Содержание к диссертации
Введение
Глава. 1. Организация несения штурманской вахты при плавании судов в стесненных водах .10
1.1. Особенности плавания судна в стесненных водах .10
1.2. Анализ аварийности морских судов при плавании в стесненных водах 20
1.3. Описание процесса несения вахты штурманским коллективом в стесненных водах: 36
Выводы к первой главе 48
Глава. 2. Математическая модель контроля информированности судоводителя в процессе несения ходовой навигационной вахты при плавании судна 50;
2.1. Принципы выбора элементов несистемной деятельности персонала-ходовой штурманской вахты
2.2. Математическая модель непрерывного;контроля информированности штурманской;вахты при плавании судна в стесненных водах : .63
2.3 Математическаямодель дискретного;контроля информированности. штурманской вахты при плавании судна в стесненных водах 69
Выводы ко второй главе:. .80
Глава: 3. Минимизация» локальных несистемностей при несении штурманской вахты при плавании в стесненных водах ..82
311. Психофизическое состояние судоводителями плавании; судна, в условиях стесненных вод. 82
3.2. Оценка несистемной деятельности вахтенных помощников капитаном при плавании судна в стесненных водах .90
3.3. Минимизация индивидуальныхнесистемностей замечет самоконтроля при плавании судна в стесненных водах при отсутствии стрессоров . 100
Выводы к третьей главе 111
Заключение 113
Литература 115
- Анализ аварийности морских судов при плавании в стесненных водах
- Математическая модель непрерывного;контроля информированности штурманской;вахты при плавании судна в стесненных водах
- Оценка несистемной деятельности вахтенных помощников капитаном при плавании судна в стесненных водах
- Минимизация индивидуальныхнесистемностей замечет самоконтроля при плавании судна в стесненных водах при отсутствии стрессоров
Введение к работе
Актуальность. Согласно данным Международной морской организации (ИМО) аварийность судов мирового флота продолжает оставаться достаточно высокой и тенденций к ее снижению не наблюдается. Более половины аварийных случаев (АС) происходит при плавании судов в стесненных водах (реках, каналах, проливах и др.) или вблизи них. Основной причиной 80 % АС является "человеческий фактор". Прохождение стесненных вод относится к наиболее сложным видам плавания, а судовой специалист в современных морских структурах управления является самым ненадежным и непредсказуемым звеном. Каким будет его поведение в опасной ситуации, зависит от множества психофизических факторов.
Все АС, так или иначе, взаимосвязаны. Это прежде всего можно объяснить структурой управления судна, основой которой является штурманская вахта во главе с капитаном. Если учитывать весь диапазон деятельности судоводителя и его текущие психофизические свойства, то возникает необходимость в поиске путей повышения эффективности управления состоянием безопасности мореплавания и разработке мер реагирования на технические отказы, организационные сбои и ошибки "человеческого элемента" .
Основой производственного поведения "человеческого элемента" в организационных и организационно-технических системах управления судном является контроль и самоконтроль деятельности. Именно контроль и самоконтроль способны снизить вероятность появления ошибок в процессе восприятия и обработки навигационной информации. Поэтому задачу минимизации вероятности появления ошибок, далее квалифицируемых как несистемная деятельность персонала вахты, за счет использования контроля и самоконтроля следует считать актуальной.
Целью исследования является разработка моделей механизмов контроля и самоконтроля несистемной деятельности состава штурманской вахты, обеспечивающего поддержание заданного уровня безопасности мореплавания судна при прохождении стесненных вод.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе было необходимо решить следующие задачи:
1. Выполнить анализ аварийных случаев в стесненных водах, выделив основные нарушения правил несения ходовой штурманской вахты, и со-
ставить документальную норму, обеспечивающую безопасное мореплавание при плавании судна в особых обстоятельствах;
Математически описать процесс несения ходовой вахты штурманским коллективом при плавании судна в стесненных водах, рассматривая вахту как систему, включающую два иерархических уровня: верхний (капитан) и нижний (вахтенные помощники);
Разработать методику классификации процессов несения ходовой штурманской вахты с использованием метода структурной минимизации и привлечением критерия минимального уклонения среднего риска или суммарного риска от эмпирических значений риска;
Составить индикаторную функцию, позволяющую идентифицировать несистемные действия вахтенных помощников капитана и оценить возможность поступления от них заведомо недостоверных докладов (индивидуальных несистемностей);
Оценить распределение времени вынужденных реструктуризации в системе штурманской вахты и определить возможное число несистемных действий "человеческого элемента" за заданное время функционирования этой системы в рамках теорий восстановления и надежности;
Выполнить анализ функционирования и работоспособности модели механизма самоконтроля, используемого в процессе восприятия и обработки судоводителем навигационной информации, поступающей ему от мультимедийного пространства.
