39903

Статистические методы в прикладных исследованиях

Курсовая

Математика и математический анализ

Расчет оплаты труда работников участвующих в пассивном эксперименте представим в виде таблицы: № п п Исполнитель Занятость Т ч.Охрана труда Анализ условий труда программиста. В связи с этим была создана и развивается наука о безопасности труда и жизнедеятельности человека. Охрана здоровья трудящихся обеспечение безопасности условий труда ликвидация профессиональных заболеваний и производственного травматизма составляет одну из главных забот человеческого общества.

Русский

2013-10-11

286.67 KB

3 чел.

  1.  Введение

Статистические методы в прикладных исследованиях приобретают за последнее время все большее значение.

Связано это с тем, что при решении практических задач приходится непрерывно сталкиваться с реально существующей неопределенностью, которая связана с рядом причин: несовершенство средств измерения и контроля, невозможность учета всех влияющих факторов, разброс параметров в пределах заданных допусков и т. д.

Не следует думать, что статистические методы могут устранить эту неопределенность. Появляется лишь возможность ее количественной оценки, что в свою очередь позволяет принимать наилучшие решения на любых этапах исследования.

Необходимость в применении статистических методов возникает в первую очередь при исследованиях экспериментального характера в различных отраслях науки и техники.

Математическая теория эксперимента дает в руки исследователя научно обоснованные методы, позволяющие при минимальных затратах времени и средств планировать эксперимент таким образом, чтобы получать максимум требуемой информации об объекте.

Одна из центральных задач экспериментального исследования — построение с помощью полученных экспериментальных данных математической модели, т. е. задача идентификации.

Большую роль играет эта задача при автоматизации технологических процессов и объектов, так как отсутствие работоспособной математической модели не позволяет осуществлять их оптимальное управление и оптимизацию.

Построение математического описания (идентификация) сложного объекта предполагает с одной стороны глубокое теоретическое изучение механизма протекающих в нем явлений, с другой — четко спланированный эксперимент для проверки гипотез относительно структуры модели и оценки ее коэффициентов.

В зависимости от способа сбора экспериментального материала, необходимого для нахождения математического описания исследуемого объекта, можно говорить о пассивном и активном экспериментах.

Пассивный эксперимент предполагает регистрацию контролируемых переменных в режиме нормальной работы объекта без внесения каких-либо преднамеренных возмущений. Активный эксперимент основан на использовании искусственных возмущений, вводимых в объект по заранее спланированной программе.

1.1 Задача оптимальной экстраполяции

В настоящее время во многих экспериментальных задачах весьма актуально определение предстоящей ситуации на основе изучения, анализа и обобщения предыстории предсказываемого явления.

Предсказание значений интересующей экспериментатора функции в будущие моменты времени, лежащие ьне отрезка наблюдения, широко используется в различных областях человеческой деятельности: экономике (экономическое прогнозирование); геофизике (предсказание погоды, землетрясений, расхода воды в реках); сельском хозяйстве (прогноз защиты растений от вредителей); медицине (прогноз прогрессирующих заболеваний); промышленности (предсказание изменения показателя качества, изменения нагрузки электростанций или энергосистем) и т. д.

Во многих экспериментальных ситуациях наряду с предсказанием во времени представляет интерес прогнозирование значения интересующей экспериментатора функции по параметрам, имеющим иную физическую природу.

В экспериментальных исследованиях может возникнуть необходимость оценить значение выходной величины изучаемого объекта или процесса в тех точках пространства входных переменных, непосредственные измерения в которых невозможны или практически трудно осуществимы, например, вьиду высокой стоимости измерений в этих точках, из-за невозможности выделить полезный сигнал на фоне помех (мала эффективность измерения) и т. д. Может возникнуть необходимость оценить значения исследуемой величины в отдельных точках пространства входных переменных и получить математическое описание исследуемого объекта или процесса в некоторых областях пространства входных переменных, недоступных для непосредственных наблюдений.

Поставленная таким образом задача представляет собой задачу экстраполяции, так как решение ее предполагает экспериментальное исследование изучаемого объекта или процесса в доступной для непосредственных наблюдений области и распро-


странение действия полученного уравнения связи на интересующие экспериментатора недоступные точки или области пространства входных переменных. Очевидно, что успешное решение задачи экстраполяции возможно при условии, что вид регрессионного уравнения сохраняется при переходе от области исследования к интересующей экспериментатора области пространства входных переменных.

В дальнейшем будем предполагать, что указанное условие всегда выполняется.

Актуальность поставленной выше задачи получения математического описания исследуемого объекта или процесса в недоступной для экспериментирования области пространства входных переменных может быть проиллюстрирована с помощью некоторых примеров.

Для многих теоретических исследований в физике элементарных частиц необходимо знать дифференциальное сечение у при нулевом угле рассеяния х. В то же время производить измерения дифференциального сечения при угле рассеяния, равном нулю, невозможно, так как в счетчик попадают нерассеянные частицы первичного пучка. При малых углах рассеяния х, чтобы избавиться от фона нерассеянных частиц, размеры счетчиков приходится уменьшать. Это влечет за собой уменьшение числа попадающих в счетчик рассеянных частиц, что в свою очередь вызывает увеличение ошибки в определении дифференциального сечения рассеяния. Данная задача может быть решена проведением эксперимента при достаточно больших значениях угла рассеяния и последующей экстраполяции полученной зависимости к нулевому значению х.

В электрохимии с помощью измерений электропроводности раствора в зависимости от концентрации и последующей экстраполяции к нулевому значению концентрации может быть получена величина электропроводности при бесконечном разведении раствора. Эта величина — важнейшая индивидуальная характеристика иона, знание которой имеет большое значение как для теоретических исследований (идентификация иона, изучение структуры растворов), так и для решения практических задач (химический и технологический анализ на производстве).

В радиационной химии при радиолизе вещества образуются радикалы, короткоживущие реакционноспособные частицы, непосредственное обнаружение и изучение которых невозможно. Обнаруживают и изучают их в реакциях с введенными в вещество добавками, так называемыми акцепторами радикалов. Однако сами акцепторы влияют на величину выхода радикалов и их свойства. Экстраполируя величину выхода и другие свойства радикалов на нулевую концентрацию акцептора, могут быть получены характеристики радикалов для чистого вещества.

В электроаппаратостроении при исследовании закономерностей восстановления последуговой электрической прочности меж- контактного промежутка коммутирующего устройства непосредственные измерения невозможны в течение некоторого отрезка времени после гашения дуги. Последующие измерения и экстраполяция дают возможность получить искомую зависимость на интересующем отрезке.

Перечень подобных примеров можно продолжать, по-видимому, достаточно долго.

Решение задачи экстраполяции может быть получено как с помощью пассивного, так и активного эксперимента. В последнем случае для решения задачи экстраполяции могут быть использованы, вообще говоря, любые известные экспериментальные планы, которые, однако, не будут являться оптимальными в смысле точности предсказания исследуемой величины в интересующих экспериментаторов точках или областях пространства входных переменных.

Планы оптимальной экстраполяции, позволяющие оценить значение исследуемой функции в интересующей точке пространства входных переменных с максимальной точностью, могут быть получены с помощью аналитических или численных методов. Рассмотрим кратко методы аналитического построения оптимальных экстраполяционных планов.

  1.  Итерационные процедуры построения планов оптимальной экстраполяции в точку и область.

2.1 Оптимальное планирование в задачах экстраполяции в точку.

