Пономарьова В. П. Методи створення автоматизованих систем керування рухом судна на основі кваліфікаційної моделі судноводія

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0825U000756

Облікова картка дисертації

0825U000756.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 151 - Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології

Спеціалізована вчена рада

PhD 7979

Херсонська державна морська академія

Анотація

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 151 «Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології». — Херсонська державна морська академія Міністерства освіти і науки України, Херсон 2024. Сучасне судноплавство перебуває на перехресті інформаційних інновацій та викликів, що зумовлені зростанням складності навігаційних умов. Попри впровадження сучасних навігаційних систем, таких як ECDIS, AIS і автоматичного пілотування, людський фактор залишається основною причиною більшості аварій на морському транспорті. Аналіз аварій (EMCIP Navigation Accidents-Summary report) показав, що з 573 зафіксованих інцидентів найбільш поширеною причиною залишаються дії людини (447 випадків, або 78,0%), з яких 37,0% становлять зіткнення, 30,0% – посадка на мілину та 11,0% – контакт. Наступними за поширеністю є аварії, спричинені іншим судном (78 випадків, 13,6%), серед яких 6,3% – посадки на мілину, 4,9% – зіткнення та 2,4% – контакт. За ними слідують відмови систем чи обладнання (44 випадки, 7,7%), де 3,7% припадають на посадку на мілину, 2,1% – на зіткнення і 1,9% – на контакт. Нарешті, у 4 випадках (0,7%) причину аварії не вдалося встановити. Ключовою проблемою є відсутність інтегрованого підходу до оцінки та прогнозування кваліфікаційних параметрів судноводіїв у реальному часі. Підґрунтям для визначення цих параметрів слугують положення державного кваліфікаційного іспиту зі спеціальності «Морський та внутрішній водний транспорт» (синхронізовані з IMO-модельними курсами та затверджені наказом МОН №1067 від 01.09.2023), а також вимоги STCW (Розділ A‑VIII/2) і ISM Code (п. 1.2.2) щодо належної організації вахтової служби, управління ресурсами та запобігання людським помилкам. Відтак, постає потреба у розробці методів створення автоматизованих систем керування рухом судна на основі кваліфікаційних даних про судноводія. Головною ідеєю дослідження є гіпотеза, що застосування методів та засобів автоматизованого керування судном, заснованих на інтелектуальних системах з нечіткою логікою, для оцінки та відновлення кваліфікаційних параметрів моделі судноводіїв, дозволить зменшити вплив людського фактора на процеси навігації. Головне завдання дослідження полягає у створенні кваліфікаційної моделі судноводія, яка враховує технічні, когнітивні та поведінкові аспекти, модулів для оцінки рівня небезпеки, ідентифікації кваліфікаційних параметрів їх відновлення та аналізу дій у критичних ситуаціях. Задачі дослідження: 1. Провести аналіз існуючих методів та засобів управління кваліфікаційною складовою морських організаційно-технічних систем, зокрема ідентифікації кваліфікаційних параметрів, які впливають на ефективність функціонування систем, і розробці структурно-логічних схем та моделей керування. 2. Розробити та обґрунтувати кваліфікаційну модель судноводія для автоматизованого управління судном, яка інтегрує технічні, когнітивні та поведінкові аспекти, що включатиме методи оцінки рівня кваліфікації, прогнозування навігаційних ризиків і прийняття рішень в умовах невизначеності, а також створення когнітивного модуля для аналізу інтуїтивних дій. 3. Розробити метод автоматизованої ідентифікації та оцінки кваліфікаційних параметрів судноводіїв у складних навігаційних умовах на основі систем нечіткого виведення, що передбачатиме формалізацію функцій належності для ключових навігаційних факторів, створити базу нечітких правил та провести імітаційне моделювання для оцінки впливу кваліфікаційних параметрів на загальний ризик навігації. 4. Розробити програмне забезпечення, яке реалізовуватиме алгоритми розробленого комплексного методу, що забезпечить послідовний функціонал, включатиме розробку модуля для автоматизованої OCR-обробки зображень ECDIS, модуля для порівняння даних та геолокацій з метою аналізу навігаційної інформації, модуля для візуалізації географічних даних на карті, а також модуля підтримки прийняття рішень для судноводія. Об'єктом дослідження є процеси визначення кваліфікаційної моделі судноводія при керуванні рухом судна. Предметом дослідження є моделі і методи створення автоматизованих систем керування рухом судна на основі кваліфікаційної моделі судноводія. Наукове значення отриманих результатів полягає у розробці комплексного методу та нових підходів до автоматизованого керування судном і підтримки прийняття рішень судноводієм, які інтегрують технічні, когнітивні та поведінкові аспекти у кваліфікаційну модель судноводія. Практичне значення отриманих результатів полягає у використанні розроблених методів і програмних засобів для створення автоматизованих систем керування рухом судна та систем підтримки прийняття рішень судноводієм, які працюють у режимі реального часу. Впровадження цих систем дозволяє інтегрувати інтелектуальні алгоритми, такі як нечітка логіка та нейронні мережі, з існуючими навігаційними системами, зокрема ECDIS, що знижує вплив людського фактору на процеси навігації.

