автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Информационное обеспечение оценивания эргатического ресурса для управления энергетическим комплексом судна

Виролайнен Андрей Михайлович

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОЦЕНИВАНИЯ ЭРГАТИЧЕСКОГО РЕСУРСА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ КОМПЛЕКСОМ СУДНА

Специальность: 05.13.06. «Автоматизация и управление технологическими комплексами и производствами (технические системы)»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Виролайнен Андрей Михайлович

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОЦЕНИВАНИЯ ЭРГАТИЧЕСКОГО РЕСУРСА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ КОМПЛЕКСОМ СУДНА

Специальность: 05.13.06. «Автоматизация и управление хехно-логическими комплексами и производствами (технические системы)»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в I Центральном научно-исхледовательском инсппуге МО РФ.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Антипов В.В. Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Сикарев А.А.

- кандидат технических наук, доцент Григин Н.В.

Ведущее предприятие: ГУЛ «ЦМКБ «Алмаз»

Защита состоится 25 марта 2004 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д.223.009.030 в Санкт-Петербургском университете водных коммуникаций по адресу: 198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, д. 5/7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «_» февраля 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор Кулибанов Ю.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В соответствии с новой экономической обстановкой, сложившейся в стране на Флот России возложены ответственные задачи по обеспечению транспортных и специальных технологических задач, решаемых судами,.водными коммуникациям, судостроительными и судоремонтными предприятиями. В составе Флота Российской Федерации находятся суда различного назначения: пассажирские суда с различными принципами поддержания на плаву, сухогрузы и водоналивные суда, вспомогательные суда ВМФ.

Основой технической эксплуатации флота (ТЭФ) является ресурсное обеспечение судов, которое реализуется организационными структурами систем речного и морского флота (экипажи судов, отделы, службы и управления пароходств и технических служб, судоремонтные и судостроительные фирмы, структуры материального обеспечения и т.п.) в соответствии с правилами технической эксплуатации речного и морского транспорта, устанавливающими требования, предъявляемые к техническому состоянию судовых технических средств (СТС), организации и управлению ТЭФ.

Ресурсы, необходимые при техническом использовании судов, предназначенные для управления СТС, обусловлены выбором состава и режимом работы судовых энергетических установок, контроля функционирования СТС, содержания их в соответствии с инструкциями и рекомендациями.

Современное судно представляет собой «сложнейшее сочетание технических устройств, систем и комплексов, являющихся самыми последними достижениями науки, инженерной мысли и производства...» [11]

Отличительной особенностью современных судов является то, что они представляют собой сложную организационно-техническую систему , ресурс которой в виде технических средств и обслуживающего персонала

определяет эффективность их использования. При этом подсистемы и комплексы судна строятся с учетом межвидовой унификации элементной базы, высокой степени автоматизации, математического обеспечения и интерфейсов, объединенных между собой информационными и управленческими связями

Повышение уровня автоматизации и информатизации приводит как к улучшению характеристик СТС, так и технических характеристик судна в целом. При этом повышается надежность использования судов и СТС, упрощается эксплуатация, сокращается число ошибок -экипажа, обеспечивается безопасность плавания и т.д. С другой стороны, внедрение автоматики и информационных систем ведет к качественным изменениям СТС, что в свою очередь, требует повышения эффективности их использования.

Исходя из этого, наиболее важной задачей является научное обоснование необходимой и достаточной численности экипажей судов, так как весь набор свойств и характеристик судна реализуется только посредством человеческой деятельности.

Существующие методики обоснования численности экипажей судов не позволяют научно оценивать оптимально необходимую численность экипажа, способного выполнять все задачи, решаемые на судне.

Опыт проектирования, строительства и использования судов подтверждает необходимость совершенствования методик расчета численности экипажа, как на этапе предэскизного проектирования, так и при его постройке. Учитывая системную сложность решения этой задачи, традиционные методы, осповашшс па экспериментально-измериаелышм подходе к принятию решения, не соответствуют уровню - сложности процессов, происходящих в организационно-технических системах судна. Поэтому требуется разработка и развитие качественно новых подходов к принятию решения типовых проблемных задач управления, модернизации и развития организационной системы судна, в том числе и определения необходимой и достаточной численности экипажа. Таким образом, разработка информа-

ционного обеспечения ресурса судна с использованием модельно-предсказательного подхода к оценке численности экипажа судна является актуальной для Флота задачей.

