Оптимизация связей в системе «ЭКНИС — человеческий элемент» при контроле и управлении состоянием безопасности навигации

Аварийность судов на море является объективной реальностью, обусловленной в первую очередь внешними и внутренними факторами, сопутствующими мореплаванию, которая будет иметь место всегда по не зависящим от человека причинам. Полное искоренение аварийности судов, к сожалению, не представляется возможным. Однако на практике вполне допустимо оказывать влияние на аварийность с помощью всевозможных действенных мер и даже достичь ее снижения на ограниченный период. Снижение аварийности возможно только до определенного уровня, после которого она неизбежно снова будет расти или, в лучшем случае, временно стабилизируется на каком-то количественном или качественном показателе с небольшими отклонениями в большую или меньшую сторону [33].

Положительный результат борьбы с аварийностью как минимум должен предполагать достижение ее приемлемого уровня (с ограниченным и допустимым материальным ущербом), а также стабилизацию аварийности на довольно продолжительный интервал времени.

Уровень аварийности и материальный ущерб от нее не обязательно находятся в прямой зависимости друг от друга. Они могут быть связаны между собой обратно пропорционально. Неопределенность величины материального ущерба не позволяет использовать его, как параметр, обеспечивающий истинность в решении задачи идентификации тенденций аварийности. В результате ежегодного сравнения только абсолютных показателей роста или сокращения материального ущерба также можно получить довольно условное представление о существующей аварийности. Истинные тенденции позволяют выявить лишь показатель относительной аварийности, который численно равен отношению всех аварийных случаев за рассматриваемый период к общему количеству судов, которые эксплуатировались компанией или государством флага.

Аварийность судов зачастую влечет за собой человеческие жертвы. Поэтому, несмотря на отсутствие каких-либо твердых гарантий достижения положительных результатов по ее снижению, в судоходных компаниях должна проводиться постоянная борьба с причинами, порождающими аварийность. Это продиктовано как производственными, так и моральными интересами самой компании. Если в результате управления безопасной эксплуатацией судов компании удается в какой-то мере снизить если не количество аварийных случаев, то хотя бы тяжесть последствий от них, то такое управление безопасной эксплуатацией уже можно признать отвечающим поставленной глобальной цели.

Практика современного мореплавания показывает, что, несмотря на постоянное совершенствование технических средств морского судоходства, обеспечение безопасной эксплуатации судов продолжается оставаться острейшей проблемой в морской индустрии, а предупреждение аварийности является злободневной практической задачей. Накоплено достаточно много свидетельств того, что в качестве постоянно действующей причины, порождающей аварии судов, выступает сам судоводитель (оператор средств повышенной опасности), управляющий подвижным объектом. Поэтому меры по предупреждению аварийности на эксплуатируемых судах помимо прочего должны предусматривать поиск неиспользованных возможностей по снижению доли «человеческого фактора» в общем объеме аварийности мирового флота [21].

Безопасность эксплуатации судов является одной из важнейших проблем, стоящих перед отечественными и зарубежными судоходными компаниями. Достаточно высокий уровень аварийности транспортных и рыболовных судов, возникновение катастроф, приводящих к гибели людей, потере значительных материально-технических средств, экономическим и экологическим последствиям, — все это свидетельствует об актуальности проблемы безопасной эксплуатации и необходимости ее дальнейшего теоретического и практического исследования.

Массовое использование средств информатики, осуществляемое на основе их встраивания в морские технические средства, обеспечивающие безопасность навигации, составляет главное содержание явления, которое называют информатизацией судовождения. В свою очередь, информатизация судовождения с одновременным внедрением в морскую практику новых космических технологий позволила существенно изменить как форму, так и содержание приемов управления безопасной эксплуатацией и безопасной навигацией;

Принципиально новые технологии контроля и управления состоянием навигации вместе со средствами обработки информации и отображения этой информации способны обеспечить переход от классических приемов корректируемого счисления к технологиям с использованием обсервационного счисления. Такое изменение в подходах к обеспечению безопасности навигации не могло не стимулировать дальнейшее развитие этих приемов [4].

