Анализ показателей обеспечения эксплуатационной безопасности судовых технических средств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.08.05, кандидат технических наук Гомзяков, Михаил Владимирович

• Гомзяков, Михаил Владимирович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гомзяков, Михаил Владимирович

Список сокращений 3 Введение

Глава 1. Показатели качества технической эксплуатации на судах Российской Федерации в Дальневосточном регионе

Глава 2. Эвристические методы прогнозирования качества эксплуатации флота

Глава 3. Анализ результатов аттестации и разработка функционального комплексного показателя

Глава 4. Методы и качество измерения профессиональной компетентности

Глава 5. Формализация контроля знаний судовых механиков при аттестации в морских квалификационных комиссиях 94 Выводы 115 Список литературы 118 Приложения

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АМП Администрация морского порта

АТР Азиатско-тихоокеанский регион

БД База данных

БЗ База знаний

ВМХ Вахтенный механик

ЗУН Знания, умения и навыки

ИМО Международная морская организация

КОЗ Контроль остаточных знаний

КРАБ Программа компоновки и раздачи аттестационных билетов

М1Р Механик первого разряда

М2А, М2В Механик второго разряда категории А, В

МЗА, МЗВ, МЗС Механик третьего разряда категории А, В, С

МКК Морская квалификационная комиссия

ОС Обратная связь по Программное обеспечение птэ Правила технической эксплуатации

ПУМ Показатель условного мастерства

СПК Система программированного контроля стм Старший механик стс Судовые технические средства

СЭУ Судовые энергетические установки тз Тестовое задание

УТЦ Учебно-тренировочный центр эв Экзаменационные вопросы эмх Электромеханик

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ показателей обеспечения эксплуатационной безопасности судовых технических средств»

Безопасность мореплавания обеспечивается, если все энергетические и технические средства функционируют в соответствии с надлежащими параметрами, а обслуживающий персонал судна выполняет положения, оговоренные нормативными документами и процедурами, связанными с безопасностью.

Главным критерием качества эксплуатации, как судна в целом, так и его энергетической установки, служит статистика инцидентов, аварий и катастроф. Внедрение новых технических решений и эксплуатационных процедур для судовых энергетических установок и судна в целом не может мгновенно изменить уровень безопасности. Главной целью повышения уровня эксплуатационной безопасности является предотвращение ошибок и аварий путем глубокого анализа причин, их вызывающих. С этой точки зрения безопасность - это многофакторный результат, который определяется совокупностью функционирования такой системы, как: теоретическая техническая подготовка специалистов - практические навыки при эксплуатации судовых энергетических установок - знание и предопределение факторов, вызывающих возникновение аварийных ситуаций.

В настоящее время уровень безопасности оценивается статистикой и анализом аварий и аварийных случаев и установлением причин их возникновения.

Снижение риска при эксплуатации судна и его технических средств в такой сфере, как судоходство, и повышению безопасности мореплавания способствует необходимость разработки систем управления безопасностью на плановой основе. Разработка такой системы возможна при высокой квалификации обслуживающего персонала, надежности техники. Поэтому важной комплексной задачей, которую необходимо решать для достижения требуемой безопасности, является возможность произвести объективное измерение компетентности специалиста и связать результат с достоверной величиной эксплуатационных отказов и аварий, возникающих по его вине, при обслуживании соответствующих элементов энергетических установок, в зависимости от времени управления данным оборудованием и сроком переподготовки специалиста. Опыт показывает, что такой системный анализ отсутствует.

Одним из основных элементов, за счет которого достигается эксплуатационная безопасность судна, является энергетическая установка. Поэтому имеющей наибольшее значение специальностью, которую следует рассмотреть в аспекте указанной системы, является судомеханическая специальность.

В комплексе многочисленных функций взаимодействия, которые обеспечивают безопасность, на первое место выходит «человеческий фактор».

О 5 10 15 20 25

В Генгруз & Суда РХ □ Танкеры д

0 Пассажирские Ш Навалочные £3 Прочие Аварийность, /о

Рис. 1. Аварийность российских судов

Российским Регистром произведен учет и анализ всех аварийных случаев и аварий на судах с классом РМРС на основании сведений, поступающих от судовладельцев, инспекций Регистра и Информационной Аварийной Службы Ллойда.

По статистическим данным такого анализа за период с января 1995 по декабрь 1999 г. наиболее часто аварии и аварийные случаи имели место на сухогрузных, рыболовных, рыбопромысловых и рыботранспортных судах (рис. 1).

Анализ аварий позволяет выделить три основные группы причин аварийности: влияние человеческого фактора, форс-мажорные обстоятельства и конструктивные недостатки и отказы энергетической установки судна (рис. 2).

О 20 40 60 80 100

Аварийность, % Человеческий фактор Н Форсмажор □ Конструктивные недостатки

Рис. 2. Основные причины аварийности

Как видно из рис. 2, 82 % аварийных случаев на поднадзорном Регистру флоте прямо или косвенно связаны с влиянием человеческого фактора, что подтверждается данными различных международных страховых и неправительственных морских организаций [51, 98, 103, 108].

Это, прежде всего, вызывается ростом степени автоматизации, сокращением численности экипажей, совмещением обязанностей, увеличение психологических нагрузок, вызванных, в частности, длительным взаимодействием с большим количеством автоматизированных объектов, что приводят к накоплению усталости, способствуют развитию психологической напряженности членов экипажа. Для минимизации человеческих ошибок управление безопасностью должно базироваться на результатах объективных измерений как основной и дополнительной подготовки, так и показателей реальной эксплуатации судовых технических средств.

Как и аварийность, статистика задержаний и замечаний о несоответствиях наглядно отражает отношение судоходных компаний к техническому состоянию своих судов и вопросам их комплектации кадрами.

С внедрением международной конвенции ПДМНВ-78/95 усилена ответственность судоходных компаний за подготовку судового персонала и безопасное комплектование судов экипажами. Пересмотрены учебные планы и программы для учебных заведений и курсов повышения квалификации. Внедрение в практику международного кодекса управления безопасностью (МКУБ) позволяет наладить процедуры обратной связи на устранение несоответствий и, в значительной степени, влиять на состояние аварийности.

Кодекс управления безопасностью вместе с конвенцией ПДМНВ-78/95 являются составными частями единой международной программы управления безопасностью. Данные документы обязывают администрации морских портов создавать и поддерживать системы управления безопасностью, удовлетворяющие требованиям этих документов, международных и национальных норм и правил, а также создавать и поддерживать системы качества подготовки и оценки морских учебных заведений и тренажерных центров.

Результатом внедрения МКУБ и ПДМНВ-78/95 служит применение методологии формальной оценки качественной эксплуатации флота. Данная методология рекомендована Международной морской организацией для оценки риска при принятии решения, при разработке технических правил и норм, для управления риском и правомерности принятого решения. Цель применения этой методологии - управление безопасностью на стадии принятия ответственных решений. В деле оценки «человеческого фактора» это, прежде всего, нормирование критериев, применяемых для измерения уровня профессиональной подготовки, и количественного и качественного определения обратной связи с показателями надежности и безопасности, как работы энергетической установки, так и эксплуатируемого судна.

Решение сложной задачи безопасности мореплавания на основе системы: «уровень подготовки - эксплуатационный навык - надежность оборудования -критерии предотвращения аварийности» успешно реализуется при их взаимном и взаимосвязанном рассмотрении. Анализ отдельных задач, включенных в эту систему, производится, как правило, с концентрацией внимания на факторе уровня подготовки обслуживающего персонала без учета надежности эксплуатации судов и тех отказов, которые возникают в связи с некомпетентностью или несоответствием специалиста. Принятые Международный кодекс по управлению безопасностью (МКУБ) и МК ПДМПВ-78/95 свидетельствуют о том серьезном внимании в мире к такой проблеме, как обеспечение безопасной эксплуатации судов.

Актуальность темы. С развитием и совершенствованием судовой техники, с ростом сложности и энерговооруженности флота, возрастает роль надежности и безотказности работы судна, и в первую очередь, судовой энергетической установки.

Количественные оценки показателей безопасной эксплуатации судовых технических средств рассчитываются на основе статистических данных по результатам стендовых испытаний или эксплуатации. Обработка данных о влиянии оцененного объективным методом уровня профессиональной подготовки судомехаников, на возникновение отказов судовых технических средств (СТС) не проводится.

Отсутствует системная структура оценки фактора «аттестация - знания -аварийные ситуации» и определяющие их аргументы. Не разработан критерий, характеризующий как с качественной, так и с количественной точек зрения эксплуатационную подготовленность специалиста судового механика и влияние ее на надежность и безопасность работы судовых энергетических установок, нет определенного решения изложенных выше задач и соответствующих теоретических и практических рекомендаций.

