Обеспечение рациональной и безопасной эксплуатации судна в промыслово-навигационной структуре

Интенсификация промышленного рыболовства в Мировом океане в последние несколько десятилетий послужила причиной существенного снижения запасов водных биоресурсов и обусловила необходимость в соответствующем регулировании уровня изъятия гидробионтов как на национальном, так и на международном уровне. Однако характерной особенностью современных орудий лова, в том числе тралов, является их довольно низкая селективная способность, не позволяющая обеспечивать рациональный уровень изъятия рыбы и нерыбных промысловых объектов. Под селективной способностью орудий лова далее будем понимать их способность к удержанию объекта лова заданного породного и размерного состава с одновременным обеспечением выхода неповрежденного прилова и предотвращением чрезмерного отсева крупных рыб [34].

Селективность орудий лова или способов лова может базироваться на биологическом, механическом, биомеханическом и биофизическом принципах. Биологический принцип основан на разной способности гидробионтов разного вида и размерного состава избегать попадания в орудие лова. Механический принцип предполагает выбор ячей определенного размера для лова гидробионтов определенной длины. Биомеханический принцип использует различия в плавательной способности гидробионтов и выбор соответствующей скорости траления, а биофизический принцип основывается на неодинаковом воздействии физических полей орудий лова на различных гидробионтов.

Дальнейшее развитие гидроакустических рыбопоисковых средств, превращение этих средств в информационно-вычислительные системы за счет использования в практике промышленного морского рыболовства вычислительной техники позволяет расширить селективные способности активных орудий лова, таких, например, как тралы. Для увеличения селективной способности тралов и обеспечения изъятия объекта лова при минимальном прилове можно использовать прицельное траление. Особенностью прицельного траления является то, что орудие лова выводится только на те объекты, породный и размерный состав которых заранее известен судоводителю-промысловику. Промысловую информацию о породном и размерном составе объекта лова способно обеспечить программное обеспечение современных рыбопоисковых эхолотов и гидролокаторов. Кроме того, современные гидролокаторы позволяют достаточно точно определить пространственные координаты объекта лова, которые, в свою очередь, необходимы для расчета управлений судном при выполнении прицельного траления. Разработка экспертных систем прицельного тралового лова является еще одним техническим средством, которое способно повысить селективность тралового промысла.

В последние годы вырос поток исследований, посвященных вопросам разработки, совершенствования, использования и математического обеспечения различных вариантов экспертных систем, предназначенных для обеспечения безопасной эксплуатации судна и эффективной добычи гидробионтов. При этом в литературных источниках достаточно полно освещаются только две проблемы. Первая проблема связана с изучением закономерностей человеческого мышления для последующего использования их в работе по совершенствованию программного обеспечения экспертных систем. Вторая проблема включает в себя классический инженерно-психологический аспект, состоящий в изучении некоторых «рабочих характеристик» оператора экспертной системы.

В то же время совершенно замалчивается проблема, связанная с исследованием деятельности оператора, в которой эффективно используется программное обеспечение экспертной системы. Действительно, важнейшей особенностью деятельности оператора экспертной системы является то, что он не только осуществляет контакт с устройствами ввода и вывода информации, но и должен разумно объединять усилия двух интеллектов — интеллекта самого оператора и интеллекта разработчиков программного продукта.

С формальной точки зрения такое объединение может отвечать условиям.

1п0п1п] ф 0;

Ф (1п0п1п!) extremum, где In0, Ini — естественный и искусственный интеллекты, представленные как объекты, соответственноФ (1поп1п]) — некая величина пересечения, характеризующая степень использования оператором программного обеспечения экспертной системы.

В качестве практического примера реализации этих формальных условий в экспертных системах, обеспечивающих рациональное рыболовство, можно привести результаты исследований, полученные, например, в работе [55].

