Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблемные аспекты надежности морской телекомму никационной эрготехнической системы, образующейся при швартовке крупнотоннажных судов к причалу 11
1.1. Проблемные аспекты постановки крупнотоннажного судна к стационарному причалу 11
1.2. Морская телекоммуникационная эрготехническая система управления швартовкой судна как сложная человеко-машинная система 15
1.3. Роль человека-оператора в выполнении швартовных операций 19
1.4. Элементы неопределенности в процессе швартовки крупнотоннажного судна к причалу 22
1.5. Краткие выводы по главе 31
Глава 2. Разработка математической модели анализа надежности морской телекоммуникационной эрготехнической системы, образующейся при швартовке крупнотон нажных судов на ограниченной акватории, с учетом технических средств ее реализации 32
2.1. Обоснование использования вероятностных методов для оценки надежности морской телекоммуникационной эрготехнической системы швартовки крупнотоннажного судна к причалу (на примере марковской модели) 32
2.2. Методологические особенности применения вероятностных моделей с дискретными состояниями 36
2.3. Обоснование применимости методов теории надежности для человека-оператора как основного элемента морской телекоммуникационной эрготехнической системы управления швартовкой судна 42
2.4. Управление швартовкой крупнотоннажных судов как телекоммуникационная эрготехническая система 44
2.5. Особенности поведения человека, принятия им решений, возникающие ошибки при швартовке судна к причалу и их учет в моделировании надежности человека-оператора 47
2.6. Радиоэлектронные технические средства обеспечения надежного процесса швартовки 59
2.6.1. Носимая УКВ ГМССБ радиостанция, ее параметры и их учет в надежности эрготехнической системы 59
2.6.2. Лазерная система швартовки крупнотоннажных судов, ее параметры и их учет в надежности эрготехнической системы 61
2.7. Краткие выводы по главе ... 67
Глава 3. Количественный анализ надежности различных конфигураций сложной морской телекоммуникационной эрготехнической системы управления швартовкой судна и их сравнение : 68
3.1. Надежностная схема морской телекоммуникационной эрготехнической системы управления швартовкой судна 68
3.2. Анализ надежности морской телекоммуникационной эрготехнической системы управления швартовкой судна без учета использования вспомогательных средств 70
3.3. Анализ надежности морской телекоммуникационной эрготехнической системы управления швартовкой судна с учетом использования лазерной системы швартовки крупнотоннажных судов 75
3.4. Сравнительный анализ надежности морской телекоммуникационной эрготехнической системы управления швартовкой судна с учетом использования вспомогательных радиоэлектронных технических средств и без их использования... 93
3.5. Краткие выводы по главе 96
Глава 4. Оценка функциональной надежности морской теле коммуникационной эрготехнической системы управления швартовкой крупнотоннажных судов на ограниченной акватории (в динамическом режиме) 97
4.1. Особенности швартовки крупнотоннажных судов на ограниченной акватории 97
4.2. Особенности движения судна к месту швартовки 98
4.3. Подготовительные мероприятия и их роль для обеспечения надежной постановки судна к причалу 101
4.4. Психологические особенности человека-оператора, осуществляющего швартовку крупнотоннажного судна к причалу на ограниченной акватории 104
4.5. Временной фактор в осуществлении надежной швартовки с учетом стесненности акватории и отвлечения оператора на оценку обстановки 106
4.6. Определение вероятностных характеристик морской телекоммуникационной эрготехнической системы управления швартовкой судов с учетом временного фактора 110
4.7. Краткие выводы по главе 118
Заключение и выводы 120
Библиографический список использованной литературы 121
- Роль человека-оператора в выполнении швартовных операций
- Методологические особенности применения вероятностных моделей с дискретными состояниями
- Анализ надежности морской телекоммуникационной эрготехнической системы управления швартовкой судна без учета использования вспомогательных средств
- Психологические особенности человека-оператора, осуществляющего швартовку крупнотоннажного судна к причалу на ограниченной акватории
Введение к работе
Актуальность проблемы. В последние годы всё большее значение приобретают радиоэлектронные системы высокоточного определения и надёжного контроля местоположения судна как в прибрежных морских районах плавания с высокой интенсивностью судоходства, так и на установленных фарватерах акваторий портов и особенно на заключительном этапе судоза-хода, при швартовке судна к причалу. Особенность этого этапа швартовки заключается в том, что сближение судна с причалом осуществляется, как правило, с выключенным двигателем швартуемого судна при сильно стесненных условиях маневров, в результате чего судно при швартовке становится плохоуправляемым объектом. В связи с этим обеспечение безаварийной швартовки в значительной степени определяется действиями судоводителя, контролирующего технологию причаливания и принимающего решения по осуществлению процесса швартовки.