Читати повністю

Публікації

Gritsuk I.V., Nosov P.S., Ponomaryova V.P., Diahyleva O.S. Reduction of navigation risks by using fuzzy logic to automate control processes under uncertainty. «Наука і техніка сьогодні» (Серія «Техніка»)»: журнал. 2023. № 6(20) 2023. С. 8-22.

Victoria Ponomaryova, Pavlo Nosov. Method of automated identification of qualification parameters for marine operators under risk conditions // Науковий вісник Херсонської державної морської академії (Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології): науковий журнал. — Херсон: Херсонська державна морська академія, № 26–27 (2023). С. 144–165. https://doi.org/10.33815/2313-4763.2023.1-2.26-27.144-165.

Ponomaryova, V., Nosov, P., Ben, A., Popovych, I., Prokopchuk, Y., Mamenko, P., Dudchenko, S., Appazov, E., & Sokol, I. (2024). Devising an approach for the automated restoration of shipmaster’s navigational qualification parameters under risk conditions. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(3 (127), 6–26. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.296955

Victoria Ponomaryova. Method of decision support for navigators in automated vessel traffic safety control based on ecdis data // Науковий вісник Херсонської державної морської академії (Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології): науковий журнал. — Херсон: Херсонська державна морська академія, № 1 (28), 2024. С. 22–40.

Ponomaryova, V., Nosov, P. (2024). Development of a method for predicting hazardous ship trajectories under uncertainty of navigator actions. Technology Audit and Production Reserves, 5 (2 (79)), 44–55. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2024.313523.

Ponomaryova, V., Nosov, P. Development of a navigator qualification model for automated ship handling control tasks // Науковий вісник Херсонської державної морської академії (Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології): Науковий журнал. — Херсон: Херсонська державна морська академія. № 2(29), 2024. С 6–23. https://doi.org/10.33815/2313-4763.2024.2.29.006-023.

Ponomaryova V.P., Ben A.P., Dyagileva O.S., Nosov P.S. Approches to the automation of maritime educational processes plannings system // «Сучасні енергетичні установки на транспорті і технології та обладнання для їх обслуговування (СЕУТТО – 2021)». C. 277–279.

Ponomaryova V.P., Nosov P.S., Dyagileva O.S. Personnel qualification management approaches in marine organizational and technical systems // Матеріали 1 міжнародної науково — практичної конференції «Проблеми сталого розвитку морської галузі (PSDMI – 2021)» — Херсон: ХДМА, 03-04 листопада 2021. С. 154–157.

Пономарьова В.П., Дягилева О.С., Носов П.С. Ідентифікація кваліфікаційних параметрів суб’єктів організаційно-технічних систем морської транспорту // Збірник тез за матеріалами ІХ Міжнародної науково-практичної конференції «Філософські обрії сьогодення»/ за ред. І.Варнавської. Херсон: ХДАЕУ, 2021. С. 78–79.