Цель работы. Целью диссертационной работы является совершенствование методики оценки количественного состава экипажа на основе реализации системного подхода. к целевому назначению перспективных судов и с учетом применения новых информационных технологий.

Для достижения цели работы поставлены задачи:

1. Теоретические:

1.1. Произвести системную структуризацию влияния' численности экипажа на функционирование судна.

1.2. Разработать метод декомпозиции повседневной (производственной) деятельности судна на основе анализа целевого назначения.

1.3. Обобщить математические модели теории функциональных сетей на рассматриваемые задачи и разработать модели и методику комплек-сирования параллельных единиц повседневной (производственной) деятельности.

1.4. Сформулировать и решить оптимизационную задачу по оценке численности экипажа судна.

2. Прикладные:

2.1. Разработать модели расчета численности экипажа судна с учетом комплектования экипажей профессиональным персоналом.

2.2. Разработать модели расчета численности экипажа с учетом современных требований обеспечения живучести судна.

2.3. обосновать целесообразность выбора структуры постов управления судна на основе метода экспертных оценок.

Научная новизна исследований.

1. Разработаны модели комплексирования параллельных единиц повседневной (производственной) деятельности на судне с учетом обобще-

ния признаков параллельности и логических условий начала и окончания параллельной деятельности судовых специалистов.

2. Сформулирована и решена задача экспертной оценки структуры постов управления судна на основе их ранжировки.

3. Разработаны критерии и методы оценки численности экипажа с учетом требований по борьбе за живучесть судна,

4. Поставлена и решена оптимизационная задача оценки достаточной численности экипажа судна с учетомиерархии организационной структуры управления судна и с учетом совмещения функциональных обязанностей экипажа.

Практическая ценность. Реализация теоретических результатов исследования позволила:

- разработать модели расчета численности экипажа судов с учетом комплектования экипажей профессиональным персоналом;

- разработать модели расчета численности экипажа с учетом современных требований обеспечения живучести судна;

- отработать методику ранжировки возможных структур организационной структуры судна;

- формализовать общий алгоритм приготовления и ввода в действие дизель-генератора на основе комплексирования алгоритмических структур.

Реализация научных результатов. Основные положения и выводы исследований использовались в инициативной НИР «Оценка численности экипажей надводных кораблей на ранних стадиях проектирования», в ЦМКБ «Алмаз» для расчета численности экипажа корабля проекта 20380 и в ГТУ ВМФ.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на межвузовской научно-методической конференции ВМИИ в 2001г., во ВМИРЭ им. Попова в 2002 г., на международной научно-технической конференции «ТРАНСКОМ-2001» в 2001 г.,

на межвузовской научно-методической конференции_в ВМИИ в 2001 и 2002 годах г., на семинарах кафедры информатики и теории управления КЭУ ВМИИ в 2001, 2002 годах, кафедре автоматики, и кафедры вычислительных систем и информатики СПГУВК в 2000,2001 и 2002 годах.

Публикации. Основные вопросы, рассмотренные в диссертации изложены в 12 работах (4 статьи, 2 доклада на МНТК «Транском», 6 тезисов докладов на межвузовских научно-технических конференциях).

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Содержит 161 страницу основного текста, 14 таблиц, 23 рисунка, список литературы включает 83 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы; сформулированы цель и задачи исследования; основные положения, выносимые на защиху; приведены данные по структуре работы, апробации и полученных результатах.

В первой главе выполнен системный анализ функций, задач и методов реализации алгоритмов, решаемых при управлении судном и судовым электроэнергетическим комплексом. В п. 1.1 произведена оценка влияния информационного обеспечения экипажа и уровня автоматизации управления судовыми техническими средствами (СТС) на численность экипажа судна. Рассмотрена система управления судном как совокупность технических средств управления (пультов и т.д.) и людей, решающих с помощью этих средств задачи управления, при этом люди организационно объединены в соответствующую структуру для взаимодействия.

