Holovan A. The concept for improving the efficiency of cargo ship maintenance systems through digital strategies

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Science (DSc)

State registration number

0524U000381

Applicant for

Specialization

  • 05.22.20 - Експлуатація та ремонт засобів транспорту

11-12-2024

Specialized Academic Board

Д 64.059.02

Kharkiv National Automobile and Road University

Essay

Dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences in specialty 05.22.20 “Maintenance and Repair of Transport Means” (271 – Maritime and inland water transport) – Odesa National Maritime University, Odesa, Kharkiv National Automobile and Highway University of the Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2024. The dissertation focuses on generalizing and developing modern information technologies in water transport within the context of intelligent transport systems. It also aims to develop a scientifically based methodology for managing the maintenance system of cargo ships using digital strategies to adapt parameters to changing operating conditions. The concept of improving the efficiency of cargo ship maintenance systems in operation based on digital strategies is developed, which is based on the information component based on information about the technical condition of ship equipment and structures and performance indicators of the maintenance system at different stages of operation. A method for forming an information model of the subject area based on a system for monitoring, diagnosing, and forecasting the parameters of the maintenance system and the technical condition of the ship’s machinery and equipment is proposed. An information system for evaluating ways to improve the efficiency of cargo ship maintenance systems in operation with the ability to predict the parameters of the technical condition and parameters of the maintenance system as part of an integrated prescriptive maintenance system is proposed. A general methodology for the formation and evaluation of ways to improve the efficiency of the cargo ship maintenance system in operating conditions based on digital strategies as part of the "Integrated Prescriptive Ship Maintenance" system is proposed. A set of mathematical models of the "Complex Prescriptive Ship Maintenance" system is proposed to evaluate the effectiveness of managing the parameters of the maintenance system depending on the chosen strategy and operating conditions. A method for studying the efficiency of the cargo ship maintenance system in the process of operation has been developed. A general method of adaptation of the maintenance system parameters to improve the efficiency of the cargo ship maintenance system in operation was created. The method for evaluating the characteristics of digital strategies to improve the efficiency of the cargo ship maintenance system in operation has been improved. The theory of management of cargo ship maintenance processes, which ensures reliable use of the cargo ship, resource efficiency and dynamic adjustment of cargo ship maintenance terms, and applied aspects of the prescriptive theory of vehicle maintenance have been further developed by creating a classification of digital maintenance strategies for use in variable conditions of cargo ship operation. The scheme of the mechanism for improving the efficiency of the cargo ship maintenance system through an integrated system of prescriptive ship maintenance based on digital strategies and the digital strategies themselves are generalized. A systematic approach and a general method of adaptation of the parameters of the maintenance system by applying digital strategies to improve the efficiency of the cargo ship maintenance system in operation are formalized. Methods and models for assessing the impact of the characteristics of digital strategies on improving the efficiency of the cargo ship maintenance system in operation are formed. An algorithm for system interaction and synthesis of the system of prescriptive maintenance of a cargo ship in operation is proposed. A methodology for forming a cycle of improving the efficiency of the cargo ship maintenance system in operation has been developed. An information system for evaluating ways to improve the efficiency of the cargo ship maintenance system in operation with the ability to predict their technical condition based on the onboard ACMS complex and the ShipDiMRO cloud system was developed. The schematic diagram, components, methodology of formation and algorithm of functioning of the complex system of prescriptive maintenance of cargo ships are formed. The approach, methods of functioning, use and system interaction of ACMS and ShipDiMRO systems within the virtual shipping company "shipmonitoring.org" - an enterprise engaged in the operation of water transport - have been developed. Keywords: cargo vessel, efficiency, system, maintenance, prescriptive maintenance, adaptation, strategy, digital strategy, management, intelligent systems, operation, reliability, technical condition, forecasting.

Research papers

Головань А.І., Грицук І.В. (2023). Основні принципи дослідження ефективності технічного обслуговування судна. Розвиток Транспорту, 1(16), 47–60. https://doi.org/10.33082/td.2023.1-16.04

Головань А.І. (2024). Дослідження впливу комплексної прескриптивної системи та цифрових стратегій на ефективність системи технічного обслуговування вантажних суден. Водний транспорт, 1(39), 112-123. https://doi.org/10.33298/2226-8553.2024.1.39.11

Головань А.І. (2024). Особливості оцінювання ефективності систем технічного обслуговування вантажних суден. Системи управління, навігації та зв’язку. Збірник наукових праць, 1(75), 5-10. https://doi.org/10.26906/SUNZ.2024.1.005

Головань, А. (2023). Формування оптимальних параметрів системи технічного обслуговування вантажних суден за рахунок цифрових стратегій. Вісник Приазовського Державного Технічного Університету. Серія: Технічні науки, (47), 297–305. https://doi.org/10.31498/2225-6733.47.2023.300116

Головань А.І. (2023). Перспективні напрямки та інноваційні підходи управління системою технічного обслуговування вантажних суден. Розвиток транспорту, 2(17), 42-55. https://doi.org/10.33082/td.2023.2-17.04

Головань А.І. (2023). Методи кількісної оцінки ефективності систем технічного обслуговування вантажних суден. Розвиток транспорту, 3(18), 113-122. https://doi.org/10.33082/td.2023.3-18.09