Ponomaryova V.P., Ben A.P., Diahyleva O.S., Nosov P.S. Approaches to automation control processes for restoration of water transport professional’s qualification parameters / MPP&O-2022, Oдеса — Стамбул — Oдеса. С. 354–357.

Ponomaryova V.P., Ben A.P., Diahyleva O.S., Nosov P.S. Modeling of control actions in the processes of restoration of qualification parameters of maritime transport specialists / Materials of the XIV international scientific and practical conference «Modern information technologies in transport, (MINTT – 2022)».

Ben A., Dyagileva O., Ponomaryova V., Nosov P. Automated modeling of the navigator's motivation structure based on fuzzy sets // Матеріали IІ міжнародної науково-практичної конференції «Проблеми сталого розвитку морської галузі (PSDMI – 2022)» — Херсон: ХДМА, 07–09 грудня 2022. С. 67–71.

Nosov Р.S., Ponomaryova V.P., Diahyleva O.S., Ben A.P. Approaches for identifying and recovering qualification parameters of organizational and technical systems of maritime transport. Сучасні енергетичні установки на транспорті і технології та обладнання для їх обслуговування. 14-а Міжнародна науково-практична конференція, 16–18 березня 2023 р. – Херсон: ХДМА. С. 388–392.

Nosov P.S., Ponomaryova V.P., Diahyleva O.S., Ben A.P. Development of an optimal control model for knowledge restoration in marine navigators / «Інноваційні підходи до розвитку компетентнісних якостей фахівців в умовах професійного становлення» (ДІ НУ «ОМА» – 2023) С. 62–66.

Nosov P.S., Ponomaryova V.P., Diahyleva O.S., Ben A.P. Optimization of management processes for maritime transport personnel qualification // Стан, досягнення та перспективи інформаційних систем і технологій / Матеріали XXIII Всеукраїнської науково-технічної конференції молодих вчених, аспірантів та студентів. Одеса, 20–21 квітня 2023 р. — Одеса, Видавництво ОНТУ. С. 123–124.

Nosov, P., Ponomaryova, V., Ben, A., Prokopchuk, Y. Formal approaches to developing an expert system for evaluating a navigator's qualification based on ship trajectory data. ІІ Міжнародна науково-практична конференція. Транспорт, порт, логістика, безпека: виклики сучасності та перспективи розвитку. 27 вересня 2024. C 107–115.

Павло Носов, Вікторія Пономарьова, Андрій Бень, Павло Маменко. Розробка системи автоматизованого функціонального аналізу траєкторії руху суден // І Міжнародна науково-практична конференція «Навігація та керування судном: нові підходи, навчання та моделювання N&SH-2024» 23–24 вересня 2024. C 30–34.

Pavlo Nosov, Victoria Ponomaryova, Prokopchuk Yurii, Barylnik-Kurakov Ivan. Intelligent analysis of navigators' maneuver execution based on their qualification attributes // Матеріали VI міжнародної науково-практичної конференції «Проблеми сталого розвитку морської галузі (PSDMI – 2024)», — Херсон: ХДМА, 28 листопада 2024. С. 142–146.

Читати повністю

Схожі дисертації

0825U000691

Брунеткін Володимир Олександрович

Підвищення переробки органічних відходів довільного складу за рахунок автоматичного керування подачі сировини.

0825U000513

Гульцов Павло Семенович

Автоматизоване керування станами об’єктів, що рухаються вільною траєкторією під час динамічних збурень

0825U000477

Сторожик Денис Володимирович

Удосконалення автоматизованої системи діагностування дорожнього покриття з використанням штучного інтелекту

0825U000480

Кузьменко Віталій Валерійович

Автоматизоване діагностування пострілів артилерійської гармати на основі імітаційного моделювання станів ланцюгами Маркова

0825U000393

Сіданченко Владислав Вадимович

Автоматизований метод оцінки та прогнозу хімічного складу чавуну на випуску доменної печі