Внедрение цифровых технологий для обеспечения контроля передвижения работников в рамках организации производства

Распространение Индустрии 4.0 ставит определенные задачи, связанные с роботизацией и цифровизацией всей производственно-экономической деятельности промышленных предприятий. Это обусловливает необходимость использования информационных технологий для развития умного производства на предприяти-

ях в целях повышения эффективности работы и конкурентоспособности [1].

Цифровизация уже позволяет осуществлять более эффективный контроль производственной деятельности с большей прозрачностью, способностью быстро реагировать и принимать верные управленческие решения [2].

Автоматизация любого производственного процесса – закономерный этап развития предприятия. Руководитель стремится снизить затраты, но при этом увеличить качество выполняемого процесса, в том числе за счет организации безопасного производства.

Охрана труда - система сохранения жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая в себя правовые, социально-экономические, организационнотехнические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия [3-4].

Россия входит в топ-5 стран, по количеству погибших и пострадавших на рабочем месте. По информации представительства Госкомстата необходимо учитывать, что реальный показатель выше на 40-50% официальных данных. Это связано с тем, что руководство предприятия зачастую скрывает факты несчастных случаев во избежание финансовой, административной и уголовной ответственностей.

Существует множество программных продуктов для автоматизации деятельности специалистов по охране труда на производстве, однако они либо не обеспечивают полноценный интерфейс, который бы позволил защитить сотрудника от несчастных случаев, либо используют аппаратные средства отслеживания, запрещённые на производстве.

Систему управления охраной труда (СУОТ), основанную на использовании видеонаблюдения, нельзя назвать надёжной. Она имеет существенные недостатки:

. Человеческий фактор, фактор ошибки (такие системы требуют постоянного и пристального внимания к записям видеокамер; если предприятие большое, то количество отслеживаемых мест возрастает – пропорционально с этим растёт возможность возникновения ошибки);

. Большие финансовые затраты (во-первых, необходимо оборудование, которое предоставляет хорошее качество съёмки; во-вторых, для полноты картины происходящего на предприятии, необходимо закупить большое количество видеоаппаратуры, чтобы не было слепых зон; в-третьих, камеры должны иметь достаточно большую устойчивость к перепадам температур, пыли, влажности);

. Надёжность получаемых данных (появление помех, создаваемых возможным электромагнитным полем; ограниченная продолжительность записи).

На данный момент российский рынок не имеет полную функционирующую систему для охраны труда сотрудников (аппаратная и программная части), которая бы отслеживала координаты сотрудника, отображала местоположение работников на экране АРМОТ (автоматизированное рабочее место охраны труда) и оповещала о возможных нарушениях границ опасных зон.

Целью исследования является снижение травматизма на предприятии, для этого пред- лагается использовать автоматизированную систему охраны труда, которая имеет следующий функционал:

. Мониторинг передвижений сотрудников по предприятию;

. Регулирование доступа сотрудников к тем или иным зонам предприятия работниками отдела охраны труда;

. Оповещение при пересечении сотрудником запрещённой зоны.

К системе по охране труда на производстве предъявляются следующие требования:

• 1)    Контроль за передвижением работников по предприятию (отображение передвижения на экране и определение каждому работнику определённых маршрутов передвижения).

• 2)    Отображение информации по каждому работнику (ФИО, должность, доступные зоны, выбранный путь).

• 3)    Редактирование списка сотрудников (добавление, удаление, редактирование информации о сотруднике).

• 4)    Оповещение в приложении и Telegram-канале, если работник зашёл в запретную для него зону.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Была использована популярная методика проектирования - диаграммы IDEF3. Диаграмма IDEF3 даёт представление о временной зависимости протекаемого процесса.

Диаграмма IDEF3 отражает причинно-следственные связи, возникающие в моделируемом процессе. Диаграмма IDEF3 PFDD (рис. 1) отражает то, что происходит на каждом этапе процесса. Диаграмма IDEF3 OSTN (рис. 2) отражает переходные состояния объекта в моделируемом процессе.

