автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Анализ показателей обеспечения эксплуатационной безопасности судовых технических средств

На правах рукописи

Гомзяков Михаил Владимирович

АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ СУДОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

05.08.05 - Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владивосток - 2006

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского».

Научный руководитель - заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Слесаренко Владимир Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Соболенко Анатолий Николаевич,

кандидат технических наук, доцент Худяков Сергей Алексеевич.

Ведущая организация - открытое акционерное общество «Дальневосточный научно-исследовательский проектно-изыскательский и конструкторско-техно-логический институт морского флота» ОАО «ДНИИМФ».

Защита состоится 01 февраля 2006 года в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 223.005.01 при Морском государственном университете имени адмирала Г.И. Невельского по адресу:

690059, г. Владивосток, ул. Верхнепортовая, 50А, МГУ, ауд. 241, факс: (4232)41-49-68

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Морского государственного университета им. адм. Г.И. Невельского.

Автореферат разослан 29 декабря 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук,

аоовА

БОЯ/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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 судомеханика 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 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 технических средств от показателей компетентности при аттестации в морской квалификационной комиссии;

- разработка модели виртуального механика и нормирование .систем

измерения компетентности; рос- НАЦИОНАЛЬНАЯ I

БИБЛИОТЕКА ( 3 С.Петвр*црг Л а- .

5 09 ,

- 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:

1. 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.

2. 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.

3. Средства измерения:

- двухэтапная система программированного контроля «ПроКСиМА». Предложения, выносимые на защиту, содержат:

- закономерности эвристического прогноза качества эксплуатации судовых технических средств;

- модель виртуального эталонного механика;

- 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.

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.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: международной конференции «Компьютеризация обучения и проблемы гуманизации образования в техническом ВУЗе» (Пенза); на Пятой международной научно-практической конференции ДВО PAT (Владивосток); на XIV международной конференции «Применение новых технологий в образовании» (Троицк); на XV международной компьютерной конференции GraphiCon'2005 (Новосибирск).

Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе Новосибирской государственной академии водного транспорта, Пермского

речного училища, а также в производственном процессе судоходной компании ЗАО «НИКО».

Публикации. Основные положения и результаты диссертации опубликованы в 1 учебном пособии, 5 статьях и 4 тезисах докладов на научно-практических конференциях различного уровня.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (138 наименований) и приложений. Основное содержание диссертационной работы изложено на 132 страницах машинописного текста. В тексте содержится 35 страниц с рисунками и таблицами. Приложение включает базы знаний, фрагменты исходного кода программ, а также акты внедрения разработок диссертанта.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении в виде краткого анализа показаны актуальность и практическая ценность исследования, изложены задачи диссертационной работы, представлены полученные автором основные научные результаты и положения, вынесенные на защиту, апробация работы и структура диссертации.

В первой главе приведен анализ качества технической эксплуатации на судах РФ в Дальневосточном регионе. Рассмотрены суда с точки зрения различного уровня эксплуатационной безопасности СТС: с потерями хода по вине машинной команды (по данным Владивостокского спасательно-координационного Центра - аварийные случаи), с задержаниями без аварийных случаев (АС) и суда без задержаний (по данным АТМИЦ). Для оценки качества эксплуатационной безопасности введен единый для всех групп показатель - количество замечаний за одну инспекцию, определяемый как сумма замечаний по судну, поделенная на количество инспекций за тот же период.

Анализ кривых (рис. 1) показывает, что суда с аварийными случаями (кривая 1) имеют устойчивое превышение величины удельных замечаний над аналогичной у контрольных групп (кривые 2 и 3). Для судов с возрастом менее 15 лет значения уравниваются у судов с АС (кривая 1) и судов, имевших задержания (кривая 2). Это согласуется с мировой морской практикой, при которой средний возраст судна принимается 17,5 лет. Различие значений величины удельного количества замечаний для групп судов, работающих в одинаковых условиях, объясняется следующими факторами: эксплуатационной политикой судоходных компаний и профессиональной подготовкой экипажа.

Выделены две области: О) ограниченная кривыми 3 и 2, и область 02 ограниченная кривыми 2 и 1 (рис. 1). Зона /),, выражаемая как Д : * е (0, оо),

1 4 ' Л (1) й' е [1,61 ехр(0,028г; 3,08 ехр(0,016/)].