Объектом исследования является коллектив судовой штурманской вахты, рассматриваемый как система, обеспечивающая безопасность мореплавания в стесненных водах и отвечающая требованиям международных конвенций СОЛАС-74, МППСС-72, ПДНВ-74/95 и кодексов к ним, а также национальным требованиям.
Предметом исследования являются механизмы, реализующие процессы контроля и самоконтроля в коллективе штурманской вахты и обеспечивающие диагностическую наблюдаемость деятельности "человеческого элемента" из состава штурманской вахты при плавании судна в стесненных водах.
Теоретической базой исследования является системный подход к обеспечению безопасности мореплавания судна в стесненных водах.
Научная новизна работы состоит в следующем:
1. Предложен оптимальный метод структурной идентификации процессов несения штурманской вахты с последующей их классификацией,
который позволяет выделить классы "общих" и "частных" процессов, идущих на мостике судна;
Показано, что предложенная классификация процессов несения вахты позволяет установить факт появления несистемной деятельности "человеческого элемента" только тогда, когда из множества альтернатив, используемых капитаном при принятии решений, можно выделить наиболее предпочтительную альтернативу;
Показано, что реструктуризации в системе штурманской вахты можно рассматривать как последовательность рекуррентных стационарных событий и характеризовать их вероятностью, выраженной через коэффициент готовности этой системы, полученный для мгновенных несистемных действий "человеческого элемента";
Составлен показатель, позволяющий оценить персональное производственное поведение вахтенного помощника при несении им вахты в стесненных водах в зависимости от величины девиации параметров, характеризующих его психофизическое состояние;
Показано, что при составленной модели механизма самоконтроля как в процессе восприятия навигационной информации, так и при ее обработке судоводителем показатели информационной и функциональной надежности "человеческого элемента" могут быть сведены к единому показателю надежности.
Теоретическая значимость работы заключается в разработке математического описания процессов контроля и самоконтроля деятельности "человеческого элемента" при несении штурманской вахты с учетом возможной его несистемной деятельности.
Практическая значимость работы. Результаты исследований в виде конкретных рекомендаций позволили снизить уровень навигационной аварийности на судах компании ФГУП ПИНРО за счет уменьшения числа ошибок "человеческого элемента", входящего в состав штурманской вахты.
Личное участие автора состоит в получении научных результатов, отраженных в опубликованных работах, и повышении безопасности плавания судна в стесненных водах.
Достоверность и обоснованность результатов, полученных в диссертационной работе, обеспечивается корректным использованием системного подхода, структурного анализа, дифференциального и интегрального
исчисления, теории вероятностей и статистики, а также подтверждается результатами натурного эксперимента. Эксперимент основывался на проведении экспертного опроса судоводителей, работающих на научно-исследовательских судах.
Внедрение работы. Результаты исследований в виде конкретных рекомендаций использованы в Системе Управления Безопасной эксплуатацией судов компании ФГУП ПИНРО, а также при дополнительной подготовке, профессиональной переподготовке и повышении квалификации лиц судоводительского состава, осуществляемых в Мурманском филиале ГМА им. адм. С. О. Макарова.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены в виде докладов на международных научно-технических конференциях МГТУ (Мурманск 2007-2010 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано семь работ, одна из которых опубликована в ведущем рецензируемом научном журнале из перечня ВАК, две статьи в научных журналах и изданиях, три статьи в материалах международных научно-технических конференций и одна статья депонирована.
