тільки після нещасного випадку, у процесі досудового розслідування.

У четвертому розділі "Автоматизація процедур ергономічних експертиз СЛТС" викладені нові напрямки автоматизації процедур ергономічної експертизи, зокрема: а) створена модель діяльності експерта-ергономіста, що розробляє ергономічну схему безпечної (нормативної) ситуації. Модель (рис.1) подана як схема алгоритму діяльності, в якому виділені етапи, що допускають автоматизацію процедур ергономічної експертизи; б) виконано інформаційне моделювання предметної сфери даних про якість виконання оператором типових дій і операцій. Моделювання включало: а) виділення інформаційних об'єктів, у тому числі: установлення складу й змісту об'єктів-джерел інформації про якість виконання операції; аналіз даних з виділених джерел ергономічної інформації; формування інформаційних об'єктів; опис інформаційних об'єктів; б) аналіз запитів до банку ергономічних даних; в) установлення структурних зв'язків інформаційних об'єктів. У результаті моделювання створена інфологічна схема бази даних про якість виконання оператором типових дій і операцій.

Розроблено автоматизовану технологію оцінки показників якості нормативної й фактичної операторської діяльності.

Оцінка показників якості операторської діяльності заснована на відомому й багаторазово перевіреному структурному методі проф. Губінського А.І. Розроблене програмне забезпечення, що інтегрує математичні моделі цього методу й дані про якість виконання оператором типових дій та операцій.

Результатом автоматизованої оцінки є наступні показники якості реалізації всього алгоритму функціонування СЛТС: імовірність безпомилкового виконання; математичне очікування часу виконання; дисперсія часу виконання. Створено інформаційну систему даних про помилки операторів, що є необхідною на певних кроках алгоритму побудови моделі безпечної операторської діяльності з використанням банку ергономічних даних.



Рис. 1. Схема побудови моделі безпечної операторської діяльності з використанням банку ергономічних даних

Результати дисертаційного дослідження впроваджувалися на об'єктах, які умовно можна розділити на п'ять типів: судові органи України, НДІ судових експертиз України, органи МВС і Прокуратури України, суб'єкти промислово-господарської діяльності, навчальні заклади. За змістом впроваджувані результати можна розділити на чотири типи:

- методика проведення ергономічної експертизи при розслідуваннях нещасних випадків у виробничих СЛТС;

- методичні рекомендації з підготовки вихідних матеріалів для проведення ергономічної експертизи при розслідуваннях нещасних випадків у виробничих СЛТС;

- методичні рекомендації з підготовки приписів власникам підприємств і організацій про організацію моніторингу ергономічного забезпечення СЛТС;

- навчальний матеріал, методичне забезпечення і комп'ютерні засоби за темою "Ергономічна експертиза нещасних випадків на виробництві".

Ефект від впровадження результатів дисертаційного дослідження проявляється у двох формах: економічній і соціальній. Джерелами економічного ефекту є економія "живої" праці: у працівників правоохоронних органів при підготовці матеріалів справи для призначення експертного дослідження - у середньому на 23%, у працівників НДІ судових експертиз при підготовці експертних висновків - у середньому на 35%. У середньому на 18% скоротився час судового розгляду матеріалів справ у судових органах. Джерелами соціального ефекту є фактичне й очікуване скорочення кількості нещасних випадків, підвищення якості підготовки майбутніх фахівців у галузі безпеки життєдіяльності та охорони праці.

Висновки

У дисертації подано теоретичне обґрунтування та вирішення наукового завдання розробки методів проведення й організації ергономічної експертизи нещасних випадків у виробничих системах "людина - техніка - середовище".

Аналіз науково-технічної літератури й дисертаційних досліджень за фахом "Ергономіка" в Україні і Росії, аналіз міжнародного досвіду розвитку ергономіки, аналіз нормативних документів дозволили виявити й обґрунтувати актуальні завдання розробки методів судово-ергономічної експертизи нещасних випадків у виробничих СЛТС. Установлено, що нещасні випадки у виробничих СЛТС становлять близько 25% всіх нещасних випадків, з них 80-90% відбувається через недосконалість ергономічних чинників, тобто 20% від нещасних випадків на виробництві. У зв'язку з цим у процесі судового розслідування подій у системах, які можна визначити як СЛТС, дедалі частіше постає питання про дійсну провину людини-оператора, що, звичайно, робить конче необхідною судово-ергономічну експертизу нещасних випадків у виробничих СЛТС. Тому якщо розробити дослідницькі засоби, які можуть установити той факт, що реальний рівень ергономічності СЛТС не забезпечує її надійного функціонування, то це може бути, з одного боку, достатньою юридичною підставою для зняття обвинувачення з оператора СЛТС у цьому нещасному випадку, з іншого - достатньою підставою для видачі припису власнику підприємства з боку правоохоронних органів України про організацію моніторингу ергономічного забезпечення СЛТС з метою профілактики нещасних випадків у цих системах.