Эффективность и безопасность работы морского и промыслового флота, занимающих важное место в промышленности Российской Федерации, во многом зависит как от качества процесса судовождения, так и от качества выполнения судовых ключевых операций, в том числе рыбопромысловых. Одна навигационная или промысловая (производственная) авария наносит достаточно ощутимый экономический урон, а отдельные аварии способны привести к трудно оцениваемому социальному и экономическому ущербу.

Рост потерь от навигационных и производственных аварий заставил Международную морскую организацию (ИМО) обратить особое внимание морских государств и судовладельцев на необходимость повышения безопасности судоходства и безопасности эксплуатации судов и определить вектор технического и организационного развития такого повышения. В рамках выбранного ИМО вектора технического и организационного развития перспективными признаны лишь несколько направлений.

Первое направление предусматривает осуществление конструктивных мероприятий по улучшению управляемости судна и подготовку в проектных организациях подробной информации для капитана о маневренных качествах судна. Второе направление предполагает введение в эксплуатацию автоматизированных систем управления движением судов и повсеместное оборудование судов экспертными системами. Третье направление связано с разработкой и созданием специализированных технических средств для подготовки судоводителей, учитывающих весь спектр действия внешней среды на судно и прогнозирующих как траекторию судна и орудия лова, так и их положение на предсказанной траектории.

Для зон повышенной навигационной опасности, в которых осуществляется ведение промысла добывающими судами (четвертое направление), предусматриваются дополнительные организационные мероприятия, связанные с разработкой обоснованных наставлений и рекомендаций по безопасному плаванию, регламентирующих действия судоводителей и судоводителей-промысловиков в сложной обстановке и учитывающих практический опыт наиболее квалифицированных судоводителей.

Указанные технические и организационные направления не могут полностью быть реализованы в культуре соответствия. Следовательно, для достижения цели, заданной ИМО в виде вектора развития, необходимо привлекать элементы культуры управления.

Актуальность данного исследования определяется тем, что материальные потери от гибели судов и подрыва сырьевой базы могут исчисляться сотнями и тысячами миллионов рублей. А ущерб, наносимый этими же происшествиями окружающей среде, иногда вообще не поддается учету. Морские и промысловые аварии связаны не только с материальными потерямиежегодно они уносят жизни сотен людей. Поэтому, осознавая необходимость усиления ответственности судовладельцев за обеспечение безопасной эксплуатации судов и охрану морской среды, Международная морская организация приняла к использованию Международный кодекс по управлению безопасной эксплуатацией судов и предотвращением загрязнения (МКУБ).

Принятие МКУБ явилось своевременным шагом международного сообщества, которое сознательно направляет усилия правительств морских государств на создание эффективных систем управления безопасной эксплуатацией судов и предотвращением загрязнения (СМБ), отвечающих требованиям девятой главы Международной Конвенции COJ1AC-74 и Кодекса к ней [39].

Главное назначение Кодекса — переход от организации обеспечения и контроля за эксплуатационной безопасностью морского судоходства и охраной окружающей среды, на чем акцентировалось внимание в ранее принятых международных документах, к управлению ими. Именно в управлении состоянием безопасной эксплуатации судов компании международная морская общественность видит тот рычаг, который способен минимизировать количество производственных аварий как на морском транспорте, так и на добывающих судах.

Целью данной диссертационной работы является разработка рекомендаций по рациональному изъятию объекта лова в промыслово-навигационных структурах при обязательном выполнении требований безопасной эксплуатации добывающего судна, сформулированных в текстах применимых международных морских конвенций и национальных документов.

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

— составить математическую модель оценки величины допустимого к изъятию судном биоресурса, используя для этой цели бинарное отношение включения, а также отношения адекватности и идентичности;

— оценить состояние способности современных моделей системы «судно — трал» для использования в математическом обеспечении экспертных рыбопромысловых систем для управления орудием лова при рациональном изъятии гидробионтов;

— составить вероятностную модель взаимодействия между «человеческим элементом» и экспертной рыбопромысловой системой, оценить возможность появления рисков в процессе решения задачи управления орудием лова с целью рационального изъятия гидробионтов;