Таким образом, численность экипажа, как составная часть ресурса-судна, определяется организационной структурой управления для решения

различных задач, а так же информационного и технического обеспечения реализации ши-оритмов управления СТС.

Анализ изменения степени автоматизации судов предыдущих поколений, который представлен на рис.1 и на рис.2 позволил сформулировать принципы построения перспективных судов, а именно:

— использование функционально-иерархической структуры;

— совершенствование технических характеристик функциональных комплексов и расширения круга решаемых ими задач;— применение более эффективных алгоритмов выработки параметров управления судном;

— совершенствование информационных связей между сопрягаемыми комплексами, системами, средствами;

— унификация средств цифровой вычислительной техники.

Рис. 1 Изменение удельной Рис 2 Изменение степени ав-

величины Дн/И томатизации.

В п. 1.1 сформулированы и обобщены идеи и принципы построения автоматизированных систем управления судном, а также их отличие от су-

дов предыдущих поколений. Определена качественная связь между степенью автоматизации и необходимой численностью экипажа судна.

Анализ современных походов к оценке численности экипажей выполнен в п. 1.2. При этом принято, что основными трудозатратами при выполнении основных функций на судне являются:

— управление судном в целом, его техническими средствами;

— устранение случайных отказов и неисправностей СТС, частота и характер которых, а следовательно, и необходимая трудоемкое хь обусловлены конкретными показателями надежности технических средств;

— повседневное обслуживание СТС;

— борьба за живучесть как судна в целом, так и отдельных видов

СТС.

Количественная оценка необходимой и достаточной численности экипажа принята в соответствии с вероятностными оценками своевременного и безошибочного решения задач.

Общим показателем (характеристикой) действий оператора является вероятность своевременною, безотказного и безошибочного выполнения эргатической системой задач:

у = ЛСРш,А1,Н1,В.Ур), (о

где: Рт - вероятность безотказной работы технической части системы;

А; - вероятность своевременной подготовки системы, находящейся в 1 - ом состоянии; Н; - вероятность нахождения системы в I - ом состоянии в

момент получения команды на приготовление; В - вероятность отсутствия биологических отказов оператора; Ур - вероятность безошибочного управления системой в режиме применения.

В пункте 1.3 выполнено обоснование возможности использования для представления алгоритмов управления и принятия решений на основе обобщенного структурного метода для оценки эффективности, качества и надежности судна.

В пункте 1.4. изложены особенности процесса обслуживания судовых технических средств, определяющих объем работ, выполняемых экипажем,- обеспечивающим эксплуатацию и использование судна и судовых технических средств. Определен перечень и объем технической документации, разрабатываемой экипажем судна для выполнения регламентных работ по техническому обслуживанию судовых технических средств с учетом выполнения следующих требований:

- установления номенклатуры судового оборудования, включаемого в графики планово-предупредительных ремонтов (ППР), выполняемых в процессе эксплуатации.- Эти работы производят в рейсах, на стоянках иод грузовыми операциями, в ожидании грузов и при очередном доковании судна;

- определения объема,- содержания и периодичности работ по корпусным конструкциям, судовому оборудованию, включенному в график ППР;

- установления номенклатуры сменного оборудования, сменно-запасных частей, материалов, полуфабрикатов, инструментовки средств механизации;

- выбора методов ТО и определения исполнителей ремонтных работ (судовой экипаж, судовая ремонтная бригада, база технического обслуживания, судоремонтный завод);

- составления графиков ППР на период эксплуатации (трех - или четырехлетний), определения трудозатрат и бюджета рабочего времени штатного судового экипажа и судовой ремонтной бригады, направляемой в рейс.

В соответствии с этим объемом выполнена оценка трудозатрат экипажа на техническое обслуживание.

Во второй главе выполнен целевой анализ назначения судна и разработаны теоретические основы комплексирования параллельных единиц деятельности судовых специалистов.