Тематика данного исследования, затрагивающая организацию количественного объективного измерения показателей обеспечения эксплуатационной безопасности судовых технических средств и качества эксплуатации флота на основе данных о компетентности, полученных посредством программированного контроля, является актуальной, так как в такой связи рассматривается впервые.

Цель диссертационной работы состоит в разработке комплекса научно-технических решений, направленных на повышение эксплуатационной безопасности судовых технических средств посредством исследования структурной системы «аттестация - знания - аварийная ситуация» (АЗАС), построения модели эталонного механика и создания средств измерения и регулирования качества при обслуживании СТС.

Методологической основой работы является системный подход, при котором эксплуатационная безопасность рассматривается как комплекс, составляющих, корректируемых на основании практических показателей работы судов, действующих в пределах Дальневосточного региона.

Задачами исследования являются:

- определение границ зоны безопасной эксплуатации судовых технических средств;

- установление зависимости качества эксплуатации судовых технических средств от показателей компетентности при аттестации в МКК;

- разработка модели виртуального механика и нормирование систем измерения компетентности;

- разработка комплексного показателя условного мастерства, независимого от инструментария;

- анализ существующих систем измерения компетентности судовых механиков;

- экспериментальное подтверждение применимости предложенных методов.

Методы исследования базируются на положениях теории вероятности, комбинаторики и методов инженерии знаний. При экспериментальных исследованиях использована технология объектно-ориентированного программирования.

Научная новизна состоит в новом подходе к измерению качества «человеческого фактора» посредством систем программированного контроля при аттестации в морских квалификационных комиссиях с учетом современных требований, направленных на достижение эксплуатационной безопасности судовых технических средств.

К новым результатам относятся:

- принципы создания количественного измерения эксплуатационной безопасности судовых технических средств: представление в виде системы «аттестация - знания - аварийная ситуация» типа «процесс»; формализация процесса в виде общей задачи для эвристического прогноза качества эксплуатации судовых технических средств.

- методы нормирования требований к качеству обслуживания судовой техники: создание виртуальной модели эталонного специалиста на основе характеристик высококвалифицированных практиков; разработка комплексного показателя компетентности, независимого от инструментария; нормирование по результатам практической эксплуатации судовых технических средств требований, предъявляемых к специалистам.

- средства измерения: двухэтапная адаптивная система программированного контроля с обратной связью «ПроКСиМА».

Предложения, выносимые на защиту, содержат:

- определение зон эксплуатационной безопасности технических средств на судах Дальневосточного региона;

- закономерности эвристического прогноза безопасности функционирования судовых технических средств;

- модель виртуального эталонного механика;

- функциональный комплексный показатель условного мастерства судовых механиков;

- методику нормирования средств измерения компетентности судомехаников по результатам практической эксплуатации с целью обеспечения безопасности мореплавания.

Практическая ценность заключается в создании объективного инструментария для измерения эксплуатационной безопасности судовых технических средств, а именно:

- выявлены закономерности для эвристического прогноза качества на основе данных компьютерного тестирования в морской квалификационной комиссии;

- рекомендован к практическому использованию для оценки компетентности судовых механиков комплексный показатель условного мастерства, структурированный в соответствии с международными конвенционными требованиями;

- разработана модель виртуального механика, корректируемая по результатам практической эксплуатации судовых технических средств;

- созданы базы данных и алгоритмы, позволяющие реализовать измерение компетентности судовых механиков;

- рекомендованы в практику процедуры аттестации судовых механиков, реализующие предлагаемые алгоритмы;

- создан и используется в работе квалификационной комиссии комплекс программ, реализующий разработанные алгоритмы и методы;

- накоплена база знаний с результатами измерения компетентности судовых специалистов.

Достоверность и обоснованность полученных результатов достигнуты:

- широкой апробацией расчетных зависимостей и хорошей сходимостью их с экспериментальными данными;

- адекватностью моделей зависимостям, доказанным по различным критериям;

- соблюдением принципов комплексного подхода, корректного проведения экспериментов;

- использованием в экспериментах одобренного инструментария.

Заключение диссертации по теме «Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)», Гомзяков, Михаил Владимирович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам исследования разработана подсистема управления качеством, где в технологической цепи транспортного процесса «человеческий фактор» выступает как обязательный элемент, измеряемый количественно и подлежащий регулированию.

Нами сформулированы результаты и выводы диссертационной работы:

1. Определены границы зон эксплуатационной безопасности, установленных на основе анализа удельного числа замечаний, позволяющие графическим способом прогнозировать эксплуатационную безопасность судовых технических средств по году постройки.

