СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2018 года по МПК E21F17/00 G06Q99/00 

Изобретение предназначено для автоматизации управления производственными процессами при проведении работ с опасными условиями труда, требующими непрерывного контроля за действиями и функциональным состоянием персонала, и может быть использовано как в обычном режиме работы предприятия, так и при возникновении аварийной ситуации.

Специфика аварий в угольных шахтах требует немедленного реагирования - слишком большая угроза быстрого затопления, отравления или взрыва, поэтому необходима оптимальная система оповещения об угрозе возникновения аварийной ситуации. Анализ крупнейших в России аварий показал, что часто причиной аварий является метан. Его концентрация в воздухе от 4,4% до 17% является взрывоопасной, особенно в смеси в определенных соотношениях с угольной пылью, а постоянное воздействие даже незначительных концентраций метана в воздухе способно вызвать у шахтеров отклонения в работе нервной системы.

По многолетним наблюдениям врачей Кемеровской области непредвиденные причины (горные удары, внезапные выбросы угольной пыли и газа и т.д.) составляют только 2,2%, технические причины (недостатки машин и технологий) - 9,8%, а организационные причины (включающие в себя и пресловутый человеческий фактор) - 86,5% от всего смертельного травматизма в угольной отрасли Кузбасса (Ниренбург К.Г. Травматизм со смертельным исходом на шахтах Кузбасса и научное обоснование его профилактики: автореф. … канд. мед. наук. М., 1973. - С. 7).

Известен многофункциональный программно-аппаратный комплекс (патент №130100, заявка №2012117876, дата приоритета 27.04.12, дата публикации 27.04.2012, МПК G05B 19/00). Известный программно-аппаратный комплекс содержит измерительные датчики и управляющее устройство, при этом дополнительные измерительные датчики и управляющее устройство, смонтированное вместе с ЭВМ ноутбук и напрямую передающее информацию с измерительных датчиков в компьютер через скоростной последовательный USB канал связи.

Недостатком известного комплекса является то, что его применимость ограничена в условиях небольшого производства с использованием простейших команд для ЭВМ.

Известна автоматизированная система управления и контроля производственных процессов, окружающей среды и местоположения горнорабочих в подземных выработках (патент №2180941, заявка №2000104476, дата приоритета 27.11.2001, дата публикации 27.03.2002, класс МПК E21F 17/18). Известная автоматизированная система управления и контроля производственных процессов, окружающей среды и местоположения горнорабочих в подземных выработках осуществляет контроль и управление технологическими процессами в подземных выработках по каналам проводной и радиосвязи в автоматическом режиме и по запросам, при этом ЭВМ пульта управления системы оснащена программным обеспечением "СМОГ", станции сбора и передачи информации, распределенные по подземной выработке и соединенные с пультом управления информационной магистралью, оснащены приемниками кодированных радиосигналов и датчиками состояния окружающей среды, распределенными по подземной выработке, а горнорабочие оснащены передатчиками кодированных радиосигналов ограниченного радиуса действия, вмонтированными в головные светильники, с возможностью осуществления непрерывного контроля за состоянием окружающей среды и местоположением горнорабочих в подземных выработках и использования этой информации для управления производственными процессами.

Недостатком известной системы является то, что вся ее работа построена на передаче кодированных сигналов, что в случае создания аварийной ситуации может не в полной мере выполнить возложенные на нее функции.

На момент подачи заявки на изобретение авторам не известен способ управления персоналом, учитывающий генетические данные коллектива.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение безопасности производственного процесса за счет осуществления непрерывного контроля за производственным процессом и обеспечения непрерывного режима передачи актуальной аудиовизуальной информации и интерактивного видеоинструктажа.

Предлагается способ управления производственными процессами, включающий измерение параметров окружающего воздуха, прием, хранение в базе данных и передачу информации по каналам связи и проведение инструктажа.