Положения, выносимые на защиту:
Документальная норма, обеспечивающая безопасное плавание судна в особых обстоятельствах;
Методика классификации процессов несения ходовой штурманской вахты при прохождении судном стеснённых вод;
Оценка несистемной деятельности вахтенных помощников капитаном при плавании судна в стесненных водах;
Минимизация индивидуальных несистемностей за счет самоконтроля при плавании судна в стесненных водах.
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 130 страницах машинописного текста, состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. В приложении приведены данные натурного эксперимента и акты внедрения, подтверждающие фактическое использование результатов исследования в производственном и учебном процессах.
Анализ аварийности морских судов при плавании в стесненных водах
Причинами аварийных случаев в стесненных водах чаще всего являются плохой контроль места судна или неправильная оценка ситуации, недостаточное наблюдение, превышение скорости, ошибочное толкование правил плавания. Под стесненными водами будем понимать акваторию с интенсивным судоходством, в которой ограничен маневр и возникает необходимость учитывать габариты судна, а не рассматривать его как материальную точку. Для обеспечения безопасного плавания в таких условиях требуется непрерывный контроль места судна. Это требование отражено в резолюции ИМО от 10 января 1979 г., где оговаривается не только частота обсерваций, но и время, затрачиваемое на их получение. Если на прямом курсе такой контроль с помощью имеющихся технических средств судовождения осуществим, то на криволинейной траектории он крайне затруднителен и требует принятия особых мер [74].
Можно выделить две основные разновидности контроля места при криволинейном движении[7],[8],[9].
В первом случае траекторию задают заранее предварительной прокладкой, учитывая особенности акватории и маневренные характеристики судна. Исходя из параметров траектории, а также из величины и характера внешних воздействий назначается точка начала маневра и величина перекладки руля, которая затем корректируется в основном по величине поперечного отклонения судна от траектории [10].
Во втором случае в силу каких-либо обстоятельств, например, при внезапно возникшей опасности, сначала задается управляющее воздействие в виде перекладки руля или изменения режима работы силовой установки, а исходя из этого определяется траектория движения судна. Затем эту траекторию сравнивают с размерами и очертаниями судоходной части акватории, чтобы установить, достаточно ли безопасно она проходит от навигационных опасностей. По результатам сравнения корректируется перекладка руля, изменяется упор винта или применяются другие меры [10].
Если первая разновидность контроля, пусть не всегда в полном объеме, применяется на судах, то вторая используется крайне редко. Поэтому, уклоняясь от одной опасности, например от судна, судоводители зачастую из-за слабой организации вахты не в состоянии эффективно следить за другой (в частности, мелководьем), что приводит к посадке на мель.
На большинстве судов контроль места выполняется капитаном и вахтенным помощником, при этом первый осуществляет его преимущественно глазо-мерно, второй - в основном с помощью приборов. Оба этих способа - и глазомерный, и приборный — имеют свои особенности и недостатки. Точность глазомерного контроля в большей степени определяется влиянием субъективных факторов. Он зависит от условий плавания, умений и навыков судоводителя и поэтому не может быть стабильным по эффективности. Основным недостатком приборного контроля является низкая оперативность. Поэтому целесообразно одновременное применение этих способов, что в значительной мере компенсирует их недостатки и повышает надежность судовождения. Однако далеко не всегда это требование выполняется. Анализ аварий показывает, что ошибка капитана при глазомерной оценке положения судна нередко приводит к аварийной ситуации либо к осложнению навигационной обстановки. Это может свидетельствовать о низкой эффективности приборного контроля либо о его полном отсутствии [4].
Глазомерный контроль может быть достаточно эффективным только в том случае, если капитан непрерывно держит в поле зрения и анализирует всю навигационную обстановку и при этом оценивает положение судна относительно ориентиров и опасностей (по курсовым углам и дистанциям), но и определяет динамику его изменения, контролирует не только скорость, но и ускорения. Непременным условием такого контроля является постоянное, до наступления разрядки ситуации, нахождение капитана в одной точке ходового мостика, в которой обеспечивается наилучший обзор и возможность глазомерного визи 12 рования ориентиров относительно друг друга или относительно судна, а также наблюдения за индикаторами органов управления (руля, подруливающих устройств и винта) и показаниями приборов, индицирующих обобщенную информацию для капитана. Однако нередко можно наблюдать иную картину, когда по мере осложнения навигационной обстановки капитан начинает беспорядочно перемещаться по ходовой рубке от лобового стекла к карте, от нее к радиолокатору и снова к лобовому стеклу. Как только капитан прекращает наблюдение, он прерывает контроль за развитием событий, а значит, оказывается неспособным эффективно управлять судном [16].
