Исследование и разработка спецодежды для рабочих автомобильной промышленности

Развитие научно-технического прогресса, преобразования в сфере производства на современных промышленных предприятиях наряду с прочими выдвигают на передний план задачу оптимального решения вопроса обеспечения безопасности работы людей на производстве, в том числе и путем проектирования специальной одежды для защиты человека от вредных воздействий производственной среды.

Проблема целенаправленного улучшения ассортимента и качества специальной одежды, адекватно соответствующей спектру потребностей организаций-заказчиков в современных условиях хозяйствования имеет особую важность. Средства индивидуальной защиты (СИЗ) занимают особое место в комплексе мероприятий по обеспечению безопасности труда работающих и профилактики профзаболеваний [1]. К числу широко применяемых СИЗ относится специальная одежда, которая является одним из необходимых условий снижения воздействия на человека опасных и вредных производственных факторов и сохранения его высокой работоспособности и здоровья.

В настоящее время накоплен большой научный материал, разработаны методы и критерии физиолого — гигиенической оценки специальной одежды, установлена взаимосвязь между техническими параметрами материалов и спецодежды в целом, сформулированы основные методологические принципы ее проектирования и промышленной технологии изготовления в соответствии с требованиями, обусловленными конкретными условиями эксплуатации спецодежды.

Специалистами ЦНИИШПа, совместно с НИИ Академии медицинских наук, Санкт-Петербургского университета технологии и дизайна, МГУДГ, Новосибирского технологического института, Республиканского Дома моделей специальной и рабочей одежды Украины, Дома моделей специальной и рабочей одежды Минлегпрома РФ была разработана и успешно эксплуатируется одежда для рабочих газовой, угольной, нефтяной, химической, строительной и химической, строительной и деревообрабатывающей промышленности, для сварщиков, рабочих горячих цехов, работников сельского хозяйства и др [2].

Значительный вклад в решение этих задач, а также разработку научных и теоретических основ процесса проектирования спецодежды внесли исследования, выполненные под руководством П. П. Кокеткина, Е. Х. Меликова, Е. Б. Кобляковой, И. Н. Савельевой, Е. Я. Сурженко, З. С. Чубаровой, O.K. Терпеновой, Е. В. Романова и др. [1], [2], [3]. В них сформулированы методологические основы системного подхода к проектированию одежды различного назначения, структурирована номенклатура факторов и критериев соответствия изделий условиям функционирования системы «человек — одежда — среда», разработаны общие принципы обеспечения эргономической рациональности конструкций, предложены методы и технические средства оценки целого ряда показателей качества одежды по группе эргономических критериев.

Однако следует отметить, что в последние годы значительно возросли требования к спецодежде со стороны потребителей по комплексу защитных, эксплуатационных, гигиенических и эстетических свойств. Возникла потребность в защите объектов труда от контактного взаимодействия их со спецодеждой, в формировании фирменного стиля для конкретных типов производства [4], [5].

Предлагаемая в настоящее время на потребительском рынке спецодежда далеко не всегда соответствует конкретному уровню комплекса предъявляемых требований, не всегда обеспечивает реализацию специфики потребностей в современной специальной одежде для, зачастую, сугубо уникальных условий производственной среды. К тому же сложившиеся в настоящее время несоответствие системы базовых конструкций спецодежды реальному многообразию проектных ситуаций с позиций функционально-эргономических требований к одежде не позволяют решать данную проблему в полном объеме [6]. Следует особо отметить, что обеспечение динамического соответствия конструкций одежды условиям ее эксплуатации актуальных задач проектирования специальной одежды для любой отрасли промышленности, не является исключением и машиностроительная.

Одно из ведущих мест в машиностроении и металлообработке занимает автомобильная промышленность, поскольку она обеспечивает около 22% валового дохода России [7]. Если учесть рост темпов потребления автомобилей на мировом, в том числе и отечественном, рынках, то актуальность всестороннего исследования проблемы обеспечения специальной одеждой работников данного сектора экономики становится вполне очевидной. Одним из наиболее важных вопросов комплексной оптимизации производственных процессов в автомобилестроении является вопрос сбалансированного функционирования элементов системы «человек — условия труда — объект труда», в которой существенная роль отводится одежде человека, способной не только эффективно защищать его от производственных вредностей, но и обеспечивать максимальный комфорт. Необходимость поисковых исследований по созданию адаптированных вариантов специальной одежды с улучшенными параметрическими характеристиками для автомобильной промышленности обусловлена спецификой условий ее эксплуатации в данной отрасли, техническими параметрами новых современных материалов и интенсификацией труда рабочих на современных предприятиях.

Назревшая необходимость в выполнении работ такого рода подтверждается также конкретной заявкой на разработку спецодежды Открытого акционерного общества Волжского автомобильного завода (ОАО «АВТОВАЗ») для рабочих сборочно-кузовного производства (СКП).