Пусть измеряемую зависимость необходимо экстраполировать в некоторую точку х0, не принадлежащую пространству планирования. В этом случае план оптимальной экстраполяции в точку х0 может быть получен по формуле:

                         1.1

В дальнейшем будем исходить из следующих предпосылок:

  1.  Эффективность измерения λ не меняется во время эксперимента.
  2.  Будем считать, хотя это и не является необходимым условием, что эффективность измерения одинакова во всех точках пространства входных переменных, т. е. все измерения равноточны.
  3.  Все коэффициенты Ɵ существенны.

В таком случае субдисперсия оценки по интересующим коэффициентам d[]совпадает с полной дисперсией:

d[]=d[]                                                                   1.2

Будем считать, что за время проводится один эксперимент. Без потери общности можно принять = 1. Тогда = N = N, где N обозначает число наблюдений. Так как рассматривается случай, когда эффективность измерений постоянная во времени и пространстве, то можно записать = 1. Если , , будем иметь:

                                                                                    1.3

                                                                                    1.4

Таким образом, в левой и правой частях уравнения (1.1) появляется коэффициент , который не влияет на местоположение максимума.

В таком случае процедура непрерывного планирования экспериментов в задачах экстраполяции в точку может быть описана следующей рекуррентной формулой:

                          1.5

где E(N) —план, содержащий N точек; E(x) —план, содержащий одну точку х пространства X.

Минимизация квадратичной формы в уравнении (1.5) производится по точкам проведения экспериментов при добавлений их к начальному плану E(N).

Из выражения (1.5) видно, что на каждом шаге непрерывного планирования необходимо многократное вычисление элементов обратной матрицы С. Вычисление матрицы С можно про изводить обращением соответствующей ей информационной матрицы по формуле:

                                                          1.6

Однако обращение матриц является довольно трудоемкой операцией, требующей значительного машинного времени при построении оптимальных планов на ЦВМ.

Для вычисления элементов матрицы C[E(N) + E(х)] по известной из предыдущей итерации матрице C[E(N)] может быть использована следующая формула:

                        1.7

Где

Приведенная формула позволяет избежать обращения информационных матриц М[E(N)], за исключением нулевой итерации. При большом числе неизвестных коэффициентов регрессионного уравнения это существенно сокращает объем вычислений.

Процедура непрерывного планирования экстраполяционных экспериментов (1.5) не накладывает никаких ограничений на размерность пространства планирования X или вид вектора f(x). Отсюда вытекает общность полученного алгоритма.

В уравнении (1.5) величина:

                                                                                  1.8

представляет собой дисперсию предсказания значения ƞ(х) в заданной точке Хо пространства входных переменных, измерения в которой невозможны или практически трудно осуществимы.

Таким образом, оптимизация экспериментальных экстраполяционных планов по критерию минимума остаточной информации соответствует минимизации дисперсии предсказания целевой функции в некоторой заданной точке пространства входных переменных.

Экстраполяционные планы относятся к классу линейно оптимальных планов, так как для функционала:

                                                                                          1.9

справедливы следующие выражения:

                                           1.10

                                                                        1.11

                                                                                             1.12

для любых положительно полуопределенных матриц А и В.

Это означает, что для экстраполяционных планов, минимизирующих дисперсию предсказания в заданной точке, применимы результаты, полученные для линейно-оптимальных планов.

Так, для любого линейно-оптимального плана E всегда найдется план Eо, спектр которого состоит не более чем из nо точек и такой, что

L[C(E0)]=L[C(E)]

Следовательно, экстраполяционные планы концентрируются в ограниченном числе точек пространства планирования. Это означает, что после некоторого числа циклов по процедуре непрерывного планирования экстраполяционных экспериментов (1.5), глобальный минимум квадратичной формы fT(x0)Cf(x0) начнет попадать в одни и те же точки пространства планирования X, которые и будут являться точками спектра оптимального экстраполяционного плана.

Как указывалось выше, любой план е полностью характеризуется спектром и частотами проведения экспериментов в соответствующих точках спектра. Учитывая этот факт, процедуру непрерывного планирования в задачах экстраполяции целесообразно разбить на этапы получения точек спектра оптимального экстраполяционного плана и определения частот в каждой точке спектра.

Целесообразность подобного разбиения на два этапа обусловливается тем, что определение точек спектра оптимального экстраполяционного плана возможно за сравнительно небольшое число циклов по процедуре (1.5), тогда как определение частот проведения экспериментов в каждой точке требует значительно большего числа циклов. Разбиение процедуры непрерывного планирования экстраполяционных экспериментов на два этапа позволяет производить поиск глобального минимума квадратичной формы fT(xo)Cf(x0) на втором этапе процедуры (1.5) не по всему пространству планирования X, а лишь по точкам спектра плана, так как заранее известно, что глобальный минимум имеет место в одной из точек, определенных на первом этапе.

Итак, алгоритм получения оптимальных планов в случае экстраполяции в точку заключается в следующем:

  1.  Этап определения точек спектра оптимального экстраполяционного плана:

1.Выбирается произвольный начальный невырожденный план

 С числом наблюдений

2.Вычисляется информационная матрица плана

И ковариационная матрица:

3.По уравнению (1.5) определяется точка х* спектра плана, в которой квадратичная форма fT(x0) С[E0 + E(x)]f0) имеет глобальный минимум.

4.Корректируется ковариационная матрица С по формулам (1.6) или (1.7). В результате получаем план Е1:

 

Где a= и точка x* необязательно отлична от точек  i=1,2,3…,n.

5.Операции 3 и 4 повторяются с заменой плана Eо на план E1

и т. д. до выполнения правила останова.В качестве правила останова возможно, в частности, задание числа циклов по процедуре (1.5), достаточного для нахождения всех точек спектра оптимального экстраполяционного плана. Возможно также требовать, чтобы частота точки, которая может быть пропущена, была в заданное число раз меньше минимальной или максимальной зарегистрированной частоты появления точек спектра плана. Количество вычислений зависит от начальных приближений М0 и будет тем меньше, чем ближе М0 к информационной матрице оптимального плана.

  1.  Этап определения частот повторения наблюдений в точках спектра:

1.В качестве начального выбирается план E0 с информационной матрицей Мо, включающий по одному разу все точки, полученные на первом этапе:

где Nо — число наблюдений, в начальном плане равное n0; n0 - число точек спектра оптимального экстраполяционного плана.

2. Вычисляется ковариационная матрица

  1.  По уравнению (1.5) определяется точка хi спектра плана, в которой квадратичная форма fT0)C[E0 + E(x)f0) меньше, чем в остальных точках спектра. Если эта квадратичная форма имеет одинаковые значения в нескольких точках спектра, то выбирается любая из них.

4.Корректируется ковариационная матрица С по формулам (1.6)

или (1.7)

   5.Вычисления по пунктам 3 и 4 с заменой плана Eо на Ei и т. д. продолжаются до выполнения правила останова. Правило останова на втором этапе процедуры, описываемой уравнением

(1.5), можно получить, учитывая, что в точках спектра линейно оптимального плана E соблюдается равенство:

                                                                                           1.14

где

                                                   1.15

есть ковариация оценок ή(x) в точке Хо и в точке Xспектра оптимального плана.

При численном построении экстраполяционных планов равенство (1.14) может не выполняться абсолютно точно. Данное обстоятельство объясняется неоптимальностью начального плана на этапе получения спектра плана, а также ограниченной точностью алгоритмов поиска локального экстремума. Вследствие этого при численном построении вместо оптимального экстраполяционного плана

                                                                               1.16

может быть получен план E сколь угодно близкий к E*, но все же отличный от него.

  1.  Оптимальное планирование в задачах экстраполяции в

область.

Пусть необходимо получить математическое описание исследуемого объекта в некоторой области Z пространства входных переменных. Непосредственные измерения в области Z невозможны или практически трудно осуществимы. Указанная область может полностью или частично не совпадать с пространством возможных наблюдений X либо находиться внутри этого пространства.

