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:
- По имеющимся данным (Ростехнадзор, CSB, NTSB) доля человеческого фактора в инцидентах составляет от 35 до 70%
- «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]
- 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.
- 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.
- 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.
- 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]
- 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
| Исследование | Результат |
| 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. |
- 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.
- 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.»
- 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 причин | Процент аварий, % |
|---|---|
| Низкий уровень организации работ | 60 |
| Неисправность оборудования | 25 |
| Прочие (нарушение технологии, низкая квалификация персонала, недостаток средств обеспечения безопасности) | 15 |
Также отдельно отмечаться:
- допуск лиц к работе без соответствующей профессиональной подготовки;
- необученность персонала.
- 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 коррозия | 28,9 |
| в т.ч. КРН | 22,5 |
| Механические повреждения | 19 |
| Брак строительно-монтажных работ | 21,9 |
| в т.ч. Брак сварки | 13 |
| Дефекты труб | 11,4 |
| Стихийные бедствия | 9,5 |
- 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 установок | 39 |
| Нарушение Правил охраны газораспределительных систем | 27 |
| Коррозионное повреждение подземных газопроводов | 5 |
| Механические повреждения надземных газопроводов | 3 |
| Нарушение инструкции по эксплуатации газового оборудования | 8 |
| Нарушение Правил безопасности в газовом хозяйстве | 3 |
| Проявление заводского брака газопроводных труб и арматуры | 5 |
| Разрыв сварных швов полиэтиленового газопровода | 1 |
| Другие | 9 |
- 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 технологий | 13 |
| Низкий уровень знаний | 11 |
| Умышленное отключение защиты | 2 |
| Нарушение производственной дисциплины | 15 |
| Неэффективность производственного контроля | 13 |
| Неправильная организация работ | 13 |
| Нарушение технологий | 17 |
| Неудовлетворительное состояние оборудования, зданий, сооружений | 16 |
Таблица 1.6. Оценка ошибок операторов (Документ WASH 1400)
| Частота ошибок | Вид деятельности |
|---|---|
| 10-4 | Выбор 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) |
| 10-3 | Выбор 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*10-3 | Обычная ошибка человека при выполнении операции (например, неправильное считывание таблички и в результате выбор ошибочного переключателя) |
| 10-2 | Обычная 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*10-3 | Ошибка типа упущения, когда упущенный предмет или пункт инструкции является элементом процедуры, а не находится в ее конце, как указывалось выше |
| 3*10-2 | Простые арифметические ошибки при проведении самопроверки, но без выполнения повторных вычислений |
| 1/Х | При 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 |
| 10-1 | При 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 |
| -1 | То же самое, что и выше, за исключением того, что положение(я) неправильно выбранного(ых) переключателя(ей) не соответствует(ют) требуемому(ым) |
| -1 | Если 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 |
| 10-1 | Оператору 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 |
| 10-1 | Персонал другой рабочей смены не проверяет оборудование, если только не дается письменной директивы или специального перечня для проверки |
| 5*10-1 | С помощью монитора не обнаруживаются неправильные положении клапанов и т.п. при проведении общей инспекции, если только не используется специальный проверочный перечень |
| 0,2-0,3 | Обычная частота ошибок при условии напряженной работы оператора, при которых очень быстро происходят опасные действия |
- 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].
- По статистике от 7 до 36% аварий происходит по вине персонала; 73% из них – в результате неблагоприятных психологических качеств человека. [o7]
- [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.
- [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/,
- 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
- 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/п | Причина аварии на опасных производственных объектах | Процент от общего числа аварий |
| 1 | Несовершенство технологий | 13 % |
| 2 | Низкий уровень знаний | 11 % |
| 3 | Умышленное отключение защиты | 2 % |
| 4 | Нарушение производственной дисциплины | 15 % |
| 5 | Неэффективность производственного контроля | 13 % |
| 6 | Неправильная организация работ | 13 % |
| 7 | Нарушение технологий | 17 % |
| 8 | Неудовлетворительное состояние оборудования, зданий, сооружений | 16 % |
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:
