Россия
Исследована возможность применения операции свертки для прогнозирования отказов судовых механических установок. Ошибки судового персонала, угрожающие безопасности мореплавания, структурированы по функциям Международной конвенции ПДНВ-78. Специалист машинного отделения рассматривается как эргатический элемент эргатехнической системы. Некорректное функционирование указанного элемента, принимаемое как дисфункция, приводит к отказу судну в выходе из порта или к поломке судовой механической установки. Устанавливаются закономерные связи между выявленными портовым контролем несоответствиями состояния судового оборудования действующим нормативным требованиям и нарушениями указанных требований, послужившими причиной морской аварии. Исследована статистика критических несоответствий судовых технических средств, послуживших причиной отказа судну в выходе из порта за период с 2011 по 2019 г. За аналогичный период произведен анализ морских аварий на предмет нарушения экипажем стандартов компетентности, структурированных по функциям Конвенции ПДНВ-78. За учетную единицу нарушения стандарта принята одна дисфункция, означающая неисполнение или некорректное исполнение в срок моряком предписанных ему обязанностей. Специалист судовой технической службы рассматривается как неотъемлемый эргатический элемент в составе сложной эргатехнической системы «морское судно». Статистика задержаний и аварий российских судов в дальневосточных морях за 2011–2019 гг. структурирована в дисфункции эргатического элемента. Дисфункции одноименных функций ПДНВ-78 преобразованы в ряды последовательностей. С помощью операции свертки дисфункций «судовые механические установки» за указанный период получен интервальный прогноз отказов судовых энергетических установок, согласующийся с реальными показателями аварийности.
человеческий фактор, дисфункция эргатического элемента, стандарты ПДНВ-78, аварии на море, свертка последовательностей, судовые механические установки
Введение
Судовая энергетическая установка является тем самым элементом, от надежной работы которого зависит возможность выполнения судном задач торгового мореплавания. От квалификации судовой технической службы зависит соблюдение условий перевозки, оговоренных рейсовым заданием, и в итоге прибыли судовладельца. Безопасность мореплавания также зависит от того, насколько точно экипаж соблюдает в своей деятельности установленные нормативные требования. Влияние судового персонала на качество работы судна обозначается понятием «человеческий фактор». Указанный фактор может определяться как психофизиологическими личностными качествами индивида, так и техническими характеристиками эргатического элемента. Изменение личностных качеств моряка под воздействием окружающей морской среды исследовано в настоящее время достаточно подробно, гораздо меньше работ посвящено человеку как элементу такой сложной эргатехнической системы, какой является морское судно [1–3]. При этом не придается значение тому факту, что функционал специалиста судовой технической службы, как неотъемлемого элемента эргатехнической системы, регламентируется стандартами, правилами и инструкциями. Невыполнение моряком (или некорректное, неполное, несвоевременное выполнение) предписанных ему обязанностей является нарушением назначенной ему функции – дисфункцией (от лат. dys – плохой, затрудненный + functio – действие, осуществление). Дисфункцию эргатического элемента можно определить как «…исполнение судовым персоналом своих должностных обязанностей с отклонением от требований минимальных стандартов компетентности или от иных обязательных нормативных требований, которое привело к нештатной работе судна или его технических средств» [3, с. 73]. Функционал каждого члена экипажа морского судна расписан в Международной конвенции о подготовке и дипломировании моряков и несении вахты 1978 г. (ПДНВ-78) [4]. Семь функций Конвенции содержат перечень минимальных стандартов компетенции, необходимых моряку для того, чтобы на своем уровне качественно управлять судном и эксплуатировать оборудование и технические средства. Конвенция определяет функцию «…группу задач, обязанностей и ответственности, указанных в Кодексе ПДНВ, необходимых для эксплуатации судна, обеспечения охраны человеческой жизни на море или защиты морской среды» [4, с. 23]. Функционально-уровневая структура указанного международного документа позволяет по-новому оценить причины морских аварий, а также установить предпосылки задержания судна в порту по причине плохого его состояния.
