Система «Человек-машина-среда» в лесном комплексе

УДК 634. 0.36 (04) П.Б. Рябухин, А.С. Абраменко

СИСТЕМА «ЧЕЛОВЕК - МАШИНА - СРЕДА» В ЛЕСНОМ КОМПЛЕКСЕ

В статье представлен материал по методике проведения и результатам производственного эксперимента по изучению влияния продолжительности технологической работы оператора валочно-пакетирующей машины на производительность и степень сохранения подроста и оставляемых деревьев. По итогам эксперимента сделаны выводы о целесообразности внесения изменений в организацию работ операторов лесозаготовительных машин.

Ключевые слова: лесозаготовительная машина, оператор, предмет труда, производственный эксперимент, мини-видеокамера, приемник GPS, психологическая нагрузка, переутомление.

P.B. Ryabuchin, A.S. Abramenko «MAN - MACHINE - ENVIRONMENT» SYSTEM IN FORESTRY

The technique use data and the results of the industrial experiment dealing with the research how the feeling-buncher machine operator work duration influences on the productivity and degree of forest undergrowth preservation and other trees safety are given in the article. The conclusions about the necessity of some changes bringing in the lumbering machine operator organizational work are drawn.

Key words: lumbering machine, operator, labour object, industrial experiment, a mini-videocamera, GPS receiver, psychological loading, overfatigue.

Работа человека, связанная с заготовкой древесины, всегда требовала больших физических усилий. Со временем сменялись орудия и условия труда, на помощь человеку пришли машины, чтобы облегчить и обезопасить его труд. Сегодня роль человека в процессе лесозаготовок заключается в грамотном управлении техникой для достижения наилучших результатов работы с учетом максимального сохранения лесной среды и обеспечения возможности восстановления природных ресурсов.

Современная лесозаготовительная техника не требует от тех людей, которые ею управляют, больших физических способностей, а, напротив, способностей к принятию быстрых и адекватных решений при выполнении управленческих функций. В процессе обработки отдельного дерева или группы деревьев человек, управляющий машиной (оператор), выполняет различные действия, следующие в определенной последовательности, которая зависит от технологического назначения машины [1]. Наиболее часто встречающиеся действия оператора лесозаготовительной машины можно разделить на четыре группы:

- выбор и оценка очередного объекта обработки в виде отдельного дерев или группы деревьев (оценочные действия);

- принятие решений по выполнению последовательности действий к объекту обработки (оценочные действия);

- осуществление воздействий на систему управления технологическим оборудованием ЛЗМ (управляющие действия);

- обнаружение возникающих нарушений функционирования различных систем и механизмов машины, определение их причин и принятие решения по способу их устранения (оценочно-управляющие действия).

Из всей гаммы современных машин для выполнения лесосечных работ наиболее сложными в управлении и в обслуживании являются валочно-пакетирующие и валочно-сучкорезно-раскряжевочные машины (харвестеры), снабженные системой управления и контроля за выполнением технологических операций (бортовыми компьютерами). В процессе работы этих машин время обработки предмета труда (время цикла) и точность выполнения технологических операций в большой мере зависят от факторов, определяющих функциональную деятельность оператора. Анализ основных факторов и изучение степени их влияния на работу оператора позволяют разработать систему рекомендаций по сокращению затрат времени на выполнение операций лесозаготовительными машинами, повышению их экономической и лесохозяйственной эффективности.

Для изучения этого вопроса на производственных лесосеках ОАО «МАГМА» в течение августа и сентября 2008 г. были проведены исследования на примере работы валочно-пакетирующей машины (ВПМ) Тр590, целью которых было выявление факторов, влияющих на показатели эффективности работы опера-

Вестник^КрасТЛУ. 2009. №4

тора. Для этого на основании рекомендаций [2] была разработана методика проведения производственного эксперимента, которая предполагала ежесменное выполнение наблюдений за работой машины в три этапа.

Первый этап заключался в анализе таксационных характеристик лесного массива (делянки) до начала его разработки, в определении количества подроста и деревьев, не отводимых в рубку, а также в их фотографировании на «пробных площадках», размеченных в местах предполагаемого прохода машины.

