Содержание к диссертации
Введение
Глава. 1. Корпоративная культура безопасности мореплавания и ее формирование в компании с учетом современной концепции 13
1.1. Культура безопасности и пути ее совершенствования 13
1.2. Расширенная концепция безопасности и формирование корпоративной культуры безопасного мореплавания в компании 16
1.3. Формальная оценка и алгоритм прогнозирования состояния мореплавания в компании 26
1.4. Математическое описание структур, обеспечивающих безопасность мореплавания в рамках современных концепций 32
Выводы к первой главе 42
Глава. 2. Технология идентификации рисков, составленная в рамках формальной оценки безопасности 44
2.1. Модель рисков и алгоритм их идентификации при оценке состояния безопасности мореплавания 44
2.2. Ресурсы и технологии при идентификации рисков в рамках концепции ФОБ 49
2.3. Показатели эффективности применения технологии идентификации рисков в структурах эксплуатации судов 55
Выводы ко второй главе 61
Глава. 3. Управление состоянием безопасности мореплавания через ресурсы 63
3.1. Общие представления об управлении состоянием мореплавания 63
3.2. Оптимизация взаимосвязи «риск - ресурс» в технологиях управления рисками в системах мореплавания 68
3. 3. Адекватность ресурсов и управлений в структурах безопасной эксплуата ции судна 75
Выводы к третьей главе 83
Глава. 4. Математические модели критических и аварийных ситуаций в СУБ компании и СУБ ее судов 84
4.1. Механизмы функционирования ходовой вахты в критических ситуациях 84
4.2. Оценка вероятности появления критических и аварийных ситуаций в системе судовой вахты при полном техническом резервировании с мгновенной реструктуризацией и мгновенным восстановлением 95
4.3. Вероятность появления критических ситуаций при неполном резервировании и нереализуемости мгновенных реструктуризации и восстановлений 104
4.4. Модели взаимосвязи состояний в системе управления безопасностью мореплавания 112
Выводы к четвертой главе 119
Заключение 122
Литература
- Расширенная концепция безопасности и формирование корпоративной культуры безопасного мореплавания в компании
- Ресурсы и технологии при идентификации рисков в рамках концепции ФОБ
- Оптимизация взаимосвязи «риск - ресурс» в технологиях управления рисками в системах мореплавания
- Оценка вероятности появления критических и аварийных ситуаций в системе судовой вахты при полном техническом резервировании с мгновенной реструктуризацией и мгновенным восстановлением
Введение к работе
Актуальность. На долю современного мирового флота приходится до 90 % всех внешнеторговых перевозок грузов, а также миллионов пассажиров, свыше 80 % добычи потребляемой человечеством рыбы, морского зверя и различных морепродуктов. В недрах Мирового океана осуществляются добычи нефти, газа и иных полезных ископаемых, производство важных научных исследований, в том числе касающихся прогнозирования погоды и чрезвычайных природных явлений, осуществления охраны морской окружающей среды, проведения морских буксировок, ледокольных и лоцманских проводок, морского туризма, водного спорта и других видов деятельности.
Освоение Мирового океана всегда было неразрывно связано с проблемой обеспечения безопасности мореплавания. Несмотря на постоянное развитие методов, способов и технических средств обеспечения безопасности мореплавания, в море ежегодно терпят кораблекрушения более 200 крупных и несколько тысяч мелких судов. В таких кораблекрушениях погибает свыше 2 тыс. человек и теряется более 1 млн. т грузов, а в морскую среду попадает большое количество нефтепродуктов и других загрязняющих веществ.
Вопросам повышения безопасности на морском транспорте в рамках систем управления безопасностью (СУБ) судов посвящено большое количество исследований, выполненных: д-р техн. наук, проф. В. И. Меньшиковым; капитанами, канд. техн. наук А. Н. Анисимовым, Ф. Д. Кукуй, Д. М. Фургаса. В последней работе из этой области Д. М. Фургаса рассмотрел процесс функционирования СУБ в режиме самоорганизации для условий равновесия активизирующих и ингибиторных действий персонала в информационно-силовой цепи "назначенное лицо - капитан". Поэтому дальнейшее исследование функционирования СУБ, но с учетом срывов режима самоорганизации, реализуемого в рамках обобщенной концепции безопасности при системном подходе и алгоритмизации деятельности персонала, следует считать актуальной и практически важной задачей для современной морской индустрии.