В 2015 г. в Дальневосточном управлении госморнадзора (подразделение Ространснадзора) был разработан программный комплекс «Надзор» [5–7], действующий по алгоритмам функционально-уров-невого оценивания аварий и задержаний судна в порту [8, 9]. Причинно-следственная связь устанавливалась по методу Каоро Исикавы [10]. В базе данных комплекса [6] регистрируются как дисфункции эргатического элемента, послужившие причиной задержания судна (dpzi), так и дисфункции – причины аварии (dpai). Дисфункции имеют единую природу [9, 11–14], различаются лишь по времени и обстоятельствам их выявления: до задержания или после аварии.
Постановка задачи
Цель настоящего исследования – определить методологические принципы взаимосвязи дисфункций эргатического элемента, послуживших причинами задержаний судов с дисфункциями – причинами аварийных случаев.
Задачи исследования:
– произвести анализ деятельности членов экипажа, причастных к аварии, на предмет соответствия функциям и уровням Международной конвенции ПДНВ-78;
– произвести анализ нарушений, послуживших причиной задержания судна в порту на предмет их соответствия функциям и уровням Международной конвенции ПДНВ-78;
– установить зависимости между двумя видами дисфункций эргатического элемента.
На первом этапе производится эмпирическое исследование статистики аварий и задержаний, затем на базе накопленной информации производится поиск математических зависимостей. Такой комбинированный подход, по мнению ряда исследователей, является достаточно распространенным [15–17].
Решение задачи
Посредством программного комплекса «Надзор» была создана база данных, содержащая дисфункции эргатического элемента на оперирующих в дальневосточных морях судах под флагом Российской Федерации за 2011–2019 гг.
В перечень дисфункций dpzi – причин задержания судна – включены только те существенные недостатки, выявленные в соответствии с приказом Минтранса РФ [18] инспектором портового контроля, которые создавали угрозу безопасности мореплавания и отмечались согласно кодификации Токийского меморандума кодом «30». Результаты анализа за указанный период приведены в табл. 1.
Таблица 1
Table 1
Дисфункции эргатического элемента, послужившие основанием для задержания судна
Dysfunctions of the ergatic element that served as the basis for the detention of the vessel
|
Год |
Судовождение |
Обработка |
Операции на судне |
Судовые |
Электрооборудование судов |
Техническое |
Радиосвязь |
|
2011 |
10 |
10 |
65 |
9 |
3 |
27 |
10 |
|
2012 |
12 |
13 |
60 |
3 |
6 |
21 |
5 |
|
2013 |
5 |
14 |
33 |
1 |
8 |
12 |
5 |
|
2014 |
6 |
5 |
16 |
3 |
4 |
13 |
1 |
|
2015 |
6 |
11 |
13 |
1 |
5 |
13 |
2 |
|
2016 |
5 |
4 |
20 |
6 |
2 |
6 |
4 |
|
2017 |
5 |
2 |
14 |
6 |
3 |
11 |
1 |
|
2018 |
8 |
1 |
32 |
20 |
11 |
31 |
6 |
|
2019 |
20 |
3 |
66 |
22 |
19 |
44 |
7 |
Дисфункции dpai – причины аварии – исследовались по методу Исикавы и по технике «5 почему». По актам расследования аварий из архива надзорного органа за указанный период были проанализированы действия причастных к морскому происшествию лиц и определена степень их участия на каждом из уровней. Данные сведены в табл. 2.
Сведения из таблиц были обработаны с помощью операции свертки. В предположении, что между нарушениями (дисфункциями dpzi и dpai) одноименных функций Конвенции существует взаимосвязь, была произведена свертка двух числовых последовательностей {xi}{yi} (i = 1, 2, …, 9) для нахождения их «похожести» [19]. На основе реальных данных (см. табл. 1 и 2 «Судовые механические установки») за 2011–2018 гг. для прогнозирования аварийных случаев на 2019 г. была вычислена свертка последовательностей. Результаты операции свертки приведены в табл. 3.
В 3-й графе табл. 3 сформирован «обратный» к массиву X4 массив Z4 по формуле
Z4(i) = X4(10 – i), i = 1, 2, …, 9.
В 4-й графе табл. 3 размещены произведения элементов 1-й графы на элементы 3-й графы – Y4Z4.
В 5-й графе определена функция свертки n элементов 4-й графы:
S(n) = Z(1) + Z(2) + … + Z(n), n = 1, 2, …, 8.
На рисунке приведен график свертки, построенный согласно 5-й графе табл. 3.