Она отражает замечания проверяющих лиц по судам, реально работающим в ДВ регионе и не приносящим убытки судовладельцам по причине задержаний или аварийных случаев.

Ниже кривой 3 расположена зона «идеальных» судов Т)и, не имеющих замечаний при инспектировании.

с/', зам/инсп

5 [о 51 Й Й 5о §5 5о Ггг.

Рис. 1. Изменение удельного числа замечаний судов контрольных и аварийной групп

Кривыми 2 и 1 ограничена область £>2, куда попадают суда с большим количеством замечаний, переходящим в аварии на своей верхней границе

й' е [3,08ехр(0,0160; 2,36ехр(0,0340].

Выше кривой 1 расположена зона аварийной опасности.

В проведенных исследованиях нами не обнаружена корреляционная связь между мощностью главной силовой установки и удельным количеством замечаний.

Установлена связь между количеством замечаний и средним баллом знаний, умений и навыков машинного отделения. Последний определяется как сумма средних должностных баллов, показанная при аттестации, поделенная на количество механиков в составе машинной команды. Для исследования принято, что каждое судно укомплектовано в соответствии с требованиями к минимальному составу экипажа. По конвенционным требованиям минимальное количество механиков и их должностные категории зависят от мощности главной силовой установки и класса автоматизации. Мощность установки каждого из исследуемых судов находится в диапазоне: менее

750 кВт, 750 - 3000 кВт и более 3000 кВт. На рис. 2 приведена обработка статистических данных изменения удельного числа замечаний за инспекцию d от среднего балла компетентности специалистов машинного отделения Зср-Из рисунка следует, что с ростом компетентности машинной команды число удельных замечаний снижается, приближаясь при 100% знаниях к значению менее 1.0.

Изменение происходит по следующему закону:

d' = 204,2 ехр(-0,0573ср). (3)

зам/инсп. d'

Рис. 2. Изменение числа удельных замечаний от среднего балла механиков машинного отделения

Кривая позволяет сделать вывод, что при среднем балле машинного отделения, равном 70%, судно не попадает в зону задержания 02, а находится в зоне нормальной эксплуатации независимо от года постройки.

По полученным результатам введен эксплуатационный показатель -удельное количество замечаний, определяемый как общее число замечаний, поделенное на количество инспекций за тот же период, и обнаружена связь между величиной данного показателя и возникновением аварийных случаев. Установлена связь между возрастом судна и удельным количеством замечаний, а также зависимость величины показателя от качества технической эксплуатации и уровня профессиональной подготовки судовых механиков.

Определены зоны эксплуатационной безопасности СТС.

Показана возможность по исследованным зависимостям, на примере отдельной группы судовых технических средств, формализовать учет «человеческого фактора» и осуществлять эвристический прогноз качества эксплуатации судовых технических средств.

Во второй главе исследованы эвристические методы прогнозирования качества эксплуатации судовых технических средств. Произведен анализ снижения компетентности всех категорий судовых механиков с момента прохождения предыдущей проверки знаний в квалификационной комиссии. По исследованиям результатов группы механиков, не получавших дополнительной подготовки после предыдущего испытания, определены закономерности изменения компетентности во времени для каждой из категорий. Полученные результаты не противоречат существующим исследованиям в данной области.

На рис. 3 нами для сравнения представлены обобщенные результаты фактора компетентности судовых механиков, относящихся к различным категориям: 1 - старшие, 2 - вахтенные механики, 3 - электромеханики, 4 - выпускники судомеханического факультета.

По оси 3 в процентах отложен средний балл, полученный при компьютерном тестировании, по оси г - время, прошедшее с момента предыдущей аттестации в месяцах.

3,% 100

90

80

70

60

50

40

• % • ----- % — < % г - - - ч * * * - 1 1 1 | 1

V» ^ % ч *

. _4 --- -Л *

- - 1 1 1-1

12

18 24 30 36

42

48

54

I, мес

Рис. 3. Обобщенные показатели компетентности судовых механиков

Анализ обобщенных показателей изменения фактора компетентности судовых специалистов показывает, что скорость снижения компетентности механиков различных специальностей и уровней не одинакова, и зависит от таких факторов, как характер выполняемых обязанностей, уровень ответственности, сложность обслуживаемого оборудования, наличия самостоятельной подготовки, уровень технического состояния судна (год постройки, время эксплуатации).

