Моделі та методи інтелектуалізації експлуатації суден в критичних умовах (стр. 1 )

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАІНИ

КИЇВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТУ

ІМЕНІ ГЕТЬМАНА ПЕТРА КОНАШЕВИЧА-САГАЙДАЧНОГО

Соболевський Григорій Григорович

УДК 681.513:519

МОДЕЛІ ТА МЕТОДИ ІНТЕЛЕКТУАЛІЗАЦІЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ

СУДЕН В КРИТИЧНИХ УМОВАХ

05.22.20 – експлуатація та ремонт засобів транспорту

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ − 2014

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Київської Державної академії водного транспорту імені

гетьмана Петра Конашевича-Сагайдачного Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, с. н.с.

ТИХОНОВ Ілля Валентинович, заступник директора Департаменту державного нагляду та контролю за безпекою на морському та річковому транспорті Державної інспекції України з безпеки на морському та річковому транспорті

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

КРАВЧЕНКО Юрій Васильович, завідувач кафедри комп’ютерних систем та мереж Державного університету телекомунікацій Міністерства освіти і науки України

кандидат технічних наук

МАСЛОВ Віталій Олександрович, доцент кафедри експлуатації суднових енергетичних установок та загальноінженерної підготовки Херсонської державної морської академії Міністерства освіти і науки України

Захист відбудеться “27” січня 2015 р. о 13.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 26.110.01 Київської державної академії водного транспорту імені гетьмана Петра Конашевича-Сагайдачного за адресою: вул. Фрунзе, 9, м. Київ, 04071.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Київської державної академії водного транспорту імені гетьмана Петра Конашевича-Сагайдачного за адресою: вул. Фрунзе, 9, м. Київ, 04071.

Автореферат розісланий “26” грудня 2014 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради В. І. Богомья

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Україна активно включається у світові суспільно-економічні процеси: приєдналася до Світової організації торгівлі, стратегічною метою визнано отримання асоційованого членства у Європейському Союзі. Транспорт, як інфраструктурна галузь, має розвиватися випереджальними темпами з метою сприяння швидкому економічному та соціальному розвитку країни та її участі в міжнародному поділі праці. Очікується, що у 2020 році обсяги перевезення вантажів збільшаться порівняно з 2008 роком на 43,1 %, переробка вантажів у державних морських торговельних портах – на 43,2 %, обсяги пасажирських перевезень – на 30,4 %. Перехід на інвестиційно-інноваційний етап розвитку економіки вимагає розвитку транспорту на якісно новій основі.

В сучасних умовах транспортна галузь України у цілому задовольняє лише базові потреби економіки та населення у перевезеннях. Рівень безпеки експлуатації, показники якості та ефективності перевезень пасажирів та вантажів, енергоефективності, техногенного навантаження на довкілля не відповідають сучасним вимогам. Особлива увага приділяється саме заходам забезпечення безпеки експлуатації, тобто безпеки руху на транспорті у тому числі морських та річних суден. Порівняльний аналіз аварійності на морському та річному флоті свідчить про позитивну тенденцію зменшення подібних ситуацій, але це не знижує актуальність наукових досліджень в галузі безпеки експлуатації морських та річних транспортних засобів.

На теперішній час гостро стоїть завдання щодо розроблення методів підвищення ефективності експлуатації засобів транспорту та їх функціональних систем на основі автоматизації та комп'ютеризації процесів експлуатації. Варто підкреслити те, що сучасним інноваційним напрямком є впровадження інтелектуальних транспортних систем, які поєднують комп’ютерні, телекомунікаційні системи, інформаційні технології, математичне та програмне забезпечення.

Аналіз закордонного та вітчизняного досвіду впровадження інтелектуальних транспортних систем свідчить про можливість значного підвищення ефективності та якості експлуатації суден в нештатних ситуаціях. Таким чином, незважаючи на стрімкий розвиток теорії штучного інтелекту взагалі та на транспорті зокрема, актуальним є наукове-прикладне завдання удосконалення існуючих та розробки нових моделей та методів інтелектуалізації експлуатації суден в критичних умовах, вирішенню цього завдання і присвячена дисертаційна робота.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертаційна робота виконана в межах Галузевої програми забезпечення безпеки судноплавства на 2014-2018 роки, у відповідності до Програми економічних реформ на 2010‑2014 роки, з урахуванням основних напрямів розвитку, визначених у Транспортній стратегії України на період до 2020 р., затвердженій розпорядженням КМУ від 20.10.2010 р. , а також у відповідності до Постанови Кабінету Міністрів України від 07.10.2009 № 000 «Про затвердження Положення про Державну систему управління безпекою судноплавства».

