авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования мурманский государственный технический университет на кафедре су

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Пасечников Михаил Александрович

Организованность социотехнических систем судовождения

и методы ее поддержания с минимизацией

информационной загрузки человеческого элемента

Специальность 05.22.19 – Эксплуатация водного транспорта,
судовождение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Мурманск - 2006

УДК. 656.61:681.5.075; 519.977.5 (043.3)

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном
учреждении высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" на кафедре судовождения.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Меньшиков Вячеслав Иванович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Румянцев Игорь Андреевич;

кандидат технических наук, доцент Брандт Роман Борисович

Ведущая организация: Мурманский филиал ФГУ "Российский морской регистр судоходства"

Защита диссертации состоится " " ____________ 2006 г. в ____ часов
на заседании диссертационного совета КМ. 307.009.02 в Мурманском государственном техническом университете по адресу: 183010, г. Мурманск, ул. Спортивная, 13

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Мурманского государственного технического университета.

Автореферат разослан " " __________ 2006 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять в адрес ученого секретаря диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор химических наук, профессор Деркач С. Р.

Общая характеристика работы

Актуальность. Техногенные катастрофы, несмотря на то что они являются более прогнозируемыми событиями, чем экологические катастрофы, могут нанести существенный ущерб судоходным компаниям. Несмотря на внедрение в практику судоходства передовых достижений науки и техники, использование при строительстве и оборудовании судов новейших технологий, ежегодно в море происходит большое число аварий
и аварийных случаев. Это обусловлено прежде всего наличием многочисленных факторов риска, определяющих судьбу как судна, так и его экипажа. Изучение данных факторов с целью прогнозирования и, по возможности, предупреждения возникновения экстремальных ситуаций, которые могут привести к авариям и аварийным случаям, – одна из важнейших задач, стоящих на современном этапе перед международными и национальными организациями, судоходными компаниями и экипажами судов.
Одним из основных направлений решения поставленной выше задачи является снижение влияния так называемого "человеческого фактора"
на аварийность в море.

Внедрение новейших технических средств судовождения естественным образом отделяет судоводителя от процесса поддержания заданного уровня безопасности мореплавания, так как он оказывается не в состоянии непосредственно контролировать этот уровень. Так, например, внедрение информационных и экспертных систем, с одной стороны, облегчает труд судоводителя, поскольку эти системы берут на себя часть управленческих функций. С другой стороны, чем больше информационных и экспертных систем входит в состав технических средств судовождения и чем сложнее их функции, тем острее ощущается потребность как в координировании работы технических средств, так и в интегрировании информации по безопасности мореплавания. Отсюда следует, что большое внимание необходимо уделять не только и не столько личным и деловым качествам судоводителя, но, главным образом, их проявлению в социотехнической системе при управлении состоянием безопасности мореплавания.

Таким образом, актуальность работы определяется значимостью исследования функционирования организованных социотехнических систем с одновременной минимизацией количества производственных рисков и информационной загрузки судоводителя при управлении состоянием безопасности мореплавания.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка принципов планирования судовых ключевых операций, направленных на повышение эффективности управления состоянием безопасности мореплавания и поддержание этого состояния на уровне международных и национальных требований за счет снижения доли "человеческого фактора" в аварийности на море.

Для достижения поставленной выше цели в диссертационной работе необходимо было решить следующие основные задачи:

– составить модель социотехнической системы управления состоянием безопасной эксплуатации судов компании, основанную на допущении
о циклическом преобразовании производственной информации в управляющие действия, и дать физико-математическое описание принципа "экономии сознания" судоводителя при управлении состоянием безопасной эксплуатации;

– разработать процедуру нормирования внешних факторов, снижающих уровень безопасности судовой ключевой операции, и оценить надежность систем планирования судовых ключевых операций по принципу
позитивной и негативной полноты;

– составить модель гарантированного планирования безопасного
навигационного перехода судна, разработать модель сфероида навигационной безопасности, используемого при гарантированном планировании навигационного перехода, описать процесс поглощения поверхности сфероида при достижении судном его границы;

– составить физико-математическое описание оптимального поведения судоводителя при реализации "энергетического" принципа "экономии сознания" для случая плавания судна в заданной безопасной полосе положения;

– оценить достоверность изменения состояния безопасности навигации при плавании судна по заданному маршруту перехода и дать рекомендации по минимизации количества сообщений об этих изменениях, поступающих судоводителю от технических средств;

– ввести показатель полноты гарантированного планирования навигационного перехода, дать определение навигационному риску и сформулировать общие правила использования при гарантированном планировании информации относительно вариации точности глобальных технических средств судовождения;

– дать рекомендации по совершенствованию программного продукта технических средств судовождения, направленные на минимизацию количества ложных сообщений об изменении состояния безопасности навигации.

Объектом исследования является система управления безопасностью навигации на судне, отвечающая требованиям пятой главы Международной Конвенции СОЛАС-74, тексту Международной Конвенции ПДНВ-74/95 и кодексов к ней, а также национальным требованиям, которые сформулированы признанной организацией – Российским Регистром
Судоходства.