Комплекс мероприятий, предпринимаемых при решении вопросов точного и надежного определения местоположения судов, призван обеспечить предотвращение аварий судов, связанных с гибелью людей, грузов и загрязнением окружающей среды. Для повышения безаварийности судозахода наряду с повышением надежности технических средств (ТС), существенной проблемой при судозаходе и швартовке является соответствующее повышение надежности человека-оператора, осуществляющего управление судном. С действиями человека-оператора по управлению процесса швартовки связывают так называемый человеческий фактор (ЧФ). В данной работе в понятии человеческого фактора акцентируется внимание на психофизиологических особенностях человека, недоступности человеку высокой точности измерений, ограниченности временных реакций, проявляющихся в конкретных условиях его взаимодействия с объектом управления, а также на зависимости характеристик деятельности человека от особенностей используемого навигационного и радиоэлектронного оборудования [1]. В силу непрерывного слежения за постоянно меняющейся ситуацией, обработки большого количества информации и принятия важных управленческих решений, человек-оператор всегда оказывается ограниченным рамками резервного времени, что ведет к ошибкам, авариям и катастрофам. Техническая система, содержащая в качестве наиболее существенного элемента человека-оператора, образует эрготехническую систему. Под телекоммуникационной эрготехнической системой в данной работе понимается сложная система, состоящая из человека-оператора, радиоэлектронных средств (РЭС), технических средств, управляемых человеком в условиях действия факторов внешней среды и техногенных внешних воздействий, сопровождающих швартовку крупнотоннажного судна.
В настоящей работе исследуется надежность морской телекоммуникационной эрготехнической системы (МТЭТС), образующей технологический процесс швартовки судна к причалу, которая описывается в традиционных понятиях теории надежности - потоков отказов, восстановления, коэффициентов готовности и отказности, времен наработки на отказ и восстановления работоспособности и т.п.
В работе исследуются четыре определяющих параметра МТЭТС: сантиметровая точность определения дистанции г, до опасностей на акватории швартовки, скорость и ускорение судна в процессе швартовки и их соответствующая точность определения, и резервное время /^, для осуществления маневра последнего момента, ведущего к безаварийному причаливанию судна. С этой точки зрения в настоящем исследовании основное внимание уделено количественному анализу системной надежности эрготехнической системы управления швартовкой, содержащей человека-оператора и радиоэлектронные средства с целью наибольшего снижения вклада человеческого фактора в отказность МТЭТС.
Объект исследования - морская телекоммуникационная эрготехническая система, радиоэлектронные средства обеспечения безопасности мореплавания которой ориентированы на уменьшение отказов, связанных с человеческим фактором в МТЭТС при швартовочных операциях на акваториях портов.
Предмет исследования включает следующие компоненты: а) аналитическое исследование системной надежности морской телекоммуникационной эрготехнической системы управления швартовкой судов в портах; б) повышение надежности МТЭТС за счет радиотехнических систем, обеспечивающих снижение информационной нагрузки на человека-оператора и решение швартовных задач, недоступных человеку по быстроте принятия решения.
Цель исследования:
системный подход к анализу надежности МТЭТС;
анализ и математическое моделирование системной надежности процесса швартовки крупнотоннажных судов на ограниченной акватории, требующего радиоэлектронных средств поддержки решений оператора;
максимальное снижение вклада человеческого фактора в ненадежность морской телекоммуникационной эрготехнической системы на основе принципа внешнего дополнения управленческой базы МТЭТС тонкими машинными решениями, недоступными оперативности человека.