Також, результати, які відображені у дисертаційній роботі, отримані у науково-дослідної роботі, що проводилася у Київській державній академії водного транспорту за темою: «Створення інформаційно-методичного комплексу засобів контролю якості підготовки фахівців з судноводіння (державний реєстраційний номер № 000U003087). Зазначена тема виконувалася автором у аспірантурі.

Мета і задачі дослідження. Мета дослідження – розроблення моделей та методів інтелектуалізації експлуатації суден, які забезпечують гарантований рівень безпеки руху в критичних умовах.

Для досягнення поставленої мети визначені наступні часткові задачі дослідження: проаналізувати стан безпеки експлуатації засобів морського та водного транспорту та визначити напрямки її забезпечення; дослідити сучасні та перспективні інтелектуальні транспортні системи; розробити модель формування траєкторії безпечного руху суден в критичних ситуаціях; розробити модель гарантованого адаптованого безпечного управління судна; удосконалити методи виведення знань інтелектуалізованих систем управління рухом суден в критичних умовах.

Об'єкт дослідження − процес експлуатації суден в критичних умовах.

Предмет дослідження – моделі та методи інтелектуалізації експлуатації суден в критичних умовах.

Методи досліджень. Для досягнення поставленої в роботі мети використано методи дослідження на основі системного підходу з застосуванням математичних моделей і методів універсальної алгебри, дискретної математики, штучного інтелекту, теорії управління, теорії прийняття рішень. Для виявлення наукового завдання використано системний аналіз. Методика проведення експерименту та перевірки достовірності розроблених наукових положень реалізована на основі ймовірнісного методу.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що в дисертаційній роботі:

вперше розроблена модель формування траєкторії безпечного руху суден в критичних умовах, особливістю якої є використання технології структурного моделювання складних ергатичних систем судноводіння в ситуаціях з підвищеним ризиком, що дозволяє здійснити своєчасну структурно-функціональну адаптацію системи до зовнішніх негативних факторів впливу;

удосконалена модель гарантованого адаптованого безпечного управління рухом засобів морського та водного транспорту, яка на відміну від існуючих формується як відкрита система. Принципові компоненти єдиного програмно-апаратного комплексу на кожному ієрархічному рівні діагностики та контролю нормативних та стаціоналізованих станів об’єкта управління забезпечують вхідний та вихідний контроль для формування поточних управлінських рішень та реалізації процесів самонавчання, самоконтролю, самодіагностики та самореорганізації у наслідок накопичення нових закономірностей безаварійного маневрування у надзвичайних, форс-мажорних обставинах. Застосування моделі дозволяє вирішити завдання підвищення рівня безпеки експлуатації суден в критичних умовах;

удосконалено метод нечіткого виведення знань при забезпеченні принципів інтелектуалізації експлуатації суден в критичних умовах, який на відміну від існуючих базується на ідеї побудови графу блоків інтелектуальної системи на основі упорядкованості процесів управління та ієрархії підпорядкованості різних блоків (модулів) системи управління при їх функціонуванні, та реалізує схему дедуктивного виведення на основі застосування запропонованих алгоритмів. Дані алгоритми враховують ієрархічну організацію інтелектуальної транспортної системи та нечіткість даних, що дозволяє здійснювати прийняття рішень на основі інформації різнорідних джерел в умовах динамічної зміни цілей управління у реальному часі.

Практичне значення одержаних результатів.

Наведені нові науково обґрунтовані рекомендації щодо перспективної інтелектуалізованої системи управління судном дозволяють розглянути можливість використання даних підходів у інших системах водних транспортних засобів, а також значно підвищити ефективність процесу безпечного управління рухом судна за рахунок модернізації апаратного та програмного забезпечення комп’ютерної системи.

Експериментально на основі моделювання підтверджено підвищення ефективності процесів безпечної експлуатації судна. На модельному прикладі доведено факт зменшення часу на прийняття рішень в нештатних ситуаціях до 40 %, або, при незмінному часі, підвищення ймовірності прийняття вірних рішень на 15–20 %.

Результати дисертаційних досліджень реалізовано у Маріупольскої філії ДП «Адміністрація морських портів України» під час виконання науково-дослідної роботи «Моделі та методи інтелектуалізації експлуатації суден в критичних умовах»; у Київської державної академії водного транспорту імені гетьмана Петра Конашевича-Сагайдачного під час виконання науково-дослідної роботи “Створення інформаційно-методичного комплексу засобів контролю якості фахівців з судноводіння”, при створенні курсу лекцій з дисципліни «Сучасні методи експериментальних досліджень та обробки даних в навігації та управління судном».