Разнообразие и важность эргономики — два примера
Автор признателен за помощь г-ну Э. Мессеру и профессору В. Лоригу за их вклад в биомеханические аспекты и аспекты дизайна, а также профессору Х. Штейну и доктору Р. Лангеру за их помощь в физиологических аспектах полировки. процесс. Исследование было поддержано грантом Комитета по исследованиям и профилактике в области безопасности и гигиены труда Министерства труда и социальных дел Израиля.
Конструкция рабочих столов с ручным управлением и методы работы в отрасли полировки алмазов не менялись на протяжении сотен лет. Исследования гигиены труда полировщиков алмазов выявили высокий уровень нарушений опорно-двигательного аппарата кистей и предплечий, в частности, локтевой невропатии в локтевом суставе. Это связано с высокими требованиями к опорно-двигательному аппарату верхней части тела при занятиях этой профессией с интенсивным ручным трудом. Исследование, проведенное в Израильском технологическом институте Технион, было направлено на изучение эргономических аспектов и профессиональных заболеваний, связанных с вопросами безопасности среди мастеров в отрасли полировки алмазов. Задачи в этой отрасли с ее высокими требованиями к манипулятивным движениям включают в себя движения, требующие частых и быстрых усилий рук. Эпидемиологический обзор, проведенный в 1989-1992 годах в израильской алмазной промышленности, показал, что манипулятивные движения, возникающие при полировке алмазов, очень часто вызывают серьезные проблемы со здоровьем у рабочего в верхних конечностях, а также в верхней и нижней части спины. Когда такие профессиональные вредности затрагивают рабочих, это вызывает цепную реакцию, которая в конечном итоге влияет и на экономику отрасли.
На протяжении тысячелетий бриллианты были объектами очарования, красоты, богатства и капитальной ценности. Искусные мастера и художники на протяжении веков пытались создать красоту, улучшая форму и ценность этой уникальной формы образования твердых углеродных кристаллов. В отличие от продолжающихся достижений художественного творчества с использованием природного камня и появления крупной международной индустрии, очень мало было сделано для улучшения некоторых сомнительных условий труда. Осмотр музеев бриллиантов в Англии, Южной Африке и Израиле позволяет сделать исторический вывод о том, что традиционное рабочее место полировщика не менялось на протяжении сотен лет. Типичные алмазные полировальные инструменты, рабочий стол и рабочие процессы описаны Влишдрагером (1986), и было обнаружено, что они являются универсальными для всех полировальных установок.
Эргономическая оценка, проведенная на установках для производства бриллиантов, указывает на большой недостаток технического проектирования полировальной рабочей станции, что вызывает боль в спине и напряжение шеи и рук из-за рабочей позы. Исследование микродвижений и биомеханический анализ моделей движений, связанных с полировкой алмазов, указывают на чрезвычайно интенсивные движения кистей и рук, которые включают в себя высокое ускорение, быстрое движение и высокую степень повторяемости в коротких циклах. Опрос полировщиков алмазов по симптомам показал, что 45% огранщиков были моложе 40 лет, и хотя они представляют молодое и здоровое население, 64% сообщили о боли в плечах, 36% о боли в плече и 27% о боли. в нижней части руки. Полировка выполняется под сильным давлением «руки на инструмент», которое прикладывается к вибрирующему полировальному диску.
Первое известное описание станка для полировки алмазов было дано в 1568 году итальянским ювелиром Бенвенуто Челлини, который писал: «Один алмаз трется о другой до тех пор, пока в результате взаимного истирания оба не примут форму, которую желает получить искусный полировщик». Описание Челлини можно было бы написать сегодня: роль человека-оператора не изменилась за эти 400 лет. Если изучить рабочие процедуры, ручные инструменты и характер решений, связанных с процессом, можно увидеть, что отношения между пользователем и машиной также практически не изменились. Эта ситуация уникальна среди большинства отраслей, где произошли огромные изменения с появлением автоматизации, робототехники и компьютерных систем; они полностью изменили роль рабочего в современном мире. Тем не менее, было обнаружено, что рабочий цикл полировки очень похож не только в Европе, где зародилось ремесло полировки, но и в большинстве отраслей промышленности по всему миру, будь то на передовых предприятиях в США, Бельгии или Израиле, которые специализируются на причудливой геометрии. и более дорогие бриллиантовые изделия — или предприятия в Индии, Китае и Таиланде, которые обычно производят популярные формы и изделия средней стоимости.