Приборный контроль места судна в том виде, в каком он часто осуществляется, практически бесполезен и необходим лишь для того, чтобы можно было отчитаться при проверках. Если на прямом курсе он еще приносит какую-то пользу, то на криволинейной траектории его эффективность ничтожна. Основной его недостаток, как отмечалось выше, — низкая оперативность. Так, обсервация по визуальным пеленгам, выполненная одним наблюдателем, в лучшем случае может быть получена лишь за три минуты, а если она определена в стороне от линии пути, то штурман обязательно должен ее перепроверить, на что уйдет еще три минуты. За это время судно может оказаться на опасной изобате. Иногда при плавании в узкостях используются комбинированные способы определения места судна по радиолокационным дистанциям и визуальным пеленгам по ориентирам, расположенным в непосредственной близости от судна. В этом случае погрешность в пеленге даже в 5 приводит к линейному смещению не менее кабельтова, а времени такая обсервация занимает больше, чем обсервация по двум пеленгам. Для повышения оперативности приборного контроля необходимо разделение процесса определения места судна таким образом, чтобы вахтенный помощник капитана занимался только нанесением на карту линий положения, счислением пути, выполнением расчетов и регистрацией информации, а измерение пеленгов, дистанций и других навигационных параметров по его запросу выполняли другие помощники капитана [24], [26]. Повысить оперативность контроля позволяет выбор наиболее экономичного по времени способа определения места судна, например, по двум дистанциям. При этом обеспечивается не только высокая точность обсервации [75] как на прямом курсе, так и на поворотах судна, но и быстрое нанесение линий положения с помощью только одного инструмента, например циркуля. Наиболее эффективным способом приборного контроля места судна является радиолокационное наблюдение, которое применительно к особенностям плавания в узкостях можно назвать радиолокационной проводкой. Проводка осуществляется одновременно с глазомерной оценкой безопасности мореплавания и контролем места судна по карте. Выполнять его должен наиболее подготовленный судоводитель, как правило, старший помощник капитана, который фактически выполняет те же функции, что и капитан, но с помощью радиолокатора. Однако некоторые старшие помощники забывают об этом, а иногда перед ними такая-задача капитаном не ставится, поэтому они оказываются не в состоянии своевременно предоставить ему нужную информацию»или подстраховать его.
Математическая модель непрерывного;контроля информированности штурманской;вахты при плавании судна в стесненных водах
Факторы, в число которых входят внешние условия плавания судна, являются тем основанием, на котором проявляются недостатки организации штурманской службы, подготовки экипажей и конструктивные недостатки судна. Следует отметить, что к недостаткам, порождающим аварийные случаи, следует отнести не только организацию и процесс несения штурманской вахты, но и несоответствие требованиям безопасной эксплуатации технических средств судна [20].
Рассмотрим процесс Р, идущий в блоке "коллектив штурманской вахты" структурной схемы (рис. 1.1) при плавании судна в условиях стесненных вод. По своей сути такой процесс является как наблюдаемым, так и управляемым [14]. Элементное множество, на котором реализуется процесс несения ходовой» штурманской вахты Р, включает два иерархических уровня: верхний уровень, содержащий элемент SQ (капитан судна), и нижний- уровень, содержащий элементы S\y ..., Sn (вахтенные помощники). Элементу верхнего уровня So поступают информационные сообщения (доклады) от "человеческого элемента" нижнего уровня Si,..., Sn.
