Использование методов математической статистики для определения риска травматизма от воздействия локальной вибрации

Рабочие виброопасных профессий выполняют работы в сложных, специфических производственных условиях, где кроме вибрации на них воздействуют и другие вредные и опасные факторы. Условия труда определяются совокупностью факторов системы «человек-машина-внешняя среда». Наиболее виброопасными профессиями являются: обрубщик отливок, формовщик, клепальщик. На данных операциях используются ручные машины ударного действия.

При исследовании и анализе условий труда у рабочих виброопасных профессий наблюдаются стохастические зависимости, связь между величинами проявляется в том, что имеются факторы, реагирующие на изменение другого фактора изменением своего значения, которое отличается приблизительностью и неопределенностью . Они проявляются только в среднем значении при неоднократном количестве наблюдений. Поэтому при анализе вероятности возникновения вибротравматизма, в зависимости от различных производственных факторов, используем методы математической статистики. Изменение анализируемого показателя, т.е. вибротравматизма, можно представить как случайный процесс, в котором требуется установить и оценить зависимость изучаемой величины от одной или нескольких других величин. Данная зависимость проявляется в том, что при изменении одной из величин изменяется значение другой.

Все производственные факторы, от которых зависит вибротравматизм, действуют в комплексе, взаимосвязано. В зависимости от того, насколько оптимально сочетаются разные факторы, будет неодинаковой степень воздействия каждого из них на величину исследуемого показателя. Для изучения интенсивности и аналитической формы связей используем методы корреляционного и регрессионного анализа.

Уравнение, которое характеризует прямолинейную зависимость между двумя показателями, является уравнением прямой

Y x = a + bx,                                 (1)

где х – факторный показатель условий труда;

а и b – параметры уравнения регрессии, которые требуется определить;

Y - результативный показатель, т.е. показатель вероятности вибротравматизма.

Наиболее вредными факторами у рабочих виброопасных профессий являются: статическое напряжение мышц (С); усилие нажатия на рукоятку ( Y) ; стаж работы ( А ), температура окружающей среды ( t) ; виброскорость инструмента ( V) ; время работы ручной машины ( Т); частота собственных колебаний инструмента (f).

Для количественной оценки вибротравматизма воспользуемся статистическими данными за 10 лет (1999-2008 гг.). Соответственно, вероятность вибротравматизма составит: 0,35; 0,32; 0,38; 0,27; 0,29; 0,25; 0,33; 0,37; 0,35; 0,38.

Регрессионный анализ полученных данных с линеаризацией по методу наименьших квадратов позволил получить следующие уравнения регрессии для показателей вероятности вибротравматизма у исследуемых рабочих:

y H = 3,6 - 0,02 С y H = 1,17 - 0,03 Y y H = 2,96 + 0,045A y M =-23,8 + 0,23V                            (2)

y M =-1,1 + 0,03T y M = 23,8 + 0,6 f y 3s = 2,02 -1,810 , где yH , yH , y5H , yM , yM , yM , y3s - значения показателей вероятности для исследуемых рабочих; С, Y, A, V, T, f, t0 - соответствующие факторы подсистемы «человек», «машина», « внешняя среда».

Уравнения (2) получены на основании собранных авторами статистических данных в результате проведенных экспериментов.

Прямые, соответствующие этим уравнениям (рис.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7), позволяют установить вероятность вибротравматизма у рабочих виброопасных профессий в зависимости от воздействия определенного фактора условий труда, т.е. установить наличие или отсутствие причинно-следственных связей между исследуемыми показателями, форму зависимости, что очень важно при определении степени их влияния на вибротравматизм.

Анализ взаимосвязей, т.е. уравнений связи показывает, что все исследуемые факторы прямо или косвенно влияют на результат вибротравматизма. Уравнения (2) описывают связь, при которой наблюдается равномерное возрастание или убывание значений показателя вероятности вибротравматизма.

Значение степени напряженности мышц характеризуется упругостью массы и колебательными потерями руки. С увеличением статического напряжения мышц отношение силы к вызываемой ею колебательной скорости движения уменьшается , происходит ослабление вибрации, соответственно уменьшается показатель вероятности вибротравматизма (рис. 1).

Снижение величины осевого усилия нажатия на рукоятку пневматического ручного инструмента ударного действия является причиной повышения уровня колебательной скорости, а следовательно, увеличения показателя вибротравматизиа (рис.2)

Уравнение регрессии, описывающее связь между вероятностью вибротравматизма и стажем работы (рис.3), показывает, что при увеличении стажа работы на 1 балл показатель вероятности вибротравматизма увеличивается в среднем на 0,045 единиц.

Ручные виброопасные машины генерируют вибрацию, при этом уровни колебательной скорости значительно (на 5-11 дБ) превышают допустимые нормы. При увеличении виброскорости инструмента увеличивается вероятность вибротравма- тизма на 0,23 (рис.4). Согласно санитарным нормам СН 2.2.4/2.1.8.566-96 предельно допустимый уровень виброскорости составляет 115 дБ и 109 дБ в зависимости от среднегеометрических частот октавных полос. Как показывает уравнение связи, при виброскорости меньше 110 дБ вероятность вибротравматизма уменьшается. Следовательно, область виброскоростей до 100 дБ следует считать оптимальными значениями для безопасной работы с виброинструментом.

Уравнение связи вероятности вибротравматизма в зависимости от времени работы ручной машины (рис.5) показывает, что при увеличении времени работы с пневматическим инструментом ударного действия возрастает вероятность вибротравматизма. Время работы с ручным инструментом за рабочий день допускается, при продолжительности в контакте с вибрацией, до 100 минут. Данные значения подтверждаются нормативным документом СанПиН 2.2.2.540-96.

При анализе зависимости вероятности вибротравматизма от частоты собственных колебаний инструмента (рис.6) следует, что при увеличении частоты колебания происходит увеличение его передачи на человека-оператора, следовательно, вероятность вибротравмирования повышается. При низкочастотных колебаниях инструмента вероятность вибропоражения уменьшается.

Производственным фактором, воздействующим на организм человека и оказывающим влияние на показатель вероятности развития вибротравматизма, является температура окружающей среды. Прямая, соответствующая данной зависимости (рис. 7), позволяет установить следующую зависимость, что при повышении температуры на 1 балл вероятность вибротравматизма уменьшается на 1,8 единицы.

Предлагаемая методика, предназначенная для решения задач по оценке безопасности труда, основанная на вероятностном подходе и корреляционном уравнении, выведенном обработкой статистических данных методом математического анализа, позволяет установить влияние каждого фактора на величину производственной опасности и выбрать из числа управляемых оптимальные по критерию безопасности. В качестве основной меры безопасности, в данной методике, принят показатель вероятности вибротравматизма, который характеризует количественную меру свойств безопасности.

Рис.1. Вероятность вибротравматизма в зависимости от статического напряжения мышц

Рис.2. Вероятность вибротравматизма в зависимости от усилия нажатия на рукоятку

Рис.3. Вероятность вибротравматизма в зависимости от стажа работы

Рис.4. Вероятность вибротравматизма в зависимости от виброскорости инструмента

Рис.5. Вероятность вибротравматизма в зависимости от времени работы ручной машины

Рис.6. Вероятность вибротравматизма в зависимости от частоты собственных колебаний инструмента

Рис.7. Вероятность вибротравматизма в зависимости от температуры окружающей среды