Процесс полировки основан на шлифовании закрепленного необработанного алмаза над алмазной пылью, закрепленной на поверхности полировального диска. Из-за его твердости только шлифовка трением о аналогичный углеродный материал эффективна для изменения формы алмаза до его геометрической и блестящей отделки. Аппаратное обеспечение рабочей станции состоит из двух основных групп элементов: механизмов рабочей станции и ручных инструментов. К первой группе относятся электродвигатель, который вращает полировальный диск на вертикальном цилиндрическом валу, возможно, от одного прямого привода; твердый плоский стол, который окружает полировальный диск; скамья и источник света. Ручные рабочие инструменты состоят из алмазного держателя (или хвостовика), который удерживает необработанный камень на всех этапах полировки и обычно удерживается в левой ладони. Работа увеличивается с помощью выпуклой линзы, которую держат между первым, вторым и третьим пальцами правой руки и смотрят левым глазом. Такой метод работы обусловлен жестким тренировочным процессом, в большинстве случаев не учитывающим ручность. Во время работы полировщик принимает полулежачее положение, прижимая держатель к шлифовальному диску. Эта поза требует поддержки рук на рабочем столе, чтобы стабилизировать руки. В результате локтевой нерв уязвим для внешних повреждений из-за своего анатомического положения. Такая травма распространена среди полировщиков алмазов и считается профессиональным заболеванием с 1950-х годов. Сегодня в мире насчитывается около 450,000 75 огранщиков, из которых около 80% расположены на Дальнем Востоке, в первую очередь в Индии, которая резко расширила свою алмазную промышленность за последние два десятилетия. Процесс полировки выполняется вручную, при этом каждая из граней алмаза производится полировщиками, которые обучены и имеют опыт работы с определенной частью геометрии камня. Огранщики составляют явное большинство работников алмазного ремесла, составляя около XNUMX% всей рабочей силы отрасли. Таким образом, большинство профессиональных рисков в этой отрасли можно устранить за счет улучшения работы рабочего места для полировки алмазов.
Анализ моделей движения, связанных с полировкой, показывает, что процедура полировки состоит из двух подпрограмм: более простой процедуры, называемой циклом полировки, которая представляет собой базовую операцию полировки алмаза, и более важной процедуры, называемой циклом обработки граней, которая включает окончательную проверку и изменение положения камня в держателе. Общая процедура включает четыре основных рабочих элемента:
Два элемента — полировка и проверка — выполняются в относительно статичных рабочих позах, в то время как так называемые действия «рука для полировки» (от H до P) и «рука для проверки» (от H до I) требуют коротких и быстрых движений плеча. , локоть и запястье. Большинство реальных движений обеих рук выполняются за счет сгибания и разгибания локтя, а также пронации и супинации локтя. Положение тела (спина и шея) и все другие движения, кроме отклонения запястья, при нормальной работе практически не изменяются. Держатель камня, изготовленный из стального стержня квадратного сечения, удерживается так, что давит на кровеносные сосуды и кость, что может привести к уменьшению притока крови к безымянному пальцу и мизинцу. Правая рука держит увеличительное стекло на протяжении всего цикла полировки, оказывая изометрическое давление на три первых пальца. Большую часть времени правая и левая руки следуют параллельным схемам движения, в то время как в движении «рука для шлифовки» левая рука ведет, а правая рука начинает движение с небольшой задержкой, а в движении «рука для проверки» порядок перевернуто. Задания для правой руки включают либо удерживание увеличительного стекла перед левым глазом, поддерживая левую руку (сгибание локтя), либо давление на головку держателя алмаза для лучшего шлифования (разгибание локтя). Эти быстрые движения приводят к быстрому ускорению и замедлению, что приводит к очень точному размещению камня на шлифовальном диске, что требует высокого уровня ловкости рук. Следует отметить, что требуются долгие годы, чтобы стать мастером до такой степени, что рабочие движения становятся почти встроенными рефлексами, выполняемыми автоматически.
На первый взгляд, полировка алмазов — простая и понятная задача, и в некотором смысле так и есть, но она требует большого мастерства и опыта. В отличие от всех других отраслей, где сырье и обработанный материал контролируются и производятся в соответствии с точными спецификациями, алмаз в необработанном виде не является однородным, и каждый кристалл алмаза, большой или маленький, должен проверяться, классифицироваться и обрабатываться индивидуально. Помимо необходимых ручных навыков, полировщик должен принимать оперативные решения на каждом этапе полировки. В результате визуального осмотра должны быть приняты решения по таким факторам, как угловая пространственная коррекция - трехмерная оценка - величина и продолжительность прилагаемого давления, угловое положение камня, точка контакта на шлифовальном круге и другие. . Необходимо учитывать множество важных моментов, все в среднем за четыре секунды. важно понимать этот процесс принятия решений при разработке улучшений.
Прежде чем можно будет перейти к этапу, на котором анализ движения может быть использован для определения более эргономичного дизайна и инженерных критериев для полировальной рабочей станции, необходимо знать еще о дополнительных аспектах, связанных с этой уникальной системой «пользователь-машина». В этот поставтоматизированный век мы по-прежнему обнаруживаем, что производственная часть успешной и расширяющейся алмазной отрасли практически не затронута огромным технологическим прогрессом, достигнутым за последние несколько десятилетий. В то время как почти во всех других секторах промышленности происходили постоянные технологические изменения, которые определяли не только методы производства, но и сами продукты, алмазная промышленность оставалась практически неизменной. Вероятной причиной такой стабильности может быть тот факт, что ни продукт, ни рынок не изменились на протяжении веков. Дизайн и формы бриллиантов практически не изменились. С точки зрения бизнеса не было причин менять продукт или методы. Кроме того, поскольку большая часть работ по шлифовке выполняется по субподряду с отдельными работниками, у отрасли не было проблем с регулированием рабочей силы, корректировкой потока работ и поставок необработанных алмазов в соответствии с колебаниями рынка. Пока не изменятся методы производства, не изменится и продукт. Как только в алмазной отрасли будут использоваться более передовые технологии и автоматизация, продукт изменится, и на рынке будет доступно большее разнообразие форм. Но у бриллианта по-прежнему есть мистическое качество, которое отличает его от других продуктов, ценность, которая вполне может уменьшиться, когда его начинают рассматривать просто как еще один предмет массового производства. Однако в последнее время давление рынка и появление новых производственных центров, в основном на Дальнем Востоке, бросают вызов старым устоявшимся европейским центрам. Это вынуждает отрасль изучать новые методы и производственные системы, а также роль человека-оператора.
