Компания

VR тренажеры снижают производственный травматизм

Мы изучили отчеты опубликованные министерством труда и социальной защиты Российской Федерации, а также открытые данные Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. (Официальные документы приведены ниже.)

На 2020-2022 год наблюдается сокращение случаев производственного травматизма, однако в абсолютных числах ситуация следующая:

  • В 2019 году более 23 тысяч человек получили травмы на производстве, более 1000 – смертельные травмы.
  • В 2020 году – более 1100 смертельных случаев.

В отчетах особенно выделяется роль «человеческого фактора»:

При том, что потенциал устранения причин техник технологического характера не исчерпан полностью, но существенно снижается, требуется системная работа над причинами, которые носят организационный характер и в основе которых лежит «человеческий фактор»

Результаты мониторинга
условий и охраны труда в Российской Федерации
в 2020 году / Министерство труда и социальной защиты
Российской Федерации / Москва, 2021

В силу высокой практической значимости, в последнее время и интенсивно ведется исследования, связанные с оценкой, контролем, предотвращением или сокращением рисков. Иными словами, с ростом опасности промышленных объектов закономерно возрастает необходимость в более точных, достоверных методах управления рисками. Наиболее ранние исследования, посвященные управлению рисками рассматривали исключительно надежность конструкции и оборудования, и не рассматривали человека, как элемента этой системы. Фактически, человек существенно влияет на вероятность возникновения опасных событий и ситуаций, что нашло отражение в исследованиях, где указывалось на необходимость учета влияния «человеческого фактора».

Сам «человеческий фактор» в значительной степени зависит от уровня или степени подготовки персонала, величиной владения персонала специальными знаниями, умениями и навыками. Совершенно очевидно, что процесс формирования указанных знаний, умений и навыков, в свою очередь, зависит от средств и методов обучения. Стремление к снижению «человеческого фактора» сопряжено с поиском и внедрением новых методов и средств обучения, таких как тренажеры, а также нового класса технических средств обучения, использующего вычислительные мощности компьютеров — имитаторов. Соответственно развитие технологии формирования виртуальной реальности (VR) привело к появлению “VR-тренажеров” (Используемые в педагогике классификации средств обучения, относят имитаторы к категории технических средств обучения (ТСО) – системы, комплексы, устройства и аппаратура, применяемые для предъявления и обработки информации в процессе обучения с целью повышения его эффективности.)

Априорным предположением о целесообразности и эффективности применения имитаторов в системе менеджмента рисков является предположение о том, что значительная часть рисков вызвано «человеческим фактором» или зависит от «человеческого фактора». Основа такого предположения заключается в следующем:

  1. По имеющимся данным (Ростехнадзор, CSB, NTSB) доля человеческого фактора в инцидентах составляет от 35 до 70%
  2. «Ученые называют различные цифры, но большинство сходится на том, что из-за ошибок человека происходит 60-80% всех аварий и несчастных случаев. Причем 9 из 10 случаев возникают именно там, где предусмотрены технические средства защиты. Возникают они чаще всего по психологическим причинам. [g1][g2]
  3. Если не учитывать ошибки человека, в результате расчета можно получить практически бессмысленные величины, относящиеся к безопасности, такие как вероятность аварии, равная 10 -39 год -1 [a1]. Например, любой член обслуживающего персонала, пользуясь неправильными инструкциями для настройки, теоретически может вывести из строя любую систему защиты предприятия. Анализ данных по оценкам частот ошибок операторов (таблица 1.6. [a1, С-275]) свидетельствует, что персонал (оператор) на 99,99% совершенен при выполнении рутинной работы, но оказывает полностью бесполезным при чрезвычайных обстоятельствах.
  4. Важность учета «человеческого фактора» подтверждается многочисленными авариями, в которых критические ошибки человека способствовали катастрофической последовательности событий.
  • 29 ноября 1955 года «человеческий фактор» привел к аварии американский экспериментальный реактор EBR-1 (штат Айдахо, США).
  • 10 октября 1957 года в Великобритании в Виндскейле произошла крупная авария на одном из двух реакторов по наработке оружейного плутония.
  • В 1969 году произошла авария подземного ядерного реактора в Люценсе (Швейцария).
  • Семичасовой пожар 22 марта 1975 года на реакторе АЭС «Браунс Ферри» в США (штат Алабама) обошелся в 10 млн долларов. Все случилось после того, как рабочий с зажженной свечой в руке полез заделать протечку воздуха в бетонной стене. Огонь был подхвачен сквозняком и распространился через кабельный канал. АЭС на год была выведена из строя.
  1. Несмотря на то, что ошибочные действия персонала являются очень распространенными и очень трудно предсказуемыми, существующие данные о частотах ошибок операторов и обслуживающего персонала (WASH 1400 – приложение III) также указывают на значительную потенциальную опасность данного фактора.
  2. Американский нефтяной институт (API), опираясь на опрос 200 управленцев на 11 предприятиях 7 нефтехимических компаний, оценивает среднюю прибыль от обучения одного оператора на КТ более, чем в 100 тыс.долл. в год [100; 26, -С. 257]
  3. Данные ряда авторов [a2] по инцидентам в различных отраслях промышленности, вследствие наличия человеческого фактора приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Данные по инцидентам в различных областях промышленности

