ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

Автоматизация и роботизация сварочного производства не снижает дефицита квалифицированных сварщиков, поэтому подготовка рабочих этой специальности остается актуальной проблемой современного сварочного производства.

Важнейшая составная часть подготовки рабочего высокой квалификации - формирование у него совокупности интеллектуальных, двигательных и сенсорных знаний, умений, навыков и определенных качеств личности, необходимых для успешного планирования, осуществления, регулирования трудового процесса и дальнейшего роста квалификации. Эти качества формируются у учащихся в процессе всего обучения.

Производственное обучение - это часть учебного процесса, представляющая собой совокупность последовательных действий мастера и руководимых им учащихся, направленных на сознательное и прочное усвоение системы профессиональных знаний, формирование профессиональных умений и навыков. Большое значение в ходе производственного обучения электросварщиков приобретает формирование и развитие сенсорных навыков (зрительных, слуховых, осязательных, мышечных), а также умение наблюдать, сравнивать, делать выводы, самостоятельно разбираться в производственной обстановке.

Процесс обучения не может быть полноценным без контроля и учета того, как учащийся продвигается в освоении профессионального мастерства. Контроль знаний, умений и навыков дает необходимый учебный и воспитательный эффект только при своевременном и систематическом его проведении, а также объективной и справедливой оценке.

Для объективной количественной оценки уровня развития профессиональных качеств, а также для целенаправленной их тренировки, необходимы методики и аппаратура, позволяющие вести профессиональный отбор и обучение учащихся.

В уже существующих работах достаточно четко определены специфические требования, которые профессия электросварщика предъявляет к обучающимся: сохранение высокой работоспособности при длительных статических нагрузках и нервно-эмоциональной напряженности, выполнение с высокой точностью сложных движений при непрерывном зрительном контроле их, находясь в неудобной рабочей позе.

В настоящей работе поставлена задача на основании эргономического анализа труда выделить профессионально-значимые функции сварщиков и, учитывая трудности их практического обучения, разработать методику и аппаратуру для оценки уровня и целенаправленного развития этих функций.

Для раскрытия структуры деятельности электросварщика ее расчленяют на отдельные действия и операции. Наибольший интерес представляет анализ труда на компонентно-целевом уровне, который позволяет выявить, каким действиям надо обучать, чтобы подготовить обучаемого к профессии сварщика. Для этого ему надо указать цель и значение каждого движения и приема в общей структуре трудового процесса.

Установлено, что в профессии сварщика основную нагрузку несут зрительная, двигательная (мышечно-суставная) и слуховая анализаторные системы. Размеры контролируемых объектов очень малы и плохо различимы, поэтому профессионально-значимой функцией для сварщика являются острота зрения и контрастно-цветовая чувствительность. Движения сварщик выполняет с высокой точностью, равномерностью, ритмичностью при незначительных динамических, но длительных статических нагрузках на мышцы рабочей руки и мышцы, участвующие в поддержании рабочей позы. Движения рабочей руки выполняются одновременно в трех направлениях, поэтому должны быть в высокой степени скоординированными. Для этого сварщику необходимо обладать таким развитым психофизиологическим качеством как зрительно-двигательная координация. Среди других характеристик двигательного аппарата важным для сварщика является статическая выносливость мышц, поддерживающих позу. Большую роль играет двигательная сфера, поэтому важным каналом поступления информации является тактильная и мышечно-суставная чувствительность.

Слуховой анализатор является для сварщика вспомогательным, но важным каналом поступления информации о стабильности горения и длине дуги, плавлении электродного покрытия и характеристике переноса металла в сварочную ванну. Поэтому сварщик должен обладать достаточной остротой слуха, звуковысотной чувствительностью. Работа сварщика требует постоянного устойчивого внимания, которое связано с необходимостью длительное время удерживать зону сварки в поле зрения. Для одновременного контроля множества параметров зоны сварки нужно обладать высокой концентрированностью внимания, хорошим распределением и переключением его.

Таким образом, профессионально значимыми функциями для сварщиков являются:

- острота и контрастная цветовая чувствительность зрения;

- тактильная и мышечно-суставная чувствительность;

- координация движений;

- зрительно-двигательная координация;

- статическая выносливость мышц рабочей руки и мышц поддерживающих рабочую позу (спины, ног, шеи и др.).