При рассмотрении вопроса об усовершенствовании полировальной рабочей станции следует рассматривать ее как часть системы «пользователь-машина», которая регулируется тремя основными факторами: человеческим фактором, технологическим фактором и бизнес-фактором. Новый дизайн, учитывающий принципы эргономики, станет трамплином для улучшения производственной ячейки в широком смысле этого слова, что означает комфорт в течение продолжительного рабочего дня, более высокое качество продукции и более высокую производительность. Были рассмотрены два различных подхода к проектированию. Один включает в себя перепроектирование существующей рабочей станции, при этом работнику поручается выполнять те же задачи. Второй подход заключается в том, чтобы беспристрастно взглянуть на задачу полировки, стремясь к оптимальному тахеометру и плану задачи. Полный дизайн должен основываться не на существующей рабочей станции в качестве входных данных, а на будущей задаче полировки, генерирующей проектные решения, которые объединяют и оптимизируют потребности трех вышеупомянутых системных факторов.
В настоящее время человек-оператор выполняет большую часть задач, связанных с полировкой. Эти задачи, выполняемые человеком, зависят от «заполнения» и опыта работы. Это сложный психофизиологический процесс, лишь частично осознанный, основанный на пробах и ошибках, который позволяет оператору выполнять сложные операции с хорошим предсказанием результата. При периодических ежедневных рабочих циклах из тысяч одинаковых движений «наполнение» проявляется в человеко-автоматической работе двигательной памяти, выполняемой с большой точностью. Для каждого из этих автоматических движений вносятся крошечные исправления в ответ на обратную связь, полученную от датчиков человека, таких как глаза и датчики давления. На любой будущей рабочей станции для полировки алмазов эти задачи будут выполняться другим способом. Что касается самого материала, то в алмазной промышленности, в отличие от большинства других отраслей, относительная стоимость сырья очень высока. Этот факт объясняет важность максимального использования объема необработанного алмаза (или веса камня) для получения максимально возможного чистого камня после полировки. Этот акцент имеет первостепенное значение на всех этапах обработки алмазов. Производительность и эффективность измеряются не только временем, но и размером и достигнутой точностью.
Четыре повторяющихся рабочих элемента — «полировка», «рука для проверки», «осмотр» и «рука для полировки» — выполняемые в акте полировки, могут быть классифицированы по трем основным категориям задач: моторные задачи для двигательных элементов, зрительные задачи как элементы восприятия, а контроль и управление как элементы содержания решений. Гилад и Мессер (1992) обсуждают особенности дизайна эргономичной рабочей станции. На рис. 1 представлена схема усовершенствованной полировальной ячейки. Указана только общая конструкция, поскольку детали такой конструкции охраняются как профессионально ограниченное «ноу-хау». Термин «полировальная ячейка» используется, поскольку эта система «пользователь-машина» включает в себя совершенно другой подход к полировке алмазов. Помимо эргономических улучшений, система состоит из механических и оптоэлектронных устройств, позволяющих производить от трех до пяти камней одновременно. Часть визуальных и контрольных задач была передана техническим операторам, а управление производственной ячейкой осуществляется через дисплей, который предоставляет мгновенную информацию о геометрии, весе и дополнительных рабочих движениях для поддержки оптимальных рабочих действий. Такая конструкция выводит полировальную рабочую станцию на несколько шагов вперед в плане модернизации, включая экспертную систему и систему визуального контроля, которые заменяют человеческий глаз во всей рутинной работе. Операторы по-прежнему смогут вмешиваться в любой момент, настраивать данные и оценивать производительность машины. Механический манипулятор и экспертная система образуют замкнутую систему, способную выполнять все задачи полировки. Обработка материалов, контроль качества и окончательное утверждение по-прежнему остаются за оператором. На этом этапе продвинутой системы было бы уместно рассмотреть возможность использования более высоких технологий, таких как лазерный полировщик. В настоящее время лазеры широко используются для распиловки и огранки алмазов. Использование технологически продвинутой системы радикально изменит описание человеческих задач. Потребность в квалифицированных огранщиках будет уменьшаться до тех пор, пока они не будут заниматься только шлифовкой более крупных и дорогих бриллиантов, вероятно, под надзором.
Рис. 1. Схематическое представление полировальной ячейки.
Причины чернобыльской катастрофы 1986 года по-разному объяснялись эксплуатационным персоналом, руководством станции, конструкцией реактора и отсутствием адекватной информации по безопасности в советской атомной промышленности. В данной статье рассмотрен ряд конструктивных недостатков, эксплуатационных недостатков и ошибок человека, совместившихся в результате аварии. В нем рассматривается последовательность событий, приведших к аварии, конструктивные проблемы реактора и охлаждающих стержней, а также ход самой аварии. В нем рассматриваются аспекты эргономики и выражается мнение, что основной причиной аварии было неадекватное взаимодействие пользователя с машиной. Наконец, в нем подчеркиваются сохраняющиеся недостатки и подчеркивается, что, если уроки эргономики не будут полностью усвоены, подобная катастрофа все еще может произойти.