У ході дисертаційного дослідження були вирішені всі поставлені в роботі завдання, розв'язано раніше сформульоване протиріччя, підтверджена висунута гіпотеза, досягнуті поставлені цілі й отримані наступні теоретико-методологічні, інструментальні й практичні результати.

1. Теоретико - методологічні результати:

· Уперше розроблений понятійний апарат судово-ергономічної експертизи нещасних випадків у виробничих СЛТС.

· Створена модель знань про порушення ергономічних норм і вимог при проектуванні, організації, експлуатації робочих місць, що забезпечує ретроспективне й вбудоване пояснення механізму порушення в СЛТС. Модель є складовою частиною бази об'єктивних і суб'єктивних схем системи підтримки судово-ергономічної експертизи. Модель дозволяє формувати відповіді на наступні запити, з якими судово-технічний експерт може звернутися до системи підтримки судово-ергономічної експертизи: назвати можливі причини кожної досліджуваної події-наслідку; впорядкувати за ймовірністю можливі причини досліджуваних наслідків; перелічити найбільш імовірні події, що становлять цикл розвитку кожного порушення. У математичному плані для формування відповідей на запити використовуються відомі алгоритми пошуку найкоротшого шляху й побудови множини зворотної досяжності, а також спеціально розроблений алгоритм обчислення для кожної першопричини ймовірності одержання даного наслідку за умови, що має місце першопричина, й у подальшому баєсівському оцінюванні гіпотез про першопричини. Відмінність отриманих результатів від відомих у сфері ергономічної експертизи об'єктів і систем військової техніки полягає в тому, що вперше поставлене й вирішене завдання розробки комплексу методів, які дозволяють виявити віддалені ергономічні причини нещасного випадку.

· Уперше створена модель моніторингу станів ергономічного забезпечення виробничих СЛТС з метою профілактики нещасних випадків. Дотепер ергономічна експертиза СЛТС проводилася в найкращому разі тільки після нещасного випадку в порядку досудового розслідування. Моніторинг станів ергономічного забезпечення виробничих СЛТС представлений як керований напівмарківський процес із шістьома станами.

· Виявлені нові напрямки автоматизації процедур ергономічної експертизи. У цьому напрямку: а) створена модель діяльності експерта-ергономіста, який розробляє ергономічну схему безпечної (нормативної) ситуації. Модель представлена схемою алгоритму діяльності, в якому виділені етапи, що допускають автоматизацію процедур ергономічної експертизи; б) виконане інформаційне моделювання предметної області даних про якість виконання оператором типових дій та операцій.

2. Інструментальні результати:

· Розроблений алгоритм і засоби діяльності експерта-ергономіста при моделюванні експертних ситуацій нещасного випадку з використанням моделей системи підтримки судово-ергономічної експертизи. Практична значущість цього результату полягає в тому, що він дозволяє: уникнути необґрунтованого залучення до кримінальної відповідальності й неправомірного засудження операторів, помилкові дії яких були викликані неергономічністю робочого місця або робочого середовища; за рахунок висновків ергономічної експертизи уникнути звільнення справжніх винуватців нещасних випадків від кримінально-правового покарання.

· Для випадку моделі моніторингу станів ергономічного забезпечення виробничих СЛТС з однаковими інтервалами перевірок уперше поставлене й вирішене прикладне завдання вибору керувань процесом профілактики нещасних випадків, які викликані недосконалістю ергономічного забезпечення. Показано, що як математична схема моніторингу ергономічного забезпечення СЛТС може виступати остаточно кроковий керований (за результатами експертиз) марківський процес. Процедура пошуку рішення заснована на алгоритмі динамічного програмування Ховарда.

· Одержав подальший розвиток перелік автоматизованих процедур ергономічного забезпечення виробничих СЛТС.