Таким образом, разработка технологического обеспечения для управления состоянием безопасной эксплуатации судов и, в частности, состоянием их безопасности мореплавания, реализуемого в рамках обобщенной концепции безопасности, учитывающей требования девятой главы Международной Морской Конвенции "СОЛАС-74" и кодекса к ней (МКУБ), а также поло-
жения "Формальной оценки безопасности" (ФОБ), является актуальной для морского судоходства.
Цель и задачи исследования. Целью исследования является разработка комплексного подхода к управлению безопасностью мореплавания в рамках современной концепции безопасной эксплуатации судов с привлечением системного подхода и процессной реализации этого управления.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе было необходимо решить следующие задачи:
синтезировать современную концепцию безопасности на море и выделить наиболее значимые ее компоненты, на основе которых должна быть реализована безопасная эксплуатация судов;
разработать технологию идентификации рисков в организационно-технической структуре судна и обосновать необходимость проведения такой идентификации с помощью только выделенных ресурсов;
разработать технологию управления рисками через ресурс в организационно-технической структуре судна при оптимизации количества выделенного и затрачиваемого ресурса;
составить вероятностную модель по оценке надежности функционирования судовой организационно-технической структуры (вахты) при ошибках контроля состояний компонент этой структуры;
составить бифуркационную модель критических ситуаций, возникающих на судне в процессе ошибочного использования технологии идентификации рисков и технологии управления этими рисками;
провести натурный эксперимент и подтвердить гипотезу о бифуркационных свойствах критических ситуаций по данным о несоответствиях, получаемых в процессе проведения внутреннего аудита.
Объектом исследования является судовая организационно-техническая структура управления состоянием безопасного мореплавания при наличии в ней технических отказов, информационных сбоев и ошибок "человеческого элемента".
Предметом исследования является процесс управления состоянием мореплавания судна, включающий использование технологии идентификации рисков и технологии управления рисками при оптимизации количества используемого ресурса.
Теоретической базой исследования является теория систем и процессная реализация этой теории при управлении состоянием безопасной эксплуатации судов в рамках современной концепции безопасности на море.
Научная новизна работы состоит в следующем:
разработана технология идентификации рисков в организационно-технической структуре судна и обоснована необходимость проведения такой идентификации с помощью только выделенных ресурсов;
разработана технология управления рисками через ресурс в организационно-технической структуре судна при оптимизации количества выделяемого и затрачиваемого ресурса;
составлена вероятностная модель по оценке надежности функционирования судовой организационно-технической структуры (вахты) при ошибках контроля состояний компонент этой структуры;
составлена бифуркационная модель критических ситуаций, возникающих на судне в процессе бесконтрольного и ошибочного использования технологий идентификации рисков и технологий управления этими рисками.
Теоретическая значимость заключается в разработке математического описания процесса функционирования судовой организационно-технической структуры управления состоянием безопасной эксплуатации при бесконтрольной и ошибочной деятельности судового персонала.
Практическая значимость работы. Результаты исследований в виде конкретных рекомендаций позволили усовершенствовать СУБиК судов компаний ОАО МТФ и ООО ЭКОСОЮЗ; сократить расходы на эксплуатацию флотов 000 ЭКОСОЮЗ и ОАО ММП при обеспечении безопасности на судах.
Личное участие автора состоит в получении научных результатов, отраженных в опубликованных работах и данной диссертационной работе, проведении натурного эксперимента.
Достоверность и обоснованность результатов, полученных в диссертационной работе, обеспечивается корректным использованием системного подхода, структурного анализа, дифференциального и интегрального исчисления, теории вероятности и статистики, а также подтверждается натурным экспериментом. Основой эксперимента являются измерения состояния безопасности судна, выполняемые при проводимом силами судового экипажа аудите.
