ФГБОУ ВО «Тюменский индустриальный университет», Тюмень
ФГБОУ ВО «Тюменский государственный медицинский университет», Тюмень
ФГАОУВО «Тюменский государственный университет», Тюмень
Симуляционное обучение экологическому, гигиеническому и эргономическому проектированию производственных систем
Сулкарнаева Г.А., Ахмедова И.Д., Сулкарнаева Л.Д.,
Хайруллина Л.Б., Булгакова Е.В.
Проанализировано содержание учебно-методических комплексов дисциплин «Ноксология», «Производственная санитария и гигиена труда», «Основы эргономики», «Экологическое проектирование и экспертиза», «Геоэкологическое проектирование и экспертиза» и определены их возможности для обеспечения профессиональной проектной деятельности выпускника по направлениям подготовки 20.03.01 - Техносферная безопасность, 05.03.06 - Экология и природопользование (уровень бакалавриата). Предложен метод симуляционного проектирования размещения производственных объектов, обеспечивающих гигиенические, экологические и эргономические требования, а также условия труда, необходимые для сохранения здоровья работающих, и охрану окружающей природной среды от воздействия техногенных факторов. Разработанная модель ситуационного плана местности для проектирования размещения производственных объектов рекомендована для поэтапного использования при изучении указанных дисциплин. Предлагаемый эргономический алгоритм проектирования производственных систем в сочетании с гигиеническими и экологическими аспектами позволяет обучающимся самостоятельно разрабатывать рекомендации по оптимизации условий труда на производстве и охране окружающей среды. Анализируется эффективность комплексного и поэтапного использования на практических и лабораторных занятиях методов интеграции учебных дисциплин, симуляционного проектирования, итераций при проектировании, эргономического проектирования и эргономичной оценки, а также уровень сформированности у обучающихся профессиональных компетенций по проектной деятельности.
Ключевые слова: проектирование, производственная система, гигиенические требования, экологические нормативы, эргономические принципы, интеграция дисциплин, проектная деятельность выпускника, симуляционное обучение.
SIMULATION TRAINING IN ECOLOGICAL, HYGIENIC AND ERGONOMIC DESIGN OF WORK SYSTEMS
Sulkarnaeva G.A.1,2, Akhmedova I.D.3,Sulkarnaeva L.D.2,3, Khairullina L.B.1,
Bulgakova E.V.1,2
FSBEIHE «Industrial University of Tyumen», Tyumen
FSBEI HE «Tyumen State Medical University», Tyumen
FSAEIHE «University of Tyumen», Tyumen
The content of educational and methodical complexes of the disciplines "Noxology", "Industrial Sanitation and Occupational Hygiene", "Fundamentals of Ergonomics", "Ecological Design and Expertise", "Geoecological Design and Expertise" are analyzed and their capabilities for providing professional design activities of a graduate in areas of training 03.20.01 - Technosphere safety, 03.05.06 - Ecology and environmental management (bachelor degree level) are determined. A method of simulation design for the placement of production facilities that provide hygienic, environmental and ergonomic requirements, as well as the working conditions necessary to preserve the health of employees, and the environmental protection from the negative effects of man-made factors are proposed. The developed model of the situational plan for the design of the location of production facilities is recommended for phased use in the study of these disciplines. The proposed ergonomic design algorithm of work systems in combination with hygienic and environmental aspects allows students to independently develop recommendations on how to optimize working conditions and protect the environment. The effectiveness of integrated and phased use of practical methods of integrating educational disciplines, simulation design, iterations in design, ergonomic design and ergonomic assessment, as well as the level of development of professional competencies in project activities among students are analyzed.
Keywords: design, work system, hygienic requirements, ecological standards, ergonomic principals, discipline integration, graduate design practice, simulation education.
