WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Для проведения эргономических исследований разработана трехмерная объемная модель системы «человек – экскаватор – забой». Модель позволяет посредством моделирования и экспериментирования выбрать рациональные конструктивно-технологические решения и выявить эргономические параметры ЭКГ, требующие совершенствования. Используя средства компьютерной графики для решения задачи пространственно-антропометрической совместимости машиниста экскаватора с элементами рабочего места, с помощью модели можно осуществить следующие операции:

  • трехмерное моделирование рабочего места машиниста с компоновкой элементов и обеспечение информационного взаимодействия;
  • моделирование манекена машиниста экскаватора для эргономических оценок и проектирование поверхностей по размещению тела, с учетом многообразия антропометрических признаков человека.

Компьютерная модель разработана на языке Visual Basic. Трехмерная сцена с имитационными моделями ландшафта, экскаватора и машиниста экскаватора изображена при помощи 3d studio MAX – виртуальная реальность.

Технической основой виртуальной реальности (ВР) служат технологии компьютерного моделирования и компьютерной имитации, которые в сочетании с ускоренной трехмерной визуализацией позволяют реалистично отображать на экране движение объекта.

При эргономическом моделировании системы «человек – экскаватор – забой» необходима формализация антропометрических характеристик, закладываемых в математическую модель «человек – машинист экскаватора». По антропометрическим параметрам человека создается имитационная модель машиниста (манекен). Манекен помещается в имитационную кабину экскаватора, в результате появляется возможность визуально оценивать такой эргономический показатель, как управляемость (рис. 7).

Рис. 7. Имитационная модель машиниста и кабины экскаватора

В разработанной модели учитываются: технические средства деятельности (рабочее место – кабина); трудовой процесс; производственная среда (освещенность и вибрация на рабочем месте); индивидуальные особенности (антропометрические характеристики человека).

Трехмерная модель состоит из четырех основных подсистем:

    1. Компоновка рабочего места, обзорность рабочих пространств.
    2. Виброизоляция рабочего места.
    3. Освещенность рабочих пространств экскаватора.
    4. Информационно-диагностическая система (ИДС) контроля технического состояния карьерного экскаватора и управления системами кондиционирования и освещения.

ИДС предназначена для повышения качества работы машиниста экскаватора за счет: непрерывного контроля состояния экскаватора (загрузка электроприводов, включая питание); оповещения машиниста об авариях в системах электроприводов; непрерывного контроля и регулирования климата в кабине машиниста; автоматического регулирования освещения кабины машиниста.

ИДС представляет собой распределенную структуру сбора, обработки, визуализации информации и включает в себя: комплекс средств вычислительной техники и программного обеспечения для приема и обработки поступающей от контролируемых объектов информации, систему визуализации (монитор), датчики для сбора информации (рис. 8).

Рис. 8. Панель текущей информации о состоянии экскаватора

Разновидностью лабораторного инженерно-психо­логического эксперимента при создании компьютерного тренажерно-моделирующего комплекса (КТМК) является компьютерное моде­лирование деятельности машиниста экскаватора по выполнению основных функций управления ЭКГ. Оно заключается в замещении деятельности машиниста экскаватора в реальных условиях ее модификацией.

В результате исследований создан компьютерный тренажерно-моделирующий комплекс (КТМК).

КТМК является многоцелевой универсальной системой, реализующей следующие функции: моделирование рабочих и аварийных ситуаций, возникающих при работе экскаватора; реализацию режимов управления и разра­ботки инженерных рекомендаций по усовершенствованию и модернизации существующих систем управления; проведение экспериментальных исследований для получения информации с целью обоснования модели идеального машиниста применительно к системе данного типа; обеспечение возможности тренировки машинистов в период разработки нового экскаваторного оборудования задолго до его воплощения в действующие конструкции.

КТМК предназначен для обеспечения комплексной имитации процесса экскавации и привития машинистам экскаватора навыков работы с реальным объектом как в нормальных условиях эксплуатации, так и при наиболее характерных отказах, отработке аварийных и нештатных ситуаций, возникающих при работе экскаватора.

В компьютерном тренажерно-моделирующем комплексе реализовано:

  1. Функционирование на основе анализа взаимодействия элементов системы «человек – экскаватор – забой».
  2. Алгоритмическое обеспечение процесса взаимодействия системы «человек – экскаватор – забой».
  3. Структурное и программное обеспечение базового вычислительного комплекса, включая систему информационного обмена.
  4. Приборное обеспечение и конструктивное оформление тренажерного комплекса, в том числе рабочих мест обучающегося машиниста экскаватора и инструктора.

Карьерный гусеничный экскаватор относится к категории сложных технических систем, что предполагает наличие многомодульной структуры программного обеспечения. В основу принципа имитации положено математическое моделирование характеристик в базовом вычислительном комплексе с использованием блочно-модульной структуры программного обеспечения.

Выполнение перечисленных функций в КТМК обеспечи­вается наличием систем: моделирования внешней обстановки (среды и объектов воздействия), моделирования динамики объекта управления – экскаватора, моделирования рабочего места машиниста с учетом антропометрических характеристик и анализа операторской деятельности, реализации режимов работы (рис. 9).