При модернизации приемов поддержания безопасной навигации на заданном уровне необходимо учитывать то, что контроль можно вести непосредственно с системы отображения технического средства без выполнения каких-либо предварительных или дополнительных расчетовПоэтому решение про, блемы безопасной навигации в первую очередь следует искать в более эффективном использовании средств информатизации и учете особенностей взаимодействия судоводителя с интеллектуальным продуктом средства-судовождения: Именно средства информатики, включенные в состав технических средств судовождения, создают предпосылки к замене организационной системы обеспечения безопасной навигации на ее интеллектуальный аналог.

На современном этапе научно-технического прогрессасовершенствование всех видов человеческой деятельности связано с созданием информационной техники и технологий, а также с их применением для выполнения отдельных производственных операций или управления производственным процессом в целом. Информатизацию и компьютеризацию современного судовождения следует рассматривать как стратегическоенаправление научно-технического прогресса, на котором будет решаться проблема обеспечения безопасной навигации. Поэтому особый интерес при решении задачи обеспечения безопасной навигации с минимизацией количества производственных рисков, связанных с «человеческим фактором», может представлять обобщенная теория эргатиче-ских и интеллектуальных систем. Эта теория изучает и разрабатывает логические и организационные формы интеграции судоводителя с комплексами средств интеллектуальной деятельности, основанными на научных методах обработки информации и принятия решений и включающими вычислительную и информационную технику [38].

Оператор интегрированной системы управления судном (судоводитель) и комплекс интеллектуальных средств деятельности, объединенные в единое целое на основе решения общей для них задачи обеспечения безопасной эксплуатации судна, с одной стороны, образуют эргатическую систему, с другойпредставляют собой интеллектуальную систему. Естественно, что эргатическая и одновременно интеллектуальная система будет обладать конкретными особенностями, определяемыми внутрисистемной интеграцией. Однако при любом способе интеграции такая система должна посредством минимизации снижать число производственных рисков и обеспечивать заданный уровень безопасной навигации [23].

Актуальность. Принятие Международной морской организацией девятой главы Международной конвенции СОЛАС-74 и Кодекса к ней (МКУБ), а также Концепции формализованной оценки безопасности (ФОБ) и Временного руководства по применению этой концепции явилось логичным и своевременным шагом международного сообщества, направленным на создание эффективных структур управления безопасной эксплуатацией судов и предотвращением загрязнения (СУБ). Повышение эффективности работы СУБ при использовании Концепции ФОБ и Временного руководства возможно за счет перехода от управления состоянием безопасности судна с использованием планов судовых ключевых операций к технологиям управления этим состоянием.

Информация, поступающая на мостик при выполнении судовых ключевых операций, может включать сведения, имеющие отношение к судовождению, предотвращению столкновения, менеджменту, безопасности и охране судна. На мостик также может поступать более 200 сигналов аварийно-предупредительной сигнализации. Поэтому информационная перегрузка судоводителя на современном судне является реальной опасностью.

Внедрение технологий управления состоянием безопасной эксплуатации и безопасностью навигации, в частности, способно создать потенциал для повышения эффективности несения вахты и степени безопасности эксплуатации судна, особенно при наличии опасности информационной перегрузки судоводителя. Однако при разработке таких технологий следует принимать во внимание проблему, связанную с интерфейсом «ЭКНИС — человеческий элемент». Решение проблемы интерфейса «ЭКНИС — человеческий элемент» при выполнении функций контроля и управления состоянием безопасности навигации можно признать актуальным.

Цель и задачи исследования

Целью диссертационной работы является снижение информационной загрузки судоводителя и оптимизация интерфейса «ЭКНИС — человеческий элемент» при контроле и управлении состоянием безопасности навигации с учетомотказов программного обеспечения технического средства и ошибок судоводителя.

