Інтегрування алгоритмів штучного інтелекту в інтелектуальні системи охорони праці

Автор:

Анотація: В роботі описано перспективи використання алгоритмів штучного інтелекту в системах охорони праці, здійснено спробу побудови математичної моделі в середовищі MATLAB з перехідними характеристиками; головними завданнями наукової статті – провести моделювання можливої надзвичайної ситуації на автозаправній станції, розробивши структурну схему функціонування інтегрованого ШІ; основна мета – визначити об’єктивну необхідність використання подібних систем у виробничих процесах для формування загальноукраїнської концепції “розумного підприємства”.

Бібліографічний опис статті:

. Інтегрування алгоритмів штучного інтелекту в інтелектуальні системи охорони праці//Наука онлайн: Міжнародний електронний науковий журнал - 2021. - №12. - https://nauka-online.com/publications/technical-sciences/2021/12/26-5/

Стаття опублікована у: : Наука Онлайн No12 декабрь 2021

Технічні науки

УДК 681.513.17

Согін Костянтин Володимирович

студент

Національного університету водного господарства та природокористування

ІНТЕГРУВАННЯ АЛГОРИТМІВ ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ В ІНТЕЛЕКТУАЛЬНІ СИСТЕМИ ОХОРОНИ ПРАЦІ

Анотація. В роботі описано перспективи використання алгоритмів штучного інтелекту в системах охорони праці, здійснено спробу побудови математичної моделі в середовищі MATLAB з перехідними характеристиками; головними завданнями наукової статті – провести моделювання можливої надзвичайної ситуації на автозаправній станції, розробивши структурну схему функціонування інтегрованого ШІ; основна мета – визначити об’єктивну необхідність використання подібних систем у виробничих процесах для формування загальноукраїнської концепції “розумного підприємства”.

Ключові слова: штучний інтелект, інтелектуальна система охорони праці, програмований логічний контролер (ПЛК), надзвичайна ситуація, оцінка ризиків, математична модель, автозаправна станція (АЗС).

Практичне використання систем штучного інтелекту описано в актуальних іноземних періодичних видання [3], де публікуються результати реальних досліджень, а не лише теоретичні напрацювання та стратегії [7]. Питання використання штучного інтелекту в системах охорони праці сформульовані в роботах таких науковців як: М. Пішґар, С. Ісса [5], Ч.Л. Кок, К. Като [1], Дж. Берґ [4] та інші.

Проблематика стану охорони праці в Україні є наслідком недофінансування даної сфери в приватному секторі в зв’язку із нерентабельністю переходу до більш досконалих систем контролю та запобігання порушень правил техніки безпеки на підприємствах та на побутовому рівнях. Імплементація систем штучного інтелекту в усі сфери виробничої діяльності та надання послуг є неминучим, а за умов інтеграції в Європейський Союз – обов’язковим [2].

До основних чинників порушення правил техніки безпеки відносяться:

  • індивідуальні психічно-фізіологічні характеристики працівників;
  • зношеність технологічного обладнання на виробництвах;
  • організація виробничого процесу та умови праці.

Відповідно до статистики нещасних випадків на виробництві та потенційно створених небезпечних умов [8] зберігається тенденція до збільшення в порівнянні з попередніми періодами, що пов’язано з пандемією COVID-19 – падіння економіки через глобальну захворюваність призвело до підвищення вимог виробничих потужностей, а це стало причиною підвищення навантаження на працівників, залучених до фізичної праці. Люди фактично вигорають в професійному плані через постійний стрес та напруження від перспективи неблагополуччя та втрати робочих місць в Україні [6], а це призводить до свідомого та несвідомого порушення правил техніки безпеки.

Рівень застарілості та зношеності технологічного устаткування в Україні є одним з найвищих серед європейських країн [9], провідні підприємства зі стабільними активами та іноземними інвестиціями провадять внутрішні політики впровадження стандартів підприємств відповідно до міжнародних норм. Вимоги до сертифікації виробничої продукції зі сторони держави та міжнародних партнерів визначають перехід до інновацій та відповідності сучасним тенденціям, що потребують додаткових інвестиційних дотацій на переоснащення та перепідготовку працівників.

Правильно організований виробничий процес в комплексі з відповідними умовами праці сприятиме зниженню травматизму, професійній захворюваності, загальних порушень та витрат на усунення наслідків недотримання правил техніки безпеки. Розрахунок базових інвестицій на проект інтегрування алгоритмів ШІ в ІСОП реляційний з картами оцінки ризиків, накопичених впродовж роботи суб’єкта підприємницької діяльності.

Якщо прийняти класичну методику обрахунків професійних ризиків:

де R – ризик,  – очікувана шкода,  – експозиція небезпеки,  – захищеність від небезпеки, P – ймовірність виникнення небезпеки; то вартість усунення наслідків не повинна перевищувати вартість витрат на технологічні інновації.

Впровадження ШІ у виробничі процеси підвищують ефективність роботи та знижують рівень невідповідностей та порушення правил техніки безпеки, тим самим, зменшуючи професійні ризики, і як результат, зменшують видатки на ліквідації наслідків. Взаємопов’язана комплексна система повинна звести до нуля людський фактор в аварійних та позаштатних ситуаціях.

Основна відмінність функціонування ШІ та ІСОП в тому, що інтелектуальні системи охорони праці на даний час працюють по принципу “спрацювання по наслідку”, тоді як алгоритми штучного інтелекту – по “запобіганню причини та передбачення”. Наприклад, протокольні адресні датчики ІСОП можуть визначити  факт входження працівника в небезпечну зону підприємства з переробки та модифікації нафтопродуктів, але не здатні виявити відсутність чи несправність засобів індивідуального захисту в момент часу, тоді як алгоритми ШІ призначені провести операції прогнозування через визначення траєкторії руху та векторів поведінки робітника до проникнення в небезпечну зону без ЗІЗ (окулярів, елементів спец костюму, протигаза тощо), завчасно попередивши про небезпеку та заблокувавши доступу.