В п.2.1 произведена декомпозиция деятельности экипажа судна на основе системного (человеко-системного) подхода к анализу функционирования судна и задач решаемых экипажем при этом. В работе принято, что период действий судна включает 7 этапов, к которым относятся: подготовка судна к выходу из порта - 1; выход судна из порта - 2; переход к месту решения задач - 3; достижение цели (доставка грузов, выполнение аварийно-спасательных работ и т.п.) - 4; обеспечение навигации и радиосвязь (маневрирование, наблюдение за надводной обстановкой, ожидание нового объекта транспортировки и так далее) - 5; восстновление технической готовности судна - 6; борьба за живучесть — 7. На основе анализа Правил классификации и постройки морских судов (Российский морской

регистр судоходства) руководящих документов, сформулированы обязанности экипажа и способы применения СТС. Выполненный анализ привел к необходимости решения боле 400 различных задач, среди которых выделены типовые задачи, выполнение или решение которых может быть структурировано и формализовано с учетом декомпозиции деятельности при управлении судном. В результате проведенных исследований типовые частные задачи объединены в группы по признаку однородности функционирования видов и типов СТС. Эти исследования позволили представить по-

Рис. 3 Неполносвязный, ориентированный граф деятельности судна

вседневную (производственную) деятельность судна в виде неполносвяз-ного, ориентированного графа, представленного на рис. 3. На этом графе вершинами графа являются этапы деятельности, а дуги соответствуют интенсивности перехода от одного этапа к другому. При этом часть этапов (1-4) реализуются последовательно, другие этапы (например, 5,6,7) могут реализовываться параллельно с этапами 2,3,4. Данный граф позволил определить, наиболее загруженные по количеству задействованных специалистов 7 этап по числу входных стрелок в вершину и по значимости (с точки зрения необходимости экипажа) отрзнжироватъ в виде последовательности 7-5-6-3-4-2-1.

Таким образом, по графу декомпозиции определены параллельно выполняемые задачи/ которые требуют увеличения экипажа и при этом можно в зависимости от назначения и типа судна ориентированно оценить численность экипажа исходя из определения наиболее загруженного этапа его назначения. Дальнейшая декомпозиция деятельности судна решена на основе использования таблиц реализации частных задач с учетом их очередности и взаимосвязанности в зависимости от управления судовой энергетической установкой, навигацией, связью и техническими средствами. Для этапа 4 обобщенный граф декомпозиции частных задач представлен на рис. 4. Из этих графов видно, что

Рис. 4. Обобщенный граф декомпозиции частных задач, решаемых СТС на четвертом этапе периода действий.

имеют место функциональные-связи: последовательная и параллельная (свертывание и развертывание).

С точкилзрения оценки.численности экипажа наиболее «критическими» являются параллельные графы.

Комплексирование параллельных единиц деятельности на основе теории функциональных сетей изложены в п.2.2.

На основе теории функциональных сетей реализованы математические модели комплексирования параллельных единиц деятельности (целей, задач, комплексных структур, алгоритмов, программ, блоков операций и действий); обобщены признаки параллельности и описаны логические условия начала и окончания параллельной деятельности судовых специалистов.

Теоретической основой для формализации повседневной (производственной) деятельности судна .является обобщенно-структурный метод, исходя их того, что он что является наиболее описательным и оценочным методом и сегодня имеет наиболее развитое математическое, программное, информационное и методическое обеспечение, в совокупности составляющее функционально-структурную теорию эффективности,. качества, надежности эрготических систем.

Введение для формализации действий судовых специалистов типовых функциональных единиц, как основных компонентов функциональных сетей позволило использовать классификацию параллельных типовых функциональных структур с различными наборами логических условий для случаев «без ожидания» и «с ожиданием» и сформулировать модели оценок вероятностей их выполнения.

В пункте 2.3 рассмотрена методика комплексирования параллельных единиц профессиональной деятельности экипажа. Содержание методики комплексирования определено следующими этапами:

1. Выявление и выбор параллельных алгоритмов деятельности операторов по введенным классификационным признакам из всего множества алгоритмов управления СТС.