Оптимальный экспериментальный план в этом случае может быть получен по процедуре непрерывного планирования, представленной уравнением (1.1). Полагая в этих уравнениях, как и в случае экстраполяции в точку, = 1; =N = N; σ2 = 1, можно получить следующую процедуру непрерывного локально оптимального планирования в задачах экстраполяции в область:

   1.17                 

1.18

Здесь E(N) — план, содержащий N точек, т. е. план, полученный на N-ом этапе процедуры непрерывного планирования; Е(х) — план, содержащий одну точку пространства планирования X.

Согласно полученному алгоритму, на каждом шаге непрерывного планирования экстраполяционных экспериментов по уравнению (1.17) определяется точка xZ, в которой имеет место глобальный максимум дисперсии предсказания fT(xZ)C[e(N)]fZ) для плана E(N). Затем по уравнению (1.18) величина дисперсии предсказания в найденной точке минимизируется так же, как и в случае экстраполяции в точку. Таким образом, при построении экстраполяционных планов по процедуре, представленной рекуррентными формулами (1.17) и (1.18), производится минимизация максимальной по области экстраполяции дисперсии предсказания регрессионного уравнения. Это означает, что при числе наблюдений Nданная процедура позволяет получить оптимальный план, удовлетворяющий критерию. Основанием для подобного утверждения является тот факт, что процедура (1.17), (1.18) получена из процедуры непрерывного планирования , которая, является асимптотически глобально оптимальной.

Учитывая далее, что процедура (1.17), (1.18) позволяет получить максимум информации о неизвестных коэффициентах регрессионного уравнения, можно сделать вывод, что при построении планов оптимальной экстраполяции в область критерий

предпочтительнее критерия в смысле информативности получаемых планов.

При построении планов оптимальной экстраполяции в область по процедуре (1.17), (1.18) для вычисления элементов ковариационной матрицы может быть использована формула

(1.6) или, в целях сокращения времени и повышения точности вычислений, формула (1.7).

Учитывая тот факт, что экстраполяционные планы концентрируются в ограниченном числе точек пространства планирования и всякий непрерывный план полностью характеризуется спектром и частотами проведения наблюдений в соответствующих точках спектра, процедуру оптимального непрерывного планирования в задачах экстраполяции в область, как и в случае экстраполяции в точку, целесообразно разбить на этапы получения точек спектра и определения частот проведения наблюдений в этих точках.

Таким образом, алгоритм непрерывного локально оптимального планирования в задачах экстраполяции в область состоит в следующем.

  1.  Этап определения точек спектра оптимального экстраполяционного плана:
  2.  Выбирается произвольный невырожденный начальный план ео с информационной матрицей Мо.
  3.  По уравнению (1.17) определяется точка xZ, в которой квадратичная форма fT(x2)C(N)f2) имеет глобальный максимум на области Z.
  4.  По уравнению (1.18) определяется точка х* £ в которой квадратичная форма fT(xz)C[E(N) + E(x)]f(xz) имеет глобальный минимум на области X.
  5.  Корректируется ковариационная матрица С по формулам

(1.6)или (1.7).

  1.  Останов производится в соответствии с некоторым правилом, в качестве которого возможно, как и ранее, задание числа циклов по процедуре (1.17), (1.18) достаточного для получения всех точек спектра оптимального экстраполяционного плана.
  2.  Этап определения частот проведения наблюдений в точках спектра оптимального плана:
  3.  Начальным выбирается план, включающий по одному разу все точки, полученные на первом этапе.
  4.  Определяется точка xZ, в которой квадратичная форма уравнения (1.17) имеет глобальный максимум на области Z.
  5.  Определяется точка х; спектра плана, в которой квадратичная форма уравнения (1.18) меньше, чем в других точках спектра. Если получаются равные минимальные значения в нескольких точках спектра, то выбирается любая из них.
  6.  Корректируется ковариационная матрица С.

  1.  Решение задачи.

Рассмотрим простейший случай, когда имеется единственная входная переменная х. Пусть уравнение регрессии имеет вид

ƞ (x) = ƟО + Ɵ1x

Если требуется оценить кривую ti(x) в точке х0 = 2 при пространстве планирования, ограниченном на отрезке [—1, +1].

Для построения оптимального плана измерительного  регрессионного эксперимента будем использовать критерий G-критерий оптимальности(согласно ГОСТ 24026-80)

Задача построения оптимального плана измерений состоит в данном случае в минимизации  дисперсии предсказания d(x0)

– крайняя левая точка интервала; Xβ – крайняя левая

точка интервала; X0 – точка, лежащая в области экстраполяции; d(X0)-дисперсия оценки экстраполяции

Оптимальный план регрессионного измерительного эксперимента(при минимальной дисперсии прогнозирования) будет иметь вид:

Где Ri-веса распределения случайной величины:

Для нахождения минимальной дисперсии предсказания запишем полином лагранжа:

Где каждый из трёх членов многочлена является Li, соответственно

Составим блок-схему модели

Данная программа подбирает Х1,Х2,Х3 для нахождения оптимального, т.е . наилучшего плана регрессионного измерительного эксперимента, который будет иметь вид(При этих значении d(X0)=32.66667, что является минимальным значением :

 

Области применения данной программы самые разнообразные.Предсказание значений интересующей экспериментатора функции в будущие моменты времени, лежащие ьне отрезка наблюдения, широко используется в различных областях человеческой деятельности: экономике (экономическое прогнозирование); геофизике (предсказание погоды, землетрясений, расхода воды в реках); сельском хозяйстве (прогноз защиты растений от вредителей); медицине (прогноз прогрессирующих заболеваний); промышленности (предсказание изменения показателя качества, изменения нагрузки электростанций)

Для многих теоретических исследований в физике элементарных частиц необходимо знать дифференциальное сечение у при нулевом угле рассеяния х. В то же время производить измерения дифференциального сечения при угле рассеяния, равном нулю, невозможно, так как в счетчик попадают нерассеянные частицы первичного пучка. При малых углах рассеяния х, чтобы избавиться от фона нерассеянных частиц, размеры счетчиков приходится уменьшать. Это влечет за собой уменьшение числа попадающих в счетчик рассеянных частиц, что в свою очередь вызывает увеличение ошибки в определении дифференциального сечения рассеяния. Данная задача может быть решена проведением эксперимента при достаточно больших значениях угла рассеяния и последующей экстраполяции полученной зависимости к нулевому значению х.

В электрохимии с помощью измерений электропроводности раствора в зависимости от концентрации и последующей экстраполяции к нулевому значению концентрации может быть получена величина электропроводности при бесконечном разведении раствора. Эта величина — важнейшая индивидуальная характеристика иона, знание которой имеет большое значение как для теоретических исследований (идентификация иона, изучение структуры растворов), так и для решения практических задач (химический и технологический анализ на производстве).

В радиационной химии при радиолизе вещества образуются радикалы, короткоживущие реакционноспособные частицы, непосредственное обнаружение и изучение которых невозможно. Обнаруживают и изучают их в реакциях с введенными в вещество добавками, так называемыми акцепторами радикалов. Однако сами акцепторы влияют на величину выхода радикалов и их свойства. Экстраполируя величину выхода и другие свойства радикалов на нулевую концентрацию акцептора, могут быть получены характеристики радикалов для чистого вещества.

В электроаппаратостроении при исследовании закономерностей восстановления последуговой электрической прочности меж- контактного промежутка коммутирующего устройства непосредственные измерения невозможны в течение некоторого отрезка времени после гашения дуги. Последующие измерения и экстраполяция дают возможность получить искомую зависимость на интересующем отрезке.