2. Установлена связь между удельным количеством замечаний, определяемым как общее их число в зависимости от произведенных инспекций, и компетентностью судомехаников. Данная зависимость позволяет судоходным компаниям осуществлять прогноз эксплуатационных расходов.

3. Установлены эмпирические закономерности возникновения отказов оборудования в зависимости от среднего балла специалистов, эксплуатирующих судовые технические средства, что позволяет производить обоснованную корректировку содержания программ и сроков дополнительной подготовки в учебных заведениях и учебно-тренировочных центрах.

4. Предложена модель виртуального специалиста, построенная на знаниях судомехаников-практиков. В результате эталон для измерения компетентности создается с привлечением наиболее квалифицированных работников, принимаемых в качестве экспертов и обладающих опытом безаварийной эксплуатации современных судовых технических средств. Тем самым осуществляется нормирование тестирующей базы в соответствии с изменяющимися нормативными и техническими требованиями.

5. Выявлены закономерности изменения компетентности специалистов в зависимости от срока переаттестации. Данные зависимости, выраженные графически, предоставляют судоходным и крюинговым компаниям возможность планировать дополнительную подготовку экипажей в целях повышения эксплуатационной безопасности судовых технических средств.

6. Разработан алгоритм создания комплексного показателя, характеризующего подготовку судового механика в соответствии с требованиями международных минимальных стандартов компетентности. Это позволяет производить измерение величины компетентности в пределах рабочей функции независимо от разнообразия подфункций, ее составляющих, а также от вида применяемого тестирующего программного обеспечения.

7. На основе разработанной и внедренной в практику процедуры измерения компетентности создана база знаний судомехаников Дальневосточного региона, что обеспечивает постоянно действующую обратную связь по эксплуатационной безопасности во взаимодействии с официальными базами данных информационного центра Токийского меморандума по инспектированию судов с российскими экипажами.

8. Установлены виды обратных связей в системе «аттестация - знания -аварийный случай» и доказаны недостатки применявшейся бинарной системы измерения итогов тестирования судомехаников при аттестации. Для оценки результатов выполнения тестовых заданий, содержащих неоднозначность ответа, применен математический аппарат, связанный с исчислением нечетких множеств и отношений. Это позволяет расширить диапазон задач, применяемых при тестировании, привлекая задания, не имеющие однозначного решения.

9. Эмпирическим путем определены рейтинговые коэффициенты и установлена зависимость между уровнем подготовки и. профессионально образующими факторами - уровнем образования, рейтингом учебного заведения, стажем работы, должностью, что применяется в адаптированных системах измерения компетентности для повышения точности оценки при одновременном сокращении времени замера.

10. Разработана новая структура тестовых заданий, позволяющая повысить качество, точность и объективность измерения компетентности судовых механиков. Новизна структуры заключается в том, что тестовые задания невозможно списать, зазубрить или угадать. Решение реализовано в системе двухэтапного программированного контроля судовых механиков «ПроКСиМА», внедренной в ряде учебных заведений. Системный модуль комплектации и раздачи аттестационных билетов КРАБ, способный работать как отдельная самостоятельная программа, также используется в учебном процессе для проведения письменных или устных экзаменов.

11. В ходе исследования выработаны рекомендации и процедуры аттестации судовых механиков, которые учтены в нормативных требованиях по дипломированию членов экипажей морских судов РФ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Гомзяков, Михаил Владимирович, 2006 год

1. Агеев В.Н. Электронные учебники и автоматизированные обучающие системы. М.: 2001. - 79 с.

2. Аджемов А.С. Единое образовательное пространство на основе инфотеле-коммуникационных технологий // Сети и системы связи, 2001, № 11. С. 20-23.

3. Александров Г.Н. Программированное обучение и новые информационные технологии обучения. // Информатика и образование, 1993, № 5. С. 7-19.

4. Аттель У. Обучающая вычислительная машина: моделирование в истинном масштабе времени обучающего диалога / В сб. "Кибернетика и проблемы обучения" / Ред. и предисл. А.И. Берга. М.: Прогресс, 1970. - С. 206-228.

5. Афанасьев В.В., Афанасьева И.В., Тыщенко О.Б. Основные компоненты компьютерных технологий обучения // НИИВО 23.04.98, № 86-98, деп. Муром, ин-т, фил. Владим. гос. ун-та. Муром: 1998.