Анализом инцидентов на флоте, установлены следующие их причины: ошибки судомехаников - 2 %; сгсказы оборудования 8 %; другие причины - 14 % .

При исследовании принято, что 24% вероятности отказа присутствует при работе любого состава машинной команды, которое регламентировано как минимальный уровень.

Нами проведена оценка причин увольнения группы механиков крупной судоходной компании и сопоставление их со средними баллами по соответствующим разделам при аттестации и получена устойчивая (- 0,64) корреляционная связь.

На основе данных построены диаграммы, показывающие зависимость вероятности отказа от знания по основным разделам. На рис. 4 приведена кривая «средний балл по ПТЭ - вероятность отказа механизма».

3,%

Рис. 4. Вероятность отказа и средний балл по правилам ПТЭ

Изменение вероятности отказа В с возрастанием среднего балла 3 описывается уравнением

3 = 79,47ехр(-0,3255) (4)

с достоверностью Л2 = 0,239.

По оси у в процентах отложен средний балл при аттестации в процентах 3, по оси х - вероятность отказа механизма В.

Связь среднего балла за знание правил несения вахты, и вероятности отказа выражается

3 = 96,98ехр(-0,9375) (5)

с достоверностью Л = 0,450.

Комплексная диаграмма прогноза построена путем совмещения диаграмм «средний балл по ¿-разделу - вероятность отказа» и кривых изменения компетентности после аттестации по оси среднего балла 3 (рис. 5). Оси I и В показывают время после аттестации и вероятность отказа механизмов соответственно.

На комплексной диаграмме кривая 1 показывает изменение компетентности с момента предыдущей аттестации, кривые 2 и 3 - вероятность отказа СТС в зависимости от среднего балла по различным разделам. Эвристическая оценка качества производится путем определения величины вероятного отказа В \

Для определения риска поломки механизма конкретным специалистом вероятности отказа судовых технических средств (в период обслуживания данным специалистом) необходимо задаться величиной в - временем, прошедшим с момента прохождения проверки компетентности квалификационной комиссией и обращением в компанию. Перпендикуляр в точке, соответствующей времени до пересечения с кривой 1, определяет уровень изменившейся компетентности, а по стрелкам - вероятность отказа В по разделу 2.

Аналитический метод определения величины В2 основан на решении уравнений

32 = я2ехр(-£252), (6)

а также

3, =а, ехр(-к,0, (7)

откуда

ехр(~к2В2) = -2- => -к2В2 = 1п 32 - 1п а2,

а.

(8)

тогда

В2 = —1п а2--1п32 = —1п а2--1п(а, ехр(-£,/)) =

1С2

1

1

(9)

в конечном виде

к2 к2 я,

(10)

Результаты предлагаемой методики согласуются с практикой, когда ряд судовладельцев в обязательном порядке проводят регулярную дополнительную теоретическую и тренажерную подготовку своих специалистов.

Методика прогноза основана на данных, полученных тестированием одной конкретной программой, что снижает актуальность исследования для регионов, использующих альтернативное программное обеспечение. В случае применения показателя условного мастерства данная проблема снимается.

Полученными результатами выявлены зависимости изменения компетентности специалистов от времени, прошедшего с момента предыдущей аттестации. Анализом среднего балла специалистов, уволенных за нарушение ПТЭ, установлены эмпирические закономерности возникновения отказов оборудования. Показана возможность обоснованного эвристического прогнозирования качества эксплуатации судовых технических средств посредством анализа анкетных данных специалиста и результатов тестирования в морской квалификационной комиссии.

Третья глава посвящена разработке модели условного механика и показателя условного мастерства (ПУМ). В главе приведен анализ существующих обратных связей (рис. 6) между результатами аттестации и качеством эксплуатации судовых технических средств.

Показана неэффективность применяемого при аттестации бинарного метода оценки результатов.

Для адекватной оценки ответа на вопросы, не имеющие ответов бинарного типа, предложено использовать математический аппарат, связанный с исчислением нечетких множеств и отношений.