Капитану судна приходят входные сообщения двух видов: га,- — управляющие сообщения т, (Е М, где М является множеством управляющих сообщений, и сообщения 0, 9 Є 0, представляющие собой информацию о внешних возмущениях, поступающие из окружающей среды через системы обзора. Пусть далее символ х, х Є X обозначает "выход" процесса Р, где X— множество выходов процесса Р. Тогда процесс Р можно представить в виде отображения PiMxQ X. , (1.2)
Поскольку в составе ходовой штурманской вахты имеется п нижестоящих элементов Si,..., S„, то удобно представить множество управляющих сообщений Мдля процесса Р в виде декартова произведения п множеств: M = Mi ... хМт (1.3) причем і-й элемент штурманской вахты 5/ подает капитану /-ю компоненту т{ управляющего сообщения га, оказывая тем самым соответствующее воздействие на общий процесс несения ходовой штурманской вахты X Элементам штурманской вахты нижнего уровня Si поступают входные сообщения двух видов: координирующие сообщения у, у Є , поступающие от вышестоящего элемента So, и информационные сообщения z, от технических средств судовождения, рассматриваемые как сообщения обратной связи. Выходом Si является локальный доклад (сообщение) т„ выбираемое из множества М,. Далее будем считать, что в любом элементе второго уровня реализуется операция, которую можно задать с помощью отображения Si.t.xZiMi, (1.4) где Zj - множество информационных сообщений (докладов zh направленных по обратной связи, z,- Є Z,).
Множество является множеством координирующих сообщений, а его элементы у - координирующими командами, с помощью которых управляющий элемент So (капитан судна) воздействует на нижестоящие элементы (вахтенные помощники) S\, S2, ..., Sn. Поскольку каждый нижестоящий элемент -штурманской вахты способен по-своему интерпретировать поступившую координирующую команду у, то будем считать, что координирующие сообщения у из множества С, являются «-мерными векторами (уі, ..., у„), причем такими, что на вход /-го элемента штурманской вахты поступает только /-я компонента у,-.
Если штурманскую вахту рассматривать далее как управляющую систему [22], то элемент So (капитан) должен рассматриваться как координатор, так как его команды у, у Є являются координирующими сообщениями для нижестоящих элементов S], S2, ..., Sn. Пусть координирующий элемент So системы несения ходовой штурманской вахты имеет только один вход, по которому он получает информацию w. Эта информация поступает капитану по обратной связи от нижестоящих элементов системы и используется им для формирования координирующих команд у. Следовательно, можно считать, что элемент So выполняет операции, которые можно задать следующим отображением: urJF—C (1.5) где W— множество информационных сигналов w, с помощью которых реализуется обратная связь вахтенный помощник — капитан. Сообщения по обратной связи zh поступающие на внешними возмущениями 0 и выходом х. Эту взаимосвязь можно представить в виде отображения F,:Mx@ xJ вход нижестоящих в иерархии элементов системы несения ходовой штурманской вахты Sh содержат информацию относительно поведения процесса Р, поэтому можно предположить, что они функционально связаны с управляющими сообщениями т, - Z, (1.6)
Аналогично поступающее по каналам обратной связи информационное сообщение w, направляемое капитаном судна S0, содержит в себе информацию относительно поведения нижестоящих элементов штурманской вахты S\, S2,..., Sn. Поэтому информационный поток, поступающий капитану для координации и управления элементом штурманской вахты, можно задать отображением вида U xZ M W,, (1.7) где Z = Z\ .х ... х Z„; W — функция координирующей команды у и информационных сообщений, идущих по обратной связи z = (zi,..., zn), получаемых нижестоящими элементами системы несения штурманской вахты, и их управляющих сообщений т = (т\,..., тп).
Известно, что каждый динамический элемент иерархической системы, в том числе элемент системы штурманской вахты, может пройти операцию декомпозиции. В данном случае наиболее важной операцией является декомпозиция процесса Р, поскольку этот процесс происходит при взаимодействиях между нижестоящими элементами штурманской вахты S, и именно они обусловливают необходимость введения в систему координирующего и управляющего элемента So. Поэтому процесс несения ходовой штурманской вахты можно рассматривать как сложный процесс, идущий в структуре (рис. 1.1) и состоящий из п подпроцессов, каждый из которых является элементом общей штурманской деятельности [67].