6. Баринова С.Н. Автоматизированные учебные курсы и их влияние на качество процесса обучения / Материалы конференции "Информационные технологии в образовании", 1999. http://ito.bitpro.ru/

7. Березин Н.В. Перспективы создания системы адаптивного тестирования как элемента централизованного тестирования / Научный вестник МГТУ ГА, серия "Информатика", 2001, № 38. С. 26-30.

8. Берников А.Р. Согласование экспертных оценок для формирования модели оператора в тренажерах. Информационные технологии, № 6, 2003. С. 44-47Р

9. Бирюков В.В. Программированное обучение автокоду "Инженер" с использованием многопультовой системы. / В кн.: Теория и применение математических машин / Под ред. A.M. Оранского, Н.Н. Поснова. Мн.: Изд-во БГУ, 1972. - С. 213-216.

10. Болотов В.П., Гомзяков М.В., Седых В.И. и др. Система Вектор: диалог, методы и примеры / Геометрия САПР // Мор. гос. ун-т им. адм. Г.И. Невельского, 2004. Владивосток. - 2005. - С. 158-174

11. Болотов В.П., Гомзяков М.В. Расчет трансформатора и оригинальное тестирование. Владивосток, 2004. // http//msun.ru

12. Болотов В.П., Гомзяков М.В. Расчет электронагревателя с автоматизированным использованием номограмм и оригинального тестирования. Владивосток, 2004. // http//msun.ru

13. Брусиловский П.Л. Адаптивные обучающие системы в Word Wide Web: обзор имеющихся в распоряжении технологий. Электронный ресурс. -http://ifets.ieee.org/russian/depositoryAVWWITS.html

14. Булгаков М.В., Якивчук Е.Е. Инструментальные системы для разработки обучающих программ / В кн. "Компьютерные технологии в высшем образовании". / Ред. кол.: А.Н. Тихонов, В.А. Садовничий и др. М.: Изд-во Моск. ун-та., 1994.-с. 153-162.

15. Войлошников М.В. Морские ресурсы и техника: эффективность, стоимость, оптимальность. Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2002. - С. 249-251

16. Вопросы создания автоматизированных обучающих систем на базе ЭВМ. -М., 1976.

17. Гиркин И.В. Новые подходы к организации учебного процесса с использованием современных компьютерных технологий // Информационные технологии, 1998, № 6. С. 44-47.

18. Гомзяков М.В. Определение границ эксплуатационной безопасности судовых технических средств / В сб. статей, изд-во ДВГТУ, Владивосток, В печати.

19. Гомзяков М.В. Эвристические прогнозирование качества эксплуатации флота по данным о компетентности специалистов / В сб. статей, изд-во ДВГТУ, Владивосток, В печати.

20. Джонсон У.Л., Солоуэй Э. PROUST (автоматический отладчик программ на языке Паскаль) / В сб. "Реальность и прогнозы искусственного интеллекта" под ред. Стефанюка В.Л. / Пер. с англ. М.: Мир, 1987. - С. 48-70.

21. Домрачев В.Г., Ретинская И.В. О классификации образовательных информационных технологий // Информационные технологии, 1996, № 2. -С. 10-13.

22. Евтюхин Н.В. Структуризация знаний и технология разработки компьютерных мастер-тестов. Современный гуманитарный университет. 2002.

23. Журавлева И.И. Интеллектуальные обучающие системы и дистанционном образовании // Материалы конференции "Информационные технологии в образовании", 2001. http://www.bitpro.ru/

24. Зубакин А.Г. Электронный учебник: Материалы Международной конференции «Компьютеризация обучения и проблемы 1уманизации образования в техническом ВУЗе» (Пенза, 16-18 апр. 2003 г.). Пенза: ПГАСА 2003.

25. Исаева Л.А., Маклюсова А.В. Современные проблемы морского транспорта // Проблемы транспорта Дальнего Востока / Материалы IV Международной научно-практической конференции. Владивосток: ДВО Российской Академии транспорта, 2001. - С. 206-208.

26. Карлащук В.И. Обучающие программы. М.: "СОЛОН-Р", 2001. 528 с.

27. Карпов В.Э., Карпова И.П. К вопросу о классификации систем // Информационные технологии, 2002. №2. С. 35-38.

28. Карпов В.Э., Карпова И.П. Язык описания системы контроля знаний // Компьютеры в учебном процессе, 2000. № 4. С. 147-155.

29. Карташева О.В. Использование адаптивной системы тестирования АСТ-Тест для контроля знаний при дистанционном изучении темы "Базы данных" // Материалы конференции "Информационные технологии в образовании", 2001. http://www.bitpro.ru/