где МЕ - эталонная модель знаний (коллективное мнение экзаменаторов); I - переменная, определяющая шкалу оценивания истинности ответов; А, = {Ц,, //„)},/ = 1,Ц - нечеткое множество вариантов возможных ответов (здесь £, - мощность множества Л , или число вариантов ответов на тестовое

(П)

задание иеУ, яу - ¿-й вариант ответа на у'-е задание; ць - функция принадлежности, определяющая степень правдоподобия ответа аи)\ Р - процедура задания степени истинности предлагагмых ответов на каждое тестовое задание. Через лингвистическую переменную / = [/,, /2...../4] задается шкала

оценки истинности ответов, где к - число значений I, а 1,,1 = \,к- значения оценочных категорий, используемых при построении функций принадлежности (для пятизначной шкалы оценивания к = 5. По результатам тестирования формируется шкала итоговых оценок в виде нечеткого множества

= = (12)

где К - число значений итоговой оценки тестирования; зг- г-е значение

оценки; Мг~ эталонная функция принадлежности, определяющая, в какой степени суммарная истинность ответов тестируемого на все ответы соответствует оценке . Так, для принятой в России системы оценки знаний, Я = 4, = «неудовлетворительно», = «удовлетворительно», = «хорошо», 54= «отлично».

Эталонные функции принадлежности цг задаются в виде

^={ад. ..,<?*//,}, (13)

где (7;г, / = 1, к - степень соответствия ответов тестируемого оценочной категории /|, т.е. эксперты задают эталонную функцию принадлежности оценки, например, = "отлично», в виде А, = {1/правильно, 0,3/не совсем правильно, 0,1/неполно, 0,О/неточно, 0,О/неправильно}.

Для контроля профессиональной компетентности формируется конечное множество тестовых заданий. При проведении автоматизированного контроля знаний тестируемому последовательно предъявляются включенные

в носитель Ят теста Т задания и* е Бт и варианты ответов Л] = {а,,.}, / = 1, ^ на каждое_/-е задание.

На основании выбранных вариантов ответов я,* е AJ и соответствующих этим ответам функций принадлежности //* рассчитывается суммарная истинность ответов тестируемого на все задания теста в виде функции принадлежности , нормированной относительно количества заданий п:

н=-!>;//2,...Дад}. (И)

и ,=1 1« п п J

Итоговая оценка бт за тест определяется по результатам сравнения рассчитанного значения цг со всеми эталонными функциями принадлежности цг. Для каждого допустимого значения оценки я, е вычисляется

скалярное расстояние ьцг между ее функцией принадлежности ц, и результирующей функцией всего теста

где символом \ обозначена операция вычисления скалярного расстояния. Отсюда

(16)

где Ли* - число заданий, включенных в множество V.

Расчетная формула для получения конкретного значения зависит от выбора метрики определения расстояния между векторами. При использовании меры Хемминга

(17)

а при использовании меры Эвклида

^г-уЕ^-Зг)1- (18)

В качестве итоговой оценки принимается то значение е 5С, для которого скалярное расстояние д¡лг оказывается минимальным:

Сг = *г|Д^ = гшп(Д/01 (19)

База маний МКК

ОС 1

Контроль остаточных знаний

Соискатель

и

Входной контроль

Симуляторы, тренажеры

Традиционный экзамен

Дополнительная подготовка

Итоговое

тестирование

ОС 2

ОСЗ

Концентрированные инспекционные кампании

База данных МКК

я 2 2 X 9 я

3 X т 3 а X я 5 * о 2 1 3 | II £ "

1 -N 1 £ 3 1

1 1 3 1 8. с -✓ ¡1 II ® * 3 * 1 3 О. У О V

* 9

ОС 4

Рис. 6. Виды обратных связей при измерении компетентности комплексным методом

Нечеткое определение степени правдоподобия ответов функцией принадлежности допускает традиционное определение истинности по шкале «зачет - незачет». При использовании многозначной шкалы (п>2) степень правдоподобия некоторых ответов задается экспертами как ЦХ1= {1 .О/правильно, 0.0/не совсем правильно, 0.0/неполно, 0.0/неточно, 0.0/неправильно}, и

= {0.0/правильно, 0.0/не совсем правильно, 0.0/неполно, 0.0/неточно, 1 .О/неправильно}.

При п=2 формируется шкала / = [/,, /2] со значениями лингвистической переменной = «правильно», /2 = «неправильно».

Тогда функции принадлежности ти/у ответов е А1 принимают только одну из двух форм:

уЦу= {1 .О/правильно, 0.0/неправильно} для каждого правильного ответа и /%= {0.0/правильно, 1.О/неправильно} для каждого неправильного.