Таблица 2
Table 2
Дисфункции эргатического элемента, послужившие причиной аварийных случаев
Dysfunctions of the ergatic element that caused accidents
|
Год |
Судовождение |
Обработка |
Операции на судне |
Судовые |
Электрооборудование судов |
Техническое |
Радиосвязь |
|
2011 |
4 |
1 |
16 |
6 |
9 |
1 |
1 |
|
2012 |
10 |
2 |
19 |
10 |
8 |
1 |
0 |
|
2013 |
11 |
3 |
20 |
14 |
5 |
1 |
0 |
|
2014 |
6 |
3 |
19 |
11 |
8 |
0 |
1 |
|
2015 |
15 |
0 |
29 |
19 |
9 |
1 |
0 |
|
2016 |
17 |
1 |
28 |
13 |
15 |
0 |
4 |
|
2017 |
15 |
1 |
23 |
13 |
9 |
2 |
1 |
|
2018 |
14 |
0 |
18 |
12 |
6 |
1 |
6 |
|
2019 |
21 |
2 |
6 |
5 |
5 |
1 |
0 |
Таблица 3
Table 3
Свертка дисфункций задержаний/аварий df4
Convolution of df4 delay/accident dysfunctions
|
Год |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Y4 |
X4 |
Z4 |
Y4Z4 |
S(n) |
|
|
2011 |
6 |
9 |
22 |
132 |
132 |
|
2012 |
10 |
3 |
20 |
200 |
332 |
|
2013 |
14 |
1 |
6 |
84 |
416 |
|
2014 |
11 |
3 |
6 |
66 |
482 |
|
2015 |
19 |
1 |
1 |
19 |
501 |
|
2016 |
13 |
6 |
3 |
39 |
540 |
|
2017 |
13 |
6 |
1 |
13 |
553 |
|
2018 |
12 |
20 |
3 |
36 |
589 |
|
2019 |
5 |
22 |
9 |
– |
– |
График свертки дисфункции df4
Graph of df4 dysfunction convolution
На основе полученной кривой определяется прогнозируемое значение S(n) для n = 9. Согласно результатам анализа графика, это либо возрастающая линейная функция (по точкам 7 и 8), либо сплайн-функция (по точкам 6, 7 и 8). Сплайн-функция – это ветвь параболы S = aS2 + bS + c.
В первом случае прогнозируемое значение вычисляется как
S1(9) = 2S(8) – S(7).
Во втором случае прогноз свертки определяется как
S(9) = 4a + 2b + c,
где
После подстановки значений S(6), S(7), S(8) из табл. 3 находим:
S1(9) = 625; S2(9) = 648,
затем интервальные значения прогноза:
Середина прогноза составляет (4 + 7) / 2 = 5,5, что в целом согласовывается с показателем за 2019 г. (см. табл. 2) дисфункций – причин аварий.
Выводы
1. Влияние человеческого фактора на работу судовых технических средств поддается количественному учету, если рассматривать специалиста судовой технической службы как неотъемлемый эргатический элемент в составе сложной эргатехнической системы «морское судно».
2. Качество эргатического элемента измеряется количеством дисфункций, определяемых как исполнение судовым персоналом своих должностных обязанностей с отклонением от требований минимальных стандартов компетентности или от иных обязательных нормативных требований, которое привело к нештатной работе судна или его технических средств.
3. Дисфункции эргатического элемента, послужившие причиной отказа судну в выходе из порта (задержания), и дисфункции – причины морской аварии – имеют единую природу, основанную на человеческой психофизиологии.
4. Допущение дисфункций в качестве единиц измерения открывает возможности для управления качеством эксплуатации судовой энергетической установки и безопасностью мореплавания в целом.
5. Свертка дисфункций (причин задержания и причин аварии) – как двух последовательностей нарушений одноименных функций – позволяет построить интервальный прогноз количества аварий на последующий отрезок времени (год).
1. Друзь И. Б., Гомзяков М. В. Определение весовых коэффициентов по факторам влияния эргатического эле-мента судна на морскую аварийность в Дальневосточном регионе // Мор. интеллектуал. технологии. 2020. № 1-2 (47). С. 136–144.
2. Глазюк Д. К., Соболенко А. Н. Оценка надежности судовой энергетической установки как сложной эргатех-нической системы // Мор. интеллектуал. технологии. 2016. № 3-1 (33). С. 204–207.