Полная история Чернобыльской катастрофы еще не раскрыта. Откровенно говоря, истина до сих пор прикрыта корыстной недомолвкой, полуправдой, секретностью и даже ложью. Всестороннее изучение причин аварии представляется весьма сложной задачей. Основная проблема, стоящая перед следователем, заключается в необходимости реконструировать аварию и роль в ней человеческого фактора на основе тех крупиц информации, которые стали доступны для изучения. Чернобыльская катастрофа – это больше, чем тяжелая техногенная авария, часть причин катастрофы также лежит на администрации и бюрократии. Однако главная цель этой статьи — рассмотреть конструктивные недостатки, эксплуатационные недостатки и человеческие ошибки, которые сочетались в чернобыльской аварии.
Кто виноват?
Главный конструктор канальных кипящих реакторов большой мощности (РБМК) Чернобыльской атомной электростанции (АЭС) в 1989 году изложил свой взгляд на причины чернобыльской аварии. Он объяснил катастрофу тем, что персонал не соблюдал правильных процедур, или «производственной дисциплины». Он отметил, что к такому же выводу пришли и юристы, расследовавшие аварию. По его мнению, «вина лежит на персонале, а не на каких-то конструктивных или производственных недостатках». Эту точку зрения поддержал научный руководитель разработки РБМК. Возможность эргономической неадекватности как причинного фактора не рассматривалась.
Сами операторы высказали иное мнение. Начальник смены четвертого энергоблока Акимов А.Ф., умирая в больнице в результате получения дозы радиации более 1,500 рад (Р) за короткий промежуток времени во время аварии, то и дело говорил родителям, что его действия было правильно, и он не мог понять, что пошло не так. Его настойчивость отражала абсолютное доверие к якобы совершенно безопасному реактору. Акимов также заявил, что ему не в чем упрекнуть свой экипаж. Операторы были уверены, что их действия соответствуют регламенту, а последние вообще не упоминали о возможности взрыва. (Примечательно, что возможность того, что реактор станет опасным при определенных условиях, была введена в правила техники безопасности только после аварии на Чернобыльской АЭС.) Однако, в свете выявленных впоследствии конструктивных проблем, показательно, что операторы не могли понять, зачем вводить стержни в реактор. Ядро вызвало такой ужасный взрыв вместо того, чтобы мгновенно остановить ядерную реакцию, как предполагалось. Другими словами, в данном случае они действовали правильно в соответствии с инструкциями по техническому обслуживанию и своей мысленной моделью реакторной системы, но конструкция системы не соответствовала этой модели.
Шестеро человек, представлявших только руководство станции, были осуждены с учетом человеческих жертв за нарушение правил техники безопасности на потенциально взрывоопасных объектах. Председательствующий в суде сказал несколько слов о продолжении следственных действий в отношении «лиц, не принявших мер по совершенствованию проекта завода». Он также упомянул об ответственности должностных лиц ведомства, местных органов власти и медицинских служб. Но на самом деле было ясно, что дело закрыто. Никто другой не был привлечен к ответственности за величайшую катастрофу в истории ядерных технологий.
Однако необходимо исследовать все причинные факторы, которые в совокупности привели к аварии, чтобы извлечь важные уроки для безопасной эксплуатации АЭС в будущем.
Секретность: информационная монополия в исследованиях и промышленности
Провал отношений между пользователем и машиной, приведший к «Чернобылю-86», можно в какой-то мере объяснить политикой секретности — обеспечением информационной монополии, — которая управляла технологическими коммуникациями в советском ядерном энергетическом учреждении. Небольшой группе ученых и исследователей было предоставлено исчерпывающее право определять основные принципы и процедуры в ядерной энергетике, монополия, надежно защищенная политикой секретности. В результате заверения советских ученых в абсолютной безопасности АЭС в течение 35 лет оставались незыблемыми, а секретность прикрывала некомпетентность руководителей гражданской атомной энергетики. Между прочим, недавно стало известно, что эта секретность была распространена и на информацию, касающуюся аварии на Три-Майл-Айленде; оперативный персонал советских АЭС не был полностью проинформирован об этой аварии — были оглашены лишь отдельные сведения, не противоречащие официальной точке зрения на безопасность АЭС. Отчет по инженерно-техническим аспектам аварии на АЭС Три-Майл-Айленд, представленный автором этой статьи в 1985 г., не был распространен среди лиц, связанных с безопасностью и надежностью АЭС.
Никакие советские ядерные аварии никогда не предавались огласке, за исключением аварий на Армянской и Чернобыльской (1982 г.) АЭС, о которых вскользь упоминалось в газете. Правда. Скрывая истинное положение дел (и тем самым не используя уроки анализа аварий), руководители атомной отрасли направляли ее на путь к Чернобылю-86, путь, который еще более сглаживался тем, что внедрялось упрощенное представление об операторской деятельности и недооценивался риск эксплуатации АЭС.