Большинство компаний, предоставляющих системы отслеживания работников, в качестве аппаратного устройства предлагают браслеты с вшитым внутри акселерометром для фиксирования координат местонахождения сотрудника. При этом компании-разработчики, пытаясь создать универсальный продукт, ориентируются на весь рынок – офисы, склады, производства, не учитывают при этом специфику отдельных сфер. Например, для промышленных производств, по технике безопасности запрещены цепочки, браслеты, кольца и прочие предметы,

Рисунок 2 – Диаграмма IDEF3 OSTN

которые могут привести к повышению травматизма на рабочем месте.

Поэтому для сферы промышленности лучше использовать средства, не создающие дополнительную опасность для сотрудника, например, RFID-метки. Radio Frequency Identification (RFID) – радиочастотная идентификация, метод бесконтактной передачи данных посредством радиочастотных волн. Впервые данная технология использовалась военными во времена Великой Отечественной войны для распознавания самолётов союзников, после этого о ней забыли до начала XXI века.

Функционал RFID-метки легко масштабируемый из-за своей простой структуры - интегральной схемы. При необходимости к ней можно добавить гироскоп, пульсометр, термометр, термогигрометр и другие средства измерения параметров в зависимости от требований заказчика. Smart-браслеты имеют более сложную структуру, из-за этого масштабировать их сложнее. Для внедрения дополнительных датчиков необходимо производить реорганизацию браслета в целом, переопределять взаимодействия системы.

Проанализировав возможные аппаратные части для системы охраны труда, можно сделать вывод, что наиболее эффективным вариантом является использование RFID-меток. Использовать можно разные виды RFID-меток – наклейки-нашивки (рис. 3) или RFID-брелки (рис. 4) в зависимости от желаемого функционала.

При создании frontend-части приложения были использованы следующие средства: JavaScript, TwoJS, HTML, SCSS, Parcel.

JavaScript (JS) – это мультипарадигмен-ный язык программирования с динамической типизацией, который поддерживает объектно-ориентированный, императивный и декларативный (например, функциональное программирование) стили программирования [5]. Язык JS подчиняется спецификации ECMA-262, основанной на языке программирования ECMAScript(ES).

TwoJS – библиотека JS с открытым исходным кодом, которая позволяет буквально рисовать в окне браузера. В разработанном приложении есть графическая часть – карта предприятия, которая должна быть динамичной. TwoJS предоставляет готовый набор классов, используя которые можно рисовать: стены и двери – Two.Line; зоны, наименование зон – Two.Rectangle, Two. Text; сотрудников – Two.Circle. Также с помощью TwoJS можно проектировать путь сотрудника, задавая соответствующие координаты.

Hypertext Markup Language (HTML) – язык для создания разметки разрабатываемой страницы. Состоит из тегов, описывающих структуру web-приложения, внутри которых находится контент – текст, изображения, видео и др.

Cascading Style Sheets (CSS) – формальный язык для создания оформления, дизайна web-страниц. При использовании CSS также можно создавать анимации и динамику для элементов

Рисунок 3 – Пример RFID-нашивки

Рисунок 4 – Пример RFID-брелка, закреплённого на грудной клетке сотрудника

вёрстки. CSS не является самостоятельным языком, его применяют для готовой HTML-вёрстки.

Syntactically Cascading Style Sheets (SCSS) – расширяет возможности CSS, предоставляет различные математические или логические методы структурирования данных.

Parcel – одна из популярных библиотек для упаковки разрабатываемого проекта наряду с Webpack и Gulp. Основная функция – собрать все модули проекта, библиотеки, зависимости, контент и объединить в один (или несколько, в зависимости от сложности проекта) файл. После такой упаковки web-проект готов к загрузке и работе в Интернете, а не только на локальном компьютере.

Для эмулирования backend-части используется база данных, созданная с помощью Google Firebase.

Google Firebase – сервис, предоставляющий различные облачные услуги и инструменты для разработки: база данных реального времени, облачные функции, хостинг, сервис для аутентификации пользователей и многое другое. Для создания автоматизированной системы охраны труда используется инструмент Cloud Firestore, это облачная база данных NoSQL, позволяющая хранить и синхронизировать данные при разработке клиент-серверного приложения.