Целью диссертационной работы является исследование и разработка спецодежды для рабочих СКП ОАО «АВТОВАЗ» с высокими эргономическими, эстетическими, защитными и гигиеническими свойствами на основе учета конкретных условий эксплуатации и имиджа предприятия, которая, обеспечивая высокий совокупный показатель качества и эффективной индивидуальной защиты работающих, позволит реализовать требования безопасности труда, высокой его производительности в сочетании с обеспечением комфортного состояния человека во время рабочей смены.

Для реализации поставленной цели в работе определены следующие задачи:

1. Изучение существующего ассортимента спецодежды для рабочих СКП и специальных материалов, применяемых при ее изготовлении, с целью разработки оптимизационных параметров спецодежды.

2. Систематизация и анализ особенностей технологических операций, комплекса опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ) главного конвейера СКП ОАО «АВТОВАЗ» для разработки предложений по обеспечению эксплуатационной надежности спецодежды.

3. Изучение биокинематического взаимодействия элементов системы «человек — спецодежда» на основе принципов проективной эргономики с целью формирования структуры исходной информации для процесса проектирования спецодежды.

4. Разработка и обоснование системы единичных эргокритериев для оптимизации конструкции спецодежды рабочих СКП на основе интеграции объектно-ориентированного подхода и информационной технологии проектирования.

5. Выбор и обоснование видов рабочих движений в технологическом процессе главного конвейера СКП для исследования эргономических показателей спецодежды на основе совокупной характеристики экстремальных трудовых движений.

6. Разработка конструкции, изготовление и исследование комплекта спецодежды для рабочих СКП.

Объектами исследования являются спецодежда рабочих СКП ОАО «АВТОВАЗ», условия труда и параметры систем: «человек — условия трудаобъект труда» и «человек — одежда».

Методы исследований. В работе использованы общая методология системного подхода к проектированию спецодеждыметоды и средства эргономической биомеханикиметоды социологических исследований, системно-структурного анализа, экспертной оценкиметоды математического планирования эксперимента и статистической обработки данныхстандартные методы исследования свойств материалов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Проведены систематизация и анализ особенностей технологических операций, комплекса опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ) главного конвейера СКП ОАО «АВТОВАЗ» с целью разработки объектно-ориентированного подхода к обеспечению эксплуатационной надежности спецодежды рабочих.

2. На основе проведенного анализа разработан метод формирования структуры оптимизационных параметров спецодежды для рабочих СКП с учетом особенностей ее ассортимента и реологических характеристик специальных материалов для ее изготовления.

3. Разработан комплекс приоритетных показателей физико-механических свойств материалов для спецодежды рабочих СКП ОАО «АВТОВАЗ» с высоким уровнем защиты от воздействия ОВПФ.

4. Разработана информационно-логическая модель базы данных процесса проектирования комплекта спецодежды для рабочих СКП.

5. Разработана система оптимальных сочетаний значений критериев качества с величинами конструктивных параметров спецодежды на основных информативных участках конструкции.

6. Разработана математическая модель объемно-пространственного положения информативных точек для расчета значений конструктивных прибавок.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

1. Разработан экспериментальный стенд для исследования динамики информативных точек, давления и величин деформации растяжения в спецодежде.

2. Разработаны конструкция и особенности технологической обработки спецодежды для слесарей механосборочных работ (МСР) СКП на основе учета интенсивности комплексного воздействия ОВПФ на спецкостюм и особенностей производственного взаимодействия костюма с объектом труда.

3. Разработан пакет проектно-конструкторской и технологической документации на четыре варианта моделей комплектов женской спецодежды рабочих МСР СКП ОАО «АВТОВАЗ» для изготовления ее в условиях промышленных предприятий.

4. Разработаны комплекты спецодежды для рабочих главного конвейера СКП ОАО «АВТОВАЗ», позволяющие повысить ее эксплуатационную надежность.

5. Результаты работы могут быть использованы в ВУЗах при подготовке специалистов в области проектирования спецодежды.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались и получили положительную оценку на:

1. Международной научно — практической конференции «Актуальные проблемы создания и использования новых материалов и оценки их качества» (Материаловедение — 99), МГУС, в 1999 году в п. Черкизово.

2. Первой городской научно — практической конференции «Наука — сервису города», ПТИС, в 2000 году в г. Тольятти.

3. Международной научно — технической конференции «Новые технологии в одежде из тканей и трикотажа», МГУС, 25 — 26 мая 2001 года в г. Москва.

4. Третьей городской научно — практической конференции «Наука — сервису города», ТГИС, в 2002 году в г. Тольятти.