Как заявил в 1990 году член Государственной экспертизы последствий аварии на Чернобыльской АЭС: «Чтобы больше не ошибаться, мы должны признать все свои ошибки и проанализировать их. Важно определить, какие ошибки были вызваны нашей неопытностью, а какие на самом деле были преднамеренной попыткой скрыть правду».
Чернобыльская авария 1986 года.
Неправильное планирование теста
25 апреля 1986 года четвертый блок Чернобыльской АЭС (Чернобыль-4) готовился к регламентным работам. План состоял в том, чтобы остановить блок и провести эксперимент с неработающими системами безопасности, полностью лишенными питания от обычных источников. Этот тест должен был быть проведен до первоначальный запуск Чернобыль-4. Однако Госкомитет так торопился с пуском установки, что некоторые «малозначительные» испытания решили отложить на неопределенный срок. Акт приемки был подписан в конце 1982 года. Таким образом, заместитель главного инженера действовал по прежнему плану, предполагавшему полностью бездействующую установку; его планирование и время проведения теста основывались на этом имплицитном предположении. Это испытание никоим образом не проводилось по его собственной инициативе.
Программа испытаний была утверждена главным инженером. Предполагалось, что мощность при испытаниях будет вырабатываться за счет энергии выбега ротора турбины (при его инерционном вращении). При вращении ротор обеспечивает выработку электроэнергии, которую можно использовать в аварийной ситуации. Полная потеря мощности на АЭС приводит к остановке всех механизмов, в том числе насосов, обеспечивающих циркуляцию теплоносителя в активной зоне, что, в свою очередь, приводит к расплавлению активной зоны — тяжелой аварии. Вышеупомянутый эксперимент был направлен на проверку возможности использования какого-либо другого доступного средства — инерционного вращения турбины — для получения энергии. Не запрещается проводить такие испытания на действующих установках при условии, что разработана соответствующая методика и отработаны дополнительные меры безопасности. Программа должна обеспечить наличие резервного источника питания на весь период испытаний. Другими словами, потеря власти только подразумевается, но никогда не актуализируется. Испытание можно проводить только после останова реактора, т. е. когда нажата кнопка «аварийный останов» и введены в активную зону поглощающие стержни. Перед этим реактор должен находиться в устойчивом управляемом состоянии с заданным в регламенте запасом реактивности, с вводом в активную зону не менее 28–30 поглощающих стержней.
Программа, утвержденная главным инженером Чернобыльской АЭС, не удовлетворяла ни одному из вышеперечисленных требований. Более того, требовалось отключить систему аварийного охлаждения активной зоны (САОР), что поставило под угрозу безопасность станции на весь период испытаний (около четырех часов). При разработке программы инициаторы учитывали возможность срабатывания САОЗ, что помешало бы им завершить испытание на выбег. Метод стравливания не был указан в программе, так как турбина больше не нуждалась в паре. Ясно, что вовлеченные люди совершенно не знали физики реактора. Среди руководителей атомной энергетики, очевидно, были и такие же неквалифицированные люди, чем и объясняется тот факт, что когда указанная выше программа была представлена на утверждение ответственным органам в январе 1986 г., она ни разу ими никак не прокомментирована. Свою лепту вносило и притупленное чувство опасности. Благодаря политике секретности ядерной техники сложилось мнение, что атомные электростанции безопасны и надежны, а их эксплуатация безаварийна. Однако отсутствие официальной реакции на программу не предупредило директора Чернобыльской АЭС о возможности опасности. Он решил продолжить тест, используя несертифицированную программу, хотя это было запрещено.
Изменение в программе испытаний
При выполнении теста персонал нарушил саму программу, что создало дополнительные возможности для аварии. Чернобыльский персонал допустил шесть грубых ошибок и нарушений. По программе САОР была выведена из строя, что явилось одной из самых серьезных и фатальных ошибок. Клапаны управления питательной водой были заранее отрезаны и заперты так, что их невозможно было открыть даже вручную. Аварийное охлаждение было намеренно отключено, чтобы предотвратить возможный тепловой удар в результате попадания холодной воды в горячую активную зону. Это решение основывалось на твердой уверенности, что реактор выдержит. «Вера» в реактор укрепилась сравнительно безаварийной десятилетней работой станции. Даже серьезное предупреждение о частичном расплавлении активной зоны на первом блоке Чернобыльской АЭС в сентябре 1982 года было проигнорировано.
По программе испытаний выбег ротора должен был производиться на уровне мощности от 700 до 1000 МВт.th (мегаватт тепловой мощности). Такой выбег нужно было проводить при остановке реактора, но был выбран другой, катастрофический путь: продолжать испытания при работающем реакторе. Это было сделано для обеспечения «чистоты» эксперимента.