2. Формализация алгоритмов управления СТС в критических точках в виде функциональных сетей.

3. Синтез комплексных алгоритмических структур на основе формализованных алгоритмов.

4. Группирование комплексных алгоритмических структур по режимам

работы (режим приготовления, ввода, вывода и т.п.).

В этом параграфе выполнена реализация методики комплексирова-ния действий специалистов электромеханической службы по приготовлению и вводу в действие дизель-генератора 6 УО 18/15 AL-2 в соответствии с инструкцией по эксплуатации с учетом выполнения действий моториста, трюмного и электрика. Граф-схема комплексного алгоритма приготовления и ввода в действие дизель-генератора предешвлено на рис. 5.

Выполненные действия по «сшиванию» подалгоритмов показали, что возможно исключение действий трюмного, которые в соответствии с обязанностями вполне справиться моторист и не потребуется привлечение трюмного к этой деятельности. Таким образом, на этапе комплексирования действий экипажа получена функциональная сеть, которая обладает свойствами оцениваемости по критерию безошибочности и быстродействия.

Разработка моделей расчета численности экипажа с учетом борьбы за живучесть представлена в главе 3. В п.3.1 рассмотрены принципы обеспечения живучести судна па основе ее поэтапной реализации, заключающейся во внедрении на первом этапе известных и апробированных техни-

ческих решений, а на последующих этапах выполнения мероприятий реализующих другие средства обеспечения живучести СТС на основе совершенствования или использования организационных, информационных и других конструктивных решений. Обоснованием такого подхода являются результаты статистики аварийности судов, которая показывает, что пожары составляют 62%, затопления - 13%, потеря хода - 1%, происшествия со специальными техническими средствами - 24%. Исходя!из статистики следует, ню количество требуемого экипажа с точки зрения борьбы за живучесть следует оценивать с позиции обеспечения борьбы с пожарами. Сами пожары в зависимости от масштаба рассматриваются как возгорания, локальные пожары, объемные пожары, ликвидация которых гребует обоснованного расчета численности экипажа.

В п. 3.2 проведена оценка численности экипажа судна с учетом борьбы за живучесть. Исходя из анализа руководящих документов и особенностей процессов возгорания на судах обоснованы исходные условия для оценки достаточности экипажа для борьбы за живучесть. Исходные условия:

1. Аварийная ситуация - объемный пожар со свободным распространением пламени.

2. Поражающий факшр - 1емперагура.

3. Верхний уровень поражающего фактора (среднеобъемная температура, воздействующая на человека) — 70 °С.

4. Борьба за живучесть в аварийном отсеке ведется силами вахты, расписанной в данном отсеке.

5. В качестве критерия достаточности персонала используется зависимость:

(2)

где: (Тн) - время, необходимое на выполнение первоочередных мероприятий по БЗЖ;

т

К = —<1

т

(Тр), - время, которым фактически располагает экипаж для выполнения мероприятий по борьбе за живучесть. Для выполнения расчетов использовались зависимости температуры в очаге пожара:

1 = 10 +3451ё(8т + 1)>'с (3)

!дс. ^ - начальная 1сМпера1ура, С, тг - время горения, с; -с - текущее время, с;

„р

У,, - низшая теплота сгорания горючего материала, Мдж/кг. н

Для оценки времени горения - тг использовалась зависимость: где: V - объем отсека.

Полученные в результате расчетов эмпирические формулы, позволяют оценить время горения, при котором 1<70%, то есть Тр.

Приведены исследования для расчета Тр с учетом наличия палуб и места возникновения пожара, а также обоснована и оценена величина - Т„. В результате исследований получена оценка суммарного времени на выполнение первоочередных мероприятий по борьбе за живучее Л, которое составляет величину

В результате выполненных в этом параграфе расчетов предложен критерий оценки достаточности экипажа при возникновении пожара и определена аналитическая модель расчета времени горения в зависимости от объема помещений.