Оценка несистемной деятельности вахтенных помощников капитаном при плавании судна в стесненных водах
Человечество успешно справляется с различными эпидемиями и многими заболеваниями, изыскивает методы и способы сохранения жизни, но до сих пор не может защитить себя от экологических и экономических катастроф. Бури, ураганы, торнадо, цунами — все это относится к экологическим катастрофам, которые в последние годы все чаще и чаще создают экстремальные ситуации в различных частях земного шара, в том числе в России. Такие катастрофы наносят огромный материальный ущерб и приводят к большим человеческим жертвам. В отличие от экологических технологические катастрофы (авиационные, автомобильные аварии, аварии на морских и речных судах) несмотря на то, что они являются прогнозируемыми событиями (вероятность их возникновения зависит от принятых мер безопасности), число жертв и наносимый ущерб от них может быть существенным. Наиболее опасны аварии и катастрофы на море. Это связано прежде всего с тем, что суда оказываются, по крайней мере на первом этапе, один на один с опасностью и ждать помощи извне не всегда приходится. Несмотря на внедрение в практику судоходства самых передовых достижений науки и техники, использование при строительстве и оборудовании судов новейших технологий, ежегодно на море происходят трагедии, десятки судов тонут, горят, садятся на мель и взрываются.
Такое положение обусловлено прежде всего наличием многочисленных факторов риска, определяющих судьбу судна и его экипажа. Изучение данных факторов с целью прогнозирования и, по возможности, предупреждения возникновения экстремальных ситуаций, которые могут привести к авариям и катастрофам, — одна из важнейших задач, стоящая на современном этапе перед международными и национальными организациями, судостроителями, специалистами береговых служб обеспечения безопасности и экипажами судов. Важнейшим направлением решения данной задачи является снижение влияния так называемого "человеческого фактора" на аварийность на море. По данным ИМО, около 80 % всех аварий на море происходят из-за "человеческого фактора" и связаны с ошибками, допущенными не только членами экипажей судов, но и отдельными судовыми и береговыми специалистами. Однако и в остальных 20 % аварий проявляется "человеческий фактор". Это связано с "вкладом" в аварийность судостроителей, старением судов, ответственностью "человеческого фактора" за аварии и катастрофы. В целом аварийность на морском транспорте по вине "человеческого фактора" приближается к 100 %. Например, подсчитано, что 30 % причин возникновения пожаров на судах "заложены" судостроителями в период постройки судна (конструктивное несовершенство судов, взрывоопасное оборудование, горючие материалы, несовершенные средства обнаружения и тушения пожара). Анализ причин аварийности судов морского торгового флота (результаты исследования гибели 1 500 судов различной принадлежности за 25 последние лет) показал, что 9,3 % погибших судов эксплуатировались менее 6 лет и 47,7 % - более 21 года, что самым слабым звеном в системе "человек - судно" является человек.
Несмотря на то что суда эксплуатируются давно, лишь недавно появился интерес к взаимодействию человека и машины (эргатическим системам). Часто человек не желает меняться, а современные суда становятся крупнее, быстроходнее, сложнее, что приводит к противоречиям в системе "человек — судно", а значит, и к возможным разрушительным последствиям. "Человеческий фактор" - довольно объемное понятие, оно включает не только совокупность личностных внутренних качеств человека, которыми он обладает, но и реализацию этих качеств на практике, которая может осуществляться как в позитивной, так и в негативной форме. Негативные проявления качеств человека (профессиональная некомпетентность, психологическая неустойчивость) чаще всего относят к "субъективным факторам", они снижают безопасность мореплавания, особенно в условиях стесненных вод. Снижение мореходных качеств судна (например, потеря управляемости) существенно влияет на психологическое состояние человека. Дискомфорт, связанный с условиями жизни человека на судне, может привести к утомляемости, утомляемость, в свою очередь, к невнимательности, невнимательность — к ошибкам в управлении судном. В частности, потеря управления способна привести к посадке на мель с возникновением паники, стресса и возможной гибелью экипажа и пассажиров. Таким образом, максимальное снижение степени влияния "человеческого фактора" на аварийность на море - актуальная и серьезная проблема. Решение этой проблемы напрямую связано с качеством подготовки судовых специалистов, "правиль- ной" организацией несения ими вахт, особенно в экстремальных условиях плавания [47]."