Перечень подобных примеров можно продолжать, по-видимому, достаточно долго.

  1.  Организационно-экономический раздел

4.1 Построение календарного графика выполнения работ.

Исходные данные для построения календарного графика

Таблица 1.

Состав работ, исполнители и трудоёмкость.

Наименование этапов

Исполнители

Трудоемкость t, час

Длительность этапа Ti, дни

Длительность с учетом параллельности Ti*,дни

Машинное время, час

1

Получение и согласование задания

Руководитель

10

Дипломник

8

2

Обзор литературы, сбор информации по заданию

Руководитель

15

8

45

Дипломник

50

3

Описание и расчеты по технике безопасности

Консультант по БЖД

6

4

25

Дипломник

35

4

Организационно- экономические  затраты на НИР   

руководитель

5

3

10

дипломник

30

5

Разработка программы

Руководитель

4

23

Дипломник

25

6

Анализ полученных результатов

Дипломник

80

70

7

Формулирование выводов и пояснительная записка

дипломник

95

13,85≈14

80

8

Подготовка доклада

руководитель

4

1,75≈2

10

дипломник

20

9

Подготовка презентации

дипломник

30

4,372

25

10

итого

417

288

Длительность отдельного этапа определяется по формуле:

Здесь  - суммарная трудоемкость выполнения работ на i-ом этапе, час;

Kп  - коэффициент перевода рабочих дней в календарные (принимается равным соотношению количества календарных дней к количеству рабочих дней или укреплено Кп=1,4);

Рi – количество работников одновременно участвующих в выполнении работ данного i-ого этапа, чел;

q – продолжительность рабочего дня, час;

Квн  - планируемый коэффициент выполнения норм (Квн=1,2).

;

;

;

;

;

;

;

;

;

Произведём пересчет длительности нескольких этапов (2,3,4) с учетом параллельности работ и перерывов, дни:

В пересчете длительности этапов принимаются такие коэффициенты возможности параллельности работ на двух смежных этапах, начиная с 5-ого: Кпар5,6 = 0,85; Кпар6,7 = 0,55; Кпар7,8 = 0,6; а коэффициенты перерывов принимают одинаковыми Кпер = 2,2.

;

;

;

№этапа

Время в днях

1

1

2

5

3

3

4

3

5

2

6

12

7

14

8

2

9

4

итог

46

Расчет затрат на проведение пассивного эксперимента.

Затраты на проведение пассивного эксперимента:

-    расходные материалы (См);

-    заработная плата исполнителей (Сзп), включая основную и дополнительную;

-    отчисления на социальное страхование(Ссс);

-    затраты на расчёты на ПЭВМ (Спэвм);

-    расходы по эксплуатации программного обеспечения (Спо);

-    затраты на аренду помещения (Сар);

-    накладные расходы (Снр);

Затраты на расходные материалы.

Затраты на расходные материалы представим в виде таблицы:

Наименование

Еденица измерения

Количество, Q1

Цена за ед. Цмi , руб.

Стоимость

Q1* Цмi, руб.

Бумага

Лист.

124

0,6

74,4

Диск

Шт.

2

17,2

34,4

Картридж

Шт.

5

389,3

1946,5

Файл

Шт.

124

0,50

62

Итог, руб

2117,3

Расчет оплаты труда  работников  участвующих в пассивном эксперименте представим в виде таблицы:

№ п/п

Исполнитель

Занятость, Т, ч.

Месячнз/п

руб.

Почасов. оплата, руб.

Осн. з/п, руб.

Доп. з/п, руб.

Отчисл. на соц.страх., руб.

1.

Специалист

25

1400

7.95

198.75

39.75

62,49

2.

Руководитель

20

17000

96.59

1931.8

386.36

607,36

3.

Консультант

3

13000

73.8

221.4

44.28

69,6

Итого:

2351,95

470,39

739,45

Почасовая оплата  

  1.  Основная заработная плата исполнителей

В расчет включается заработная плата исполнителей, непосредственно занятых на всех этапах:

– среднечасовая зарплата i-ой категории персонала, которая принимается по нормативам;
= месячный оклад/8ч×22 дня;

– трудоемкость i-х работ, чел×час;

– численность i-ой категории персонала;

Кпр – коэффициент премий (Кпр = 1).

2.Дополнительная заработная плата.

Рассчитывается по следующей формуле:

Д = ЗП осн × КД,

где КД – коэффициент доплат (КД = 0.2).

  1.  Отчисления на социальное страхование.

Данная статья рассчитывается пропорционально заработной плате в размере 26,2%:

Ссс = 0.262*(ЗПосн+ Д)

Затраты на расчёты на ПЭВМ:

Расходы на машинные расчёты на ПЭВМ определяются по формуле:

Спэвм= т*Ст ,

Где т-трудоёмкость отладки проведения расчётов и обработки результатов, час.

Ст -стоимость одного часа работы комплекса ПЭВМ.

Спэвм =15*35,25

Спэвм =528,75

Расходы по эксплуатации программного обеспечения.

Расходы по эксплуатации программного обеспечения определяются приобретённым программным продуктом по формуле:

Спо= Цпо * Тф/ Там ,

Где Цпо – стоимость программного продукта, рубли;

Тф  - время использования для решения данной задачи, час;

Там – срок службы программного продукта.

Так как применяемый программный продукт распространяется бесплатно в сети интернет, то Цпо = 0. Следовательно Спо = 0 .

Затраты на аренду помещения.

Затраты на аренду помещения рассчитываются по формуле:

Сар = Ссм2* Sраб ,

Где Ссм2 – стоимость аренды квадратного метра.

Sраб – площадь рабочего места

Сар =98,30*6

Сар =589,8

Накладные расходы.

Накладные расходы включают в себя те статьи расходов, которые напрямую не связаны с проведением пассивного эксперимента, но которые в определённой мере косвенно входят в его стоимость и составляют 70% от заработной платы исполнителей.

Снр =0,7*( Сзп + Сдзп )

Снр =0,7*(2351,95+470,39)

Снр =1975,63

Сведём все затраты на проведение пассивного эксперимента в таблицу:

Состав затрат

Значение затраты, руб.

Удельный вес затраты, %

расходные материалы (См)

2117,3

24,15

Зп исполнителей (Сзп),

2822,34

32,15

отчисления на социальное страхование(Ссс);

739,45

8,43

затраты на расчёты на ПЭВМ (Спэвм)

528,75

6,1

расходы по эксплуатации ПО (Спо)

0

0

затраты на аренду помещения (Сар)

589,8

6,72

накладные расходы (Снр)

1975,63

22,51

ИТОГ

8773,27

100

Стоимость проведения эксперимента определяется по формуле:

Цэкс = Сэкс *(1+ Рр )*(1+НДС) ,

Где Рр – рентабельность работ (Рр =25%)

НДС-налог на добавочную стоимость (НДС = 18 %)

Цэкс =8773,27*(1+0,25)*(1+0,18)

Цэкс =12940,57

5.Охрана труда

Анализ условий труда программиста. Расчет освещённости.

С развитием научно-технического прогресса немаловажную роль играет возможность безопасного исполнения людьми своих трудовых обязанностей. В связи с этим была создана и развивается наука о безопасности труда и жизнедеятельности человека.

Безопасность жизнедеятельности (БЖД) - это комплекс мероприятий, направленных на обеспечение безопасности человека в среде обитания, сохранение его здоровья, разработку методов и средств защиты путем снижения влияния вредных и опасных факторов до допустимых значений, выработку мер по ограничению ущерба в ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций мирного и военного времени [20].

