ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ ОПЕРАТОРА НА ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ОДНОКОВШОВОГО ЭКСКАВАТОРА

RESEARCH OF THE INFLUENCE OF THE OPERATOR'S QUALIFICATION ON THE ECONOMIC PERFORMANCE OF A SINGLE-BUCKET EXCAVATOR

Danilova Ekaterina Alekseevna

Student, Faculty of Industrial and Civil Engineering, Siberian State University of Railway Engineering,

Russia, Novosibirsk

Kupreeva Natalya Yurievna

Scientific Advisor, Senior Lecturer, Siberian State University of Railway Engineering,

Russia, Novosibirsk

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается влияние квалификации оператора одноковшового экскаватора на экономические показатели его работы, в первую очередь на расход топлива. Выдвигается и подтверждается гипотеза о том, что высокий разряд машиниста не всегда гарантирует экономию топлива, поскольку на итоговую эффективность влияет совокупность факторов. К ним относятся техническое состояние машины, условия эксплуатации (тип грунта, рельеф, температура), характер выполняемых работ, масса и мощность экскаватора, качество топлива, а также наличие автоматизированных систем управления. Отдельное внимание уделяется проблеме оцифровки «человеческого фактора»: скорости реакции оператора, количеству переключений за цикл, утомляемости и влиянию эргономики кабины на производительность. Сделан вывод, что для снижения расхода топлива и повышения эффективности работы необходим комплексный подход, учитывающий как технические параметры машины, так и реальный уровень подготовки оператора.

ABSTRACT

The article examines the influence of a backhoe excavator operator’s qualification on the economic performance of the machine, primarily focusing on fuel consumption. The study proposes and confirms the hypothesis that a high operator skill grade does not always guarantee fuel savings, as overall efficiency is determined by a combination of factors. These include the technical condition of the machine, operating conditions (soil type, terrain, temperature), the nature of the work performed, the weight and power of the excavator, fuel quality, and the presence of automated control systems. Special attention is paid to the issue of quantifying the “human factor”: operator reaction speed, number of control switches per cycle, fatigue levels, and the impact of cabin ergonomics on productivity. The conclusion emphasizes that reducing fuel consumption and improving operational efficiency requires an integrated approach that considers both the technical parameters of the machine and the actual skill level of the operator.

Ключевые слова: одноковшовый экскаватор, квалификация оператора, расход топлива, человеческий фактор, экономическая эффективность, автоматизированные системы управления, условия эксплуатации, эргономика кабины.

Keywords: backhoe excavator, operator qualification, fuel consumption, human factor, economic efficiency, automated control systems, operating conditions, cabin ergonomics.

При выборе экскаватора на рынке строительной техники предприятия обычно ориентируются на показатели производительности и срок окупаемости, нередко упуская из виду уровень подготовки оператора, который будет управлять машиной и обслуживать ее. Однако именно профессионализм машиниста во многом определяет эффективность работы компании [2].

Гипотезой исследования является: «Высокий разряд не всегда означает экономию топлива».

Производительность экскаватора зависит от длительности цикла копания и степени заполнения ковша, а надежность техники — от величины динамических нагрузок, воздействующих на ее основные узлы. Оба этих параметра напрямую связаны с квалификацией оператора.

Умелое управление спецтехникой позволяет значительно сократить время рабочего цикла. По оценкам специалистов, за один цикл машинист экскаватора выполняет в среднем 20–25 переключений командоконтроллера, что соответствует примерно 1,5 переключениям в секунду. Эти данные усредненные и зависят от условий эксплуатации и сферы применения машины — будь то строительство или добыча полезных ископаемых. Тем не менее очевидно, что уровень мастерства оператора определяется скоростью восприятия и обработки информации, а также его реакцией на изменение скорости и траектории движения стрелы и ковша.

Предприятия заинтересованы в сохранении опытных кадров, но текучесть персонала неизбежна. Современные требования к машинистам включают не только знание систем управления в сложных производственных условиях, но и умение контролировать внутренние параметры техники, следить за ходом экскавации и процессом погрузки материала в транспорт. Поэтому, когда производители заявляют о простоте и удобстве управления экскаватором, это вызывает интерес у покупателей — если, конечно, речь идет не просто о рекламном приеме. Тем не менее вопрос повышения эффективности управления экскаватором остается актуальным [5].

Развитие технологий и науки способствует появлению на рынке все более совершенной спецтехники. Для подготовки квалифицированных операторов создаются современные системы управления, которые не только упрощают работу, но и позволяют максимально использовать потенциал машины — ее экономичность, надежность и производительность. Крупные мировые производители, такие как Hitachi, Komatsu, Caterpillar, Case, Liebherr и другие, активно внедряют автоматизированные системы управления в автогрейдеры и бульдозеры. Однако для экскаваторов этот процесс сложнее из-за многоступенчатого характера их рабочих движений.

В строительной и горнодобывающей сферах большинство видов спецтехники оснащаются спутниковыми навигационными системами GPS/ГЛОНАСС, однако экскаваторы выделяются тем, что для них проводят доработку гидромеханики и переходят на электрогидравлические технологии. Это решение расширяет возможности гидравлических систем, дает возможность автоматизировать важные функции техники и, соответственно, облегчает управление экскаватором [3].