Рис. 9. Блок – схема КТМК

КТМК использован для выработки комплекса взаимосвязей, определяющих критерий (kэф), по которому следует судить о качестве обучения и о готовности машиниста экскаватора к выполнению более сложных задач в реальных условиях горных предприятий. Возможно также сокращение срока освоения новой экскаваторной техники в 1,52 раза за счет тщательной предварительной подготовки кадров и обеспечения горных работ высококвалифицированными специалистами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, являющейся законченной научно-квалификационной работой, дано новое решение актуальной научно-практической задачи, совершенствование эргономических показателей карьерных гусеничных экскаваторов с оборудованием «прямая механическая лопата», позволяющих повысить эффективность эксплуатации ЭКГ на основе рационального распределения функций в системе «человек – экскаватор – забой».

Основные выводы, научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

  1. Установлена теснота взаимосвязи Кэрг с совокупностью комплексных показателей К1, К2, К3, К4, К5, рассматриваемых в целом. Теснота взаимосвязи определена с помощью множественного коэффициента корреляции. Полученный множественный коэффициент корреляции, указывает на то, что между Кэрг и совокупностью К1, К2, К3, К4, К5 существует достаточно устойчивая связь.
  2. Разработана методика оценки теоретических знаний и профессиональных навыков машинистов экскаваторов, адекватность которой подтверждена исследованиями и мониторингом, проведенными в условиях ГОП ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» и ОАО «Учалинский ГОК».
  3. Обоснован коэффициент эффективности деятельности машиниста, позволяющий оценить степень влияния квалификации машиниста экскаватора на качество управления ЭКГ.
  4. Разработана классификация системы «человек – экскаватор» по критериям: качество управления карьерным экскаватором и его производительность.
  5. Разработана трехмерная объемная модель системы «человек – экскаватор – забой», которая предоставляет следующие возможности:

– трехмерное моделирование рабочего места машиниста и экскаваторного оборудования с построением поверхностей по размещению органов управления и средств отображения информации;

– моделирование манекена – машиниста для эргономических оценок и проектирование поверхностей по размещению тела машиниста, с учетом многообразия антропометрических признаков человека.

  1. Разработан компьютерный тренажерно-моделирующий комплекс, предназначенный для проведения экспериментальных исследований, а также для выработки комплекса взаимосвязей, определяющих коэффициент эффективности деятельности машиниста, по которому следует судить о готовности машиниста экскаватора к выполнению более сложных задач в реальных условиях эксплуатации на горных предприятиях.
  2. При внедрении организационно-технических мероприятий, предлагаемых в настоящем диссертационном исследовании, увеличится объем работ, выполненных на один ЭКГ, на 20 %, или 12 528 тыс. руб. в год; снизятся ежегодные текущие затраты на 417 тыс. руб. в расчете на один ЭКГ; снизятся инвестиции в расчете на один год и один ЭКГ на 1 667 тыс. руб.

Основные научные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Статьи, опубликованные в ведущем рецензируемом научном журнале, входящем в перечень ВАК:

  1. Великанов В.С., Гуров М.Ю. Моделирование рабочего места оператора горной машины на основе антропометрических параметров // Горный информационно-аналитический бюллетень. – М.: МГГУ, 2008. – № 2. – С. 72-77.
  2. Великанов В.С., Исмагилов К.В. Проектирование отечественных мехлопат с учетом требований рынка горной техники и эргономических показателей // Горный информационно-аналитический бюллетень. – М.: МГГУ, 2009. – № 2. – С. 30-32.

Статьи, опубликованные в других изданиях:

  1. Великанов В.С., Олизаренко В.В., Долганов А.В. Разработка трехмерной модели машиниста выемочно-погрузочных машин // Добыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр.
    – Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. – С. 146-150.
  2. Великанов В.С., Олизаренко В.В., Исмагилов К.В. Анализ современного состояния проектирования карьерных машин с применением эргономических методов // Добыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр. – Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2008. – С. 155-159.
  3. Великанов В.С., Великанова С.С. Исследование связи между коэффициентом управления и квалификацией машиниста экскаватора // Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности: сб. науч. тр. – Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГГУ», 2009. – С. 24-28.
  4. Великанов В.С., Олизаренко В.В. Определение производительности одноковшового гусеничного экскаватора с учетом профессиональных навыков машиниста // Добыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр. – Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. – С. 85-91.
  5. Великанов В.С., Гуров М.Ю. К вопросу ранжирования профессиональных навыков машинистов карьерных экскаваторов // Вестник Костанайского социально–технического университета – Костонай, 2009. – № 2. – С. 42-48.
  6. Великанов В.С. Определение обобщенного эргономического показателя карьерного гусеничного экскаватора с использованием метода медианных рангов // Материалы международной научно-практической конференции «Роль стратегии индустриально-инновационного развития Республики Казахстан в условиях глобализации: проблемы и перспективы», 22-23 октября 2009 г. – Рудный: Изд–во РИИ, 2009. – С. 72-76.

Подписано в печать 16.11.2009. Формат 60х84х 1/16. Бумага тип. №1.

Плоская печать. Усл.печ.л. 1,00 Тираж 100 экз. Заказ.

455000, Магнитогорск, пр. Ленина, 38

Полиграфический участок МГТУ

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»