Профессия сварщика предъявляет высокие требования к чувствительности его анализаторов. Для оценки уровня развития этих функций обычно используют специальные методики, которые затруднительно применять в производственных условиях. Они трудоемки, требуется специальная аппаратура и привлечение для исследований специалистов-медиков.

Разработанный комплект аппаратуры позволяет в производственных условиях определить исходные уровни профессионально-значимых функций и тренировать выполнение простейших приемов сварки. В комплект аппаратуры входит прибор для оценки координации движений по точности попадания концом имитатора электрода при зрительном контроле движений и без него в одну из заданных точек, расположенных в пределах моторного поля, при различном времени, отводимом на выполнение каждого движения.

Тактильную и мышечно-суставную чувствительность оценивают по способности ученика определять продолжительность касания имитатором электрода поверхности и разности ощущений изменения притяжения имитатора электрода. Зрительно-двигательную координацию оценивают по способности ученика непрерывно в течение 1,5-2 минут следить концом имитатора электрода за равномерно перемещающейся с заданной регулируемой скоростью мишенью. Статическую выносливость мышц рабочей руки определяют прибором, предназначенным для зрительно-двигательной координации при сжатии рукой усилием 50-150 Н пружины, вмонтированной в рукоятку имитатора электрододержателя.

Оценка контрастной цветовой чувствительности зрения производится по критической частоте слияния миганий источника света различного цвета.

Объективная количественная оценка уровня развития профессионально-значимых функций позволяет на стадии профессиональной ориентации и отбора рекомендовать обучаемому сменить профессию, если острота зрения или контрастная цветовая чувствительность неудовлетворительны, или указать, какие функции и до какого уровня необходимо развивать для успешного освоения профессии. После достижения требуемого уровня развития функции обучаемый приступает к освоению основных несложных приемов сварки.

Формирование сварного шва является непрерывным, быстротечным, необратимым процессом, протекающим в малых объемах металла при недос­таточно четкой видимости элементов зоны сварки и стыка, слабой их контра­стности из-за интенсивного излучения сварочной дуги, при невозможности оперативной, непосредственной оценки качества шва и правильности действий сварщика во время сварки.

Процесс сварки представляет собой совокупность отдельных взаимосвязанных процессов (горение сварочной дуги, плавление электродного металла и покрытия, кристаллизация сварочной ванны, затвердевание шлака и др.), протекающих одновременно. Выделить какой-либо из этих процессов или распределить их в строгой временной очередности один за другим практически невозможно. Поэтому обучающийся должен одновременно контролировать, корректировать и поддерживать на определенном уровне множество различных параметров (угол наклона, направление, скорость перемещения и подачи электрода в зону сварки, размеры сварочной ванны и т.п.). Все это, в сочетании с трудностью оперативной оценки качества сварного шва во время его образования, затрудняет учащемуся установить связь между его действиями и качеством сварного соединения.

Особенности процесса сварки не позволяют инструктору одновременно показать движения электрода, объяснить их технологическую значимость и раскрыть сущность трудовых приемов. Это затрудняет формирование у обучающегося зрительного образа действий, который является одним из основных компонентов ориентировочной основы действий.

При современной организации труда уровень квалификации сварщика зависит не только от объема усвоенных знаний и автоматизма действий, но и от умения приспосабливать свою деятельность к изменяющимся производственным условиям. Период адаптации к новым производственным условиям для начинающих сварщиков сопровождается пониженными производительностью и качеством труда.

Структурно-функциональным анализом труда сварщика установлена последовательность тренировки отдельных приемов ручной сварки. В учебном процессе предусмотрена тренировка и количественная оценка навыков доставки электрода к месту сварки и защиты лица от излучения, возбуждения сварочной дуги и отрыва электрода в случае приваривания, равномерного перемещения электрода вдоль стыка при заданных скорости, угле наклона электрода, расстоянии до детали, различном напряжении мышц рабочей руки, постоянной и изменяющейся длине электрода. Тренажером для обучения навыкам доставки электрода к месту сварки и защиты лица используется прибор для оценки координации движений. Адаптация обучаемого к необычным условиям выполнения согласованных движений в спецодежде, рукавицах с наголовным или ручным щитком и электродом стандартной длины снижает травматизм органов зрения, наблюдаемый на начальной стадии обучения.