Научная новизна защищаемых соискателем положений характеризуется следующими достижениями:
разработана и обоснована методика определения системной надежности эрготехнической системы управления швартовкой с использованием современных радиоэлектронных средств поддержки решений оператора на базе исследования случайных процессов и повышения надежности эрготехнической системы управления швартовочными операциями;
предложена методика анализа случайных процессов и количественного анализа системной надежности швартовочного процесса с участием человека-оператора, использующего в качестве поддержки решений техническую подсистему, в частности лазерную систему швартовки крупнотоннажных судов (ЛСШКС);
выполнен количественный анализ надежности двух составных частей МТЭТС (технического и человеческого элементов) с помощью разработанных компьютерных программ и современных программных средств для:
а) эрготехнической системы управления швартовкой судна к причалу без использования ЛСШКС, поддерживающей решения человека-оператора;
б) эрготехнической системы взаимодействия человека-оператора с ра
диоэлектронными средствами, включая использование ЛСШКС;
в) МТЭТС управления швартовкой судна к причалу с использованием
ЛСШКС, поддерживающей решения человека-оператора.
- разработана модель оценки надежности человека-оператора МТЭТС с учетом введения понятия резервного времени.
Практическая значимость. Разработанные надежностные модели внедрены в практику работы ФГУ "Администрация Морского порта Новороссийск", а так же используются в учебном процессе, дипломном проектировании и аспирантской работе Морской Государственной академии имени адмирала Ф.Ф. Ушакова.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на региональных научно-технических конференциях и семинарах Морской Государственной академии имени адмирала Ф.Ф. Ушакова в 2000-О5годах и на международной научной конференции в г. Пенза в 2003 г.
Публикации. Представленная совокупность научных результатов и технических решеняй опубликована автором в монографии "Системная надежность морского радиоэлектронного оборудования" (г. Новороссийск); в 7 работах Сборника научных трудов НГМА (г. Новороссийск); в одной работе, опубликованной в Материалах Международной научной конференции «Компьютерное моделирование и информационные технологии в науке, инженерии и образовании» в г. Пенза; в двух работах, опубликованных в центральном журнале "Известия ВУЗов", (Северо-Кавказский регион) "Проблемы водного транспорта" (списка ВАК), а также в 2 работах Материалов четвертой новороссийской городской студенческой научной конференции «Студент - наука» (г. Новороссийск).
Личный вклад в научные разработки, защищаемые в диссертации, определяющий, т.к. основная часть научных результатов получена лично автором, и лишь часть — в соавторстве.
На защиту выносятся следующие основные положения:
-
Методика определения системной надежности эрготехнической системы управления швартовкой с использованием современных радиоэлектронных средств поддержки решений оператора на базе исследования случайных процессов и повышения надежности эрготехнической системы управления швартовочными операциями;
-
Концепция применения методики анализа случайных процессов и количественного анализа системной надежности швартовочного процесса с участием человека-оператора, использующего в качестве поддержки решений техническую подсистему, в частности ЛСШКС;
-
Анализ надежности двух составных частей МТЭТС (технического и человеческого элементов) с помощью разработанных компьютерных программ и современных программных средств для:
а) эрготехнической системы управления швартовкой судна к причалу без
использования ЛСШКС, поддерживающей решения человека-оператора;
б) эрготехнической системы взаимодействия человека-оператора с ра
диоэлектронными средствами, включая использование ЛСШКС;
в) МТЭТС управления швартовкой судна к причалу с использованием ЛСШКС, поддерживающей решения человека-оператора.
4. Объективированная модель надежности человека-оператора, недостаточная оперативность которого дополняется комплексом технических средств МТЭТС.
Роль человека-оператора в выполнении швартовных операций
Как уже отмечено выше существенное влияние на надежность рассматриваемой морской телекоммуникационной эрготехнической системы управления швартовкой оказывает наличие в ней оператора (лоцмана, швартующего судно к причалу), поэтому важное значение имеет эффективность и надежность его работы. Поскольку оператор наиболее уязвимый элемент системы, от его состояния, правильности и своевременности действий зависит безопасность швартовки судна, сохранность человеческой жизни и окружающей среды. Важнейшей характеристикой деятельности человека, управляющего транспортными средствами с помощью РЭС, в частности судоводителя, осуществляющего швартовку судна, является его надежность. В инженерной психологии под надежностью человека-оператора понимается его способность в течение заданного интервала времени в предусмотренных условиях сохранять нормальное состояние жизнедеятельности и выдерживать технические параметры управления системы в установленных пределах, а также выполнять все возложенные на него функции по поддержанию заданного режима работы управляемой техники [11, 12]. Вследствие этого при оценке уровня надежности человеко-машинной системы швартовки судна, необходимого для обеспечения ее безопасности, следует основываться на исследовании тех психологических факторов, которые побуждают, программируют и регулируют его деятельность.