Внедрение работы. Результаты исследований в виде конкретных рекомендаций использованы в Системе Управления Безопасностью и системе технического менеджмента судоходных компаний Северного бассейна, а также в учебном процессе в Мурманском филиале ГМА им. адм. СО. Макарова при подготовке лиц штурманского состава.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены в виде докладов на международных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава МГТУ (2008-2009 гг., г. Мурманск).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 3 статьи опубликованы в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК для опубликования основных результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата наук.
Основными научными положениями и результатами, выносимыми на защиту, являются:
технология идентификации рисков в организационно-технической структуре судна и обоснование необходимости проведения такой идентификации с помощью только выделенных ресурсов;
технология управления рисками через ресурс в организационно-технической структуре судна при оптимизации количества выделяемого и затрачиваемого ресурса;
бифуркационная модель критических ситуаций, возникающих на судне в процессе ошибочного использования технологий идентификации рисков и технологий управления этими рисками.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Общий объем диссертации 144 страницы. В приложении приведены результаты натурного эксперимента и акты внедрения, подтверждающие фактическое использование результатов исследования в производственном и учебном процессах.
Расширенная концепция безопасности и формирование корпоративной культуры безопасного мореплавания в компании
Рассмотрим содержание понятия "культура безопасности" применительно к целям и задачам морского судоходства. Важной составляющей обеспечения безопасности мореплавания является управление безопасностью и развитие культуры безопасности в морской индустрии [10]. Термин "культура безопасности" становится в настоящее время постоянной составляющей всех идей, связанных с безопасностью.
В науке и практике морской транспортной индустрии контекст термина «управление безопасностью» определен не совсем четко. Представляется, что в области морской транспортной индустрии термин "управление безопасностью" можно определить как набор мероприятий, направленный на обеспечение безопасности и повышение ее уровня, то есть на уменьшение и предотвращение аварийности в целях сохранности человеческих жизней и имущества на море, защиты и сохранения морской среды. Безопасность обеспечивается лишь в том случае, когда все структурные подразделения и персонал компании выполняют требования нормативных документов, связанных с безопасностью. Таким образом, культуру безопасности следует рассматривать как корпоративное понятие, как некую философию, которая должна поддерживаться на практике.
Каждая судоходная компания должна развивать собственную корпоративную культуру безопасности в соответствии со своими принципами и традициями путем внедрения новых технологий и социальных методов управления персоналом, привлечения как международных и региональных законодательных и нормативных актов, так и национальных требований. При этом следует учитывать тот факт, что существуют трудности в предсказаниях об уровне, на котором будет находиться культура безопасности после внедрения тех или иных технологий, процедур, социальных методов управления и нормативных актов. Внедрение новых технологий при эксплуатации судов не может мгновенно изменить уровень безопасности [6], [35]. В данном случае можно говорить об инерции сознания, консерватизме в темпах внедрения технологий. При этом главным критерием при оценке внедрения новых технологий должна быть статистика аварийных ситуаций, аварий и катастроф. Так, например, в судоходных компаниях Северного бассейна исключение инерции в сознании судовой администрации при внедрении новых технологий по эксплуатации реализуется за счет постоянной рассылки циркулярных писем на суда о произошедших случаях аварийности.
Оповещению подлежат навалы судов на другие суда, причалы и средства навигационного обеспечения (отказ рулевого устройства, выход из строя авторулевого), остановки судов, часто в узкостях (неисправности в машинном отделении, обесточивание судна). Администрация судов оповещается о задержаниях судов иностранными властями при проверках государством порта за границей (несоответствие технического состояния нормам безопасности), о поломках технических средств судовождения (гирокомпасы, радары, САРП, лаги), травматизме среди членов экипажей судов (несоблюдение техники безопасности, нахождение в алкогольном состоянии). Это, безусловно, говорит о необходимости в привитии культуры безопасности.