Введение
Гигиена, экология и эргономика имеют множество интегративных возможностей повышения трудовой эффективности путем оптимизации условий труда, проведения промышленного экологического контроля и всех процессов, с ними связанных. На безаварийное производство в любой отрасли влияют рабочие процессы и комфортные условия для работников, в том числе сложившиеся технологические, экономические, организационные, экологические и человеческие факторы, поскольку человек является неотъемлемой частью производственной системы.
Включение гигиенических, экологических и эргономических знаний при проектировании производственных систем в значительной мере должно быть направлено на обеспечение требований комфортной работы и безопасности персонала, что и определяет актуальность нашего исследования.
Степень научной проработанности проблемы исследования: подробно понятие «симуляционное (имитационное) обучение» рассмотрено в работах Кавтарадзе Д.Н. [1; 2]; термин «проектирование» раскрыт в работах Джонс Дж.К. [3], Ермолаевой С.С. [4], Яковлевой Н.Ф. [5]; определение понятия «производственная система» представлено в ГОСТ Р ИСО Р6385-2007 [6]; основные составляющие производственной системы рассмотрены в работе Б.А. Смирнова, Ю.И. Гулого, А.А. Харченко [7]; гигиенические требования к проектированию промышленных предприятий определены в СП 2.2.1.1312-03 [8], экологические требования к проектированию санитарно-защитных зон указаны в СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 [9], вопросы эргономического проектирования производственных систем представлены в работах Фрумкина А.А., Зинченко Т.П., Винокурова Л.В. [10], Г.А. Сулкарнаевой [11].
За основу эргономического проектирования взяты элементы ГОСТ Р ИСО Р6385-2007 «Применение эргономических принципов при проектировании производственных систем» [6]. Стандарт применяется в ситуациях, когда при проектировании производственных систем предполагается использование знаний и накопленного опыта в области эргономики.
Термин «производственная система» используют для обозначения большого ряда производственных условий и структур, которые рассматриваются с целью их улучшения, проектирования (перепроектирования) или изменения.
Производственная система включает в себя людей и оборудование в заданном рабочем пространстве и производственных условиях, взаимодействующих при функционировании данной системы на основе соответствующей организации рабочего процесса.
«Производственная система (work system)» определяется как система, включающая одного и более работников и производственное оборудование, работающих совместно для выполнения производственных функций в определенном рабочем пространстве, в рабочей среде, в условиях, определяемых производственными заданиями [6].
Нами рассматривается проектирование производственной системы не только в системе «работники - производственное оборудование», но и в системе «производственная система - окружающая среда».
Понятие «проектирование» относится к итеративному и структурированному процессу, состоящему из нескольких этапов, результатом которого является новый или доработанный проект. Наилучшим образом проектирование выполняет многодисциплинарная (многофункциональная) команда проектировщиков. Соответственно, подготовка выпускников вуза к проектной деятельности должна проводиться на многодисциплинарной основе.
Область профессиональной деятельности выпускников, обозначенная в ФГОС ВО по направлению подготовки 20.03.01 - Техносферная безопасность (уровень бакалавриата), предусматривает обеспечение безопасности человека в современном мире, формирование комфортной для жизни и деятельности человека техносферы, минимизацию техногенного воздействия на окружающую среду, сохранение жизни и здоровья человека за счет использования современных технических средств, методов контроля и прогнозирования [12].
ФГОС ВО по направлению подготовки 05.03.06 - Экология и природопользование [13] в качестве результатов обучения предполагает способность осуществлять прогноз техногенного воздействия, владение знаниями об оценке воздействия на окружающую среду, правовыми основами природопользования и охраны окружающей среды.
В связи с обозначенным считаем, что подготовка бакалавров по данным направлениям должна осуществляться на основе реализации интегративного подхода. Для обеспечения области профессиональной деятельности выпускников в качестве интегрируемых дисциплин (модулей) определены «Ноксология», «Производственная санитария и гигиена труда», «Основы эргономики», «Экологическое проектирование и экспертиза», «Геоэкологическое проектирование и экспертиза».