В определенных условиях эксплуатации возникает необходимость изменить или отключить местное управление группами поглощающих стержней. При отключении одной из таких локальных систем (способы этого указаны в регламенте работы на малой мощности) старший инженер управления реактором не спешил исправлять разбалансировку в системе управления. В результате мощность упала ниже 30 МВтth что привело к отравлению реактора продуктами деления (ксеноном и йодом). В таком случае практически невозможно восстановить нормальные условия, не прерывая испытания и не дожидаясь преодоления отравления сутки. Заместитель главного инженера по эксплуатации не хотел прерывать испытания и криком на них заставил операторов БЩУ начать поднимать уровень мощности (который был стабилизирован на уровне 200 МВт).th). Отравление реактора продолжалось, но дальнейшее увеличение мощности было недопустимо из-за малого эксплуатационного запаса реактивности, всего 30 стержней для канального реактора большой мощности (РБМК). Реактор стал практически неуправляемым и потенциально взрывоопасным, потому что, пытаясь преодолеть отравление, операторы извлекли несколько стержней, необходимых для поддержания запаса реактивности, что сделало систему аварийной остановки неэффективной. Тем не менее, было принято решение продолжить испытания. Поведение оператора, по-видимому, мотивировалось главным образом желанием как можно скорее завершить испытание.
Проблемы из-за неадекватной конструкции реактора и поглощающих стержней
Для лучшего понимания причин аварии необходимо указать на основные конструктивные недостатки поглощающих стержней системы управления и аварийной защиты. Высота активной зоны составляет 7 м, а поглощающая длина стержней составляет 5 м с полыми частями по 1 м над и под ним. Нижние концы поглощающих стержней, уходящие под сердечник при полной вставке, заполнены графитом. При такой конструкции в активную зону входят регулирующие стержни, затем метровые полые части и, наконец, поглощающие части.
В Чернобыле-4 всего было 211 поглощающих стержней, 205 из которых были полностью извлечены. Одновременная повторная установка такого количества стержней сначала приводит к превышению реактивности (пику активности деления), так как сначала концы графита и полые части входят в активную зону. В стабильном управляемом реакторе такой всплеск не страшен, но при сочетании неблагоприятных условий такая добавка может оказаться фатальной, так как приводит к быстрому разгону нейтронного реактора. Непосредственной причиной начального роста реактивности стало начало кипения воды в активной зоне. Этот первоначальный рост реактивности отражал один конкретный недостаток: положительный коэффициент паросодержания, обусловленный конструкцией активной зоны. Этот недостаток конструкции является одним из недостатков, которые привели к ошибкам оператора.
Серьезные конструктивные недостатки реактора и поглощающих стержней фактически предопределили чернобыльскую аварию. В 1975 г., после аварии на Ленинградской АЭС и позже, специалисты предупреждали о возможности новой аварии ввиду недостатков в конструкции активной зоны. За полгода до чернобыльской катастрофы инспектор по безопасности Курского завода направил в Москву письмо, в котором указывал главному научному сотруднику и главному конструктору на некоторые конструктивные недостатки реактора и стержней системы управления и защиты. Однако в Госкомитете по надзору за атомной энергетикой его доводы назвали необоснованными.
Ход самой аварии
Ход событий был следующим. С началом кавитации ГЦН реактора, приведшей к уменьшению расхода в активной зоне, теплоноситель закипел в напорных трубах. В этот момент начальник смены нажал кнопку аварийной сигнализации. В ответ все стержни управления (которые были выведены) и стержни аварийного отключения упали в активную зону. Однако первыми в активную зону попадают графитовые и полые концы стержней, вызывающие рост реактивности; и они вошли в активную зону как раз в начале интенсивного парообразования. К такому же эффекту привело и повышение температуры ядра. Таким образом, совмещались три неблагоприятных для ядра условия. Начался немедленный разгон реактора. Это было связано в первую очередь с грубыми конструктивными недостатками РБМК. Здесь следует напомнить, что САОР была выведена из строя, заблокирована и опломбирована.
Дальнейшие события хорошо известны. Реактор был поврежден. Большая часть топлива, графита и других внутриреакторных компонентов вылетела наружу. Уровни радиации вблизи поврежденного блока составляли от 1,000 до 15,000 Р/ч, хотя были и более отдаленные или защищенные районы, где уровни радиации были значительно ниже.
Сначала персонал не понял, что произошло, и просто продолжал говорить: «Это невозможно! Все было сделано должным образом».
Эргономические соображения в связи с советским докладом об аварии
Доклад, представленный советской делегацией на заседании Международной ассоциации атомной энергии (МАГАТЭ) летом 1986 г., по-видимому, содержал правдивую информацию о Чернобыльском взрыве, но продолжает возвращаться сомнение в том, правильно ли были расставлены акценты и был ли проект к недостаткам относились не слишком мягко. В отчете указывалось, что поведение личного состава было вызвано желанием завершить испытание как можно скорее. Судя по фактам нарушения персоналом порядка подготовки и проведения испытаний, нарушения самой программы испытаний, халатности при управлении реактором, создается впечатление, что операторы не были в полной мере осведомлены о процессах, происходящих в реакторе. и потерял всякое чувство опасности. Согласно отчету:
Проектировщики реактора не предусмотрели системы безопасности, предназначенные для предотвращения аварии в случае преднамеренного отключения технических средств безопасности в сочетании с нарушением правил эксплуатации, так как считали такое сочетание маловероятным. Таким образом, первопричиной аварии было крайне маловероятное нарушение порядка и условий эксплуатации персоналом станции.
Стало известно, что в исходном тексте доклада после слов «персонал станции» была добавлена фраза «выявившая конструктивные недостатки реактора и стержней системы управления и защиты».