Этот метод позволяет получить количественную оценку принимаемых решений по их качественным описаниям.

Метод нечеткой оценки при программированном контроле предполагает наличие эталонной модели знаний и умений - виртуального эксперта (судового механика) с набором знаний, умений и навыков, подтвержденных практикой.

Эталонный квалификационный уровень подготовки судового механика представляет собой количественную характеристику профессиональной подготовки специалиста.

В процессе программируемого контроля знаний, умений и навыков

в блоке оценки действий происходит сравнение величины погрешности эталонного механика с погрешностью действий аттестуемого (А<А*), направленных на минимизацию отклонений его результатов от заданных. На основании и сравнения этих погрешностей оценивается результат проверки.

На основе метода сравнения потерь, применяемого в виртуальных тренажерах, разработан механизм экспертного анализа результатов тестирования, формирования эталонного уровня и определения показателя условного мастерства (рис. 7).

Для сравнения экспертных оценок у, вводится критерий снижения потерь Q,. Смысл его заключается в том, что при выполнении тестового задания (решение вопроса, расчета задачи или упражнения на тренажере), испытуемый допускает отклонения от идеального значения - потери. Критерий снижения этих потерь может быть выражен в единицах, относящихся к некоторому параметру - тестовому заданию. Наиболее предпочтительным значением у, из множества {у,} по восстановлению утраченного свойства объекта вследствие действия х-, окажется такое, которое обеспечит наибольшее снижение потерь шах(ОЛ, где = /(у,) - снижение потерь

жение потерь тах(£?(), где Q,-f(yl) - снижение потерь при включении в модель условного механика значения^,.

Для формирования эталонного уровня применяется математический аппарат, используемый для определения эффективности деятельности на тренажерах.

Рис. 7. Методика формирования эталонного уровня и показателя условного мастерства

Формирование модели условного механика по сравнению потерь базируется на уровнях, основанных на показателях лучших представителей профессии, признаваемых экспертами.

На основании описанного метода формирования модели, предлагается применять три градации: несоответствие модели условного (эталонного) механика; соответствие модели условного механика; соответствие уровню экспертного механика (показавшего наивысшие результаты). Для этого в блоке сравнения происходит оценка 8„ = 2(х,) - ()(уг), где ()(у,) - снижение потерь при выполнении тестового задания экспертным механиком.

При ограничении числа экспертных механиков (например, до десяти) для создания модели, отбор для включения в группу экспертов происходит автоматически методом установления лидера (сильнейшего). Окончательное решение о пересчете экспертного уровня (составе группы) остается за квалификационной комиссией.

При тестировании каждого нового специалиста происходит определение 8 и сравнение с подобными показателями в блоке условного механика. Если вновь показанный результат лучше предыдущих, происходит запрос в базу знаний, после чего показатели менее подготовленного специалиста исключаются и модель формируется заново.

В этом случае модель условного механика формируется как производная от модели экспертного с понижающим коэффициентом. Данный коэффициент устанавливается с учетом градации должностей судовых механиков.

Таким образом, метод сравнения потерь позволяет создать эталон для оценки компетентности судовых механиков, не связанный с какой-либо одной программой тестирования, обладающий высокой степенью объективности и достоверно отражающий состояние подготовки для специалистов данного региона.

Определение показателя условного мастерства с привязкой по функциям соответствует требованиям международных норм по оценке компетентности судовых механиков, не зависит от количества дисциплин и тестовых заданий, входящих в отдельную функцию и методологически пригодно для любой тестовой программы, имеющей распределение тестовых заданий по указанным функциям. Проверка и корректировка показателя производится с помощью обратной связью в виде сообщений о нарушениях Правил технической эксплуатации судовых технических средств и конструкций (ПТЭ), распределенных также по функциям.

Таким образом, на базе метода сравнения потерь предложена модель эталонного механика, не зависящая от вида применяемого программного обеспечения и корректируемая по показателям практической эксплуатации судовых технических средств. Разработан комплексный показатель условного мастерства, характеризующий уровень функциональной подготовки, определяемый оценкой результатов на основе предлагаемого математического решения, связанного с исчислением нечетких множеств и отношений.