Головань А.І. (2023). Концептуальна модель планування та оптимізації графіків технічного обслуговування вантажних суден. Водний транспорт, 1(37), 107-115. https://doi.org/10.33298/2226-8553.2023.1.37.12

Головань, А. (2023). Особливості моделювання процесів зміни технічного стану з складовою випадковості. Вісник Одеського національного морського університету, (70), 71-83. https://doi.org/10.47049/2226-1893-2023-3-71-83

Головань, А. (2023). Формування цифрових стратегій для вирішення задач підвищення ефективності систем технічного обслуговування вантажних суден. Вісник Приазовського Державного Технічного Університету. Серія: Технічні науки, (46), 149–158. https://doi.org/10.31498/2225-6733.46.2023.288184

Головань, А. (2023). Оптимізація технічного обслуговування вантажних суден ‒ моделювання нелінійних процесів зміни технічного стану суднових технічних засобів. Вісник Одеського національного морського університету, 4 (71), 140-151. https://doi.org/10.47049/2226-1893-2023-4-140-151

Головань А.І. (2023). Особливості методики моделювання та інформаційної системи моніторингу показників ефективності системи технічного обслуговування вантажних суден. Водний транспорт, 2(38), 27-37. https://doi.org/10.33298/2226-8553.2023.2.38.03

Головань А.І. (2024). Дослідження процесів адаптивізації системи технічного обслуговування за результатами зміни стану суднових технічних засобів. Системи управління, навігації та зв’язку. Збірник наукових праць, 2(76), 18-23. https://doi.org/10.26906/SUNZ.2024.2.018

Golovan, A., Honcharuk, I., Voloshyn, A., Shumylo, O., Nykyforov, Y., & Shamov, O. (2023). Дослідження шляхів зменшення забруднення повітря від судноплавства. Розвиток транспорту, 4(15), 15-23. https://doi.org/10.33082/td.2022.4-15.02

Golovan, A., Honcharuk, I., Deli, O., Kostenko, O., & Nykyforov, Y. (2021). System of Water Vehicle Power Plant Remote Condition Monitoring. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 1199(1), 012049. https://doi.org/10.1088/1757-899x/1199/1/012049

Golovan, A., Gritsuk, I., Popeliuk, V. et al., "Features of Mathematical Modeling in the Problems of Determining the Power of a Turbocharged Engine According to the Characteristics of the Turbocharger," SAE Int. J. Engines 13(1):2020, https://doi.org/10.4271/03-13-01-0001

Golovan, A., Gritsuk, I., and Honcharuk, I., “Reliable Ship Emergency Power Source: A Monte Carlo Simulation Approach to Optimize Remaining Capacity Measurement Frequency for Lead-Acid Battery Maintenance,” SAE Int. J. Elect. Veh. 13(2):2024, doi:10.4271/14-13-02-0009 https://doi.org/10.4271/14-13-02-0009

Golovan, A., Rudenko, S., Gritsuk, I., Shakhov, A. et al., “Improving the Process of Vehicle Units Diagnosis by Applying Harmonic Analysis to the Processing of Discrete Signals,” SAE Technical Paper 2018-01-1774, 2018, doi:10.4271/2018-01-1774

Vychuzhanin, V., Rudnichenko, N., Gritsuk, I., Golovan, A. et al., “Cognitive Model of the Internal Combustion Engine,” SAE Technical Paper 2018-01-1738, 2018, doi:10.4271/2018-01-1738

Gritsuk, I.V., Zenkin E.Y., E., Bulgakov, N., Golovan, A. et al., “The Complex Application of Monitoring and Express Diagnosing for Searching Failures on Common Rail System Units,” SAE Technical Paper 2018-01-1773, 2018, doi:10.4271/2018-01-1773

V Vychuzhanin, N Rudnichenko, Z Sagova, M Smieszek, V Cherniavskyi, A Golovan, M Volodarets (2020). Analysis and structuring diagnostic large volume data of technical condition of complex equipment in transport. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 776 012049 doi:10.1088/1757-899X/776/1/012049

Golovan, A., Gritsuk, I., Kurtsev, M., Ischuka, O., & Vrublevskyi, R. (2020). Aspects of remote monitoring of the transport vessel under operating conditions. In Lecture notes in intelligent transportation and infrastructure. https://doi.org/10.1007/978-3-030-39688-6_37

Golovan, A., Gritsuk, I., Honcharuk, I. (2023). Principles of transport means maintenance optimization: equipment cost calculation. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (5), 077 – 084. https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-5/077

Сучасні технології і методи моделювання інформаційних процесів в галузі водного транспорту з оглядом на морську безпеку : монографія / А.І. Головань, Є.В. Калініченко, І.П. Гончарук, та ін. – Одеса : НУ «ОМА», 2023. – 244 с. ISBN 978-617-7857-26-5

Стратегії і техніки управління ризиками в морській безпеці : монографія / І.П. Гончарук, А.І. Головань, Є.В. Калініченко та ін. – Одеса: НУ «ОМА», 2023. – 208 с. ISBN 978-617-7857-25-8

Очеретяний, Ю.О., Головань, А. і Федорова, Ю. 2020. Оптимізація експлуатації суднових систем комфортного кондиціонування повітря за рахунок використання програмованих логічних контролерів. Automation of technological and business processes. 12, 1 (Бер 2020), 55-67. DOI: https://doi.org/10.15673/atbp.v12i1.1704

Files

Similar theses