Существуют три составляющие или три способа управления безопасностью: техническая, социальная и организационная. Первый способ основан на поиске технических решений повышения уровня безопасности, включая разработку правил и норм, регламентирующих ее уровень. Например, нормы прочности корпуса разрабатываются всеми классификационными обществами мира. Возможно эргономическое управление безопасностью: выбор технических решений при проектировании и постройке судна и создании инфраструктуры морской индустрии, направленных на улучшение взаимодействия системы человек-оператор. Второй способ, как показывает статистика, является определяющим, так как 65-90 % аварий и катастроф случается по причине ошибок человека [7]. Однако привить культуру безопасности судовому и береговому пер 15 соналу компании возможно лишь на ранней стадии формирования специалиста. В связи с этим профессиональная подготовка судовых специалистов должна начинаться с общего теоретического образования. Третий, социальный способ управления безопасностью, определяя порядок взаимодействия «человеческих элементов» в организационной структуре компании, является комплексным и наиболее эффективным. Главной идеей организационного управления безопасностью является высокая степень самооценки и саморегулирования как на индивидуальном, так и на корпоративном уровнях. При саморегулировании «человеческий элемент» может независимо реагировать на помехи и возмущающие воздействия, особенно когда нет времени изучать правила и руководства. Если «человеческий элемент» подготовлен в области культуры безопасности и верит ее принципам, то он в состоянии принять верное и быстрое решение, которое позволит избежать воздействия помех на объект управления (в данном случае - на судно).
Рассмотрев возможные варианты описания культуры безопасности так или иначе связанные с обеспечением безопасности мореплавания, можно сделать вывод о том, что лишь компании, деятельность которых на современном этапе направлена на соблюдение всех составляющих культуры безопасности, могут должным образом осуществлять политику безопасности, и, как следствие, обеспечить достаточный уровень безопасности мореплавания на своих судах.
В подтверждение этой мысли, можно процитировать фразу из доклада генерального директора Российского Морского Регистра Судоходства Н. А. Ре-шетова на одном из международных семинаров, посвященных безопасности мореплавания: "Основная идея культуры безопасности заключается в понимании каждым сотрудником организации - от высшего руководства до рядового состава - того, что все аварии, в конечном итоге, могут быть предотвращены!.. Важно понимать, что культура безопасности является наиважнейшей составляющей общей корпоративной культуры компании"[65].
Ресурсы и технологии при идентификации рисков в рамках концепции ФОБ
Руководство по формализованной оценке безопасности (ФОБ) определяет рациональный и систематический подход к оценке рисков на средствах повышенной опасности в морской индустрии, где риск наиболее высок. Целью руководства по ФОБ является снижение величины риска и «оценка» расходов и выгоды от решений, направленных на снижение этих рисков. Применение руководства по ФОБ особенно необходимо тогда, когда речь идет о предложениях, касающихся мероприятий по управлению безопасностью судна, которые имеют далеко идущие последствия для всей морской индустрии в смысле административных или правовых проблем, при этом возникающих. В руководстве это достигается путем представления ясных обоснований для предлагаемых управляющих мероприятий и возможностей сравнить разные варианты таких мероприятий. Иными словами, методы, предлагаемые в руководстве по ФОБ, позволяют создать прозрачный механизм принятия решений. Кроме того, эти решения являются средством внедрения концепции ФОБ, так как они дают возможность рассматривать потенциальные опасности до того, «как произойдут серьезные аварии». Это ключевой момент всей методики, изложенной в руководстве по формализованной оценке безопасности.
Правительствам государств - членов ИМО и неправительственным организациям было предложено осуществлять пробное применение руководства по формализованной оценке безопасности, а накоплений опыт представить в ИМО в соответствии со стандартной процедурой.
Во временном руководстве по реализации ФОБ сформулирована основная терминология, используемые методы формализованной оценки безопасности и представлена методология (алгоритм) формализованной оценки безопасности. Вся алгоритмическая деятельность разбита в руководстве по ФОБ на пять основных шагов: идентификация опасностей; анализ риска; способы управления риском; оценка стоимости и экономии при принятии определенных способов управления риском; рекомендации по принятию решений. Любой проект по обеспечению безопасности мореплавания, который рассматривается в компании с точки зрения формализованной оценки безопасности, должен обязательно выполняться по всем пяти шагам.