Отличием является то, что дополнительно при формировании информации, необходимой для проведения инструктажа, учитываются генетические данные персонала, ассоциированные с ключевой психофизиологической составляющей человеческого фактора - утомлением.

Предлагается многофункциональное программно-информационное устройство, включающее каналы приема и передачи информации, датчики состояния окружающей среды, лазерный измеритель расстояний, световую сигнализацию, дисплей.

Отличием является то, что дополнительно содержит базы данных приемов безопасной работы, технологической документации, видеоинструкций, тепловизионный модуль, элементы звуковой и вибросигнализации, громкоговоритель, базу анализа генетических данных персонала, ассоциированных с ключевой психофизиологической составляющей человеческого фактора - утомлением, и счетно-решающее устройство, соединенное со всеми элементами устройства и с возможностью передачи информации на дисплей и аккумуляторную батарею.

Термин «ключевая психофизиологическая составляющая человеческого фактора» предполагает утомление человека. При развитии утомления все усилия по коррекции абсолютного большинства остальных составляющих человеческого фактора сводятся к нулю. Снижается внимание, память, способность реагировать на требования правил безопасного поведения на производстве. Вместе с тем, все люди вследствие психофизиологических особенностей, отличаются по восприятию, оценке и реакции на ту или иную информацию, в том числе на опасность и сигналы об опасности. Многие при сигнале об опасности склонны совершать ошибочные и алогичные действия или впадать в состояние оцепенения, что не только не предупреждает дальнейшее развитие аварийной ситуации, но существенно ее усугубляет, также как последствия аварии. Лишь немногие воспринимают сигнал об опасности как призыв к мобилизации всех сил для предотвращения аварии [Бодров В.А. Проблемы профессионального психологического отбора [Текст] / В.А. Бодров // Психол. журнал. - 1985. - Т. 6. - №2. - С. 85-94].

Человеческий фактор, как основная причина аварий на современных шахтах и других опасных производствах, обычно имеет две составляющие:

- это серьезные пробелы в технической составляющей системы безопасности. Когда такие сложные инженерные системы как современные шахты имеют пробелы в системе оповещения о тех или иных признаках аварийной ситуации, это существенно увеличивает риск аварии. Одним из слабых мест любой системы оповещения является отсутствие индивидуального подхода к людям, воспринимающим сигнал опасности.

- индивидуальные, психофизические особенности персонала. Все люди вследствие личностных и психофизиологических особенностей отличаются по своей реакции на опасность или угрозу опасности. Многие при сигнале опасности склонны совершать алогичные действия, которые не только не предупреждают дальнейшее развитие аварийной ситуации, но существенно ее усугубляют.

Именно эти особенности и были учтены авторами при разработке способа управления производственными процессами и многофункционального программно-информационного устройства.

Ключевыми факторами возникновения аварийных ситуаций, неадекватного поведения при угрозе или развитии аварийных ситуаций являются быстрая утомляемость и тревожность, ассоциированные с генетически детерминированной низкой устойчивостью к длительным физическим и психическим нагрузкам и монотонности трудового процесса. Особенности работы в шахтах - тяжелый монотонный физический труд, чувство постоянной напряженности - способствуют неблагоприятной фенотипической реализации генетических факторов, ассоциированных с низкой выносливостью и тревожностью. Аналогичная ситуация может иметь место и на других ответственных и опасных производствах, требующих сосредоточенности и повышенного внимания.

В основу предлагаемого способа положено исследование у персонала генов: ангиотензин-конвертирующий фермент (АСЕ) и гена AMPD1 и наличие вариантов гена IL15RA.

Предлагается проведение генотипирования на выявление у персонала алелля D (генотипы D/D и I/D) гена АСЕ, алелля Т (генотипы Т/Т и С/Т) гена AMPD I, ассоциированных с быстрым развитием утомляемости и S/L полиморфизма гена 5HTTLPR SLC6A4, ассоциированого с быстрым развитием нервно-психического утомления, и использовать результаты психогенетической рискометрии в виде обобщенных статистических значений (наличие одного, двух и трех полиморфизмов, сочетания полиморфизмов):

1. Полиморфизмы, ассоциированные с общим, нервно-психическим и мышечным утомлением;

2. Полиморфизмы, ассоциированные с общим нервно-психическим утомлением;

3. Полиморфизмы, ассоциированные с общим и мышечным утомлением;

4. Полиморфизмы, ассоциированные с нервно-психическим и мышечным утомлением.