Цель и содержание БЖД:

  1.  обнаружение и изучение факторов окружающей среды, отрицательно влияющих на здоровье человека;
  2.  ослабление действия этих факторов до безопасных пределов или исключение их если это возможно;
  3.  ликвидация последствий катастроф и стихийных бедствий.

Круг практических задач БЖД прежде всего обусловлен выбором принципов защиты, разработкой и рациональным использованием средств защиты человека и природной среды от воздействия техногенных источников и стихийных явлений, а также средств, обеспечивающих комфортное состояние среды жизнедеятельности.

Охрана здоровья трудящихся, обеспечение безопасности условий труда, ликвидация профессиональных заболеваний и производственного травматизма составляет одну из главных забот человеческого общества. Обращается внимание на необходимость широкого применения прогрессивных форм научной организации труда, сведения к минимуму ручного, малоквалифицированного труда, создания обстановки, исключающей профессиональные заболевания и производственный травматизм [21].

На рабочем месте должны быть предусмотрены меры защиты от возможного воздействия опасных и вредных факторов производства. Уровни этих факторов не должны превышать предельных значений, оговоренных правовыми, техническими и санитарно-техническими нормами. Эти нормативные документы обязывают к созданию на рабочем месте условий труда, при которых влияние опасных и вредных факторов на работающих либо устранено совсем, либо находится в допустимых пределах.

Данный раздел дипломного проекта посвящен рассмотрению следующих вопросов:

  1.  определение оптимальных условий труда инженера - программиста;
  2.  расчет освещенности;
  3.  расчет уровня шума.

5.1 Характеристика условий труда программиста

Научно-технический прогресс внес серьезные изменения в условия производственной деятельности работников умственного труда. Их труд стал более интенсивным, напряженным, требующим значительных затрат умственной, эмоциональной и физической энергии. Это потребовало комплексного решения проблем эргономики, гигиены и организации труда, регламентации режимов труда и отдыха.

В настоящее время компьютерная техника широко применяется во всех областях деятельности человека. При работе с компьютером человек подвергается воздействию ряда опасных и вредных производственных факторов: электромагнитных полей (диапазон радиочастот: ВЧ, УВЧ и СВЧ), инфракрасного и ионизирующего излучений, шума и вибрации, статического электричества и др. [22].

Работа с компьютером характеризуется значительным умственным напряжением и нервно-эмоциональной нагрузкой операторов, высокой напряженностью зрительной работы и достаточно большой нагрузкой на мышцы рук при работе с клавиатурой ЭВМ. Большое значение имеет рациональная конструкция и расположение элементов рабочего места, что важно для поддержания оптимальной рабочей позы человека-оператора.

В процессе работы с компьютером необходимо соблюдать правильный режим труда и отдыха. В противном случае у персонала отмечаются значительное напряжение зрительного аппарата с появлением жалоб на неудовлетворенность работой, головные боли, раздражительность, нарушение сна, усталость и болезненные ощущения в глазах, в пояснице, в области шеи и руках.

5.2 Требования к производственным помещениям

Окраска и коэффициенты отражения

Окраска помещений и мебели должна способствовать созданию благоприятных условий для зрительного восприятия, хорошего настроения.

Источники света, такие как светильники и окна, которые дают отражение от поверхности экрана, значительно ухудшают точность знаков и влекут за собой помехи физиологического характера, которые могут выразиться в значительном напряжении, особенно при продолжительной работе. Отражение, включая отражения от вторичных источников света, должно быть сведено к минимуму. Для защиты от избыточной яркости окон могут быть применены шторы и экраны [23].

В зависимости от ориентации окон рекомендуется следующая окраска стен и пола:

окна ориентированы на юг: - стены зеленовато-голубого или светло-голубого цвета; пол - зеленый;

окна ориентированы на север: - стены светло-оранжевого или оранжево-желтого цвета; пол - красновато-оранжевый;

окна ориентированы на восток: - стены желто-зеленого цвета;

пол зеленый или красновато-оранжевый;

окна ориентированы на запад: - стены желто-зеленого или голубовато-зеленого цвета; пол зеленый или красновато-оранжевый.

В помещениях, где находится компьютер, необходимо обеспечить следующие величины коэффициента отражения: для потолка: 60…70%, для стен: 40…50%, для пола: около 30%. Для других поверхностей и рабочей мебели: 30…40%.

Освещение

Правильно спроектированное и выполненное производственное освещение улучшает условия зрительной работы, снижает утомляемость, способствует повышению производительности труда, благотворно влияет на производственную среду, оказывая положительное психологическое воздействие на работающего, повышает безопасность труда и снижает травматизм.

Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения, ослабляет внимание, приводит к наступлению преждевременной утомленности. Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление, раздражение и резь в глазах. Неправильное направление света на рабочем месте может создавать резкие тени, блики, дезориентировать работающего. Все эти причины могут привести к несчастному случаю или профзаболеваниям, поэтому столь важен правильный расчет освещенности.

Существует три вида освещения - естественное, искусственное и совмещенное (естественное и искусственное вместе) [24].

Естественное освещение - освещение помещений дневным светом, проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях помещений. Естественное освещение характеризуется тем, что меняется в широких пределах в зависимости от времени дня, времени года, характера области и ряда других факторов.

Искусственное освещение применяется при работе в темное время суток и днем, когда не удается обеспечить нормированные значения коэффициента естественного освещения (пасмурная погода, короткий световой день). Освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным, называется совмещенным освещением.

Искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное. Рабочее освещение, в свою очередь, может быть общим или комбинированным. Общее - освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно или применительно к расположению оборудования. Комбинированное - освещение, при котором к общему добавляется местное освещение.

Согласно СНиП II-4-79 в помещений вычислительных центров необходимо применить систему комбинированного освещения.

При выполнении работ категории высокой зрительной точности (наименьший размер объекта различения 0,3…0,5мм) величина коэффициента естественного освещения (КЕО) должна быть не ниже 1,5%, а при зрительной работе средней точности (наименьший размер объекта различения 0,5…1,0 мм) КЕО должен быть не ниже 1,0%. В качестве источников искусственного освещения обычно используются люминесцентные лампы типа ЛБ или ДРЛ, которые попарно объединяются в светильники, которые должны располагаться над рабочими поверхностями равномерно [23].

Требования к освещенности в помещениях, где установлены компьютеры, следующие: при выполнении зрительных работ высокой точности общая освещенность должна составлять 300лк, а комбинированная - 750лк; аналогичные требования при выполнении работ средней точности - 200 и 300лк соответственно.

Кроме того все поле зрения должно быть освещено достаточно равномерно – это основное гигиеническое требование. Иными словами, степень освещения помещения и яркость экрана компьютера должны быть примерно одинаковыми, т.к. яркий свет в районе периферийного зрения значительно увеличивает напряженность глаз и, как следствие, приводит к их быстрой утомляемости.

Параметры микроклимата

Параметры микроклимата могут меняться в широких пределах, в то время как необходимым условием жизнедеятельности человека является поддержание постоянства температуры тела благодаря терморегуляции, т.е. способности организма регулировать отдачу тепла в окружающую среду. Принцип нормирования микроклимата – создание оптимальных условий для теплообмена тела человека с окружающей средой.

Вычислительная техника является источником существенных тепловыделений, что может привести к повышению температуры и снижению относительной влажности в помещении. В помещениях, где установлены компьютеры, должны соблюдаться определенные параметры микроклимата. В санитарных нормах СН-245-71 установлены величины параметров микроклимата, создающие комфортные условия. Эти нормы устанавливаются в зависимости от времени года, характера трудового процесса и характера производственного помещения (см. табл. 7.1) [22].