Первый шаг алгоритмической деятельности представляет собой подготовительный этап, на котором происходит сбор информации о судовой операции и оценка статистических параметров данной операции. В классическом подходе к оценке безопасности судна риск обычно не оценивается явно, а формулируется в виде некоторого лингвистического описания. Подход к оценке рисков в руководстве по ФОБ - это попытка найти вероятность развития опасных ситуаций по конкретным сценариям, а также оценить тяжесть их последствий, с целью вычислить величину риска. Для вычисления величины риска в руководстве по ФОБ рекомендуется использовать простую модель вида: Q-FC, (2.1) где Q - величина риска, F — частота (или вероятность) появления нежелательного события, С - степень тяжести (стоимости) последствий от реализации нежелательного события.
Поскольку классический подход к оценке безопасности скорее основан на реакции, чем на заблаговременности действий, решения о том, как улучшить состояние безопасности мореплавания, часто принимаются судоводителями на основе текущей информации под влиянием международных или национальных требований. Именно поэтому предпочтение судоводители отдают таким решениям, при выборе которых оценку затрат и выгод выполнять не обязательно. Напротив, подход изложенный в руководстве по ФОБ - это систематический анализ доступных вариантов или альтернатив управления риском, а также оценка как затрат, так и выгод для этих вариантов в том случае, если они применяются. При этом окончательное решение по обеспечению безопасности мореплавания может быть сделано лишь на основе тщательно выполненного анализа. С целью более эффективного выполнения рекомендаций из руководства по ФОБ требуется решить некоторые предварительные задачи. При этом назначение и цель, поставленные перед специалистом, реализующим рекомендации по ФОБ должны быть известны, а рассматриваемые аспекты безопасности мореплавания должны быть четко определены, чтобы ограничить сферу их использования. Такая сфера может быть ограничена определенным типом или размером судна, конкретными сценариями аварии, конкретными условиями операций, типичными понятиями планирования и проведения операций. Кроме того, сфера, в которой оценивается безопасность мореплавания, может быть ограничена конкретным типом риска, который следует рассматривать (например, риск для человека, риск для собственности или риск для окружающей среды).
Чтобы при реализации алгоритма ФОБ включить опыт, необходимо собрать данные о соответствующих авариях, случаях и о надежности, с которой можно выполнить ту или иную судовую операцию. Так, например, документ ИМО MSC 69/14/2, «Руководство по вентиляции и дегазации танков на нефтеналивных судах», предоставленный МАКО, дает перечень предварительных мероприятий, которые способны обеспечить пожарную безопасность нефтеналивному судну.
Поскольку риски, которые должны быть определены в рамках руководства по ФОБ, оцениваются с точки зрения их приемлемости, то должны быть указаны критерии приемлемости этих рисков. К сожалению, в настоящее время нет принятых на международном уровне критериев приемлемости рисков. Однако при условии, что критерии приемлемости при использовании руководства по ФОБ определены компанией и задокументированы в «Руководстве по управлению безопасностью», решениям, принятым на основе этих критериев, необходимо следовать на всех последующих этапах управления состоянием безопасности.
Для оценки риска на первом шаге (идентификация потенциальных опасностей) обычно используются количественные показатели, позволяющие указать частоту нежелательных событий и тяжесть их последствий (2.1). Конкретные сочетания частот и тяжестей могут образовывать конкретные уровни рисков, такие, например, как нетерпимый, приемлемый и незначительный риски. Если уровни рисков определены, то, в рамках критерия приемлемости рисков можно составить типичную матрицу рисков, которая будет использоваться для последующей оценки события, потенциально влекущего за собой опасность. В матрицу могут быть подставлены коэффициенты, рассчитанные на основе статистических данных или на основе суждений экспертной группы из состава СУБ компании.
На втором шаге алгоритма ФОБ выполняется анализ рисков и происходит их суммирование. При наличии достоверных статистических данных риски можно определить количественно, используя модель (2.1). Если данных недостаточно, то следует провести пошаговый экспертный анализ развития сценариев событий, и каждому событию назначить вероятность (частоты нежелательных событий) и степень тяжести последствий. При этом риск также можно подсчитать количественно, используя ту же модель (2.1). Суммирование рисков обычно рекомендуется выполнять с использованием математических моделей в виде графов с линейной топологией (дерева развития события).