В четвертой главе приведены некоторые существующие классификации систем программированного контроля и показана их неоднозначность. Качество применяемых систем проанализировано с точки зрения их соответствия нормативным требованиям к проведению аттестации морских судомехаников. Критерием оценки качества систем программированного контроля служит корреляция результатов, полученных посредством информационных технологий традиционным (экспертным) методам проверки компетентности.

Установлено несоответствие применяемого программного обеспечения международным требованиям проведения экзаменов моряков, отсутствует нормирование программ, легитимные данные о валидности.

Большинство существующих систем программированного контроля являются локальными, неадаптивными системами, не прошедшими параметрическую экспертизу. Ряд тестовых программ допускает редактирование тестовых заданий экспертами в предметной области без привлечения специалистов по информационным технологиям, однако, отсутствие в идеологии программы тематической модульности, придает редактированию бессистемный характер. Закрытость архитектуры при создании программ не позволяет объединить их в какой-либо единый комплекс и осуществить нормирование требований по эксплуатационной безопасности судовых технических средств.

Все исследованные программы разработаны вне системного подхода «аттестация - знания - аварийная ситуация». Отсутствует анализ качества

эксплуатации судовых технических средств и связь качества с результатами аттестации. Недостаточный объем баз тестовых заданий, низкая скорость обновления баз данных, приводящая к падению эффективности теста, не позволяет использовать существующие системы в качестве серьезного инструмента квалификационной аттестации.

По результатам исследования нами сделан вывод о необходимости разработки процедур и алгоритмов измерения компетентности, имеющих обратную связь по практическим эксплуатационным показателям, направленных на обеспечение качества обслуживания судовых технических средств и подтвердить данными взаимодействие этих факторов.

Пятая глава посвящена формализации процесса измерения компетентности судовых механиков при аттестации в морских квалификационных комиссиях.

Компетентность специалиста определяется множеством критериев, среди которых основными являются профессиональные знания, умения и навыки.

Формальные подходы для многокритериальных условий оптимальности при оценке компетентности специалиста построены с использованием принципов теории компромиссов.

Для применения методики формальных подходов и принципов теории компромиссов при анализе качества экспертной оценки знаний и навыков специалиста судомеханической специальности требуется переопределить понятие единичного оптимального решения, перейти к понятию области оптимальных решений. По принципу компромиссов, область оптимальных решений находится внутри так называемой области Парето {ЛГ*}, за пределами которой все частные критерии одновременно ухудшаются, а область Парето 1^*1 локализуется внутри области определения {л^} в пространстве переменных.

Оптимизация заключается в минимизации области Парето {х*}, которая при минимизации «стягивается» к оптимальному сочетанию X' характеристик подготовленности специалиста, поскольку оптимальное сочетание характеристик расположено внутри области Парето {Л-*}.

Минимизация области Парето производится, в общем случае

одним или двумя методами: действиями эксперта, а, следовательно, повышением субъективности результата; увеличением количества используемых критериев.

Если частные критерии /¡,/2,.../ являются минимизируемыми, где 1, 2, ..., / - произвольная последовательность частных критериев, то метод Парето выражается как

{х'}={х<}-({х1}~х;).({х!}-х'1^...,({х1\-х;у,

/,{*;)(/,{х )УХ ^{{Х^-Х'^ф'^Г^Х (20)

Ситуационная неопределенность, заключенная в области Парето (рис. 8) выражается в сочетании множества факторов, с которыми сталкивается специалист при эксплуатации технических средств: участие в ремонте, участие в аварийных и экстремальных ситуациях, работа на судне в гарантийный период и т.д.

Преимущество метода Парето в сравнении с другими известными подходами к многокритериальным условиям оптимальности заключается в том, что в обобщенной оценке минимальна необходимость в участии эксперта. Недостаток состоит в том, что результат представляется не оптимальным сочетанием характеристик знаний, умений и навыков судомеханика, а областью оптимальных значений. Поэтому после определения области Парето требуется дальнейшее уточнение его компетентности. Метод Парето не является полным, так как при его применении можно составить только прогноз компетентности механика на основе изучения предоставленных в квалификационную комиссию документов.

з =№

Н /Т'эксп> Рпаи)

У /СЛ.«. ^проф)

Рис. 8. Область возможной компетентности специалиста Потому данный недостаток устранен нами снижением субъективности экспертной оценки испытаний в морской квалификационной комиссии произведением двухэтапного контроля: на первом (входном), применялись тестирующие программы с биномиальной оценкой результатов, на втором этапе уровень знаний судомехаников устанавливался традиционным экзаменом.