— дать математическое описание промыслово-навигационной безопасности как объекта управления в структурах поддержания состояния безопасной эксплуатации добывающих судов;

— составить модель навигационных и промысловых рисков, возникающих при планировании судовых ключевых и рыбопромысловых операций на добывающих судах, входящих в состав системы менеджмента состоянием безопасной эксплуатации (СМБ);

— составить математическое описание эволюции состояния судовых ключевых и рыбопромысловых операций как результата взаимодействия «человеческого элемента» и организационно-технической компоненты системы управления состоянием безопасной эксплуатации рыбопромысловой техники и технических средств добывающего судна;

— ввести понятие состояния способности управленческого ресурса к возможности реализации поставленной перед СМБ цели и показать условия, при которых в структурах эксплуатации судна управляющие действия по поддержанию состояния безопасной эксплуатации способны быть адекватными ресурсу, оптимально выбранному по стоимостному критерию.

Описание механизмов решения поставленных выше задач последовательно представлено в разделах диссертационной работы.

Выводы ко второму разделу.

1. Принятие Международной морской организацией (ИМО) Международного кодекса по управлению безопасной эксплуатацией судов и предотвращением загрязнений в качестве неразрывной части Международной Конвенции COJIAC-74 означает, что промысловые компании должны перейти от организации контроля состояния безопасности морского рыболовства, на чем акцентировалось внимание ранее, к управлению этим состоянием.

2. Составленная на теоретико-множественном уровне модель объекта управления в виде «безопасности рыболовства» достаточно сложна, и ее трудно, а может быть, вообще невозможно трансформировать в абстрактно-алгебраическую форму, причем ограничения, которые необходимо накладывать на движение состояния объекта, также не способны дать четко определенный критерий качества управления.

3. Проблема поддержания состояния рыболовства на уровне безопасности может быть решена лишь вне рамок традиционных подходов и только за счет привлечения элементов теории управления, реализуемых в рамках организационно-технических или социотехнических систем, отвечающих требованиям девятой главы Международной Конвенции COJTAC-74 и Кодекса к ней.

4. В рамках теории менеджмента с системной ориентацией существующие системы менеджмента безопасностью рыбопромысловых компаний целесообразно рассматривать как категорию неких социальных институтов с целевой ориентацией, причем взаимовлияние частей в системе приводит к появлению новых феноменов, которые не могут быть продуктом только простого суммирования свойств отдельных частей.

5. Акцент на социальных феноменах в системе менеджмента безопасностью позволяет рассматривать наблюение и поведение как две разные операционные области системы менеджмента, а учет временного аспекта в деятельности такой системы позволяет рассматривать ее как структурированный поток событий или коммуникаций.

6. Выбор факторов, определяющих безопасность эксплуатации промыслового судна, с помощью самой совершенной функции выбора, не способен обеспечить полноту планирования операций системы «судно — орудие лова», которая позволяет свести вероятность появления потенциальных промысловых рисков к нулю.

7. Промысловые риски существуют и будут существовать как объективная реальность, причем показатель полноты планирования промысловой операции позволяет судить о мощности множества факторов, отвечающих за промысловую безопасность, и степени их учета при совершенствовании функции выбора.

8. Эволюционные модели состояний промысловых операций, составленные в рамках ассоциативно-структурного подхода, и модель их взаимосвязи способны обеспечить как процесс оценки надежности эксплуатации промыслового судна, так и прогнозирование эффективности вложения средств в поддержание системы управления безопасной эксплуатацией добывающего судна.

9. Использование предложенных эволюционных диаграмм может послужить стимулом к выработке более эффективных мер по профилактике промысловой аварийности и минимизации последствий от аварий и экологических катастроф.

10. Полученные в разделе соотношения позволяют осуществить ориентировочное выделение допустимого управленческого ресурса по его отдельным компонентам для случаев, когда затраты на повышение эффективности управления состоянием эксплуатации не оговариваются и когда эти затраты ограничены определенным значением.

Заключение

.