В деятельности операторов-судоводителей важное значение имеет так называемая неинструментальная информация (слуховая, вестибулярная, про-приоцептивная, тактильная и др.). Это вызвано тем, что судно является динамическим объектом. Нарушение ощущений от воздействия раздражителей этих анализаторов приводит к целому ряду ошибок восприятия. К ним, прежде всего, следует отнести ошибки восприятия положения в пространстве, удаленности, величины, формы, взаимного положения, направления движения морских объектов [13, 14]. Поэтому лоцман должен иметь большой опыт, хорошо понимать задачи, стоящие как перед ним, так и перед системой.
Из приведенного выше следует, что существенный вклад в ошибки и неточности движения судна вносит человек, обладающий определенными субъективными свойствами, в том числе и техника, созданная тем же человеком. Подводя итог сказанному по данному вопросу, следует заметить, что работоспособность оператора зависит от многих факторов: напряженности ситуации, усталости, монотонности работы, неправильности восприятия и оценки поступающей информации, нарушения здоровья, что способствует повышению вероятности возникновения аварийной ситуации.
Важность количественного анализа состояний оператора, его производительных возможностей является задачей инженерной психологии. Рассмотрению вопросов анализа состояний оператора, его производительных возможностей посвящены работы по инженерной психологии Душкова Б.А., Котика М.А., Губинского А.И., Зараковского Г.М., Бодрова В.А., Стрелкова Ю. К. и др. [11, 12, 13, 15, 16, 17]. В этих работах модели оценки надежности человека-оператора содержат такие характеристики как, например, усталость, забывание, состояние стресса и т.п., имеющие особое значение при осуществлении процесса швартовки, когда требуется принятие оператором правильных и своевременных решений. Так, например, в работах Зараковского Г.М. отмечено, что при оценке влияния человека, как ведущей составной части эрготехнической системы на надежность системы в целом, следует выделять не отдельные психические процессы (восприятие, память и т.п.) и физиологические функции (кровообращение, и т.п.), а действия и операции, организованные определенным образом в функциональные системы для достижения тех или иных целей [15]. Также рассматриваются психофизиологические особенности и количественные характеристики выполнения оператором отдельных действий и деятельности в целом, выявлены в результате обобщения большого количества фактических данных системно-функциональные закономерности деятельности человека в эрготехнических системах. Предложен орган измический подход к оценке эрготехнических систем, сущность которого состоит в том, что "основой оптимальной кооперации человека и машины должны служить принципы организации живого, т.е. организма как феномена целесообразного целого в природе" [15]. В работах Котика М.А. рассматриваются причины ошибок человека, управляющего транспортными средствами, а также установлена связь ошибочных действий с индивидуальными качествами оператора, его текущим состоянием, с процессами его управляющей деятельности.
Методологические особенности применения вероятностных моделей с дискретными состояниями
Рассмотрим методологические аспекты применения марковской модели с дискретными состояниями и непрерывным временем на примере различных надежностных схем РЭС связи, включающих основной и резервный элементы.
Предположим, что во время восстановления в элементах не могут возникнуть вторичные отказы. Тогда дублированная система может находиться в одном из трех состояний, которые обозначим цифрами: 0 - система работоспособна (оба элемента работоспособны); 1 - система работоспособна, но один из элементов отказал (система стала нерезервированной); 2 — система неработоспособна (отказала).
Обозначим вероятности перечисленных выше состояний через P0(t) М» Pi (0- Отметим, что эти вероятности зависят от начального состояния системы, в котором она находилась при / = 0. Рассмотрим сначала резервированные системы РЭС связи, в которых допустимы перерывы на восстановление.