И в зависимости от соотношения генотипов в конкретном коллективе производить корректировку инструктажа и мер обеспечения безопасности на производстве, обеспечивая превентивные меры по корректировке поведения персонала в экстренной ситуации. Предполагается наличие к передаче нескольких видов сигналов из базы анализа генетических данных персонала:

1. Дифференцированные по времени;

2. Дифференцированные по содержанию;

3. Дифференцированные по интенсивности.

Сигналы поступают на счетно-решающее устройство, где происходит переключение на определенный уровень баз данных приемов безопасной работы. Извлекается база данных, ассоциированная с психофизиологическими составляющими человеческого фактора конкретного коллектива. Учитывается возможная реакция коллектива в соответствующей обстановке, корректируется поведение всего коллектива. Следовательно, признак формулы изобретения учитывающий генетические данные персонала при формировании информации, необходимой для проведения инструктажа, является существенным.

Предлагаемый способ включает формирование информации, необходимой для проведения инструктажа с учетом генетических данных персонала, ассоциированных с ключевой психофизиологической составляющей человеческого фактора - утомлением.

В условиях любого производства коллектив работающих различен по широкому спектру психофизических качеств, в частности по генетической предрасположенности к устойчивости к психоэмоциональным и физическим нагрузкам. Профотбор на производстве проводится, как правило, на основе тестирования, что не дает эффекта, т.к. опять накладываются особенности психоэмоционального состояния человека в момент проведения тестирования. Кроме того, имеются лица, которые ощущают усталость без развития утомления. Как правило, это приводит к снижению внимания, рассеянности, снижению реакции. Признаки формулы способа управления производственными процессами являются существенными и находятся в причинно-следственной связи с заявленным техническим результатом.

Создание генетического паспорта членов коллективных бригад на любом опасном производстве и выявление его индивидуальных психологических особенностей позволит оптимизировать механизмы тренингов и определить вид трудовой деятельности, в котором можно достичь больших успехов, с помощью (АСЕ) и гена AMPD1 выявить предрасположенность к определенным психологическим свойствам, необходимым для безопасной трудовой деятельности. А наличие определенной базы генетических данных в системе электронного управления производством позволит скорректировать действия коллектива в экстренной и опасной ситуации.

Повышенный уровень тревожности заложен на генетическом уровне. У каждого человека свой «биологический макияж» и иногда люди отличаются повышенным уровнем тревоги только по той причине, что она «встроена» в их генетический код. Гены приводят к существенному химическому дисбалансу в мозгу человека, что и приводит к беспокойству. Для высокотревожных людей характерны ошибки, которые возникают из-за эмоциональных помех в деятельности, человек переживает за результат труда или у него появляется страх, что он не сможет решить задачу, что может произойти авария и т.д.

Сущность предлагаемого многофункционального программно-информационного устройства показана на чертеже, где предоставлена схема предлагаемого устройства.

Устройство предназначено как для работы в обычном режиме на любом предприятии, или в шахте, так и при возникновении аварийной ситуации. Устройство может быть выполнено во взрывозащитном исполнении. Устройство подключено к системе энергоснабжения (не показано).

В обычном режиме на производстве подключается работа устройства с использованием базы данных приемов безопасной работы, технологической документации и видеоинструкций. Базы данных содержат в электронном виде всю необходимую информацию для конкретного рабочего места и информацию о действиях в случае возникновения опасной для жизни ситуации. Задействован дисплей отображения информации, громкоговоритель. Процесс автоматизирован и в режиме поэтапного выполнения производственных операций в соответствии с нарядом и требованиями ПБ выдается инструктаж со звуковым описанием действий поэтапного выполнения производственных операций в соответствии с требованием правил безопасности. Устройство реагирует на звук. Через микрофон может быть задан вопрос, если в базе данных не заложена соответствующая информация, сигнал поступает на пульт к диспетчеру.