При проектировании архитектуры приложения используются парадигма из 5 основных принципов (SOLID), методика разработки программного кода, созданная Kent Beck в 2003 году (TDD) и парадигма программирования, раздел дискретной математики (FP).

Принципы SOLID из парадигмы методологии программирования, основанной на представлении программы в виде совокупности объектов (OOP) позволяют создавать структурированный, адаптивный и легко масштабируемый код.

Высотные работы

TDD подходит для разработки и проведения юнит-тестов – тесты, которые проверяют свой же функционал, не проверяя при этом работу системы в целом. Такой подход разработки позволяет создать:

. Надёжный и расширяемый код;

. Тесты, которые станут документацией к программному продукту, так как покрывают большую функциональную часть программы;

. Контролируемый код, защита от ошибок.

Основная задача TTD – разбить сложную программу на части. Поэтому выполняя такой цикл для каждого маленького функционального модуля программы, можно создавать большой управляемый программный код.

FP – парадигма разработки программы по средствам чистых функций, без мутирования данных и побочных эффектов. Благодаря FP код становится максимально предсказуемым и управляемым.

При запуске программы открывается схема здания, которая имеет статические элементы, такие как: внешние стены, внутренние стены, двери, отслеживаемые зоны. Если при запуске приложения в БД будут находиться данные о работниках, то они будут также отображены на экране.

Помимо этого, справа от схемы здания, находится кнопка «Список сотрудников» (рис. 5).

Панель «Список сотрудников» содержит информацию о каждом работнике, который внесён в БД приложения. Напротив имени каждого сотрудника находится кнопка «Редактировать» в виде карандаша.

В панели редактирования находятся кнопки «Сохранить изменения» и «Удалить сотрудника». При нажатии кнопки «Добавить сотрудника», открывается панель добавления сотрудника, где необходимо ввести данные в поля «ФИО» и «Должность», которые являются обязательными.

Список сотрудников X

• 1)    Самсонов ПК ?

• 2)    Шершнев ЛК^

• 3)    Петров В ИZ

  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

ФИО        | Семсоное ПК~)

Должность   | Столяр| путь

Доступные эоны □ Высотные работы

О Uexi О Высокое напряжение-

Сохранить Удалить изменения    сотрудника

Рисунок 6 – Оповещение о нарушении сотрудника внутри приложения

Рисунок 7 – Оповещение в Telegram-канале StaffMonitoringChannel

После корректно заполненных полей формы, сотрудник появится в панели список сотрудников.

Программа имеет систему оповещений о нарушениях сотрудников, которая срабатывает, если сотрудник заходит в зону, куда у него нет доступа (рис. 6).

Для того, чтобы получать оповещения в Telegram, достаточно найти канал StaffMonitoringChannel и оформить подписку (рис. 7).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

За счет внедрения автоматизированной системы охраны труда планируется снижение травматизма на предприятии. Автоматизиро- ванная система имеет следующий функционал – мониторинг сотрудников, регулирование доступа сотрудников, оповещение при нарушениях. Однако, для полной работоспособности необходимо заменить статические данные сотрудников на динамические, то есть получаемые в режиме реального времени. В дальнейшем данную систему можно модернизировать, расширяя функционал, тем самым повышая эффективность отдела охраны труда на производстве.

Технологии радиочастотной идентификации RFID (Radio Frequency Identification) в настоящее время широко применяются в складских операциях нефтехимических компаний и в дальнейшем будут только наращивать свое присутствие не только в данной области деятельности [3]. В производственной деятельности нефтехимических предприятий использование технологии RFID вышло за пределы складских территорий и сегодня известны примеры использования данной информационной технологии для контроля производственного процесса. Автоматизация производства, ускорение его операций с помощью RFID – более эффективны и менее рискованны с точки зрения масштабных технологических и социальных последствий [1]. Более того, RFID-метки включают более широкий перечень информации и позволяют увеличивать скорость ее обработки.

Таким образом, использование цифровых технологий для организации производства способно осуществить прорыв в деятельности предприятия за счет применения возможностей искусственного интеллекта, автоматизации и роботизации.