Сложные и противоречивые процессы, происходящие в мире, оказывают существенное влияние на отношение к вопросам безопасности мореплавания. Международная морская организация постоянно уделяет внимание вопросам -повышения безопасности судоходства. Эффективное решение данной задачи осуществляется силами комитетов и подкомитетов ИМО, аккумулирующих международный опыт и ведущих исследования в области обеспечения безопасной эксплуатации судов. Тем не менее ежегодный индекс аварийности судов в последние десятилетия остается практически неизменным, несмотря на все предпринимаемые меры. В частности, ИМО осуществляет широкое внедрение судовых и береговых радионавигационных средств; вводит в эксплуатацию современные морские суда, рассчитанные на использование в любых погодных условиях.
Однако современный уровень аварийности "поддерживается" факторами, обусловленными уровнем социально-экономического развития общества. Так, с одной стороны, наблюдается рост мирового флота и соответственно активизируется судоходство, с другой — из экономических соображений происходит недооценка рисков и не проводятся мероприятия для снижения этих рисков. Особое опасение у мировой общественности вызывают аварии паромов, балкеров, нефтеналивных танкеров и химовозов, влекущие за собой существенные человеческие жертвы и экологические катастрофы. "
При анализе факторов, влияющих на аварии, можно сделать вывод о явном преобладании "человеческого фактора" над всеми остальными. Примерно 80 % аварий на море обусловлены ошибками судоводителей, других членов экипажа, лоцманов, операторов, диспетчеров. Резолюцией ИМО А.884 (21) были рекомендованы инструкции по оценке роли "человеческого фактора" в авариях и инцидентах на море. Анализ аварийности судов дает возможность обобщить причины человеческих ошибок в процессе эксплуатации судна - это быстрое старение судов и судового оборудования; плохая организация управления судном; фактор усталости; недостаточная подготовка экипажа; малое количество членов экипажа; многонациональный экипаж; плохое знание членами экипажа языка общения.
Плавание судна в стесненных водах является производственным процес- сом, который требует принятия нестандартных решений [51]. Решение нестандартной задачи может вызвать у специалиста с ярко выраженными предпосылками импульсивного поведения высокую психическую напряженность — стресс, при котором может произойти срыв или полная дезорганизация деятельности. Поэтому можно констатировать, что наличие опыта профессиональной деятельности не защищает "человеческий элемент" от ошибок и промахов, а надежность человека имеет пределы и существенно зависит от психофизических особенностей личности. Более того, решение нестандартной задачи коллективом вахты, имеющим предрасположенность к личным, так и к коллективным ошибкам, способствует возникновению высокой психической напряженности или, другими словами, стресса.
Минимизация индивидуальныхнесистемностей замечет самоконтроля при плавании судна в стесненных водах при отсутствии стрессоров
Таким образом, безошибочная обработка» судоводителем сообщений, поступающих ему от мультимедийного пространства, на заданном вероятностном уровне при выполнении самоконтроля возможна лишь в том случае, когда выполняется условие (3.21). Кроме того самоконтроль требует затрат ресурсов, величина которых может быть определена с помощью неравенства (3.22).
Если рассматривать "стандартную схему взаимосвязей", то очевидно, что самоконтроль как.операция реализуется в вершинах графа 2-4 (рис. 3.1 и 3.2). Поэтому далее можно считать, что эти вершины и связи между ними отражают процесс функционирования механизма самоконтроля. Пусть в этом процессе реализуется нетривиальная булева функция п информационных переменных f\fe\, z2, ..., zn), причем наборы информационных переменных в сообщении X, (і = 0, 1,..., 2" — 1) образуют полное множество N мощностью \N\ = 2п. Тогда в соответствии с обратным преобразованием fM l множество Сможет быть разбито на два непустых и непересекающихся подмножества — iVo и N\, для которых справедливы следующие соотношения: VX, є Nx - ЛШ = і; Щ є о - Л/(Х7) = 0; N0uNx =N, NonNi =0,No 0,Nl 0. Кроме того для выделенных подмножеств No, N\ справедливы утверждения (Щ є Ni - №) = 1) л (УХ, єК - MXj) = 0); . QiXj є N0 - /Q = 1) л (Щ є N0 -+ft{JQ = 0, meNi cNi3Ni c:Nu Nx KJNi = Nu Ni nNi = 0 и No aNo,No cN0 N0 u JV0 = N0 No n No = 0.