3. Соболенко А. Н., Гомзяков М. В. Анализ причин некоторых аварийных случаев судовых энергетических установок в Дальневосточном регионе в 2020 году // Мор. интеллектуал. технологии. 2021. № 4-3 (54). С. 72–78.
4. Международная конвенция о подготовке и дипломировании моряков и несении вахты 1978 года (ПДНВ-78) с поправками. СПб.: Изд-во ЦНИИМФ, 2010. 806 с.
5. Лентарев А. А., Оловянников А. Л., Турищев И. П., Гомзяков М. В., Москаленко О. В. Повышение эффективности контрольно-надзорной деятельности Дальневосточного управления государственного морского надзора с применение риск-ориентированного подхода за счет использования информационных технологий // Мор. интеллектуал. технологии. 2017. № 3-2 (37). С. 178–183.
6. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ RU 2019617611. Программный комплекс для планирования надзорной деятельности за безопасностью мореплавания / Оловянников А. Л., Гомзяков М. В. № 2019614816; заявл. 29.04.2019; опубл. 18.06.2019.
7. Оловянников А. Л., Турищев И. П., Гомзяков М. В., Москаленко О. В. Программный комплекс Дальневосточного управления государственного морского надзора Федеральной службы по надзору в сфере транспорта // Проблемы транспорта Дальнего Востока: пленар. докл. XI Междунар. науч.-практ. конф. (Владивосток, 02–04 октября 2015 г.). Владивосток: Изд-во ДВО Рос. акад. трансп., 2015. 68 с.
8. Турищев И. П., Гомзяков М. В., Москаленко О. В. Анализ нештатного функционирования эргатического элемента при поломках судовых технических средств // Вестн. инженер. шк. ДВФУ. 2021. № 1 (46). С. 70–80.
9. Свидетельство о государственной регистрации базы данных RU 2021622994. Функционально-уровне-вый состав задержаний судов в портах Дальнего Востока / Турищев И. П., Гомзяков М. В. № 2021622899; заявл. 07.12.2021; опубл. 16.12.2021.
10. Соболенко А. Н., Гомзяков М. В. Надежность эргатического элемента в составе судовой энергетической уста-новки // Мор. интеллектуал. технологии. 2021. № 4-3 (54). С. 66–71.
11. Кацман Ф. М. Человеческий фактор в проблеме обеспечения безопасности судоходства. СПб.: Изд-во СПГУВК, 2003. 150 с.
12. Клименко В. Д. Безопасность мореплавания и учет человеческого фактора // Мор. трансп. Сер.: Судовождение, связь и безопасность мореплавания. Экспресс-информация. М.: Мортехинформреклама, 2002. Вып. 8 (399). С. 36–38.
13. Гомзяков М. В. Причины аварийных отказов судовых дизелей в ДВ регионе за 2016 год // Эксплуатация мор. трансп. 2020. № 2 (95). С. 70–75.
14. Гомзяков М. В. Отказы главных двигателей и механизмов на дальневосточных судах в 2015 году // Мор. вестн. 2020. № 4 (76). С. 90–93.
15. Кича Г. П., Надежкин А. В., Семенюк Л. А. Новые стохастические модели очистки топлив и масел судовыми центробежными аппаратами со сложной гидродинамической обстановкой // Мор. интеллектуал. технологии. 2018. № 4-5 (42). С. 77–89.
16. Кича Г. П., Семенюк Л. А., Тарасов М. И. Стохастическая ячеистая модель очистки моторного масла от меха-нических примесей объемным фильтрованием // Мор. интеллектуал. технологии. 2020. № 1-2 (47). С. 105–112.
17. Надежкин А. В., Кича Г. П., Семенюк Л. А. Оптимизация режимов комбинированной очистки моторного масла в судовых дизелях методами вариационного исчисления // Мор. интеллектуал. технологии. 2017. № 3-2 (37). С. 93–100.
18. Об утверждении Общих правил плавания и стоянки судов в морских портах Российской Федерации и на под-ходах к ним: Приказ Минтранса РФ от 26.10.2017 № 463. URL: https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/71807196/ (дата обращения: 10.12.2024).
19. Гончаров Е. И. Многомерно-матричное определение операции свертки // Соврем. информ. технологии и ИТ-образование. 2021. Т. 17. № 3. С. 541–549.