Третий шаг алгоритма ФОБ - это выработка вариантов управления риском. На этом этапе рассматриваются возможности управления частотой или смягчением последствий от реализации нежелательного события. Результатом выбора управлений риском может быть матрица вариантов управления риском, которая представляет входные данные для четвертого шага — оценки затрат и выгод. Пятый шаг ФОБ - выработка рекомендаций для принятия окончательного решения, которое способно обеспечить безопасность мореплавания судну.
На всех шагах применения алгоритма ФОБ руководством предусматривается работа команды экспертов, состоящая из специалистов разного профиля и включенных в состав СУБ компании. Один специалист из этой команды должен координировать деятельность коллектива и обладать навыками по методологии ФОБ и по методам анализа рисков.
Оптимизация взаимосвязи «риск - ресурс» в технологиях управления рисками в системах мореплавания
Чтобы доказать такую способность достаточно лишь обратиться к цепочке неравенств (3.16) и использовать результаты работы [73]. Действительно, из (3.11), (3.12) и определения точной нижней грани следует, что существует последовательность стратегий {f it s\}, такая, что последнее неравенство (3.14) будет сколь угодно мало отличаться от равенства, если номер (s, 1) достаточно велик.
Тогда двигаясь по цепочке (3.14) влево, из (3.11), (3.12) и оперируя точной нижней гранью можно получить, что эффект близости неравенства к равенству будет отмечаться для второго, третьего и т. д. неравенств соответственно. Поскольку в пределе все неравенства (3.14) превращаются в равенства, то в результате получаем последовательности позволяет надеется на то, что судовые и береговые специалисты СУБ и привлеченные эксперты в состоянии при ограничениях на управленческий ресурс разрабатывать такие технологии управления рисками через ресурс, проведение которых в жизнь будет осуществляться с минимизацией стоимостного функционала вида:
Таким образом, выполненные исследования, показывают, что программно-целевые технологии управления идентифицированными и классифицированными рисками через ресурс могут быть использованы судоходными компаниями для поддержания состояния безопасной эксплуатации в рамках СУБ компании и СУБ судов этой компании. Более того, составление технологии управления рисками через ресурс и выделение на их основе стратегий, учитывающих ограниченность таких ресурсов при минимизации стоимостных функционалов, не приходят в противоречие с пунктом 7 МКУБ. Кроме того, составление технологии управления рисками через ресурс целиком и полностью соответствуют концепции и руководству по формальной оценки безопасности и, как правило, всегда будут отвечать национальным требованиям.
Адекватность ресурсов и управлений в структурах безопасной эксплуатации судна Практическая деятельность в области менеджмента безопасной эксплуатацией судов, наконец, приводит к общему пониманию того, что всестороннее внедрение таких целевых инструментов, как МКУБ невозможно без выделения адекватного управленческого ресурса. Однако судовладельцы еще достаточно часто прибегают к «ресурсосберегающим технологиям» как в части определения, так и в части выделения материальных средств в системе менеджмента безопасной эксплуатации судов судоходных компаний (СУБ). Устранить этот недостаток СУБ позволяет сформулированная ИМО концепция ФОБ, которая увязывает целесообразные меры по управлению риском в опасных ситуациях с адекватными ресурсными возможностями.
Действительно, любой проект управления состоянием безопасной судовой ключевой операции Пт є П, при т є М в соответствии с принципами ФОБ должен включать в себя управленческий ресурс (2.2), который обязан обладать свойством слабой непротиворечивости состояний способности, определенных с помощью бинарного отношения включения Ric:R2czR3cz... RL, где Rj при j є L состояние способности управленческого ресурса G, расходуемого на выполнение управлений Uj при j є L состоянием судовой ключевой операции реализуемой в рамках ее проекта Пт.