Вмешательство «умных дураков» в управление станцией конструкторы сочли маловероятным и поэтому не разработали соответствующие инженерно-технические предохранительные устройства. Учитывая фразу в отчете о том, что проектировщики сочли реальное стечение обстоятельств маловероятным, возникают вопросы: учли ли проектировщики все возможные ситуации, связанные с деятельностью человека на станции? Если ответ положительный, то как они учитывались при проектировании завода? К сожалению, ответ на первый вопрос отрицательный, поэтому области взаимодействия пользователя и машины остаются неопределенными. В результате противоаварийная подготовка на местах, а также теоретическая и практическая подготовка проводились в основном в рамках примитивного алгоритма управления.
Эргономика не использовалась при проектировании автоматизированных систем управления и диспетчерских для атомных станций. Как особо серьезный пример, существенный параметр, отражающий состояние активной зоны, то есть количество стержней системы управления и защиты в активной зоне, отображался на щите управления Чернобыль-4 в неподобающем для восприятия и понимания виде. Эта неадекватность была преодолена только благодаря опыту оператора в интерпретации дисплеев.
Просчеты проекта и игнорирование человеческого фактора привели к созданию бомбы замедленного действия. Следует подчеркнуть, что конструктивная ошибка активной зоны и системы управления послужила фатальной основой для дальнейших ошибочных действий операторов, и, таким образом, основной причиной аварии стало неадекватное проектирование взаимодействия пользователя с машиной. Расследователи катастрофы призвали «уважать инженерную деятельность человека и взаимодействие человека и машины, поскольку это урок, который преподал нам Чернобыль». К сожалению, отказаться от старых подходов и стереотипного мышления сложно.
Академик П.Л. Капица еще в 1976 г. как будто предвидел катастрофу по причинам, которые могли бы иметь значение для предотвращения Чернобыля, но о его опасениях стало известно только в 1989 г. В феврале 1976 г. Новости США и World Report, еженедельный новостной журнал, опубликовал репортаж о пожаре на ядерном объекте Browns Ferry в Калифорнии. Капица был настолько обеспокоен этой аварией, что упомянул о ней в своем докладе «Глобальные проблемы и энергетика», сделанном в Стокгольме в мае 1976 года. Капица, в частности, сказал:
Авария выявила неадекватность математических методов, используемых для расчета вероятности таких событий, поскольку эти методы не учитывают вероятность из-за ошибок человека. Для решения этой проблемы необходимо принять меры, чтобы любая ядерная авария не приняла катастрофический характер.
Капица пытался опубликовать свою статью в журнале Наука и Жизнь («Наука и жизнь»), но статья была отклонена на том основании, что нецелесообразно «пугать публику». Шведский журнал Амбио просил у Капицы его газету, но и ее в конце концов не опубликовал.
Академия наук заверила Капицу, что в СССР таких аварий быть не может, и в качестве окончательного «доказательства» предоставила ему только что изданные Правила безопасности АЭС. Эти правила содержали, например, такие пункты, как «8.1. Действия персонала при ядерной аварии определяются порядком ликвидации последствий аварии»!
После Чернобыля
В связи с прямым или косвенным следствием Чернобыльской аварии разрабатываются и осуществляются мероприятия по обеспечению безопасной эксплуатации действующих АЭС и совершенствованию проектирования и строительства будущих. В частности, приняты меры по повышению быстродействия аварийной системы и исключению возможности ее преднамеренного отключения персоналом. Изменена конструкция поглощающих стержней, их количество увеличено.
Кроме того, дочернобыльская методика нештатных ситуаций предписывала операторам поддерживать реактор в рабочем состоянии, а по действующей реактор должен быть остановлен. Разрабатываются новые реакторы, которые, в принципе, безопасны сами по себе. Появились новые области исследований, которые либо игнорировались, либо не существовали до Чернобыля, включая вероятностный анализ безопасности и экспериментальные стендовые испытания безопасности.
Однако, по словам бывшего министра атомной энергетики и промышленности СССР В. Коновалова, количество отказов, остановов и инцидентов на атомных станциях по-прежнему велико. Исследования показывают, что это связано в основном с низким качеством поставляемых компонентов, человеческим фактором и неадекватными решениями конструкторских и проектных органов. Качество строительно-монтажных работ также оставляет желать лучшего.
Различные модификации и изменения конструкции стали обычной практикой. В результате, а также в сочетании с недостаточной подготовкой низка квалификация эксплуатационного персонала. Персонал должен повышать свои знания и навыки в процессе работы, основываясь на опыте эксплуатации станции.
Уроки эргономики еще предстоит усвоить
Даже самая эффективная и сложная система управления безопасностью не сможет обеспечить надежность станции, если не будет учитываться человеческий фактор. Готовится работа по профессиональной подготовке кадров во Всесоюзном научно-исследовательском институте АЭС, и эту работу планируется значительно расширить. Однако следует признать, что человеческий фактор все еще не является неотъемлемой частью проектирования, строительства, испытаний и эксплуатации станции.
Бывшее Министерство атомной энергетики СССР ответило в 1988 г. на официальный запрос, что в период 1990-2000 гг. потребности в специалистах по инженерии человека со средним и высшим образованием не было, так как не было соответствующих запросов на такой персонал от атомных станций и предприятий.