3. Прикладні результати:

· Розроблені програмний комплекс і автоматизована технологія проведення судово-ергономічної експертизи нещасних випадків у виробничих СЛТС.

· Створена автоматизована технологія оцінки показників якості нормативної і фактичної операторської діяльності. Результатом оцінки є наступні показники якості реалізації всього алгоритму функціонування СЛТС: імовірність безпомилкового виконання; математичне очікування часу виконання; дисперсія часу виконання.

· Розроблена методика проведення ергономічної експертизи при розслідуваннях нещасних випадків у виробничих СЛТС.

· Створений навчальний матеріал, що дозволяє майбутнім фахівцям глибше розібратися в причинах нещасних випадків на виробництві й навчитися виділяти ергономічні причини нещасних випадків у виробничих СЛТС.

Список опублікованих робіт з теми дисертації

Статті в провідних наукових спеціальних виданнях, затверджених ВАК України

1. Ильченко Б.М., Сабадаш В.В. Исследование условий безопасного производства сельскохозяйственных работ в пальментном саду под проводами ВЛ - 750кВ // Питання електрифікації сільського господарства. - Харків: ХДТУСГ, 1998.- Ювіл. зб. - C. 212-217.

2. Скобло Ю.С., Тищенко Л.Н., Бабко Л.І., Сабадаш В.В., Троянов Н.Н. Формирование и исследование методических предпосылок к оценке состояния безопасности труда в производственных условиях // - Харьков: ХГТУСХ, 2000. - Юбил. сб. - C. 216-220.

3. Ільченко Б.М., Попадченко С.А., Сабадаш В.В. Електричні впливи ліній електропередач на мобільні сільськогосподарські машини // Питання електрифікації сільського господарства. - Харків: ХДТУСГ, 2000. - Вип.3. - C. 220-224.

4. Ашеров А.Т., Сабадаш В.В. Судебно-эргономическая экспертиза: понятийный аппарат, методологические основы // Вестник ХНАДУ.- Харьков: ХНАДУ, 2003. - Вып. 23. - C. 61-66.

5. Ашеров А.Т., Сабадаш В.В., Изотова Е.А. Эргономические нормы и требования при выполнении судебно-технических экспертиз // Вестник ХНАДУ. - Харьков: ХНАДУ, 2003. - Вып. 24. - C. 53-59.

6. Ашеров А.Т., Сабадаш В.В.: Косвенные причины несчастного случая в системах "человек - техника - среда" // Вестник ХНАДУ. - Харьков: ХНАДУ, 2003. - Вып. 25. - C. 119-127.

7. Сабадаш В.В. Исследование эргономических требований при выполнении судебно-технических экспертиз безопасности жизнедеятельности и охраны труда // Вестник ХНАДУ.- Харьков: ХНАДУ, 2004. - Вып. 26. - C. 124-129.

8. Сабадаш В.В. Эргономические экспертизы в судебно-технических расследованиях: состояние, проблемы // Вестник ХНАДУ. - Харьков: ХНАДУ, 2005. - Вып. 28. - C. 71-78.

9. Ашеров А.Т., Сабадаш В.В. Эргономическая экспертиза обстоятельств несчастных случаев на производстве // Вестник ХНАДУ. - Харьков: ХНАДУ, 2005. - Вып. 31. - C. 48-52.

10. Тулупов С.Д., Сабадаш В.В. Судова експертиза порушень в галузі безпеки життєдіяльності, охорони праці та ергономічного забезпечення // Вестник ХНАДУ. - Харьков: ХНАДУ, 2006. - Вып. 32. - С.68-76.

11. Сабадаш В.В. Эргономическая экспертиза: методы исследования // Вестник ХНАДУ. - Харьков: ХНАДУ, 2004. - Вып. 27. - C. 244-248.

12. Сабадаш В.В. Влияние эргономических условий рабочего места операторов мобильных машин на уровень травматизма и профессиональной заболеваемости // Вестник ХНАДУ. - Харьков: ХНАДУ, 2005. - Вып. 30. - C. 23-26.

13. Ашеров А.Т., Сажко Г.И., Сабадаш В.В. Обучение эргономической экспертизе // Ювілейний зб. наук. праць, присвячений 75 - річчю ХНАДУ. - Харьков: ХНАДУ, 2005. -C. 67-70.