Зафиксируем допустимые состояния управлений Ц при j є L, для чего зададим множество этих состояний Ц є U. Заданные состояния управлений состоянием планируемой судовой операции необходимы для реального воздействия на систему при обеспечении поддержания безопасного уровня эксплуатации судна, отвечающего проекту Пт судовой ключевой операции. Если любые состояния Rj є Ru Uj є U, запрашиваемые по результатам внутренних и внешних проверок и соответственно выбираемые для безопасного выполнения судовой ключевой операции П„ отвечают условиям
В свою очередь физически подтвердить полученное тождество можно на нескольких заданных уровнях. Если, например, зафиксировать подтверждение этого тождества отношением адекватности, то для этого руководствоваться достаточно простым условием. Отношение адекватности между состоянием допустимых управлений Uj, и состояниями способности управленческого ресурса Rj, будет существовать только тогда, когда связанные векторные пары (ujk, rjk) параметров состояний множеств Uj и Rj будут лежать в некотором наперед заданном сфероиде V, т. е. Rj = Uj, для V(ujh rjk) є V, при у є L, к є К. (3.18)
Полученное условие (3.18) будет обеспечивать динамический баланс между требованиями к состоянию эксплуатации судна и выделяемыми управленческими ресурсами или иными словами взвешенное соотношение между безопасной эксплуатацией и экономической эффективностью. Причем для реализации условия (3.18), как было отмечено выше, вектор ujk определяется по результатам внутренних и внешних проверок СУБ, а вектор гд выбирается лицом, которое в СУБ принимает решения так, чтобы, всегда, выполнялось условие (3.18).
Такая последовательность в организации отношения адекватности между управлениями, входящими в технологию (2. 2) и адекватным ресурсом G является обязательным и отражает принцип, по которому «экономическая эффективность ограничена рамками безопасной эксплуатации судов».
Однако практически реализовать отношение (3.18) между множеством управлений в технологии (2.2) и множеством состояний способности, отражающих ресурсные возможности судна достаточно сложно. Поэтому при выборе управленческого ресурса G с заданным состоянием способности Rj, которое необходимо для безопасного выполнения судовой ключевой операции, целесообразнее решать покомпонентную оптимизационную задачу рационального выделения такого ресурса, ориентируясь, например, на стоимостные показатели параметров состояния способности Rj.
Оценка вероятности появления критических и аварийных ситуаций в системе судовой вахты при полном техническом резервировании с мгновенной реструктуризацией и мгновенным восстановлением
На основе анализа полученных выражений можно делать выводы о путях модернизации той или иной системы несения вахты на судне с целью повышения надежности функционирования в целом. Так, если будет обнаружено, что функции F0(k), F0(v2), F0(vi) обладают общей точкой пересечения, то эта точка дает такое значение переменного параметра, при котором вероятность появления ложной аварийной ситуации и реальной аварийной ситуации одинакова при разных наборах наработок на сбой организационной компоненты и ошибки «человеческого элемента». Так как повышение надежности системы несения вахты на судне ведет к уменьшению вероятности появления организационных сбоев и ошибок «человеческого элемента», то, прежде всего, нужно улучшать систему самоконтроля вахтенных, уменьшая интенсивность ошибок их структур предпочтений. Именно при этом вероятности критических и аварийных ситуаций будут уменьшаться больше всего.
При анализе эффективности вложения средств в улучшение системы несения вахты на судне следует рассматривать зависимости всех вариантов организационных сбоев и ошибок «человеческого элемента». Полученные выражения показывают, что повышать эффективность системы несения вахты на судне можно только до определенного уровня. Равенство значения параметра нулю означает, что организационный сбой или ошибка «человеческого элемента» никогда не произойдет. Это идеальный вариант, принципиально недостижимый, но он показывает придел работоспособности вахты на судне.
Таким образом, предложенная математическая модель надежности несения вахты на мостике судна позволяет без каких-либо предположений о законах распределения случайных величин получить соотношение для вероятности того, что критическая ситуация или аварийная ситуация наступит на интервале времени [0,tj. То что математическая модель надежности исследовалась без каких-либо предположений, позволяет утверждать, что полученные результаты точны. Вместо функций распределения, выраженных в аналитическом виде, можно пользоваться их статистическими эквивалентами, найденными экспериментально, что особенно полезно при расчете такой сложной системы, как система несения вахты. Например, этот метод можно применять при принятии решения о выборе организационных мероприятий и подборе судовых специалистов с целью получения более высоких показателей надежности судовой вахты.
