Методика оценки профессиональной компетентности операторов горно – транспортных машин

В.С. Великанов, к.т.н., ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

Роль оператора (машиниста горной машины) по мере роста автоматизации горного производства постепенно сводится к контролю и управлению технологическим объектом в сложных ситуациях. Усложнение технологических процессов приводит к тому, что квалификация оператора должна быть очень высокой в соответствии с требованиями процессов современного горного производства. Основными характеристиками работы оператора в системе «человек-машина-среда» (ЧМС) являются безошибочность, быстродействие, точность, надежность.

Оценкой быстродействия работы оператора является время решения задачи. Эффективность работы всей системы зависит от того, как будет организовано участие человека-оператора в процессе управления объектом. Чтобы получить представление об особенностях и характере функционирования современных систем управления технологическим объектом, рассмотрим их общую структурную схему (рис. 1). Текущая информация о состоянии процессов, протекающих в управляемом объекте, поступает в управляющую систему, выполняющую ряд действий, начиная со сбора информации и кончая воздействием на объект управления. Поступившая от объекта информация сравнивается с заданием системе управления, которое формируется вне ее с учетом цели функционирования системы. Результаты сравнения анализируются, после чего готовятся и принимаются решения. На рис. 1 показана также возможность принятия решений на основании результатов контроля и анализа.

В рассматриваемом процессе сбора и переработки информации существенную роль играет человек-оператор, как элемент рассматриваемой системы управления.

Надежность человека-оператора является определяющим фактором в обеспечении надежности сложных технологических объектов, в том числе и в горнодобывающей промышленности. Анализ статистических данных аварийности и производственного травматизма показывает, что значительное количество аварий и несчастных случаев происходит по причинам, связанным с влиянием человеческого фактора. По вине человека в различных странах, происходит от 70% до 90% всех аварий. Зачастую более конкретной причиной аварий служит тот факт, что оператор, управляющий соответствующим технологическим объектом, не доверяет информации, предоставляемой ему на информационной модели, в том числе, показаниям приборов. В последние десятилетия становится все более ясно, что повышение надежности технической части имеет мало смысла без повышения надежности «человеческого фактора». В связи с этим широко ведутся работы по контролю и повышению профессиональной надежности и компетентности человека-оператора [1–5]. При этом отмечается, что она определяется рядом составляющих, где одной из важнейших является функциональная надежность, под которой понимают свойство функциональной подсистемы человека-оператора обеспечивать его динамическую устойчивость в выполнении профессиональной задачи в течение определенного времени и с заданным качеством [6].

При этом актуальной является задача объективного контроля уровня функциональной надежности и профессиональной компетентности операторов горной техники. Разделяют две ее составляющие – долговременную (базовую) и текущую (функциональное состояние). В работе решается задача контроля именно базовой составляющей, по вине которой происходит до 80% аварий обусловленных «человеческим фактором». При этом возникает ряд сложностей связанных с тем, что она в свою очередь также является сложным явлением, состоящим из ряда разнородных составляющих, таких как биологический возраст, уровень здоровья, функциональный статус, определяемый квалификацией (разрядом), профессионализмом (теоретические знания и практические навыки по управлению), стажем работы по специальности и уровнем образования.

Нами выполнены исследования по установлению стажевых групп и уровня образования для машинистов экскаваторов типа ЭКГ-5А на горных предприятиях Южного Урала (рис. 2). Для определения уровня профессиональной компетентности машинистов предлагается использование рейтинговой оценки, целью которой является определение степени влияния перечисленных показателей, на основании которых можно определить машиниста с максимальным рейтинговым показателем и ранжировать группу машинистов экскаватора по уровням рейтинговой оценки. Ранжирование машинистов экскаваторов произведено методом экспертных оценок, позволяющим составить суждение об отдельных показателях, а также охарактеризовать отдельного машиниста экскаватора одной обобщенной рейтинговой оценкой [7–9].

Оценка «теоретических знаний» и «профессиональных навыков» машиниста экскаватора является многокритериальной задачей. Методика включает следующие этапы:

1. Классификация по группам основных показателей, определяющих эффективность функционирования машиниста: к первой группе относятся показатели, определяющие «теоретические знания» (Nтз) – экспертное анкетирование, для оценки профессионально важных качеств и уровня компетентности; ко второй «профессиональные навыки» машиниста экскаватора (Nпн) (см. табл.).

2. Экспертная оценка важности групп и показателей внутри группы.

3. Определение значимости выбранных показателей.

4. Сбор и обработка исходной информации – обработка мониторинговых карт.

5. Нормирование показателей.

6. Определение рейтинга машинистов экскаваторов.

7. Анализ результатов.

Весомость каждой группы показателей определяется по выражению

где i – номер эксперта; j – номер группы показателей; ki,j – количество баллов, данных i-ым экспертом j-ой группе.