5. Международной научно — практической конференции «Швейное производство: от научно технических разработок до инновационных проектов», МГУС, 12 — 14 октября 2002 года в г. Москва.

6. Четвертой городской научно — практической конференции «Наука — сервису города», ТГИС, в 2003 году в г. Тольятти.

7. IX — научно — практической конференции «Наука — Сервису», МГУС, 1718 мая 2004 года в г. Москва.

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях кафедр МГУС: «Технология и конструирование швейных изделий» (1998+2002г.г.), «Конструирование швейных изделий» (2002;s-2004r.r.).

Работа выполнена в рамках госбюджетной темы НИР ТГИС «Разработка и совершенствование процессов и методов проектирования и технологии одежды» под регистрационным номером 01.20.00 5 624 с 1999 -2003г.г.

Основные результаты работы были опубликованы в сборниках научных трудов ПТИС, «Проблемы и решения современной технологии», выпуски 8, 10, 2001 г. в г. Тольятти, в межвузовском сборнике научных трудов ЮРГУЭС «Проблемы повышения эффективности швейного производствасовременные проблемы техники и технологии сервиса» в 2002 г., г. Шахты, в журнале «Швейная промышленность», № 2,2004 г. г. Москва.

Публикации. Основные результаты исследований, выполненных в настоящей диссертации, опубликованы в 14 печатных работах. Результаты работы отражены в двух патентах Российской Федерации на промышленные образцы № 50 747 «Комплект рабочей одежды» (два варианта) и № 51 676 «Комплект рабочей одежды» (два варианта), свидетельстве на полезную модель № 18 131 «Застежка потайная».

Структура и объём диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций, библиографического списка, насчитывающего 117. наименований и приложений, представленных на 115 страницах. Основные результаты работы изложены на 230 страницах машинописного текста и содержат 82 рисунка, 29 таблиц, 39 приложений.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

1. На основе анализа современного состояния вопроса проектирования спецодежды для рабочих автомобильной промышленности установлено, что актуальным направлением его развития и совершенствования является объектно-ориентированный подход к исследованию компонентов системы «человек — одежда — производственная среда», позволяющий обеспечить единство и сопряженность всех этапов проектирования.

2. Исследованы особенности взаимодействия элементов системы «человек — одежда — производственная среда» на главном конвейере СКП ОАО «АВТОВАЗ» и систематизирован перечень ОВПФ, воздействующих на человека и специальную одежду.

3. С целью разработки адаптированных вариантов специальной одежды с улучшенными параметрическими характеристиками для автомобильной промышленности выполнены исследования и проведен анализ условий её эксплуатации в технологическом процессе главного конвейера СКП.

4. Проведено комплексное исследование защитной способности текстильных материалов, используемых для изготовления спецодежды, с учетом условий и особенностей производственной среды СКП и разработан перечень приоритетных показателей их физико-механических свойств для проектирования спецодежды с высоким уровнем защиты от ОВПФ.

5. Исследовано биокинематическое взаимодействие элементов системы «человек — спецодежда» на основе принципов проективной эргономики и сформирована структура исходной информации для проектирования спецодежды и анализа её эргономических показателей на основе совокупной характеристики экстремальных трудовых движений рабочего.

6. Составлены топография поврежденных участков спецодежды, использованной в технологическом процессе, матрица значений площадей разрушенных участков при всех типах воздействия и выполнены расчеты интенсивности воздействия ОВПФ.

7. Разработана информационно — логическая модель базы данных процесса проектирования комплекта спецодежды для рабочих СКП.

8. Разработана математическая модель оптимизации конструкции спецодежды, позволяющая выбрать наиболее приемлемый вариант конструкции, значения параметров которой и будут являться оптимальными.

9. Для исследования параметров конструкции спецодежды по эргономическим показателям свойств разработаны экспериментальный стенд и техническое обеспечение, позволившие получить экспериментальные данные по значениям оптимальных сочетаний конструктивных параметров спецодежды.

10. Исследовано динамическое соответствие разработанных комплектов спецодежды для женщин-рабочих механосборочных работ СКП ОАО «АВТОВАЗ» и получены экспериментальные значения выделенных эргокритериев, которые хорошо коррелируют с прогнозируемыми.

11. Проведены производственные испытания четырех вариантов комплектов разработанной спецодежды для женщин в количестве 1000 штук в условиях технологического процесса главного конвейера СКП ОАО «АВТОВАЗ», которые позволили сделать следующее заключение: комплекты разработанной спецодежды характеризуются повышением уровня защитных свойств от ОВПФобладают высокими показателями эргономичности конструкции и её эксплуатационной надежностиобеспечивают более благоприятные условия труда для рабочих и благоприятное контактное взаимодействие с объектом труда (автомобилем). Отмечена тенденция повышения эффективности труда и его комфортности.