Таким образом, для повышения готовности восстанавливаемой дублированной системы РЭС связи необходимо стремиться к созданию условий, обеспечивающих осуществление ненагруженного резерва и восстановление без ограничений.
Рассмотрим теперь резервированную систему РЭС связи, в случае если не допустимы перерывы на восстановление. Для определения условной вероятности безотказной работы составим системы дифференциальных уравне ний при условии, что состояние 2 является поглощающим, т. е. отсутствуют переходы из состояния 2 в состояние 1. При этом в соответствии с графами состояний получим [23,39, 41]:
Таким образом, решая системы дифференциальных уравнений (2.4 — 2.7, 2.9, 2.10), получаем зависимости вероятностей безотказной работы системы во времени для различных состояний.
На практике нас чаще всего интересует такой режим функционирования системы, когда вероятность нахождения её в любом из возможных состояний не зависит от времени. Такой режим работы системы называется стационарах ныли Это дает возможность принять при расчетах значения —- равными ну dt РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ БИБЛИОТЕКА лю. Тогда система дифференциальных уравнений становится системой алгебраических уравнений, из которой находятся затем значения вероятностей нахождения системы в том или ином состоянии, а также коэффициент готовности системы. Например, система дифференциальных уравнений (2.4) превращается в систему алгебраических уравнений вида [23,42,43]: = -2 (/)+// (/), 0 = 2 0-(4 + //) (0+2 (/), 0 (/)-2// (0 (2.11)
Для получения решения в (2.11) одно из уравнений необходимо заменить нормировочным условием, что в любой момент времени система находится в одном из состояний с вероятностью равной единице (2.2). Тогда полученная система уравнений перепишется в виде: = -2XP0{t) + fiPXt\ 0 = 2XP0(t)-{X + P1(t) + 2MP2(t), P0(t) + P,(t) + P,(t) = l. (2.12)
Решая систему (2.12) получаем значения вероятностей состояний, характеризующих установившийся стационарный режим. Стационарная вероятность работоспособного состояния называется коэффициентом готовности и равна сумме вероятностей нахождения системы в работоспособных состояниях. Таким образом, решая системы уравнений (2.11 -2.12), описывающие стационарные состояния анализируемой системы, находим количественную характеристику надежности системы, т.е. вероятность работоспособного состояния системы.
Далее приведем обоснование применения характеристик, используемых в теории надежности технических систем для оценки надежности деятельности человека-оператора и человеко-машинной системы в целом.
В основе теории надежности лежат методы оценки случайных процессов, происходящих в технических устройствах. Рассмотрим, насколько применимы такие методы при оценке деятельности человека-оператора (лоцмана) в эрготехнической системе управления швартовкой судна. Работа оператора обусловлена множеством случайных факторов, связанных как с самим оператором, так и с техническими устройствами и условиями их взаимодействия. Поэтому можно считать, что человек-оператор в системе управления оказывается подверженным случайностям даже в большей степени, чем технические устройства, и к нему применим общий метод подхода, принятый в теории надежности. Чем более случайны причины, вызывающие нарушение работы оператора, тем ближе закономерность этих нарушений к экспоненциальному закону.
При оценке надежности технических систем вводится понятие отказа. Под отказом технического устройства понимают событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта [23]. Для человека-оператора же отказы могут быть окончательными и временными. Окончательным отказом человека-оператора является безвозвратная потеря технической квалификации. Временные отказы — это нарушения, ошибки, которые оператор допускает в процессе работы и в некоторых случаях может устранить. По природе возникновения отказы человека разделяются на следующие категории [12,44,45]: - психологические отказы, проявляющиеся у оператора в неправильном восприятии информации (сенсорные ошибки), либо в неправильной оценке ситуации, в принятии ошибочного решения (логические ошибки), либо в неправильной реализации этого решения (ошибки исполнительных действий). Такие ошибки влекут за собой нарушение нормального функционирования системы или снижение эффективности ее применения;
Анализ надежности морской телекоммуникационной эрготехнической системы управления швартовкой судна без учета использования вспомогательных средств
Анализ надежности морской телекоммуникационной эрготехнической системы управления швартовкой судна без учета использования вспомогательных средств
Рассмотрим сначала эрготехническую систему управления швартовкой с помощью РЭС связи, без использования средств точного определения положения судна относительно причала, надежностная схема которой приведена на рис. 3.2. Здесь элементы схемы имеют ненагруженный резерв. В качестве "резервного элемента" лоцмана выбран капитан судна, который в случае неспособности лоцманом выполнять свои функции может заменить его. В качестве РЭС связи, лоцман использует при швартовке носимую УКВ радиостанцию. На надежностной схеме, приведенной на рис. 3.2. радиоэлектронные средства, в частности носимая радиостанция, представлена последовательным соединением приемника и передатчика. В соответствии с нормативными документами, имеется резервная радиостанция на случай отказа первой, поэтому на надежностной схеме представлена дублирующая радиостанция, включенная по способу замещения.