В разработанных авторами статьи учебно-методических комплексах интегрируемых дисциплин обозначены темы лекционных, практических и лабораторных занятий, контрольно-оценочные средства, ориентированные на обеспечение профессиональной проектной деятельности выпускника.
Цель исследования заключается в определении возможностей использования симуляционных (имитационных) образовательных технологий для реализации интегративного подхода в обучении экологическим, гигиеническим и эргономическим аспектам проектирования производственных систем.
1. Материалы и методы исследования
Объектом исследования является образовательный процесс высшего учебного заведения, осуществляющего подготовку обучающихся по направлениям 20.03.01 - Техносферная безопасность, 05.03.06 - Экология и природопользование.
Основными методами исследования являются:
- анализ содержания учебно-методических комплексов по дисциплинам (модулям): «Ноксология», «Производственная санитария и гигиена труда», «Основы эргономики», «Экологическое проектирование и экспертиза», «Геоэкологическое проектирование и экспертиза»;
- метод интеграции учебных дисциплин с целью обеспечения профессиональной проектной деятельности выпускника;
- метод симуляционного проектирования размещения производственных объектов, обеспечивающего соблюдение экологических, гигиенических и эргономических требований, а также условий труда, необходимых для сохранения здоровья работающих, и охраны окружающей природной среды от воздействия техногенных факторов;
- метод итераций при проектировании организации производственных систем;
- метод эргономического проектирования и эргономичной оценки (соответствия оборудования требованиям эргономики).
Анализ содержания учебно-методических комплексов по дисциплинам (модулям): «Ноксология», «Производственная санитария и гигиена труда», «Основы эргономики», «Экологическое проектирование и экспертиза», «Геоэкологическое проектирование и экспертиза» включал определение тем практических и лабораторных занятий и их содержания, при изучении которых возможно использование технологий проектирования.
Метод интеграции учебных дисциплин с целью обеспечения профессиональной проектной деятельности выпускника использовался нами для выделения интегративных областей учебных дисциплин, а также с целью поэтапного использования разработанных нами средств обучения: модели ситуационного плана местности и содержания заданий по его использованию, имеющих специфику в зависимости от преподаваемой дисциплины; а также содержание ситуационных задач, тестовых заданий, требующих знаний этих дисциплин.
Основой метода симуляционного проектирования является компоновка объемных моделей и частей макета непосредственно в пространстве. Данный метод проектирования позволяет в относительно сжатые сроки рассматривать большое количество вариантов размещения производственных объектов относительно рельефа местности, ландшафтов, расположения водоемов, источников водоснабжения, розы ветров, транспортной инфраструктуры, селитебной зоны.
Метод симуляционного проектирования сопровождается методом итераций. Итеративный процесс - процесс выполнения работ по проектированию параллельно с непрерывным анализом полученных результатов и корректировкой предыдущих этапов работы.
Метод итераций используется нами в процессе оценивания подходящих альтернатив по проектированию производственных систем и предусматривает накопление достаточной информации в различных областях проектирования. Рассмотренную и расположенную в определенном порядке проектную информацию одной изучаемой дисциплины используют на последующих стадиях проектирования, при изучении последующих дисциплин.
Метод эргономического проектирования и метод эргономичной оценки (соответствия производственного оборудования требованиям эргономики) основываются на эргономических руководящих принципах проектирования оптимальной рабочей среды с точки зрения ее комфортности, безопасности и здоровья персонала, включая повышение его профессионального мастерства и приобретение дополнительных профессиональных навыков для достижения необходимой технологической результативности и экономической эффективности.
На каждой стадии эргономического проектирования учитываются взаимовлияние многочисленных факторов в производственной системе: принимаются решения о распределении функций между персоналом и оборудованием, рассматриваются требования к обучению; учитывается многофакторное влияние, а также влияние факторов друг на друга; обучающимися, участвующими в проектировании, оцениваются альтернативы и принимается окончательное решение.