ИсследованиеРезультат
Garrison (1989)Человеческие ошибки оцениваются в 563 млн. долл. По основным инцидентам в химической промышленности до 1984 года.
Joshchek (1981)80-90% всех инцидентов в химической индустрии связаны с ошибками человека.
Rasmussen (1989)Исследование 190 инцидентов в хим. пром. вызваны: недостаточными знаниями: 32% ошибками проектирования: 30% ошибки процесса (методах): 23% ошибки персонала: 15%
Butikofer (1986)Инциденты в нефтехимической промышленности: оборудование и неудачное проектирование: 41% персонал и неудачное обслуживание: 41% недостаточно точное выполнение процедур: 11% недостаточный контроль и проверка: 5% иное: 2%
Uehara and Hoosegow (1986)Доля человеческого фактора в инцидентах, связанных с пожарами – 58%
Oil Insurance Association Report on Boiler Safety (1971) (Нефтяная страховая ассоциация)На долю человеческого фактора приходилось от 73% и 67% от общего ущерба в инцидентах на котельных установках.
  1. В работе [a3] удельный вес индивидуального или человеческого фактора в летных авариях оценивается в 66%. Армстронг (1939) приводит цифры Департамента коммерческой статистики, на основании которых удельный вес ошибок обслуживания в транспортной авиации определяется в 41,47%, в спортивной авиации — 52,18% и на пассажирских авиалиниях — в 39,65%. Руфф и Штругхольд (1944) определяют процент аварий на почве психической недостаточности по меньшей мере в 50—60%. Приведенные цифры дают возможность заключить, что человеческий фактор, как причина летных аварий, имеет очень большое значение.
  2. В работе [a3] приводится следующее: «Скептику предлагается изучить статистику несчастных случаев. Она доказывает, что не технические недостатки, а человеческие факторы являются причиной абсолютного большинства воздушных катастроф и среди них в свою очередь психологические факторы стоят на первом месте.»
  3. Основные причины аварий, приведенные в книге «Анализ аварий и несчастных случаев в нефтегазовом комплексе России» [a4], основанные на имеющихся данных на 1998-2000 гг. приведены в таблице 1.2. Таблица 1.2. Основные причины аварий.
Группа причинПроцент аварий, %
Низкий уровень организации работ60
Неисправность оборудования25
Прочие (нарушение технологии, низкая квалификация персонала, недостаток средств обеспечения безопасности)15

Также отдельно отмечаться:

  • допуск лиц к работе без соответствующей профессиональной подготовки;
  • необученность персонала.
  1. Основные причины аварий на газопроводах, приведенные в книге [a5], основанные на имеющихся данных на 1996-2001 гг. приведены в таблице 1.3. Таблица 1.3. Основные причины аварий.
Причины% от общего числа
Наружная коррозия28,9
в т.ч. КРН22,5
Механические повреждения19
Брак строительно-монтажных работ21,9
в т.ч. Брак сварки13
Дефекты труб11,4
Стихийные бедствия9,5
  1. Причины аварий и несчастных случаев на объектах газового надзора по , приведенные в книге [a6], основанных на имеющихся данных на 1990-2002 гг. приведены в таблице 1.4. Таблица 1.4. Основные причины аварий.
Причины% от общего числа
Нарушение производственной инструкции по розжигу газопотребляющих установок39
Нарушение Правил охраны газораспределительных систем27
Коррозионное повреждение подземных газопроводов5
Механические повреждения надземных газопроводов3
Нарушение инструкции по эксплуатации газового оборудования8
Нарушение Правил безопасности в газовом хозяйстве3
Проявление заводского брака газопроводных труб и арматуры5
Разрыв сварных швов полиэтиленового газопровода1
Другие9
  1. Анализ состояния аварийности на опасных производственных объектах [s1], приведенный в таблице 1.5. также показывает, что причины более 70% аварий обусловлены человеческим фактором.
Причина аварии на опасных производственных объектах% от общего числа аварий
Несовершенство технологий13
Низкий уровень знаний11
Умышленное отключение защиты2
Нарушение производственной дисциплины15
Неэффективность производственного контроля13
Неправильная организация работ13
Нарушение технологий17
Неудовлетворительное состояние оборудования, зданий, сооружений16

Таблица 1.6. Оценка ошибок операторов (Документ WASH 1400)

Частота ошибокВид деятельности
10-4Выбор переключателя, управляемого с помощью ключа, а не простого переключателя (это значение не учитывает ошибки принятия решения в случае, когда оператор неправильно воспринимает ситуацию и полагает, что данный ключ выбран правильно)
10-3Выбор переключателя (или двух переключателей), не похожего по форме или по расположению на нужный переключатель при условии отсутствия ошибки в принятии решения; например, оператор включает переключатель с большой рукояткой вместо малого переключателя
3*10-3Обычная ошибка человека при выполнении операции (например, неправильное считывание таблички и в результате выбор ошибочного переключателя)
10-2Обычная ошибка (упущение) человека, если в зале управления отсутствует сигнализация и состоянии параметра, упущенного оператором (например, отказ, связанный с невозвращением испытательного клапана с ручным переключением в исходное положение после завершения технического обслуживания)
3*10-3Ошибка типа упущения, когда упущенный предмет или пункт инструкции является элементом процедуры, а не находится в ее конце, как указывалось выше
3*10-2Простые арифметические ошибки при проведении самопроверки, но без выполнения повторных вычислений
1/ХПри условии, что оператор дотягивается до неправильного переключателя (или пары переключателей) и выбирает похожий переключатель (или пару переключателей). Здесь Х— число неправильных переключателей (или пар переключателей), расположенных рядом с нужным переключателем. Формула 1/Х применима, сели имеется до пяти или шести переключателей. При большем числе переключателей частота ошибок уменьшается, так как оператор тратит и этом случае больше времени, отыскивая нужный вариант. При числе переключателей до пяти или шести оператор не думает об ошибке, и поэтому более вероятно, что он не ведет тщательный поиск
10-1При условии, что оператор дотягивается до неправильного переключателя (или пары переключателей) клапана с двигательным приводом (КДП), он не замечает по сигнальным лампам, что КДП уже находится в требуемом положении, и лишь изменяет состояние КДП, не осознавая неправильного выбора переключателя
-1То же самое, что и выше, за исключением того, что положение(я) неправильно выбранного(ых) переключателя(ей) не соответствует(ют) требуемому(ым)
-1Если оператор ошибается и операциях с одним или двумя близко расположенными друг к другу переключателями клапана на каком-то шаге процедуры, он ошибается в операции и с другим клапаном
10-1Оператору монитора или дополнительному инспектору не удается обнаружить начальную ошибку оператора. Примечание: Такое большое значение частоты ошибок неприменимо при наличии непрерывного контрольного сигнала об ошибке па сигнальной панели
10-1Персонал другой рабочей смены не проверяет оборудование, если только не дается письменной директивы или специального перечня для проверки
5*10-1С помощью монитора не обнаруживаются неправильные положении клапанов и т.п. при проведении общей инспекции, если только не используется специальный проверочный перечень
0,2-0,3Обычная частота ошибок при условии напряженной работы оператора, при которых очень быстро происходят опасные действия
  1. Ранние работы по исследованию надежности сложных технических систем были направлены исключительно на надажность самой конструкции и не рассматривали надежность человека, как элемента этой системы. Более поздние работы указывали на обоснованную необходимость включения учета влияния «человеческого фактора» в процессе анализа надежности систем [o1][o2][o3][o4].
  1. По статистике от 7 до 36% аварий происходит по вине персонала; 73% из них – в результате неблагоприятных психологических качеств человека. [o7]
  2. [dis1]«Таким образом в результате ошибочных действий персонала за период с 2002 по 2004 г.г. в системе ОАО «АК «Транснефть» происходила практически каждая десятая аварийная остановка НПС. » Рисунок 1 – Распределение отказов по видам в ОАО «АК «Транснефть» за 2002-2004гг.
  3. [dis2] По данным исследования, проведенного специалистами по проекту «Человек и его работа», современный рабочий в возрасте до 30 лет достигает лишь 70% возможной рабочей карьеры (квалификации, производительности и качества работы). Наиболее высоких показателей трудовой и общественной деятельности, пика своей карьеры средний рабочий достигает лишь к 40—45 годам /58/,
  4. Из <<расследования авиакаитастров >> Who’s in control. Это не первый случай когда разбивается самолет, потому что экипаж не понимает что машина хочет им сказать. Проблема не в автоматизации, проблема в степени подготовки и способности человека исправлять последствия ошибок во взаимодействии с автоматикой… <<Пилот должен быть учтен в уравнении. Он должен быть частью системы>> Подход аирбас — последнее слово за автоматикой (автоматика может не слушать пилота, если считает, что его действия могут привести к аварии) Подход боинг — последнее слово за пилотом
  5. Так анализ состояния аварийности на опасных производственных объектах (ОПО) показывает, что причины более 70 % аварий обусловлены человеческим фактором [Пуликовский К. Б. Приоритет качеству подготовки, профессиональному обучению и аттестации работников организаций, поднадзорных Ростехнадзору // “Безопасность труда в промышленности”, ?7, 2006 год.] (табл. 1).