Современные интеллектуальные управляющие системы призваны упростить работу оператора. Например:

- Leica iCON — программное обеспечение, анализирующее данные с акселерометров (датчиков наклона), установленных на ковше, рукояти и стреле, и отслеживающее позицию режущей кромки ковша;

- 2D-система MOBA Xsite — базовое решение, хотя существуют более сложные системы, которые используют световые и звуковые сигналы для точного опускания ковша на требуемую глубину;

- Topcon Positioning Systems — система, определяющая положение ковша в пространстве;

- 2D-система iDig — помогает при прокладке траншей;

- Leica PowerDigger Lite iCON — показывает значение высоты и угол наклона поверхности, обеспечивая удобство работы в «слепых» зонах, например, при добыче грунта из-под воды.

Особое внимание уделяется эргономике кабины, что также существенно облегчает работу машиниста, который управляет экскаватором в течение всей смены. Профессионально разработанная эргономика позволяет снизить мышечную усталость, уменьшить снижение внимательности из-за накопленной усталости и тем самым сохранить производительность до конца рабочего дня. Это способствует снижению риска несчастных случаев и повреждения дорогостоящих элементов спецтехники.

В случае же, если оператор недостаточно квалифицирован или не имеет достаточного опыта, неправильное управление неизбежно приводит к повышенным нагрузкам на технику. Это сокращает срок службы основных узлов и деталей, приводит к их преждевременному изнашиванию, увеличивает простой машины и, как следствие, снижает общую производительность предприятия [6].

Несмотря на это, квалификация оператора экскаватора не является единственным фактором, который влияет на экономию топлива. На расход топлива экскаватора воздействуют различные факторы, среди которых основополагающую роль играет конструкция машины и ее технические характеристики. Например, при наличии мощного двигателя, но при недостаточно продвинутой системе управления или впрыска топлива, расход будет значительным. Современные модели экскаваторов оснащены энергоэффективными двигателями и передовыми системами подачи топлива, что способствует снижению расхода топлива.

Масса экскаватора также оказывает заметное влияние на потребление горючего. Тяжелые машины, несмотря на высокую мощность и производительность, требуют больше энергии, поскольку их двигатели работают с большой нагрузкой, приводя в движение тяжелые механизмы. Экскаваторы легкого класса, соответственно, потребляют существенно меньше топлива [3].

Условия эксплуатации играют важную роль в изменении расхода топлива. Тип почвы, температура окружающей среды и особенности рельефа существенно влияют на затраты горючего. Так, работа в гористой местности или на плотных грунтах сопровождается повышенным расходом по сравнению с равнинным участком. Эксплуатация в холодных условиях или при работе с труднопроходимыми землями также ведет к увеличению потребления топлива.

Характер выполняемых работ влияет на дизельное потребление. При планировке легких материалов техника расходует топливо экономичнее, тогда как при обработке плотных и тяжелых сыпучих веществ расход заметно возрастает, что никак не связано с квалификацией оператора экскаватора.

Также в целях оптимизации затрат эксплуатация техники может осуществляться в режимах, далеких от оптимальных с точки зрения производительности. Хотя это и приводит к снижению расхода топлива, наблюдается также и падении выработки. Как следствие, себестоимость единицы произведенного материала (тонны или кубометра) оказывается выше, чем при полной реализации потенциала оборудования.

Техническое состояние машины также напрямую отражается на ее эффективности. Засоренные фильтры, неисправности в системе подачи топлива, проблемы с трансмиссией или датчиками приводят к повышению расхода [5].

В заключение, качество применяемого топлива является важным параметром. Использование горючего с неподходящей вязкостью или загрязненного посторонними веществами снижает производительность двигателя и увеличивает расход топлива.

Таким образом, гипотеза исследования: «Высокий разряд не всегда означает экономию топлива» нашла сове подтверждение. Так на экономию топлива помимо квалификации специалиста влияет множество факторов, среди которых техническое состояние машины, характер выполняемых работ, температура окружающей среды, рельеф, тип почвы, масса и мощность экскаватора.

Список литературы:

1. Великанов В.С., Гуров М.Ю. Развитие научно-методологических основ совершенствования карьерных экскаваторов на базе нечетко-множественного подхода: монография. — Магнитогорск: Изд-во МГТУ, 2021. — 217 с.
2. Емельянов А.А., Иванов С.Л., Шибанов Д.А. К вопросу оценки влияния квалификации машиниста на техническое состояние экскаватора // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — СВ 38. — С. 442—453.
3. Когда экскаватор в надежных руках оператора. – URL: https://perevozka24.com/pages/kogda-ekskavator-v-nadzhnyh-rukah-operatora (дата обращения: 08.05.2026)
4. Комиссаров А.П., Лагунова Ю.А., Шестаков В.С., Лукашук О.А. Оценка режимных параметров главных механизмов экскаватора «Горный» // Горное оборудование и электромеханика. — 2022. — № 3 (143). — С. 3—8.
5. Нормы расхода топлива экскаваторов. – URL: https://dolina-sdm.ru/information/normy-raskhoda-topliva-ekskavatorov/?ysclid=mowmbug519228684778 (дата обращения: 08.05.2026)
6. Руководство по экономии топлива при ежедневной эксплуатации экскаватора. – URL: - https://gfmparts.com/ru/%D1%80%D1%83%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE-%D0%BF%D0%BE-%D1%8D%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%BC%D0%B8%D0%B8-%D1%82%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B8%D0%B2%D0%B0-%D0%BF%D1%80%D0%B8-%D0%B5/ (дата обращения: 08.05.2026)