Введение к работе
Актуальность темы исследований. Специфические факторы превратили торговое мореплавание в деятельность с повышенным уровнем риска. Даже если риск не может быть полностью исключен, он может быть снижен до приемлемого уровня путем использования принципов управления рисками.
Систему судовождения в настоящее время следует рассматривать как качественно сложную организационно-техническую систему, в которой в наибольшей степени отражаются специфические особенности процесса судовождения, стохастический характер факторов внешней среды, влияющий на процесс судовождения, способность судоводителей анализировать навигационную обстановку и принимать решения на маневр.
Процесс судовождения характеризуется вполне определенными свойствами, главными из которых является целенаправленность действий судоводителей и стохастическое влияние различных факторов, сопровождающий процесс судовождения.
Современный этап развития методов судовождения характеризуется существованием противоречий между требованиями абсолютной безопасности эксплуатации водного транспорта и наличием достаточно высокого уровня навигационных аварий и происшествий. Именно это порождает необходимость совершенствовать методы оценки навигационных рисков, а также определяет актуальность исследований задач, связанных с решением проблемы управления навигационными рисками.
Идентификация моделей навигационных рисков процесса функционирования качественно-сложной организационно-технической системы судовождения позволит получить теоретический аппарат для анализа обобщенной системы, компонентами которой являются подсистемы освещения навигационной обстановки, подсистемы навигационного оборудования района плавания, навигационно-гидрографические и гидрометеорологические условия плавания.
Актуальность этого заключается в том, что если удается универсальным образом и строгими формальными методами описать процесс судовождения, с учетом его основных характерных свойств, то появляется возможность дать численную оценки навигационных рисков и, что также может способствовать решению проблемы управления навигационными рисками.
Подготовку и принятие решений в задачах управления слабостуктированными организационно-техническими системами (СС ОТС) судовождения нужно рассматривать как сложный интеллектуальный процесс разрешения задач, для чего необходимы новые подходы к разработке формальных моделей и методов их решения.
Это направление исследования является новым и существенно способствует развитию подходов к анализу навигационной безопасности плавания как при совершенствовании береговых автоматизированных систем управления движением, так и развития специального математического обеспечения судовых навигационных комплексов и повышения качества подготовки специалистов с использованием тренажерно-обучающих систем и комплексов.
Результаты, полученные из оценки рисков, могут быть использованы для выработки стратегий по снижению навигационных рисков.
Цель работы и задачи исследования.
Целью настоящей диссертационной работы является повышение навигационной безопасности плавания и снижение навигационных рисков при совершенствовании автоматизированных систем судовождения.
Необходимо разработать такой аппарат, который моделировал бы объективную реальность, вырабатывал бы прогностические модели поведения качественно сложных систем и способствовал рациональному использованию ресурсов для снижения рисков судовождения.
Для решения указанной задачи предлагается применить когнитивное моделирование, которое лежит в основе формальных моделей и методов оценки навигационных рисков.
Объектом исследования данной работы является процесс судовождения, и факторы, влияющие на навигационные риски столкновения судов в море.
Предметом исследования являются методы и модели оценки навигационных рисков и практические рекомендации по снижению навигационных рисков столкновения судов в море.
Для достижения целей диссертационной работы необходимо решение следующих основных научных задач:
-
Проанализировать состояние навигационной аварийности с выявлением основных причин и факторов, влияющих на уровень аварийности.
-
Обосновать метод когнитивного моделирования опасных ситуаций столкновения при расхождении судов в море.
-
Обосновать метод количественной оценки уровня риска столкновения судов.
-
Идентифицировать модели погрешности прогноза сближения судов вплотную.
-
Выработать рекомендации по снижению навигационных рисков при столкновении судов в море.
Методологической основой исследования являются принципы и методы системного анализа и управления технологическими процессами, теории вероятности и математической статистики, булевой алгебры логики, когнитивного моделирования, теории эффективности, навигации и управления судном.
Научная новизна основных положений, выносимых на защиту.
Основными научными положениями диссертации, выносимыми на защиту, являются:
1.Когнитивный метод моделирования опасных ситуаций при решении задач судовождения.
2.Рекомендации по снижению навигационных рисков и совершенствованию автоматизированных систем судовождения.
Научная новизна основных положений заключается в том, что обоснован новый метод повышения навигационной безопасности плавания, позволяющий моделировать навигационную обстановку, вырабатывать прогностические модели поведения качественно сложных систем и вырабатывать предложения по рациональному использованию ресурсов для обеспечения эффективности работы качественно-сложной системы.
Использование логико-вероятностных методов и приложений теории байесовских сетей позволило идентифицировать обобщенные модели, учитывающие внешнюю среду, судно и судоводителя как единую целостную систему, что позволило создавать формальные модели оценки навигационных рисков при расхождении судов в море.
Методика макрокогнитивного анализа организационно-технических систем судовождения позволила построить вероятностную модель системы судовождения и обосновать способ построения многочлена вероятностной функции. Идентифицирована когнитивная модель оценки качества решения задач расхождения судов.
Практическая значимость исследований. Практическая значимость исследования заключается во внедрении научно-практических результатов по оценке навигационных рисков для решения задач судовождения в порту Усть-Луга, при оценке проектных решений строительства Ново-Адмиралтейского моста в Санкт-Петербурге, в НИР кафедры «Управления судном» ГУМРФ им. Адмирала С.О. Макарова, а также в учебном процессе кафедры «Управления судном» ГУМРФ им. Адмирала С.О. Макарова.
Реализация и внедрение результатов. Теоретическое обоснование информационно-логического метода идентификации моделей навигационных рисков внедрено в деятельность научно-исследовательский лаборатории ВМИ ВУНЦ ВМФ «Военно-морская академия», модели навигационных рисков судовождения внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО ГУМРФ им. Адмирала С.О. Макарова на кафедре «Управления судном» в дисциплине «Предотвращение столкновения судов».
Публикация работы. Основные результаты работы опубликованы в девяти научных изданиях, в том числе в четырех изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки РФ.
Апробация работы.
II Межвузовская научно-практическая конференция студентов и аспирантов «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА РОССИИ», 12-13 мая 2011 года, г. Санкт-Петербург.
7-я Российская научно-техническая конференция «Навигация, гидрография и океанография: приоритеты развития и инновации в морской деятельности» Труды конференции «НГО-2011» 18 – 20 мая 2011 СПБ. стр 135- 139.
III Межвузовская научно-практическая конференция студентов и аспирантов «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА РОССИИ», 15-15 мая 2012 года, г. Санкт-Петербург.
11-я Международная выставка и конференция по развитию портов и судоходства. «ТРАНСТЕК», 3 октября 2012 года, г. Санкт-Петербург.
По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 4 работы опубликованы в журналах, рекомендованных системой ВАК.
Реализация результатов работы. Основные научные результаты работы реализованы:
- при работе над материалами по НИР «Байесовские модели оценки навигационной безопасности плавания на ВВП» СПГУВК 2011г;
- при работе над материалами по НИР «Оценка рисков плавания судов смешанного река-море плавания в особых условиях дельты р. Нева», ГУМРФ им. Адмирала С.О. Макарова, 2013г;
- в учебном процессе ГУМРФ им. Адмирала С.О. Макарова.
Структура и объем работы.
Диссертационное исследование состоит из введения, трех глав текста, заключения, списка опубликованных источников, 90 отечественных и 19 зарубежных работ. Основное содержание работы изложено на 127 страницах, включая 27 рисунков и графиков, 9 таблиц.