Вероятность появления критических ситуаций при неполном резервировании и нереализуемости мгновенных реструктуризации и восстановлений Как было отмечено выше, одним из возможных подходов к оценке надежности организационно-технических систем несения вахты на судне может быть использование математических моделей, построенных на основе абстрактных логических подсистем с общими для таких систем функциями. Откажемся от гипотезы о возможности полного резервирования технических элементов на судне с мгновенной реструктуризацией и восстановлением системы вахты. При таком уровне абстрагирования от конкретной реализации системы несения вахты на судне и необходимо получить возможность оценки надежности организационно-технических систем, пригодной для широкого класса таких систем.
Разделение системы несения вахты на судне на подсистемы является логическим (рис. 4.2.), и каждая подсистема является совокупностью строго определенных факторов, формирующих организационно-техническую систему в целом. Рассматриваемая система (рис. 4.2.) работает в нормальных (не граничных) условиях, поэтому допускается независимость отдельных отказов технических средств, организационных сбоев и ошибок «человеческого элемента».
Основным показателем надежности организационно-технической системы несения вахты на судне будем считать вероятность появления состояния, кото 105 рое может привести к аварийным последствиям за определенный промежуток времени. Под аварийными последствиями будем понимать реальные угрозы жизни членам экипажа судна, самому судну, его грузу и окружающей среде. Таким образом, задачей, которую необходимо решить в данном разделе является разработка математической модели надежности организационно-технической системы, учитывающей последствия технических отказов, организационных сбоев и ошибок «человеческого элемента», и получение соответствующих показателей надежности.
Как показано на рис. 4. 2. в процессе функционирования организационно-технической системы в случайные моменты времени возможны отказы, сбои и ошибки подсистем, образующих организационно-техническую систему в целом. С точки зрения последствий отказов сбоев и ошибок, можно выделить следующие наиболее существенные в данном случае. К наиболее существенным отказам, сбоям и ошибкам следует, в первую очередь, относить скрытые и ложные отказы системы самоконтроля человеческого элемента» и систем диагностики технических средств судна. При этом под скрытым отказом далее следует понимать отказ, при котором система самоконтроля или система диагностики заставляют «человеческий элемент» самопроизвольно вырабатывать защитные функции для нормальной работы остальных подсистем и приводит к критической ситуации в организационно-технической системе несения вахты на судне.
Вычислим вероятность того, что организационно-техническая система несения вахты на судне перейдет в одно из конечных состояний Х\Ъ или Хи (рис. 4. 2.). Для этой цели введем необходимые обозначения. Пусть у - наработка до организационного сбоя имеет распределение Fy(t)=P(y t); \\г - наработка до ошибки «человеческого элемента» определена функцией распределения F (t) = Р(у t); а 5 - наработка на отказ технических средств судна, с функцией распределения вида F(t) = Р(Ъ t). Кроме того, пусть функции распределения наработок ложного или скрытого отказа систем самоконтроля «человеческого элемента» ті и pi определяются выражениями Y4 (t)=P(x\\ t) и, Щ2(і)=Р(г\2 t) 106 соответственно. Аналогично функции распределения разработок до ложного или скрытого отказа систем диагностики технических средств судна ч2 и р2 обозначим через F4Jt)=P(\\2 # и FpJt)=P(p2 t).
Используя введенные обозначения, определим вероятности перехода организационно-технической системы несения вахты на судне в каждое из конечных состояний Х13 или Хи (рис. 4.2.) и получим показатели качества функционирования этой системы.
Рассмотрим траекторию процессов функционирования организационно-технической системы несения вахты, реализации которых происходят по цепочкам состояний приводящих к критической ситуации Х\ь не перерастающей в аварийную ситуацию. Как следует из схемы на рис. 4.2., цепочки взаимодействий приводят к кажущейся критической ситуации в случае ложного отказа или сбоя системы самоконтроля «человеческого элемента» или парировании соответствующей системой диагностики отказа технических средств судна.