Объектом исследований, выполненных в данной диссертационной работе, является социотехническая система управления безопасным рыболовством на судне и в промысловой компании, отвечающая требованиям девятой главы Международной Конвенции COJIAC-74 и Кодекса к ней, тексту Международной Конвенции ПДНВ-74/95 и кодексов к ней, а также национальным требованиям, которые сформулированы признанной организациейРоссийским морским Регистром судоходства. В то же время к предмету исследования следует отнести процесс управления состоянием безопасного рыболовства, в рамках которого необходимо минимизировать промысловые риски с помощью выбранного по критерию минимальной стоимости адекватного управленческого ресурса.

В ходе выполнения исследований, направленных на общее повышение безопасности рыболовства судов промысловых компаний, были получены новые научные результаты, которые могут быть сформулированы следующим образом:

— составлена методика выбора и изъятия конкретного вида гидроби-онтов для использования в рамках модели рыбопромысловой системы, удовлетворяющая существующим требованиям и основанная на идее перехода от отношения к отношению в пределах заданной системы отношений для частично упорядоченного по ценности множества конгруэнтных объектов лова;

— показано, что расширение элементного множества системы «суднотрал» и учет не ограниченных по уровню аддитивных и мультипликативных флуктуаций способны существенно снизить точность прогноза механизма предвидения экспертной рыбопромысловой системы;

— показано, что при криволинейном движении системы «судно — трал» в условиях ветра движение орудия лова не будет стационарным, а для поддержания постоянства параметров этой системы необходимо автоматически регулировать тягу судна, причем при самом неблагоприятном направлении ветра стационарность движения системы возможна лишь при учете ограничений на углы перекладки руля;

— установлено, что вероятностные модели взаимодействия оператора и экспертной рыбопромысловой системы позволяют описать функционирование эргатической системы при выполнении прицельного траления с рациональным изъятием биоресурса без создания в ней тенденций к развитию ошибок управленческой деятельности судоводителя-промысловика;

— показано, что надежность эргатической системы влияет на организационно-техническую компоненту системы менеджмента безопасной эксплуатацией промыслового судна, обеспечивая минимизацию ошибок в принятии решений, причем минимизация таких ошибок возможна при использовании правильно составленных интеллектуальных моделей, учитывающих уровень промысловых рисков и заданные организационные условия несения промысловой вахты судоводителем-промысловиком;

— дано описание состояния «безопасное рыболовство», которое может быть использовано как объект менеджмента в системах управления состоянием безопасной эксплуатации добывающих судов рыбопромысловых компаний;

— подтверждено, что промысловые риски существуют и будут существовать как объективная реальность, причем показатель полноты планирования промысловой операции позволяет судить о мощности множества факторов, отвечающих за промысловую безопасность, и степени их учета при совершенствовании функции выбора;

— показано, что эволюционные модели состояний промысловых операций, составленные в рамках ассоциативно-структурного подхода, и модель их взаимосвязи способны обеспечить как процесс оценки надежности эксплуатации промыслового судна, так и прогнозирование эффективности вложения средств в поддержание системы управления безопасной эксплуатацией добывающего судна;

— показано, что использование предложенных эволюционных диаграмм может способствовать выработке более эффективных мер по профилактике промысловой аварийности и минимизации последствий от аварий и экологических катастроф;

— предложены соотношения, позволяющие осуществить ориентировочное выделение допустимого управленческого ресурса по его отдельным компонентам для случаев, когда затраты на повышение эффективности управления состоянием эксплуатации не ограничиваются и когда эти затраты ограничены определенным значением.

Результаты исследований в виде конкретных рекомендаций предложены к использованию в практической деятельности систем менеджмента безопасной эксплуатацией судов компаний Северного бассейна. Кроме того, эти рекомендации включены в учебный процесс при подготовке курсантов по специальности «Судовождение на морских путях», а также при переподготовке морских специалистов на факультете повышения квалификации МГТУ.

Использование результатов настоящего исследования в практических целях подтверждено актами, помещенными в приложение к диссертации.