После сравнения результатов тестирования с оценками экспертов, произведенного инкогнито, определены основные параметры тестирования: длина теста, объем выборки, время тестирования, которые находятся в соответствии с теорией тестов.

Таким образом, по результатам исследования получен функционал аттестации и найдены рейтинговые коэффициенты, позволяющие формализовать первоначальное измерение компетентности механиков на основании анкетных данных. Определена зависимость между уровнем подготовки и профессионально образующими факторами: уровнем образования, рейтингом учебного заведения, стажем работы, должностью аттестуемого.

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 произво-

дить 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.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Гомзяков, М. В. Компьютерное тестирование в оценке компетентности специалистов / М. В. Гомзяков, В. К Бурцев [Текст] / / Материалы Международной конференции «Компьютеризация обучения и проблемы гуманизации образования в техническом ВУЗе». - Пенза: ГТГАСА, 2003. -С. 63-65.

2. Гомзяков, М. В. Методики компьютеризированной оценки знаний при аттестации судовых механиков / М. В. Гомзяков [Текст] / / Проблемы транспорта Дальнего востока: Пленарные доклады пятой международной на-учно-праюической конференции. - Владивосток: ДВО PAT, 2003. - С. 74-76.

3. Гомзяков, М. В. Оптимизация компьютеризированного контроля качества дополнительной подготовки специалистов морского флота / М. В. Гомзяков, Ю. JI. Саяпин [Текст] / / Применение новых технологий в образовании: Материалы XIV Международной конференции. - Троицк: МОО Фонд новых технологий в образовании «Байтик», 2003. - С. 331-332.

4. Гомзяков, М. В. Оценка компетентности судомехаников как ключевой фактор качества технической эксплуатации судов морского флота РФ / М. В. Гомзяков, М. А Коршунов. [Текст] / / Транспортное дело России. Спец. вып. - 2004. - № 2. - С. 25-27.

5. Гомзяков, М. В. Процедуры аттестации судовых механиков: Учебное пособие / М. В. Гомзяков, М. А. Коршунов, А. В. Назаров [Текст] - Владивосток: Мор. гос. ун-т им. адм. Г. И. Невельского, 2004. - 185 с.

6. Гомзяков, М. В. Виды обратных связей при оценке качества технической подготовки судовых специалистов дальневосточного региона / М. В. Гомзяков, В. Н. Слесаренко [Текст] / / Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2004. - № 1. - С. 104-109.

7. Гомзяков, М. В. Формирование комплексного показателя условного мастерства при аттестации судовых механиков / Слесаренко В.Н., Гомзяков М.В. [Текст] / / Транспортное дело России, 2004. № 1 Спецвыпуск. -С. 25-27.

8. Гомзяков, М. В. Использование скриптов для повышения каче- г ства технической эксплуатации судовых технических средств /

М. В. Гомзяков, В. И. Седых, В. П. Болотов [Текст] / / Геометрия САПР. -Владивосток: Мор. гос. ун-т им. адм. Г. И. Невельского, 2005. - С. 143-149

9. Гомзяков, М. В. Прогнозирование качества эксплуатации судовых технических средств на основе показателей при аттестации в морской квалификационной комиссии / М. В. Гомзяков, В.Н. Слесаренко [Текст] / / Транспортов дело России. Спецвыпуск. - 2005. - № 3. - С. 19-22.

10. Gomziakov, М. System Vector: Dialogs, methods and examples [Electronic resource] / M. Gomziakov, V. Sedykch, V. Bolotov [Электронный ресурс] / / Computer Graphics and Applications (GraphiCon'2005) Fifteenth International Conference. - Novosibirsk: Akademgorodok, 2005. - Режим доступа: http: //isicad.ru/graphicon

Гомзяков Михаил Владимирович

АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ СУДОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

Автореферат диссертации на соискание степени кандидата технических наук

Формат 60 х 84/16 Заказ № /0/?

1,5 усл. печ. л. Тираж 120 экз

Отпечатано в типографии ИПК МГУ им. адм. Г. И. Невельского Владивосток, 59, ул. Верхнепортовая, 50а

ZOOGA GoL

0 6-602

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

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.

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.

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/