Введем дополнительные обозначения: Na = Ni u No и Ni = Ni и No , где Na\J Ni = N, Nu n Ni = 0. Составленные множества Na и iV/ имеют достаточно определенный физический смысл. Так, Nm является подмножеством входных навигационных данных, в котором информационный сбой механизма самоконтроля не проявляется, a 7V/ - подмножеством входных навигационных -данных, в котором информационный сбой механизма самоконтроля имеет место. Тогда информационный сбой механизма самоконтроля можно определить так: (VAT, є Nw - /да =fJJQ) л (Щ є No —ДД0 = 0), а ошибки на выходе механизма самоконтроля из-за этого сбоя можно записать следующим образом: (3Xj є Nx - fi(JQ Ф 1) v (Щ є N0 - ДА5) Ф 0). Определим состояние "верно" функционирующего механизма самоконтроля, реализующего функцию/M(ZI, Z2, ..., zn), через Ам. При этом каждому сочетанию возможных информационных сбоев в механизме поставим в соответствие функциональное состояние А{ є В и реализуемую в этом состоянии функцию/ (г = 1, 2, ..., пі), где т - мощность множества В функциональных состояний неверно функционирующего механизма. В свою очередь, каждое состояние А, разбивает множество N на два подмножества: по Al-Nlu=Nn vNw ; Nn = Nu vNl0 Am-Nma=Nml uNm0 ; Nml =Nml uNm0 . Если учитывать последнее разбиение, то будет справедливо утверждение Щ єВ-+ Nu =N,j є т, (3.23) которое позволяет осуществить аналитическое описание отказов механизма самоконтроля в следующем виде: Щ є N-+JIUQ ФМХ», Nim = 0, Na = N.
Пусть далее состояние механизма самоконтроля Ам характеризуется отсутствием сбоев в циклически замкнутых вершинах графа и считается функционально исправным состоянием. Функционально исправное состояние механизма самоконтроля тождественно безотказному состоянию этого механизма. Под информационной надежностью механизма самоконтроля будем понимать надеж- v ность выходных данных механизма самоконтроля [60]. Тогда информационную надежность механизма самоконтроля целесообразно определять показателями /, а функциональную надежность - показателями Р, тогда It — вероятность правильных выходных данных в момент t; Pt — вероятность функционально исправного состояния в момент t, т. е. вероятность нахождения механизма в состоянии Ам, поэтому Pt = Pt (Ам).
Вероятность верной работы предложенного механизма самоконтроля в момент t [22] можно представить в виде т It = Рг(Ам) + І РШІЇ P(Xj, t)i /=l X e.N J 0 где P(Xj, f) - вероятность появления входного сообщения навигационных данных - в момент t. Ill
В предложенном механизме самоконтроля в соответствии с (3.23) при любом А, є В подмножество N,i = N, поэтому для любого А, є В справедливо равенство Е Р(ХР f) = 1. Следовательно, вероятность правильного выходного сообщения в момент t при самоконтроле процессов восприятия и обработки навигационных данных равна 1 = РШ Таким образом, в составленном механизме самоконтроля (рис. 3.1, 3.2) как при восприятии навигационной информации, так и при ее обработке судоводителем показатели информационной и функциональной надежности равны и могут быть сведены к единому показателю. При наличии минимального производственного опыта и минимальных затратах времени на восприятие и обработку навигационной информации действия судоводителя характеризуются максимальной вероятностью ошибки, поэтому единственным способом снизить эту вероятность является использование механизма самоконтроля.
Безошибочное восприятие навигационной информации судоводителем, поступающей ему от мультимедийного пространства ТСС, при самоконтроле возможно лишь в том случае, когда среднее время восприятия сообщений и затратный ресурс ограничены снизу.
Безошибочная обработка судоводителем навигационной информации, поступающей ему от мультимедийного пространства ТСС, при самоконтроле возможна лишь в том случае, когда среднее время восприятия сообщений и затратный ресурс ограничены снизу.
В механизме самоконтроля как в процессе восприятия навигационной информации, так и в процессе ее обработки судоводителем показатели информационной и функциональной надежности равны и могут быть сведены к единому показателю надежности.