Загальні принципи функціонування комплексної системи наступні: під’єднаний до мережі Інтернет ПК оператора-диспетчера отримує доступ до корпоративних баз даних (дані нейронних мереж виробничих процесів, поведінкових характеристик працівників, загальних програмних кодів алгоритмів функціонування тощо); інформація з камер відеоспостереження та інших датчиків (руху, тепловізійних, спектрографів тощо) опрацьовуються і у випадку можливого порушення чи небезпеки передається команда на ПЛК, щоб здійснити управління уніфікованими пристроями (використовується в зв’язку із специфікою датчиків виконавчих механізмів, системи оповіщення, моніторингу та несумісності із наявною ІСОП) з метою попередження та якнайшвидшої ліквідації можливих наслідків.

Рис. 1. Структурна схема функціонування інтегрованої системи ШІ

Математична модель використання ШІ в системі охорони праці визначає об’єкт дослідження паливно-роздавальну колонку під час процесу відвантаження пального в автотранспорт; статичні характеристики для комбінованої САР описують схематичну дію адаптованого ПІД-регулятора на регулюючий орган (електромагнітний клапан) по каналам збурення (сигнал системи ШІ після обробки зображення відеокамер) та компенсації (показники об’єму пального, що видається на момент НС). В програмному забезпеченні MATLAB Simulink змодельована ситуація перекриття подачі бензину А-95 в бензобак автотранспорту під час швидкісного неконтрольованого наближення габаритного транспорту в зимовий період на територію АЗС:

Рис. 2. Статична модель спрацювання інтегрованої системи ШІ

В комбінованих АСУ час регулювання при умовах збурення (встановлення блокувальних команд ШІ) та компенсації від датчиків видачі коливається на рівні 0,3-0,7с з перерегулюванням у 10-53%, що дає можливість стверджувати про стійкість та швидкодію системи загалом.

Рис. 3. Аналітичний звіт перехідної характеристики по роботі блокування бензинової установки з використанням ШІ

Таким чином, інтегрований штучний інтелект зможе:

  • виявляти та попереджувати порушення правил техніки безпеки;
  • виявляти стан температури тіла працівників, щоб унеможливити перегрів та загальні ознаки CОVID-19;
  • унеможливлювати створення небезпечної аварійної чи позаштатної ситуації;
  • усувати небезпечні фактори (відкрите джерело вогню, пожежа, витік хімічних речовин тощо);
  • вести статистику порушень правил техніки безпеки працівниками з автоматичним аналітичним звітом.

На даний час реалізація проектів з використанням ШІ в системі охорони праці в Україні тільки започатковується; доцільність використання доведено на практиці у режимних об’єктах на зразок Ладижинської ТЕС, де система інтегрованого штучного інтелекту “Farseer” сприяла зниженню порушень правил безпеки вдвічі [10]. Імплементація подібних систем штучного інтелекту у виробничі потужності підприємств потребує значних капіталовкладень в устаткування та навчання відповідального персоналу, але фінансова вигода полягає в збереженні коштів, які були б витрачені на державні приписи та штрафи, компенсації лікарняних, простій виробництва тощо. Загалом, такого роду технології мають перспективу використання.

Література

  1. Artificial Intelligence (AI) Coupled with the Internet of Things (IoT) for the Enhancement of Occupational Health and Safety in the Construction Industry. URL: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-80624-8_4
  2. Communication Artificial Intelligence for Europe. URL: https://wayback.archive-it.org/12090/20210303072611/https://ec.europa.eu/digital-single-market/en/news/communication-artificial-intelligence-europe
  3. Impact of artificial intelligence on occupational safety and health. URL: https://osha.europa.eu/en/publications/impact-artificial-intelligence-occupational-safety-and-health
  4. Protecting Workers in the Digital Age: Technology, Outsourcing and the Growing Precariousness of Work. URL: https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=3413740
  5. REDECA: A Novel Framework to Review Artificial Intelligence and Its Applications in Occupational Safety and Health. URL: https://www.mdpi.com/1660-4601/18/13/6705/htm
  6. Дослідження синдрому вигорання. КПТорієнтована модель допомоги при емоційному вигоранні. URL: https://i-cbt.org.ua/wp-content/uploads/2021/08/Oliynyk-M.-KPT-oriyentovana-model-dopomogy-pry-emotsiynomu-vygoranni.pdf
  7. Національна стратегія розвитку штучного інтелекту в Україні 2021-2030. URL: https://www.naiau.kiev.ua/images/news/img/2021/06/strategiya-110621.pdf
  8. Профілактика виробничого травматизму та професійних захворювань за 9 місяців 2021 року. URL: http://www.fssu.gov.ua/fse/control/main/uk/publish/article/971983
  9. Статистичні дані сталого розвитку. URL: http://www.ukrstat.gov.ua/csr_prezent/2021/ukr4_BOM_final/index.html
  10. Штучний інтелект для безпеки праці. URL: https://ohoronapraci.kiev.ua/article/bezpeka-praci/stucnij-intelekt-dla-bezpeki-praci

Перегляди: 262

Коментарі закрито.

To comment on the article - you need to download the candidate degree and / or doctor of Science

Підготуйте

наукову статтю на актуальну тему, відповідно до роздлів журналу

Відправте

наукову статтю на e-mail: editor@inter-nauka.com

Читайте

Вашу статтю на сайті нашого журналу та отримайте сертифікат