Таблица 1. Распределение причин аварий на ОПО

п/пПричина аварии на опасных производственных объектахПроцент от общего числа аварий
1Несовершенство технологий13 %
2Низкий уровень знаний11 %
3Умышленное отключение защиты2 %
4Нарушение производственной дисциплины15 %
5Неэффективность производственного контроля13 %
6Неправильная организация работ13 %
7Нарушение технологий17 %
8Неудовлетворительное состояние оборудования, зданий, сооружений16 %

Почему имитационные тренажеры так эффективны?

Вероятность каждой ошибки персонала на реальной системе равна вероятности ошибки на имитаторе, полностью идентичном реальной системе (системе достоверно воспроизводящей реальную). В случае отличия имитатора от реальной системы изменяется эффективность не только обучения, но и главным образом эффективность переноса (обучаемый может «научиться» работе на имитаторе, но не на реальном объекте). Идентичная реальной система – это система, обеспечивающая генерацию модели реальной в соответствии с математической моделью этой реальной системы при помощи программных или аппаратных средств. Идентичность реальной системы в данном случае понимается как идентичность подачи на основные каналы восприятия пользователя программно или аппаратно управляемых воздействий и реалистичной реакции моделируемой среды на производимые пользователями действия.

Именно по этому, при разработке тренажеров мы уделяем особое значение качеству графики, адекватности и универсальности математической модели и развитым сценариям обучения.

Уровень соответствия синтезируемого изображения и звука оригиналу является важным фактором, от которого зависит эффективность тренажера в целом. Работа реального оборудования редко бывает бесшумной. Очень часто звук несет в себе немало информации о работе оборудования или происходящих процессах. Изменение звуковой картины часто свидетельствует об аварии. Синтезируемое изображение какого-либо объекта, детали или процессов должно быть узнаваемо. Несоблюдение этих требований может привести к потере времени пользователя, в попытках понять, что он видит и слышит, что значительно снижает эффективность обучения.