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

— выбрать методику описания процесса функционирования интерфейса «ЭКНИС — человеческий элемент», учитывающую взаимосвязи «человеческого элемента» и программного обеспечения технического средства при контроле и управлении состоянием безопасности навигации;

— составить модель интерфейса «ЭКНИС — человеческий элемент» при контроле и управлении состоянием безопасности навигации и экспериментально подтвердить основные принципы, положенные в основу этой модели;

— разработать оптимальный вариант частоты обращений судоводителя к данным мультимедийного пространства, образованного программным обеспечением и системой отображения ЭКНИС, обеспечивающий заданную достоверность безопасности навигации;

— разработать методику оценки информационной напряженности (загрузки) судоводителя в эргатической структуре «ЭКНИС — человеческий элемент» и составить рекомендации по снижению значимости проблемы избыточности при реализации технологий контроля и управления состоянием безопасности навигации;

— сформулировать условия разделения функциональных обязанностей в интерфейсе, при которых повышается эффективность использования решений навигационных задач программного обеспечения ЭКНИС, и оценить степень автоматизации решений задач при контроле и управлении состоянием безопасности навигации;

— составить модель сбоев программного обеспечения ЭКНИС и ошибок судоводителя, включенного в систему «ЭКНИС — человеческий элемент», и разработать методику, обеспечивающую помехозащищенность каналов связи между мультимедийным пространством технического средства и пространством действий судоводителя;

— разработать приемы оптимизации уровня автоматизации при обработке навигационной информации в системе «ЭКНИС — человеческий элемент», необходимые для реализации технологий контроля и управления состоянием безопасности навигации.

Решение перечисленных выше задач последовательно излагается в главах диссертационной работы и в соответствующем порядке выносится на защиту.

Результаты исследования в виде конкретных рекомендаций предложены к использованию в практической деятельности систем менеджмента безопасной эксплуатацией судов компаний Северного бассейна. Кроме того, эти рекомендации включены в руководства по планированию безопасного навигационного перехода при плавании судна в стесненных водах и использованы в учебном процессе при подготовке курсантов и студентов по специальности «Судовождение», а также при переподготовке морских специалистов на факультете повышения квалификации МГТУ.

Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены в виде докладов на международных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава МГТУ (2006;2007 гг., г. Мурманск).

Подтверждение использования теоретических результатов настоящего исследования в практических целях и результаты проведенного натурного эксперимента приведены в приложении к диссертационной работе.

Заключение

.

В диссертационной работе объектом исследования является эргатическая структура «ЭКНИС — человеческий элемент», обеспечивающая информационную поддержку при контроле и управлении состоянием безопасности навигации с учетом возможных сбоев программного обеспечения технического средства и ошибок «человеческого элемента». В то же время предметом исследования является процесс оптимизации интерфейса структуры «ЭКНИС — человеческий элемент», минимизирующий информационную избыточность и осуществляющий распределение функций между судоводителем и программным обеспечением технического средства с учетом возможных технических отказов, информационных сбоев и ошибок в действиях «человеческого элемента».

Проведенные в диссертационной работе исследования позволили получить следующие новые результаты:

— показано, что интерфейс «человеческий элемент — техническое средство» должен включать входное и выходное информационные пространства, которые следует рассматривать как событийные пространства, объединенные каналом связи без памяти и обладающие конечным числом состояний даже при непрерывном функционировании такой модели;

— получено, что оптимальную степень автоматизации в системе «человеческий элемент — техническое средство» следует в первую очередь связывать с уменьшением значимости проблемы информационной избыточности за счет более эффективного распределения функций между судоводителем и ЭКНИС;

— показано, что эффективность распределения функциональных обязанностей в системе «человеческий элемент — техническое средство» зависит от отношения тождественности между пространствами обязанностей, возлагаемых на программный продукт ЭКНИС и на подготовленного судоводителя;

— найдено, что при заданной стоимости обработки информации оптимальный показатель степени автоматизации лежит или в единичном интервале, или на его замыканиях, причем замыкающие значения интервала соответствуют или автоматизированной системе, или системе с ручной обработкой.