Согласно приведенному на рис. 3.3. графу, в процессе функционирования рассматриваемая система может находиться в следующих состояниях: - состояние "О" - работоспособное состояние (все элементы системы работают; - состояние "1" — отказ оператора (лоцмана), т. е невозможность им выполнять управляющие действия (включение в работу капитана, как резервного элемента); - состояние "2" - отказ РЭС связи, (включение в работу резервных элементов); - состояние "3" — отказ всей системы из-за отказа оператора (капитана), т.е невозможность им выполнять управляющие действия; - состояния "4", "5" - отказ оператора и РЭС связи (включение в работу капитана, как резервного элемента и резервных элементов РЭС связи); - состояния "6", "7" - отказ всей системы.
Далее рассмотрим комплекс управления, включающий человека-оператора (лоцмана), управляющего швартовкой, РЭС связи и радиоэлектронные устройства ЛСШКС, позволяющие повысить точность определения местоположение судна относительно причала. Надежностная схема такой системы приведена на рис.3.5. При этом, при выходе из строя ЛСШКС система сохраняет работоспособность, но к оператору (руководителю швартовки) не поступают данные о позиции судна относительно причала и он должен определять их визуально.
ЛСШКС, как уже отмечалось во второй главе, позволяет обеспечить лоцмана точной информацией о дистанции до причала и скорости сближения судна. В соответствии с этим, часть функций оператора, в частности точное определение местоположения судна относительно причала, осуществляется с помощью ЛСШКС, что позволяет отстранить оператора от ряда действий, тем самым, уменьшая количество ошибок, которые он может допустить. При этом интенсивность отказов оператора снижается на величину i/= 1.3-10-2 І/час. Величина v получена исходя из статистических данных по швартовке судов и навалам на причалы нефтегавани Шесхарис [65].
Проведем далее анализ надежности морской телекоммуникационной эрготехническоЙ системы управления швартовкой судна, включающей человека-оператора, управляющего швартовкой, РЭС связи и радиоэлектронные устройства ЛСШКС, в частности цифровое табло, переносной лоцманский индикатор, лазерные дальномеры. При этом, аналогично предыдущей схеме при выходе из строя ЛСШКС система сохраняет работоспособность, но оператор должен определять данные о позиции судна относительно причала визуально. Схема этой системы приведена на рис.3.1. Составленный по приведенной на рис. 3.1. схеме граф состояний имеет вид:
Психологические особенности человека-оператора, осуществляющего швартовку крупнотоннажного судна к причалу на ограниченной акватории
С целью повышения надежности и точности работы системы швартовки нужно в первую очередь совершенствовать те звенья системы, где наблюдаются наибольшие отклонения от нормальных условий функционирования. В человеко-машинных системах таким звеном является человек-оператор. Из числа ошибок, допускаемых в процессе управляющих действий, наиболее частыми являются ошибки оператора, возникающие в процессе переработки большого количества информации, ошибки оценки ситуации и принятия решения [14, 89, 91]. Ошибки оператора, связанные с переработкой поступающей при швартовке судна информации, возникают по следующим причинам: - получение ошибочных данных; - выбор не подходящего к данным условиям способа и критериев обработки информации; - нарушение действующих правил и регламентов действий при шварто-вочных операциях; - допущение неточностей при определении расстояния от швартуемого судна до причала, в результате чего растут погрешности используемых при швартовке данных.