В данном техническом решении предлагается включить в базу анализа генетических данных информацию о наличии у персонала вариантов генов, ассоциированных с утомлением, тревожностью и стрессоустойчивостью, а именно полиморфизмы генов ангиотензинпревращающего фермента, аденозинмонофосфат дезаминазы I, переносчиков серотонина и дофамина, рецептора дофамина 4 типа, полученную в результате предварительного генотипирования сотрудников. На основании результатов психогенетической рискометрии оценивается степень утомляемости и «уставаемости» коллектива в целом с определением тенденции снижения и искажения реакции на возникновение аварийной ситуации и на информационно-предупредительные сигналы. Таким образом, дается среднестатистическая оценка конкретному коллективу.

На основании анализа генетической информации прогнозируется степень уставаемости и реакции на информационно-предупреждающие сигналы коллектива в целом и каждого работника в отдельности. С учетом этой информации из базы данных приемов безопасной работы, содержащей инструкции о безопасности, поступают информационно-предупреждающие сигналы на дисплей и громкоговоритель, дифференцированные по времени, интенсивности и содержанию. При определенном соотношении результатов психогенетической рискометрии сигналы поступают по времени раньше и действуют более длительный период. Таким образом, признак является существенным и позволяет более успешно решать вопросы безопасности на производстве за счет учета психофизиологических составляющих человеческого фактора и прогнозирования поведенческих реакций коллектива в целом и отдельных сотрудников на возможные не стандартные и аварийноопасные ситуации на производстве.

В данном техническом решении предлагается включить в базу анализа генетических данных персонала информацию о наличии у персонала вариантов генов, ассоциированных с утомлением, тревожностью и стрессоустойчивостью, а именно полиморфизмы генов ангиотензинпревращающего фермента, аденозинмонофосфат дезаминазы I, переносчиков серотонина и дофамина, рецептора дофамина 4 типа, вариантов гена IL15RA, на основании проведенных предварительных обследований коллектива бригад. Затем производится анализ степени «уставаемости» коллектива в целом (статистически) с выявлением тенденции снижения реакции по времени на предупреждающую сигнализацию. С учетом этого, из базы данных, содержащих инструкции приемов безопасной работы, поступают и сигналы на дисплей и громкоговоритель по времени раньше, чем в обычной ситуации и действуют более длительный период. Таким образом, признак является существенным и позволяет более успешно решать вопросы безопасности на производстве за счет учета человеческого фактора и прогнозирования реакции коллектива в целом на возможные не стандартные ситуации на производстве.

Особенностью устройства является наличие базы анализа генетических данных персонала. На опасных производствах необходимо учитывать наличие индивидуального человеческого фактора. Коллектив, работающий в условиях любого опасного производства, различен по индивидуальному составу, а именно каждый человек генетически предрасположен к определенным нагрузкам. Одни люди устают сильнее, другие не устают и не чувствуют усталости при выполнении одних и тех же трудовых обязанностей. В условиях обычного производства разница в выносливости не приводит к каким-то существенным последствиям. А в условиях опасного производства развитие усталости может привести к снижению реакции человека на сигналы тревоги, на предупреждающие показания приборов и т.д.

В случае поступления от счетно-решающего устройства сигнала о конкретной ситуации (например, аварийная ситуация) базы автоматически переключаются на передачу информации о действии в аварийной ситуации в соответствии с правилами. В данном случае задействованы базы данных видеоинструкций, базы данных технологической документации, базы приемов безопасной работы.

В случае повреждения электропитания устройство может работать за счет аккумуляторной батареи МФК, которая обеспечивает время автономной работы 10 часов. Таким образом, осуществляется непрерывный контроль за соблюдением безопасности на рабочем месте.