Весомость показателей внутри группы рассчитывается по формуле

где I – номер показателя в группе.

Значимость каждого показателя внутри группы определялся по следующей зависимости

Определение общего рейтинга машиниста и по группам показателей является задачей типичной для задач социально-экономического характера. Для решения подобных задач используется метод обобщенного критерия, для определения рейтинга машиниста экскаватора выбрана линейная свертка как:

где: λтз – весомость группы показателей «теоретические знания»; коэффициент эффективности по группе показателей «теоретические знания»; λпн – весомость группы показателей «практические навыки»; kпн эф – коэффициент эффективности по группе показателей «практические навыки».

В свою очередь коэффициент эффективности по группе показателей «теоретические знания» определяется по формуле

где λj – вес j-го показателя в группе «теоретические знания»; kj – значение j-го показателя в группе «теоретические знания».

Соответственно для группы показателей «практические навыки» коэффициент эффективности определяется по следующей зависимости как:

где λj – вес j-го показателя в группе «практические навыки»; kj – значение j-го показателя в группе «практические навыки».

При использовании обобщенного критерия все частные критерии (показатели) должны быть количественными, поэтому при подготовке информационной базы были даны количественные оценки.

Для экспертной оценки использована четырехбалльная шкала: в 3 балла – оценивается вид деятельности, качество которого проявляется на высоком уровне; в 2 балла – оценивается вид деятельности, качество которого проявляется на достаточно хорошем уровне; в 1 балл – оценивается вид деятельности, качество которого проявляется удовлетворительно; в 0 баллов – оценивается вид деятельности, качество которого не проявляется.

Комплексная оценка производилась для машинистов экскаваторов: рудник – 168 чел., ЦПМШ – 131 чел., ЦПАШ – 61 чел., РОФ – 21 чел. горно-обогатительного производства (ГОП) ОАО «ММК», 30 чел. – ОАО «УГОК».

Каждый член экспертной комиссии заполняет мониторинговую карту, проставляя баллы по группам показателей: Nтз – группа показателей «теоретические знания»; Nпн – группа показателей «практические навыки». На основании результатов выполненной экспертами работы (заполнение мониторинговой карты) составляют сводную таблицу и определяют степень согласованности мнений экспертов [7, 8].

В результате выполненных исследований была создана база данных результатов расчета по всей совокупности рассматриваемых показателей в группах: «теоретические знания» и «профессиональные навыки» машинистов экскаваторов (рис. 3).

В соответствии с результатами исследований нами предложена классификация подсистемы «человек-экскаватор» по критериям: качество управления карьерным экскаватором и его производительность (рис. 4). Рекомендуется выделить 4 группы: управление на высоком уровне (УВ) – производительность высокая (ПВ), управление на достаточном уровне (УД) – производительность высокая (ПВ), управление на удовлетворительном уровне (УУ) – производительность низкая (ПН), управление на критическом уровне (УК) – производительность низкая (ПН). Таким образом, в ходе проведенных исследований установлена адекватность разработанной методики, эффективность которой подтверждена выполненными исследованиями и мониторингом, проведенными в условиях горных предприятий Южного Урала.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Губинский А.И. Надежность и качество функционирования эргатических систем Ленинград «Наука» 1982. 268 с.

2. Фокин Ю.Г. Оператор технических средств: обеспечение надежности. М.: Воен издат, 1985. 192 с.

3. Миллер Д.Ю., Суэйн А. Ошибки человека и его надежность / Человеческий фактор. Под ред. Г. Сальвенди. Т. 1. М.: Мир, 1991. С. 360–417.

4. Woodson E. Human factors design handbook. New York: McGrawHill. 1981.

5. Щебланов В.Ю., Бобров А.Ф. Надежность деятельности человека в автоматизиро ванных системах и ее количественная оценка // Психологический журнал. №3/1990. С. 60–69.

6. Бодров В.А., Орлов В.Я. Психология и надежность: человек в системах управления техникой / РАН. инт психологии. М., 1998. 285 с.: табл.

7. Великанов В.С., Великанова С.С. Исследование связи между коэффициентом управ ления и квалификацией машиниста экскаватора // Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности: Сб. науч. тр. – Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГГУ» 2009. – С. 24–28.

8. Великанов В.С., Олизаренко В.В. Определение производительности одноковшового гусеничного экскаватора с учетом профессиональных навыков машиниста // Добы ча, обработка и применение природного камня: Сб. науч. тр. – Магнитогорск, 2009. – С. 85–91.

9. Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных: Пер с англ. – М.: Мир, 1989. – 540 с.

10. Постановление Минтруда РФ от 12 августа 2003 г. №61 «Об утверждении Еди ного тарифноквалификационного справочника работ и профессий рабочих». Вып. 4 Добыча и обогащение рудных и россыпных полезных ископаемых.