Объем помещений, в которых размещены работники вычислительных центров, не должен быть меньше 19,5м3/человека с учетом максимального числа одновременно работающих в смену. Нормы подачи свежего воздуха в помещения, где расположены компьютеры, приведены в табл. 7.2.

Таблица 5.1 Параметры микроклимата для помещений, где установлены компьютеры

Период года

Параметр микроклимата

Величина

Холодный

Температура воздуха в помещении Относительная влажность

Скорость движения воздуха

22…24°С

40…60%

до 0,1м/с

Теплый

Температура воздуха в помещении Относительная влажность

Скорость движения воздуха

23…25°С

40…60%

0,1…0,2м/с

Таблица 5.2 Нормы подачи свежего воздуха в помещения, где расположены компьютеры

Характеристика помещения

Объемный расход подаваемого в помещение свежего воздуха, м3 /на одного человека в час

Объем до 20м3 на человека

20…40м3 на человека

Более 40м3 на человека

Не менее 30

Не менее 20

Естественная вентиляция

Для обеспечения комфортных условий используются как организационные методы (рациональная организация проведения работ в зависимости от времени года и суток, чередование труда и отдыха), так и технические средства (вентиляция, кондиционирование воздуха, отопительная система).

Шум и вибрация

Шум ухудшает условия труда оказывая вредное действие на организм человека. Работающие в условиях длительного шумового воздействия испытывают раздражительность, головные боли, головокружение, снижение памяти, повышенную утомляемость, понижение аппетита, боли в ушах и т. д. Такие нарушения в работе ряда органов и систем организма человека могут вызвать негативные изменения в эмоциональном состоянии человека вплоть до стрессовых. Под воздействием шума снижается концентрация внимания, нарушаются физиологические функции, появляется усталость в связи с повышенными энергетическими затратами и нервно-психическим напряжением, ухудшается речевая коммутация. Все это снижает работоспособность человека и его производительность, качество и безопасность труда. Длительное воздействие интенсивного шума [выше 80 дБ(А)] на слух человека приводит к его частичной или полной потере [25].

В табл. 5.3 указаны предельные уровни звука в зависимости от категории тяжести и напряженности труда, являющиеся безопасными в отношении сохранения здоровья и работоспособности.

Таблица 5.3 Предельные уровни звука, дБ, на рабочих местах.

Категория

напряженности труда

Категория тяжести труда

I. Легкая

II. Средняя

III. Тяжелая

IV. Очень тяжелая

I. Мало напряженный

80

80

75

75

II. Умеренно напряженный

70

70

65

65

III. Напряженный

60

60

-

-

IV. Очень напряженный

50

50

-

-

Уровень шума на рабочем месте математиков-программистов и операторов видеоматериалов не должен превышать 50дБА, а в залах обработки информации на вычислительных машинах - 65дБА. Для снижения уровня шума стены и потолок помещений, где установлены компьютеры, могут быть облицованы звукопоглощающими материалами. Уровень вибрации в помещениях вычислительных центров может быть снижен путем установки оборудования на специальные виброизоляторы.

Электромагнитное и ионизирующее излучения

Большинство ученых считают, что как кратковременное, так и длительное воздействие всех видов излучения от экрана монитора не опасно для здоровья персонала, обслуживающего компьютеры. Однако исчерпывающих данных относительно опасности воздействия излучения от мониторов на работающих с компьютерами не существует и исследования в этом направлении продолжаются [22].

Допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений от монитора компьютера представлены в табл. 5.4.

Максимальный уровень рентгеновского излучения на рабочем месте оператора компьютера обычно не превышает 10мкбэр/ч, а интенсивность ультрафиолетового и инфракрасного излучений от экрана монитора лежит в пределах 10…100мВт/м2.

Таблица 5.4 Допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений (в соответствии с СанПиН 2.2.2.542-96)

Наименование параметра

Допустимые значения

Напряженность электрической составляющей электромагнитного

поля на расстоянии 50см от поверхности видеомонитора

10В/м

Напряженность магнитной составляющей электромагнитного

поля на расстоянии 50см от поверхности видеомонитора

0,3А/м

Напряженность электростатического поля не должна превышать:

для взрослых пользователей

для детей дошкольных учреждений и учащихся

средних специальных и высших учебных заведений

20кВ/м

15кВ/м

Для снижения воздействия этих видов излучения рекомендуется применять мониторы с пониженным уровнем излучения (MPR-II, TCO-92, TCO-99), устанавливать защитные экраны, а также соблюдать регламентированные режимы труда и отдыха.

5.3 Эргономические требования к рабочему месту

Проектирование рабочих мест, снабженных видеотерминалами, относится к числу важнных проблем эргономического проектирования в области вычислительной техники.

Рабочее место и взаимное расположение всех его элементов должно соответствовать антропометрическим, физическим и психологическим требованиям. Большое значение имеет также характер работы. В частности, при организации рабочего места программиста должны быть соблюдены следующие основные условия: оптимальное размещение оборудования, входящего в состав рабочего места и достаточное рабочее пространство, позволяющее осуществлять все необходимые движения и перемещения.

Эргономическими аспектами проектирования видеотерминальных рабочих мест, в частности, являются: высота рабочей поверхности, размеры пространства для ног, требования к расположению документов на рабочем месте (наличие и размеры подставки для документов, возможность различного размещения документов, расстояние от глаз пользователя до экрана, документа, клавиатуры и т.д.), характеристики рабочего кресла, требования к поверхности рабочего стола, регулируемость элементов рабочего места [26].

Главными элементами рабочего места программиста являются стол и кресло. Основным рабочим положением является положение сидя.

Рабочая поза сидя вызывает минимальное утомление программиста. Рациональная планировка рабочего места предусматривает четкий порядок и постоянство размещения предметов, средств труда и документации. То, что требуется для выполнения работ чаще, расположено в зоне легкой досягаемости рабочего пространства.

Моторное поле - пространство рабочего места, в котором могут осуществляться двигательные действия человека.

Максимальная зона досягаемости рук - это часть моторного поля рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми максимально вытянутыми руками при движении их в плечевом суставе.

Оптимальная зона - часть моторного поля рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми предплечьями при движении в локтевых суставах с опорой в точке локтя и с относительно неподвижным плечом.

Рисунок 5.1 Зоны досягаемости рук в горизонтальной плоскости.

а - зона максимальной досягаемости;

б - зона досягаемости пальцев при вытянутой руке;

в - зона легкой досягаемости ладони;

г - оптимальное пространство для грубой ручной работы;

д - оптимальное пространство для тонкой ручной работы. 


Оптимальное размещение предметов труда и документации в зонах досягаемости:

ДИСПЛЕЙ размещается в зоне а (в центре);

СИСТЕМНЫЙ БЛОК размещается в предусмотренной нише стола;

КЛАВИАТУРА - в зоне г/д; 

«МЫШЬ» - в зоне в справа;

СКАНЕР в зоне а/б (слева);

ПРИНТЕР находится в зоне а (справа);

1

2

3

5

6

4

Рисунок 5.2 Размещение основных и периферийных составляющих ПК.

ДОКУМЕНТАЦИЯ: необходимая при работе - в зоне легкой досягаемости ладони – в, а в выдвижных ящиках стола - литература, неиспользуемая постоянно.

На рис. 5.2 показан пример размещения основных и периферийных составляющих ПК на рабочем столе программиста.

1 – сканер, 2 – монитор, 3 – принтер, 4 – поверхность рабочего стола,

5 – клавиатура, 6 – манипулятор типа «мышь».