Предметом исследования является процесс производственного функционирования системы управления состоянием безопасности навигации, в рамках которого необходимо снизить информационную загрузку судоводителя за счет уменьшения количества сообщений об изменениях режима безопасного плавания судна по плановому навигационному маршруту.

Научная новизна работы состоит в следующем:

– решена задача описания социотехнической системы несения вахты на судне, основанной на циклическом преобразовании информации в силовые управляющие действия, и определения в этой системе
условий, при которых она может обладать свойствами наблюдаемости и управляемости;

– дано описание систем гарантированного планирования судовых ключевых операций и проведен анализ надежности этого планирования;

– даны рекомендации по минимизации информационной загрузки судоводителя при несении им ходовой вахты за счет снижения количества сообщений об изменении состояния безопасности навигации;

– даны рекомендации по совершенствованию программного обеспечения технических средств судовождения, направленного на минимизацию количества ложных сообщений об изменении состояния безопасности навигации.

Практическая значимость работы. Составлены рекомендации, направленные на минимизацию количества информации, поступающей судоводителю от технических средств для использования этой информации
в системах управления безопасной эксплуатацией судов компании. Рекомендации включены в руководства по планированию безопасного навигационного перехода судна для того, чтобы снизить информационную загрузку судоводителей при несении ими ходовой вахты. Кроме того, были разработаны и предложены к внедрению в учебный процесс методические указания по гарантированному планированию безопасных навигационных переходов.

Внедрение результатов. Результаты исследований в виде рекомендаций по минимизации информационной загрузки судоводителя были использованы в системах управления безопасной эксплуатацией судов компаний Северного бассейна и привлечены в учебный процесс при подготовке курсантов по специальности "Судовождение на морских путях", а также переподготовке морских специалистов на факультете повышения квалификации МГТУ.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены в виде доклада на международной научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава МГТУ в 2005 г.

Публикации. Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в восьми работах, в том числе в шести статьях, опубликованных
в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 141 странице машинописного текста, состоит из введения, четырех глав теоретических исследований, заключения, списка использованной литературы, включающего 105 наименований, и приложения. В приложении приведены акты внедрения, подтверждающие использование в учебном процессе результатов исследования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулирована цель и приведен перечень задач исследования. Кроме того, во введении отмечается, что литературный обзор состояния исследования осуществляется по мере изложения материала в каждой главе работы.

В первой главе составлена модель социотехнической системы управления состоянием безопасной эксплуатации судна при несении судовым экипажем вахты, исследована возможность придания ей свойств наблюдаемости и управляемости и сформулированы условия поддержания этих свойств в рассматриваемой системе.

С точки зрения топологии рассматриваемый процесс взаимодействия человека и технических средств судовождения представляет собой цикл преобразования производственной информации в силовые управляющие действия. Поток производственных сообщений I поступает социальному элементу по закону Fm(, t), где – среднее число сообщений в единицу времени; m – число сообщений в рассматриваемом промежутке времени t. Социальный элемент, обрабатывая полученное множество сообщений, преобразует эти сообщения в поток управлений мгновенного исполнения I0 по закону P(, t), где – среднее число преобразований сообщений
в управляющие действия состоянием безопасной эксплуатации на рассматриваемом промежутке времени t в единицу времени.

Для того чтобы выделить условия, при которых система "Вахта" будет обладать свойством управляемости, было введено понятие очереди t
при реализации процесса преобразования сообщений потока I в поток I0 команд u мгновенного управления из множества U. В общем случае вероятность появления этой очереди L(, ) в системе "Вахта" зависит от двух определяющих параметров: – среднего числа сообщений в потоке I,
поступающих судоводителю от приборов, информационных и экспертных систем, и – среднего времени преобразования одного сообщения в мгновенную команду uU на управление состоянием безопасной эксплуатации из потока I0.

Именно соотношение определяющих параметров в выражении L(, ) определяет свойства наблюдаемости и управляемости в системе "Вахта". Так, если соотношение параметров и в системе L(, ) таково, что имеет место стремление вида

= var

L(, ) 0, (1)

то рассматриваемая социотехническая система управляема и способна функционировать в реальном масштабе времени. При этом социальный элемент – судоводитель способен с помощью силовых воздействий на объект управления обеспечить поддержание текущего состояния безопасной эксплуатации в заданных пределах.

Далее рассмотрена возможность реализации условия (1) на примере установившегося режима функционирования социотехнической системы "Вахта". Для этой цели было принято, что длина очереди сообщений t,
поступающих для преобразования, является однородной цепью Маркова,
и в стационарном процессе функционирования социотехнической системы стремление вида (1) может быть достигнуто, если будет выполнено условие

<< ., (2)

при котором число сообщений, поступающих судоводителю в единицу времени, значительно меньше числа управлений, поступающих на объект управления.

С математической точки зрения практическая реализация модели принципа "экономии сознания" (2) может быть связана с традиционным решением задач выбора с последующим перераспределением производственных сообщений. При этом процесс выбора и перераспределения производственных сообщений должен осуществляться с привлечением меры производственного риска (ранга сообщения), содержащейся в каждом или почти в каждом из этих сообщений.