Это в свою очередь вызывает ситуацию, при которой ошибки, возникшие на одних этапах восприятия и переработки информации, порождают в дальнейшем дополнительные ошибки, которые сказываются на оценке ситуации в целом, на принятии решения и его реализации [59, 92, 93].
Сложная деятельность оператора, как уже было показано в предыдущих главах, подразделяется на отдельные этапы: анализ информации о наличествующей ситуации, определение множества целей, выявление степени их полезности, оценка возможных стратегий и т.п. Для каждого из этих этапов характерны свои категории ошибок. При анализе работы швартовки судна было замечено, что количество ошибок оператора зависит от скорости поступления информации, от быстроты изменения ситуации и степени подготовленности оператора. Как показали исследования, оператор (лоцман) имеет свой темп работы, при котором он допускает минимальное число ошибок. С ростом скорости поступления данных количество ошибок оператора возрастает.
Кроме того, для успешной и безошибочной работы человека-оператора недостаточно только того, чтобы он своевременно принимал решения, но и должен выполнять управляющие действия с необходимой степенью точности, т. е. нужно, чтобы его действия и их результаты соответствовали заданной программе управления и укладывались в пределах допустимых погрешностей [12, 14]. Для лоцмана точность выполнения тех или иных управляющих действий связана с его информационной загруженностью и выражается качеством выполнения возложенных на него функций.
На основе проведенных исследований следует вывод о том, что показатель точности действий оператора неразрывно связан с показателем скорости выполнения им управляющих действий. Кроме того, из исследований авторов [12, 14] известно (и на это нужно обратить особое внимание), что в условиях острого дефицита времени операторы, часто пытаясь сохранить устойчивость процесса функционирования системы, жертвуют при этом точностью определения необходимых для осуществления управляющих действий характеристик, тем самым, снижая надежность работы всей системы в целом, что крайне не допустимо.
Как правило, ошибки оператора, в рассматриваемом нами случае, лоцмана, следует корректировать с помощью технических устройств, обучения оператора, лучшего согласования технических устройств с его возможностями, решаемыми задачами и т.п. В предыдущих главах было показано и обосновано, что положительный эффект для повышения надежности и безошибочности действий оператора, а также предотвращения потенциально опасных ситуации, возникающих при швартовочных операциях дает лазерная система швартовки крупнотоннажных судов, функционирующая на причалах нефтегавани "Шесхарис". Однако точный математический анализ с помощью модели показал, что повышение надежности незначительно. Поэтому проблема надежности системы управления швартовкой остается открытой и требуется дополнительное исследование по выявлению причин низкой надежности и обеспечения надежности процесса швартовки.
Человек-оператор в системе управления швартовкой крупнотоннажного судна к причалу, регулирует его работу в соответствии с установленными правилами швартовки. Как уже отмечалось выше, швартовка судна осуществляется на ограниченной акватории в течение небольшого количества времени. Ошибки, допускаемые оператором, осуществляющим управление швартовкой, ведет к сокращению времени, необходимого для временных ограничений и расценивается как невыполнение поставленной перед ним задачи, то есть, как отказ звена «человек» и всей системы в целом. Так, например, если оператор, осуществляющий управляющие действия вовремя не отреагирует на аварийный сигнал, то произойдет отказ всей системы.
Время, необходимое для осуществления оператором функций швартовки в рассматриваемой системе управления, зависит от многих факторов, включая технические характеристики непосредственно объекта управления и комплекса средств радиоэлектронного управления.
Функционирование системы управления швартовкой судна к причалу определяется временем регулирования движения судна, т. е временным промежутком, в течение которого судно приводится из исходного положения в заданное. Во время проведения швартовочных операций может произойти ошибка по вине оператора или вследствие возникшего возмущения по независящим от него причинам, в результате чего возникнет аварийная ситуация, в самом неблагоприятном частности навала на причал. Ошибка проявится с некоторым опозданием tQ, обусловленным инерционностью, как технической системы, так и человека. Для исследования процесса управления швартовкой введем понятие времени, необходимого оператору для обнаружения происшедшей ошибки /0.