Для комфортной работы стол должен удовлетворять следующим условиям [26]:

  1.  высота стола должна быть выбрана с учетом возможности сидеть свободно, в удобной позе, при необходимости опираясь на подлокотники;
  2.  нижняя часть стола должна быть сконструирована так, чтобы программист мог удобно сидеть, не был вынужден поджимать ноги;
  3.  поверхность стола должна обладать свойствами, исключающими появление бликов в поле зрения программиста;
  4.  конструкция стола должна предусматривать наличие выдвижных ящиков (не менее 3 для хранения документации, листингов, канцелярских принадлежностей).
  5.  высота рабочей поверхности рекомендуется в пределах 680-760мм. Высота поверхности, на которую устанавливается клавиатура, должна быть около 650мм.

Большое значение придается характеристикам рабочего кресла. Так, рекомендуемая высота сиденья над уровнем пола находится в пределах 420-550мм. Поверхность сиденья мягкая, передний край закругленный, а угол наклона спинки - регулируемый.

Необходимо предусматривать при проектировании возможность различного размещения документов: сбоку от видеотерминала, между монитором и клавиатурой и т.п. Кроме того, в случаях, когда видеотерминал имеет низкое качество изображения, например заметны мелькания, расстояние от глаз до экрана делают больше (около 700мм), чем расстояние от глаза до документа (300-450мм). Вообще при высоком качестве изображения на видеотерминале расстояние от глаз пользователя до экрана, документа и клавиатуры может быть равным.

Положение экрана определяется:

  1.  расстоянием считывания (0,6…0,7м);
  2.  углом считывания, направлением взгляда на 20 ниже горизонтали к центру экрана, причем экран перпендикулярен этому направлению.

Должна также предусматриваться возможность регулирования экрана:

  1.  по высоте +3 см;
  2.  по наклону от -10 до +20 относительно вертикали;
  3.  в левом и правом направлениях.

Большое значение также придается правильной рабочей позе пользователя. При неудобной рабочей позе могут появиться боли в мышцах, суставах и сухожилиях. Требования к рабочей позе пользователя видеотерминала следующие:

  1.  голова не должна быть наклонена более чем на 20,
  2.  плечи должны быть расслаблены,
  3.  локти - под углом 80…100,
  4.  предплечья и кисти рук - в горизонтальном положении.

Причина неправильной позы пользователей обусловлена следующими факторами: нет хорошей подставки для документов, клавиатура находится слишком высоко, а документы - низко, некуда положить руки и кисти, недостаточно пространство для ног.

В целях преодоления указанных недостатков даются общие рекомендации: лучше передвижная клавиатура; должны быть предусмотрены специальные приспособления для регулирования высоты стола, клавиатуры и экрана, а также подставка для рук [26].

Существенное значение для производительной и качественной работы на компьютере имеют размеры знаков, плотность их размещения, контраст и соотношение яркостей символов и фона экрана. Если расстояние от глаз оператора до экрана дисплея составляет 60…80 см, то высота знака должна быть не менее 3мм, оптимальное соотношение ширины и высоты знака составляет 3:4, а расстояние между знаками – 15…20% их высоты. Соотношение яркости фона экрана и символов - от 1:2 до 1:15 [22].

Во время пользования компьютером медики советуют устанавливать монитор на расстоянии 50-60 см от глаз. Специалисты также считают, что верхняя часть видеодисплея должна быть на уровне глаз или чуть ниже. Когда человек смотрит прямо перед собой, его глаза открываются шире, чем когда он смотрит вниз. За счет этого площадь обзора значительно увеличивается, вызывая обезвоживание глаз. К тому же если экран установлен высоко, а глаза широко открыты, нарушается функция моргания. Это значит, что глаза не закрываются полностью, не омываются слезной жидкостью, не получают достаточного увлажнения, что приводит к их быстрой утомляемости.

Создание благоприятных условий труда и правильное эстетическое оформление рабочих мест на производстве имеет большое значение как для облегчения труда, так и для повышения его привлекательности, положительно влияющей на производительность труда.

5.4 Режим труда

Как уже было неоднократно отмечено, при работе с персональным компьютером очень важную роль играет соблюдение правильного режима труда и отдыха. В противном случае у персонала отмечаются значительное напряжение зрительного аппарата с появлением жалоб на неудовлетворенность работой, головные боли, раздражительность, нарушение сна, усталость и болезненные ощущения в глазах, в пояснице, в области шеи и руках [22].

В табл. 5.5 представлены сведения о регламентированных перерывах, которые необходимо делать при работе на компьютере, в зависимости от продолжительности рабочей смены, видов и категорий трудовой деятельности с ВДТ (видеодисплейный терминал) и ПЭВМ (в соответствии с СанПиН 2.2.2 542-96 «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работ»).


Таблица 5.5 Время регламентированных перерывов при работе на компьютере

Категория работы

с ВДТ или ПЭВМ

Уровень нагрузки за рабочую смену при видах работы с ВДТ

Суммарное время регламентированных перерывов, мин

Группа А, количество знаков

Группа Б, количество знаков

Группа В, часов

При 8-часовой смене

При 12-часовой смене

I

до 20000

до 15000

до 2,0

30

70

II

до 40000

до 30000

до 4,0

50

90

III

до 60000

до 40000

до 6,0

70

120

Примечание. Время перерывов дано при соблюдении указанных Санитарных правил и норм. При несоответствии фактических условий труда требованиям Санитарных правил и норм время регламентированных перерывов следует увеличить на 30%.

В соответствии со СанПиН 2.2.2 546-96 все виды трудовой деятельности, связанные с использованием компьютера, разделяются на три группы:

группа А: работа по считыванию информации с экрана ВДТ или ПЭВМ с предварительным запросом;

группа Б: работа по вводу информации;

группа В: творческая работа в режиме диалога с ЭВМ.

Эффективность перерывов повышается при сочетании с производственной гимнастикой или организации специального помещения для отдыха персонала с удобной мягкой мебелью, аквариумом, зеленой зоной и т.п.

5.5 Расчет освещенности

Расчет освещенности рабочего места сводится к выбору системы освещения, определению необходимого числа светильников, их типа и размещения. Исходя из этого, рассчитаем параметры искусственного освещения.

Обычно искусственное освещение выполняется посредством электрических источников света двух видов: ламп накаливания и люминесцентных ламп. Будем использовать люминесцентные лампы, которые по сравнению с лампами накаливания имеют ряд существенных преимуществ [24]:

  1.  по спектральному составу света они близки к дневному, естественному свету;
  2.  обладают более высоким КПД (в 1,5-2 раза выше, чем КПД ламп накаливания);
  3.  обладают повышенной светоотдачей (в 3-4 раза выше, чем у ламп накаливания);
  4.  более длительный срок службы.

Расчет освещения производится для комнаты площадью 15м2 , ширина которой 5м, высота - 3 м. Воспользуемся методом светового потока [23].

Для определения количества светильников определим световой поток, падающий на поверхность по формуле:

, где

F - рассчитываемый световой поток, Лм;

Е - нормированная минимальная освещенность, Лк (определяется по таблице). Работу программиста, в соответствии с этой таблицей, можно отнести к разряду точных работ, следовательно, минимальная освещенность будет Е = 300Лк;

S - площадь освещаемого помещения (в нашем случае S = 15м2);

Z - отношение средней освещенности к минимальной (обычно принимается равным 1,1…1,2 , пусть Z = 1,1);

К - коэффициент запаса, учитывающий уменьшение светового потока лампы в результате загрязнения светильников в процессе эксплуатации (его значение зависит от типа помещения и характера проводимых в нем работ и в нашем случае К = 1,5);

n - коэффициент использования, (выражается отношением светового потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп и исчисляется в долях единицы; зависит от характеристик светильника, размеров помещения, окраски стен и потолка, характеризуемых коэффициентами отражения от стен (РС) и потолка (РП)), значение коэффициентов РС и РП были указаны выше: РС=40%, РП=60%. Значение n определим по таблице коэффициентов использования различных светильников. Для этого вычислим индекс помещения по формуле:

, где

S - площадь помещения, S = 15 м2;

h - расчетная высота подвеса, h = 2.92 м;

A - ширина помещения, А = 3 м;

В - длина помещения, В = 5 м.