Естественно, что оптимальное перераспределение производственных сообщений, осуществляемое в рамках модели принципа "экономии сознания" может быть реализовано как человеком, так и технически с помощью программных средств технических средств судовождения. Однако в любом случае реализовать модель принципа "экономии сознания" возможно лишь в том случае, когда функция выбора G удовлетворяет двум обязательным условиям:

– функция выбора G отвечает условию наследования, когда для всех
n = 1, 2,... и x1, …, xn + 1X выполняется стремление

(x1G(x1, …, xn + 1)) (x1G(x1, …, xn));

– функция выбора G удовлетворяет условию независимости от отброшенных альтернатив, когда для всех n = 1, 2,... и x1, …, xn + 1X

(xn + 1G(x1, …, xn + 1)) (G(x1, …, xn + 1) = (G(x1, …, xn )),

где последнее равенство следует понимать как совпадение двух множеств.

Если далее полагать, что в деятельности судоводителя объективно или субъективно применяется принцип "экономии сознания", то, для описания этой производственной деятельности человека можно привлечь структуру , представленную в виде упорядоченной семерки множеств:

= < S, t, X, f, , , А >, (3)

где S – множество альтернатив;

t – множество требуемых видов упорядочения альтернатив;

X – множество свойств альтернатив;

f – отображение S в X;

– множество сообщений, поступающих судоводителю от мультимедийной подсистемы "Ходовой мостик";

– множество функций выбора, которые выражены через отношение нестрогого предпочтения в X;

А – полный набор сообщений, используемый судоводителем для решения конкретной задачи навигационной безопасности и выделенный ему с привлечением принципа "экономии сознания".

Введенная структура (3) позволяет составить описание поведения судоводителя при управлении в составе социотехнической системы состоянием безопасной эксплуатации судна. Основой такого поведения является отношение, для которого функция индивидуального выбора () при любом обладает свойством квазипорядка R*. Действительно, если поступившее судоводителю сообщение является бинарным отношением
в X, то для него "сильнейшей" будет ограниченная сверху функция выбора *, вводящая на X квазитранзитивное замыкание по сообщению :

*() = E Tr [] R*, (4)

где E – отношение равенства на множестве свойств альтернатив Х.

Полученное выражение (4) можно использовать как основу для определения сути "управленческого поведения" судоводителя, которое возникает при поддержании заданного уровня безопасной эксплуатации судна в социотехнической системе "Вахта". Особенностью такого поведения является то, что у судоводителя при выполнении им обязанностей "управляющего" элемента в социотехнической системе формируется стереотип выбора альтернатив (некий механизм выбора) *(), который будет "сильнейшим" по отношению к любой последовательности функций индивидуального выбора () при выполнении условия А.

Полученная от мультимедийной подсистемы "Ходовой мостик" производственная информация может содержать ошибки, при наличии которых не обязательно будет выполняться условие А. Для выполнения условия А, необходимо, чтобы эта информация была непротиворечивой. В тех случаях, когда полученная судоводителем производственная информация является непротиворечивой, но далеко не полной по составу, может быть составлен механизм выбора

n

*() = Tr [ ()], (5)

j = 1

который аналогично (4) также вводит на X общий квазипорядок R*.

Теоретическим обоснованием сути "управленческого поведения" судоводителя вида (5) является допущение о том, что, если jА и j(j) R* при j = 1, 2, …, n, то *() R*, где * конструируется по методу (4).

Таким образом, свойства наблюдаемости и управляемости системы "Вахта" зависят от "управленческого поведения" судоводителя, которое включает в себя использование принципа "экономии сознания" и механизма универсального выбора *(), вводящего на множестве альтернатив Х общий квазипорядок R*. Кроме того, эффективность управления состоянием безопасной эксплуатации определяется близостью между наблюдаемым множеством сообщений А, поступающим судоводителю от технических средств, и плановым аналогом множества сообщений А0, которые используются судоводителем при управлении состоянием безопасной эксплуатации судна.

Во второй главе диссертационной работы исследуются вопросы планирования конкретной судовой ключевой операции и выбора общей системы планирования с учетом траектории выбора вида (4) или (5).

Наиболее существенное повышение эффективности любой судовой ключевой операции (как и большинства управляемых технологических процессов) в плане снижения уровня текущих рисков и повышения уровня безопасности следует связывать с оптимизацией установившегося режима движения состояния системы Y (X, U, t), где X – траектория состояния ключевой операции; U – траектория выбора, отвечающая условию (4) или (5).

На этапе планирования управления состоянием судовой ключевой операции большинство параметров этого состояния, как правило, задаются таким образом, чтобы условие, накладываемое на вектор-функцию Y (X, U, t), выполнялось для всего временного интервала Tt. Поэтому плановую траекторию состояния судовой операции Х0(t) можно рассматривать как стационарную, на которой все составляющие вектор-функцию Y (X, U, t),
характеризующие как само состояние операции, так и управляющие воздействия, постоянны.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.