Тренировка навыков возбуждения сварочной дуги и отрыва электрода при приваривании, а также количественное определение уровня развития этих навыков выполняют на приборе для оценки мышечно-суставной чувствительности. Продолжительность короткого замыкания обучаемый оценивает по тактильным ощущениям и звуку, а правильность выполнения упражнения подтверждается световым сигналом и показаниями счетчика времени касания.

При помощи прибора, оценивающего зрительно-двигательную координацию, формируют навыки перемещения электрода вдоль стыка с поддержанием заданного угла наклона, длины дуги, при изменяемых скоростях плавления электрода и массы электрододержателя. О развитии навыков сварки прямолинейных швов судят по количеству "обрывов дуги", их суммарному времени и времени, затраченному на выполнение упражнения. Правильность движений подтверждается свечением имитатора сварочной ванны, имитацией звука и излучения сварочной дуги.

Сложность моделирования зоны сварки и создания информационной модели процесса даже с использованием электронных моделей сварочной дуги не позволяет заменить обучение на сложных тренажерах, при помощи которых развивают в основном двигательные навыки. Информационная основа деятельности сварщика может быть раскрыта обучаемому только на реальном процессе сварки,

Учитывая, что одним из основных параметров режима сварки является длина сварочной дуги, обучаемому необходимо охарактеризовать основные признаки дуги нормальной длины и их отличие от дуги увеличенной длины (звук, размеры, разбрызгивание, глубина кратера и др.). Для этих целей используют технические средства обучения: цветные слайды, демонстрацию цветных видеозаписей на экран с раздельным полем кадра и др.

Для повышения эффективности обучения сварщиков на реальном про­цессе применяется устройство, позволяющее тренировать навыки поддер­жания сварочной дуги заданной длины, выделять и воспринимать информа­цию, характеризующую нормальное состояние зоны сварки. На пульте тре­нажера устанавливают оптимальное напряжение сварочной дуги и допусти­мые отклонения. При поддержании длины дуги, соответствующей установ­ленному напряжению, сварщик наблюдает за зоной сварки и запоминает ха­рактерные звук, цвет, размеры ванны и кратера, разбрызгивание и т.п. При отклонении длины дуги за допустимые пределы сварщик мгновенно получа­ет информацию тактильными, звуковыми или электростимуляционными сиг­налами. Оперативная информация позволяет без промедления выделить и за­помнить признаки, характерные для нового состояния зоны сварки. Отклю­чив сигналы обратной связи при помощи тренажера, можно объективно по количеству и продолжительности отклонений напряжения дуги судить о спо­собности сварщика поддерживать требуемую длину дуги.

После освоения отдельных приемов приступают к обучению на тренажерах сварке швов с различной разделкой кромок, стыков труб в нижнем, а затем в других пространственных положениях.

Разработанный комплект тренажеров позволяет имитировать аргоно-дуговую сварку неплавящимся электродом, сварку покрытыми электродами и в защитных газах. При обучении на тренажерах моделируют не только процесс сварки, но и весь процесс с условиями труда на рабочем месте, мак­симально приближенными к производственным.

Одним из основных производственных факторов, влияющих на утом­ляемость, производительность и качество труда сварщика, является статиче­ская физическая нагрузка, вызванная длительным пребыванием в неестест­венной, напряженной рабочей позе, а также удержанием инструмента. Рабочая поза сварщика зависит от положения зоны сварки в пространстве, а также конструктивных особенностей инструмента и средств индивидуальной защиты. Поэтому, моделируя трудовой процесс с целью обучения сварщиков умению выбирать правильную с физиологической точки зрения рабочую по­зу, необходимо предусмотреть, чтобы она соответствовала действительной. Время выполнения упражнения должно быть равно времени, затрачиваемому на сварку натурального стыка. Масса, форма и размеры сварочного инструмента и средств индивидуальной защиты должны соответствовать реальным.

После освоения приемов сварки различных швов на тренажерах сварщик приступает к обучению на реальном процессе, чередуя его с работой на тренажерах.

Полученные результаты могут служить основой для разработки критериев пригодности к профессии электросварщика и проведения профессиональной ориентации и отбора молодежи для этой профессии. Количественная оценка уровня развития профессионально-значимых функций позволяет управлять процессом обучения и переходить к освоению более сложных приемов только после полного освоения простых при развитии соответствующих функций. Применение тренажеров сокращает расход электродов, защитных газов, металла и электроэнергии на 10-12%.