Подставив значения получим:

Зная индекс помещения I, по таблице 7 [23] находим n = 0,22

Подставим все значения в формулу для определения светового потока F:

 


Для освещения выбираем люминесцентные лампы типа ЛБ40-1, световой поток которых
F = 4320 Лк.

Рассчитаем необходимое количество ламп по формуле:

 

N - определяемое число ламп;

F - световой поток, F = 33750 Лм;

Fл- световой поток лампы, Fл = 4320 Лм.

 

При выборе осветительных приборов используем светильники типа ОД. Каждый светильник комплектуется двумя лампами.

5.6 Расчет уровня шума

Одним из неблагоприятных факторов производственной среды в ИВЦ является высокий уровень шума, создаваемый печатными устройствами, оборудованием для кондиционирования воздуха, вентиляторами систем охлаждения в самих ЭВМ.

Для решения вопросов о необходимости и целесообразности снижения шума необходимо знать уровни шума на рабочем месте оператора.

Уровень шума, возникающий от нескольких некогерентных источников, работающих одновременно, подсчитывается на основании принципа энергетического суммирования излучений отдельных источников [25]:


где Li – уровень звукового давления i-го источника шума;

n – количество источников шума.

Полученные результаты расчета сравнивается с допустимым значением уровня шума для данного рабочего места. Если результаты расчета выше допустимого значения уровня шума, то необходимы специальные меры по снижению шума. К ним относятся: облицовка стен и потолка зала звукопоглощающими материалами, снижение шума в источнике, правильная планировка оборудования и рациональная организация рабочего места оператора.

Уровни звукового давления источников шума, действующих на оператора на его рабочем месте представлены в табл. 5.6.

Таблица 5.6 Уровни звукового давления различных источников.

Источник шума

Уровень шума, дБ

Жесткий диск

40

Вентилятор

45

Монитор

17

Клавиатура

10

Принтер

45

Сканер

42

Обычно рабочее место оператора оснащено следующим оборудованием: винчестер в системном блоке, вентилятор(ы) систем охлаждения ПК, монитор, клавиатура, принтер и сканер.

Подставив значения уровня звукового давления для каждого вида оборудования в формулу , получим:

L=10·lg(104+104,5+101,7+101+104,5+104,2)=49,5 дБ

Полученное значение не превышает допустимый уровень шума для рабочего места оператора, равный 65 дБ (ГОСТ 12.1.003-83). И если учесть, что вряд ли такие периферийные устройства как сканер и принтер будут использоваться одновременно, то эта цифра будет еще ниже. Кроме того при работе принтера непосредственное присутствие оператора необязательно, т.к. принтер снабжен механизмом автоподачи листов.


 

Приложение №1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ ИСПЫТАНИЯ

ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА.
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ГОСТ 24026-80

1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25564. Г. Лейбниц и его монадология 29 KB
  Монады – истинные атомы природы душеподобные единицы. Они просты неделимы вечны автономны не влияют друг на друга Свойства монад: Активность стремление Изначально заданное содержание врожденные представления Жизнь монады – стремление и переход от смутных представлений Перцепций к более ясным представлениям апперцепции Иерархия монад: Земные: Чистые монады есть активность нет представлений – неживая вечно движущаяся материя Монадыдуши смутные представления низкая степень стремления к ясности – растения животные...
25565. Т. Гоббс и его представления о природе психического 33.5 KB
  Состояния Чувственные эффекты внутренних противодвижений – призраки или образы: Противодвижения в мозге – возникновение образов вещей и представлений Противодвижения в сердце – вызывают усиление торможение и следовательно удовлетворение неудовлетворение Исходная форма психического – чувственный опыт Крайняя форма сенсуализма: в основе всего лежат ощущения и все психические состояния – производные от них и все проходит через ощущение. Мышление – целенаправленное оперирование образами представлений. Операции: Сложение – соединение...
25566. Психологическая система взглядов Дж. Локка 33.5 KB
  от рождения идеи бога души добра и зла не даны. Сны по Локку это идеи бодрствующего человека соединенные между собой причудливым образом. Сами же идеи не возникают пока органы чувств не снабдят нас ими. Идеи – содержание опыта ощущения образы восприятия представления памяти общие понятия аффективноволевые состояния Первоначально душа – чистый лист на который при жизни внешний мир наносит воздействия.
25567. Учение И. Канта об априорных формах сознания 32 KB
  Группы связей в априорных формах мышления: Категории рассудка: Категории количества: единство множество цельность Категории качества: реальность отрицание ограничение Категории отношения: субстанция и принадлежность причина и следствие взаимодействие Категории модальности: возможность и невозможность существование и несуществование предопределенность и случайность Идеи чистого разума: Идея абсолютного субъекта предмет рациональной психологии Идея мира предмет рациональной космологии Идея бога предмет рациональной...
25568. Наброс нагрузки на асинхронный двигатель 482.5 KB
  Если при этом механический момент Ммех окажется больше максимального Ммех Мm то двигатель будет увеличивать свое скольжение до s= 1 т. Пусть при этом моменте двигатель находится в установившемся состоянии точка а на рис. Электромагнитныи момент двигателя упадет при этом в Уравнение движения будет иметь вид: При уменьшении электромагнитного момента с М0 до M1 двигатель будет тормозиться и остановится.
25569. Возникновение ассоциативной психологии 33.5 KB
  Он определял ассоциации как неверные ненадежные способы комбинирования простых идей случайные и пассивные связи. Это основа возникновения идей и произвольных движений. Всем этим ассоциациям соответствуют ассоциированные дрожания нервных волокон для ощущений и движений или вибрации мозгового вещества для осознаваемых идей и сложных психических процессов. Все они – различные виды ассоциаций ощущений или идей.
25570. Пуск асинхронных двигателей, имеющих мощность, соизмеримую с мощностью источника питания 1.31 MB
  Выбор допустимой пусковой мощности асинхронного двигателя производится следующим образом. средние значения КПД и коэффициента мощности самозапускаемых двигателей; Если предположить что напряжение на сборных шинах равно U = 105 UH действительно напряжение на шинах 400 В вместо 380 В то напряжение на шинах в момент пуска будет равно: где суммарная мощность самозапускаемых двигателей. Дефицит активной мощности в энергосистеме обуславливает снижение частоты. Обычно одновременно с появлением дефицита активной мощности в энергосистеме...
25571. екарт и формирование французского материализма в XVIII в 32.5 KB
  Все свойства живой природы – продукты развития материи. Человек совершеннейшая часть природы. Законы природы распространяются на внутренний мир человека. Все обусловлено законами природы природный детерминизм Социальный детерминизм: К.
25572. Социологическое направление во французской философии и психологии в XIX веке 34.5 KB
  Обычаи моральные и юридические нормы представляют общественную силу господствующую над сознанием каждого отдельного человека. В двойственности заключается отличие человека от животных: у них нет общественного опыта. Они отражают различные стороны общественной жизни и называются коллективными представлениями: закрепляются в языке; обладают всеобщностью и необходимостью; являются продуктом длительного развития; создаются обществом а не личностью; оказывают принудительное воздействие на человека; они аффективно окрашены и принимаются...