Второй этап включал в себя наблюдение за работой валочно-пакетирующей машины и ее оператора. При этом фиксировалась траектория движения ВПМ, размещение технологических стоянок машины, расстояние между ними и количество деревьев, уложенных в каждую из пачек, сформированных с одной технологической стоянки. Для этого были использованы две мини-видеокамеры и приемник GPS. Первая (основная) видеокамера была размещена на защитном шлеме оператора и подключена к портативному компьютеру. С ее помощью отслеживались движения головы оператора в процессе его визуального контроля за выполнением технологических операций, а также передвижение машины и манипулятора с захватно-срезающим устройством (ЗСУ).

Вторая (вспомогательная) видеокамера была установлена на ребрах жесткости двери кабины оператора с целью наблюдения за действиями самого оператора в процессе работы. Схема расположения видеокамер в кабине представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема расположения видеокамер в кабине оператора:

1 - основная камера; 2 - вспомогательная камера; 3 - оператор

Просмотр видеоматериала, снятого первой камерой, позволил отследить затраты времени на передвижение машины по ленте, на установку ее на технологических стоянках, на наведение ЗСУ на ствол срезаемого дерева, на спиливание и укладку дерева в пачку. Кроме того, появилась возможность определить время на дополнительное отвлечение оператора во время работы на действия, не связанные непосредственно с процессом обработки деревьев.

Видеозапись, снятая вспомогательной камерой, дает информацию о количестве оценочных и управленческих действий, выполняемых оператором в процессе обработки деревьев и времени их исполнения.

При синхронном воспроизведении записей с двух видеокамер появляется возможность контролировать затраты времени не только на наведение захватно-срезающего устройства ВПМ на дерево и его валку, но и зафиксировать такие затраты времени, как выбор, осмотр и оценка очередного дерева; оценка и выбор направления движения машины; выбор места укладки деревьев в пачку и другие составляющие времени цикла работы ВПМ. Использование вспомогательной камеры позволяет более точно определить затраты времени, фиксируемые основной камерой, при этом начало и окончание выполняемой технологической операции дополнительно отмечаются по действиям оператора.

Третий этап включал в себя фотографирование на «пробных площадках» и подсчет подроста, оставшегося после прохода машины на вырубках, а также измерение высоты оставляемых пней после каждого часа работы ВПМ.

В результате обработки информации, полученной в ходе проведения эксперимента, получены средние значения времени на обработку одного дерева, зафиксированные в почасовом режиме работы оператора в течение смены. Средние значения затрат времени по операциям (в секундах) сведены в таблицу.

Средние значения затрат времени по операциям

Технологическая операция Затраты времени, с

Осмотр и оценка дерева 8

Наведение ЗСУ на дерево 2

Захват и спиливание дерева 5

Снятие дерева с пня и укладка его в пакет 10

Оценка местности и определение направления перемещения 4

Перемещение машины между технологическими стоянками 9

Прочие затраты (очистка пути, выравнивание пакета и т.д.) 8

На рис. 2 представлены изменения затрат времени по выполняемым операциям в течение смены (в процентном соотношении). По полученным результатам можно установить, что в процессе работы на оператора значительным образом влияют такие субъективные факторы, как физическая усталость и умственное переутомление. Уже после 4 часов непрерывной работы оператора наблюдается рост затрат времени на выполнение оце-ночно-управляющих действий, что приводит к снижению производительности ВПМ. При этом после 5-6 часов работы значительно увеличивается повреждаемость подроста и оставляемых деревьев.

Время, ч

Затраты времени по операциям на валку одного дерева, %

Рис. 2. Распределение затрат времени по операциям

Таким образом, проведенные исследования показали, что используемый график работы лесозаготовительных машин в течение 10-11 часов в смену является необоснованным не только с экономической, но и с лесохозяйственной точки зрения. В результате воздействия длительной психологической нагрузки оператор переутомляется и начинает совершать большее количество ошибок при выполнении оценочных и управляющих действий, что в итоге приводит не только к снижению производительности ВПМ, но и к повышению негативного воздействия на лесную среду.

Литература

1. Кушляев, В.Ф. Лесозаготовительные машины манипуляторного типа / В.Ф. Кушляев. - М.: Лесн. пром-сть, 1981. - 248 с.

2. Форрел, У.Р. Системы «человек - машина»: модели обработки информации, управления и принятия решений человеком-оператором: пер. с англ. / Т.Б. Шерифан, У.Р. Форрел. - М.: Машиностроение, 1980. - 320 с.

'--------♦-----------