Для решения многих проблем, упомянутых в данной статье, необходимо проведение совместных НИОКР с привлечением физиков, конструкторов, технологов, эксплуатационного персонала, специалистов в области инженерии человека, психологии и других областей. Организация такой совместной работы сопряжена с большими трудностями, особенно трудностью является сохраняющаяся монополия отдельных ученых и групп ученых на «истину» в области атомной энергетики и монополия оперативного персонала на информацию о работе АЭС. Без доступной исчерпывающей информации невозможно поставить инженерно-технический диагноз АЭС и, при необходимости, предложить пути устранения ее недостатков, а также разработать систему мероприятий по предотвращению аварий.
На АЭС бывшего Советского Союза современные средства диагностики, контроля и компьютеризации далеки от принятых международных стандартов; методы борьбы с растениями излишне сложны и запутаны; отсутствуют передовые программы обучения персонала; проектировщики плохо поддерживают работу станции и сильно устарели форматы руководств по эксплуатации.
Выводы
В сентябре 1990 года, после дополнительных расследований, двое бывших чернобыльцев были освобождены из мест лишения свободы досрочно. Через некоторое время весь заключенный оперативный персонал был досрочно освобожден. Многие люди, занимающиеся вопросами надежности и безопасности АЭС, сейчас считают, что персонал действовал правильно, хотя эти правильные действия и привели к взрыву. Персонал Чернобыля не может нести ответственность за непредвиденные масштабы аварии.
В попытке установить виновных в катастрофе суд в основном опирался на мнение технических специалистов, которыми в данном случае были проектировщики Чернобыльской АЭС. В результате из этого усваивается еще один важный чернобыльский урок: поскольку основным юридическим документом, который используется для определения ответственности за аварии на таких сложных объектах, как АЭС, является что-то вроде инструкций по эксплуатации, которые разрабатываются и изменяются исключительно проектировщиками этих объектов, слишком технически сложно найти истинные причины катастроф, а также принять все необходимые меры предосторожности, чтобы их избежать.
Далее, все еще остается вопрос, должен ли оперативный персонал строго следовать инструкции по техническому обслуживанию в случае аварии или же он должен действовать в соответствии со своими знаниями, опытом или интуицией, которые могут даже противоречить инструкции или неосознанно ассоциироваться с угрозой аварии. суровое наказание.
К сожалению, приходится констатировать, что вопрос «Кто виноват в Чернобыльской аварии?» не убрано. Ответственных следует искать среди политиков, физиков, администраторов и операторов, а также среди инженеров-разработчиков. Осуждение простых «стрелочников», как в случае с Чернобылем, или освящение священнослужителями АЭС святой водой, как это было сделано с пострадавшим от аварии энергоблоком в Смоленске в 1991 году, не могут быть правильными мерами для обеспечения безопасной и надежной работы АЭС.
Те, кто считает чернобыльскую катастрофу просто досадной неприятностью, которая никогда больше не повторится, должны понимать, что одна из основных характеристик человека заключается в том, что люди совершают ошибки — не только оперативный персонал, но также ученые и инженеры. Игнорирование эргономических принципов взаимодействия пользователя и машины в любой технической или промышленной области приведет к более частым и более серьезным ошибкам.
Поэтому необходимо проектировать технические объекты, такие как АЭС, таким образом, чтобы возможные ошибки обнаруживались до того, как может произойти тяжелая авария. Многие принципы эргономики были выведены в первую очередь для предотвращения ошибок, например, при проектировании индикаторов и элементов управления. Однако до сих пор эти принципы нарушаются во многих технических средствах по всему миру.
Эксплуатационный персонал сложных объектов должен обладать высокой квалификацией не только для выполнения рутинных операций, но и для действий, необходимых в случае отклонения от нормального состояния. Хорошее понимание физики и задействованных технологий поможет персоналу лучше реагировать в критических условиях. Такую квалификацию можно получить только путем интенсивного обучения.
Постоянные улучшения интерфейсов пользователя и машины во всех видах технических приложений, часто в результате мелких или крупных аварий, показывают, что проблема человеческих ошибок и, следовательно, взаимодействия пользователя и машины далека от решения. Необходимы непрерывные эргономические исследования и последующее применение полученных результатов, направленные на повышение надежности взаимодействия пользователя и машины, особенно с технологиями, обладающими высокой разрушительной силой, такими как ядерная энергетика. Чернобыль — суровое предупреждение о том, что может произойти, если люди — ученые и инженеры, а также администраторы и политики — будут игнорировать необходимость учета эргономики в процессе проектирования и эксплуатации сложных технических объектов.
Ханс Бликс, Генеральный директор МАГАТЭ, подчеркнул эту проблему, проведя важное сравнение. Говорят, что проблема войны слишком серьезна, чтобы оставлять ее исключительно генералам. Бликс добавил, что «проблемы ядерной энергетики слишком серьезны, чтобы оставлять их исключительно специалистам-ядерщикам».
ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: МОТ не несет ответственности за контент, представленный на этом веб-портале, который представлен на каком-либо языке, кроме английского, который является языком, используемым для первоначального производства и рецензирования оригинального контента. Некоторые статистические данные не обновлялись с тех пор. выпуск 4-го издания Энциклопедии (1998 г.)».