Модуль генерации 3D графики и звука

Качество генерируемой виртуальной среды в наших тренажерах (3D графика и звук) соответствует максимальному уровню подобия – физическому при использовании оборудования VR и психофизическому при использовании стандартных устройств ввода-вывода.

Синтез 3D изображения являются неотъемлемой частью тренажера, но качественный тренажер выполняет множество других функций, зачастую “невидимых” для пользователя.

митация АСУ ТП достоверно воссоздает интерфейс оператора для управления объектами автоматизации и технологическими процессами (верхний уровень).

Высокоточная имитация автоматики (АСУ ТП нижний и верхний уровень)

  • Имитация управляющих устройств
  • Имитация датчиков
  • Имитация алгоритмов контроллеров
  • Имитация системы верхнего уровня (SCADA)

Модуль математической модели

Математическая модель технологической схемы – система математических соотношений, описывающих с требуемой точностью имитируемый объект или процесс (реакцию системы на действия пользователя или инструктора).

Высокая адекватность и универсальность модели тренажера определяет соответствие поведения реальной системы и поведения модели в штатном и аварийном режимах.

 Под адекватностью понимается способность модели отражать заданные свойства объекта с приемлемой точностью. Универсальность модели определяется количеством параметров, учитываемых в процессе имитации. Наша компания имеет собственную запатентованную технологию синтеза высокоточных математических моделей, работающих в режиме реального времени.

Нами разработан собственный редактор математических моделей тренажеров, отличительной способностью которого является быстрый расчет всех параметров технологического процесса в реальном вмемени с достаточной для обучения точностью.

Модуль инструктора

Инструктор (или инструкторы, количество инструкторов может быть различным), в отличии от других участников обучения, не участвует в выполнении задачи обучения, а выполняет следующие функции:

  • останов и повторный запуск тренажера;
  • сохранение любой контрольной точки в качестве исходных начальных состояний для последующих тренировок;
  • введение неисправностей, задаваемых инструктором во время тренировки или вводимых по заранее составленному сценарию;
  • изменение граничных условий в ходе тренировки;
  • протоколирование действий оператора и инструктора с возможностью вывода результатов на печать;
  • контроль действий оператора инструктором с возможностью вмешательства в управление технологическим процессом;
  • подача сигналов ложной тревоги, команд диспетчера, начальника и т.п.;
  • изменение масштаба времени и т.д.

Отчеты (xAPI/SCORM)

Стандартный отчет в виде оценки и потраченного времени имеет один недостаток – оценка не показывает остаточный риск и его причины.

Для эффективного использования тренажеров, в т.ч. В системе управления рисками необходимы дополнительные данные.

1.Количество запусков тренажеров за выбранный период времени. С разрезами по каждому тренажеру и подразделению.

2.Количество обучаемых, прошедших тренажерную подготовку.

3.Количество времени, затраченного на тренажерную подготовку общее, среднее, по каждому обучаемому.

4.Использование тренажеров в различных курсах и подсистемах заказчика.

5.Сравнение эффективности с другими подразделениями.

6.Лучшие обучаемые сотрудники с возможностью детального просмотра всех показателей обучения.

7.Динамика запусков и использования тренажеров по времени (по датам).

8.Отзывы обучаемых.

9.Экономические показатели (рублей/человек; рублей/час) тренажерной подготовки.

10.Информация об оценках и отклонениях по результатам тренажерной подготовки в различных разрезах.

Возможность использования тренажеров в процессе управления рисками, в т.ч. получать диаграммы ETA/FTA (дерево отказов, процесс действий), получать динамику изменения ожидаемых рисков для каждого работника общества, проходящего тренажерную подготовку.

Дополнительную информацию можно получить по следующим ссылкам:

Используемые источники Информации:

Author

Максим Гаммер

Инженер по специальности «Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов». Кандидат технических наук.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

    Заказать прайс

    Мы не передаем данные клиентов третьим лицам. Они будут использованы только для нашего ответа Вам. Обязательные поля отмечены *