Одновременно, датчик опасных газов, тепловизионный модуль и лазерный измеритель расстояний осуществляют контроль за состоянием окружающей атмосферы. При этом сигналы от тепловизионного модуля и лазерного измерителя расстояний передаются на счетно-решающее устройство, где обрабатывается вся информация. Дистанционно измеряется температура, например, работающего оборудования, определяется перегрев контактов в электрощитках.

Лазерный измеритель расстояний состоит из излучателя и приемника светового излучения инфракрасного диапазона и является частью устройства. Расстояние определяется по задержке светового импульса из излучателя до приемника.

Для корректировки работы лазерного измерителя расстояний установлен датчик наклона МФК, в электронном виде происходит корректировка полученных данных и определяется заданное расстояние. Таким образом, производится самодиагностика работы устройства.

В случае создания опасной для жизни обстановки дополнительно срабатывает световая и вибросигнализация. Световая сигнализация может быть выполнена в виде светоизлучающих диодов, расположенных в корпусе МФК.

Счетно-решающее устройство представляет собой электронно-вычислительный блок, принимающий сигналы от датчиков, тепловизионного модуля, цифровой видеокамеры, микрофона и передающий сигналы на дисплей, громкоговоритель, к элементам световой сигнализации и вибросигнализации и на пульт к диспетчеру.

За счет передачи информации, извлекаемой из базы данных, ведется непрерывный инструктаж с использованием видеоинструкции.

Наличие аккумуляторной батареи позволяет создать непрерывный режим работы устройства в случае сбоев энергоснабжения. А система передачи сигналов от счетно-решающего устройства к базам данных и обратно позволяет извлекать нужную информацию и через дисплей и систему сигнализаций передавать в доступном виде рабочим. Наличие лазерного измерителя расстояний позволяет определять и местонахождения человека с автоматической ориентацией его к выходу в случае необходимости.

Следовательно, признаки заявленного изобретения находятся в причинно-следственной связи с заявленным техническим результатом и являются существенными.

Изобретение предназначено для автоматизации управления производственными процессами при проведении работ с опасными условиями труда, требующими непрерывного контроля за действиями и функциональным состоянием персонала, и может быть использовано как в обычном режиме работы предприятия, так и при возникновении аварийной ситуации. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение безопасности производственного процесса за счет осуществления непрерывного контроля за производственным процессом и обеспечения непрерывного режима передачи актуальной аудиовизуальной информации и интерактивного видеоинструктажа. Способ управления производственными процессами включает измерение параметров окружающего воздуха, прием, хранение в базе данных и передачу информации по каналам связи и проведение инструктажа, а при формировании информации, необходимой для проведения инструктажа, учитываются генетические данные персонала, ассоциированные с ключевой психофизиологической составляющей человеческого фактора - утомлением. Для осуществления способа предлагается многофункциональное программно-информационное устройство. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ управления производственными процессами, включающий измерение параметров окружающего воздуха, прием, хранение в базе данных и передачу информации по каналам связи и проведение инструктажа, отличающийся тем, что дополнительно при формировании информации, необходимой для проведения инструктажа, учитываются генетические данные персонала, ассоциированные с ключевой психофизиологической составляющей человеческого фактора - утомлением.

2. Многофункциональное программно-информационное устройство, включающее каналы приема и передачи информации, датчики состояния окружающей среды, лазерный измеритель расстояний, световую сигнализацию, дисплей, отличающееся тем, что дополнительно содержит базы данных приемов безопасной работы, технологической документации, видеоинструкций, тепловизионный модуль, элемент вибросигнализации, громкоговоритель, базу анализа генетических данных персонала, ассоциированных с ключевой психофизиологической составляющей человеческого фактора - утомлением, и счетно-решающее устройство, соединенное со всеми элементами устройства и с возможностью передачи информации на дисплей и сигнала на аккумуляторную батарею.