Методика расчета времени борьбы с пожаром изложена в п.3.3. Сущность предлагаемой последовательности действий при оценке общего

расчетного времени борьбы с пожаром состоит в оценке основных составляющих затрат времени на оценку ситуации и принятия решения - ТпрР., времени*на движение от места пожара до пульта сигнализации - Тпрр, времени на выполнение операций с пульта управления по борьбе за живучесть — Тупр., время на выполнение ручных операций - ТУПР., время обнаружения аварийной ситуации - ТупР.

Тн = Тщ>.р + Тдв + Тупр + Тгуч + Тош,

В приложении к диссертации представлены рекомендация по оценке этих числовых значений Т (1=1, 2, ...,5), а в п.3.3 предложены рекомендации по учету воздействия температуры в отсеке. Учитывая суиьемиыикчь и неоднозначность затрат на борьбу с пожаром предложено оценивать также эффективность (Е) организации управления поста живучести как математическое ожидание показателя эффективности групповой деятельности в виде:

Е=Ф0н0+ДфД+е, (7)

где: И0,И] - вероятности состояний организации управления;

- показатели эффективности групповой деятельности операторов, соответствующие описанным состояниям. - парамеф допустимой ошибки

С учетом особенностей судов обоснованы и приведены аналитические оценки вероятностей выполнения функций операторами с учетом возможного резервирования исполнителей при борьбе с пожаром при различных структурах организации управления, а значение Е лежит в пределах от 0 до 1.

Особенности реализации стратегии управления при увеличении числа операторов представлены в п.3.4. Рассмотрены варианты распределения функций по выполнению первоочередных мероприятий по борьбе за живучесть между вахтой аварийного и смежного отсека, а также при увеличении численности вахты живучести. Расчеты показали, что их использо-

вание позволяет оценить достаточность комплектации экипажа с точки зрения БЗЖ.

В главе 4 рассмотрены вопросы оптимизации численности экипажа судна, В и.4.1 произведен анализ структуры управления судном и оценено качественное влияние ее на численность экипажа. Построение организации системы управления судном происходит на основе сочетания принципа единоначалия, принципа рационального распределения полномочий и принципа минимизации путей прохождения информации. Для каждого судна может быть предложено несколько вариантов (до 1СМ5) организационных структур управления, которые могут обеспечивать решение всех задач решаемых судном, но при этом каждый вариант структуры требует для ее функционирования различной численности экипажа.

Проанализировано влияние количества уровней управления судном на вероятность безошибочных действий экипажа. Исключение из организационной структуры того или иного уровня управления может привести к сокращению соответствующего количества узлов управления, а, следовательно, к сокращению общей численности группы управления. Сокращение числа уровней управления целесообразно производить одновременно с комплексированием СТС по функциональному признаку, т.е. объединением их в функциональные комплексы человеко-машинной системы - информации, технических средств, энергии.

В п.4.2 произведено обоснование выбора структуры постов управления судном методом экспертных оценок. Опрос экспертов позволил сформировать таблицу мнений специалистов.

Для выявления мнения экспертов определен средний ранг — среднее статистическое значение порядка предпочтения - варианта.

т

Степень согласованности мнений экспертов оценивалась с помощью коэффициента конкордации.

где: х,;

(9)

порядок предпочтения ь экспертом л- варианту; m -

количество экспертов; i - номер эксперта; ] - номер варианта; Т - число повторений каждого ранга в ь ряду; к,- число повторяющихся рангов в 1- ряду; п- число вариантов. В результате расчетов получены следующие коэффициенты конкор-дации для различного числа экспертов:

Полученные расчеты позволили получить научно-теоретическое обоснование рациональной организационной структуры управления судном проекта 20380.

Учитывая, что для судна численность экипажа определяется составом судового оборудования, борьбой за живучесть и другими факторами в п.4.3 предложен алгоритм оценки численности с учетом комплектования экипажей профессиональным персоналом. Решена задача расчета численности группы восстановления и группы управления.

На основании методов, использующих математические модели теории массового обслуживания, разработана модель расчета численности группы восстановления; показана зависимость, позволяющая учитывав предполагаемый уровень подготовленности группы восстановления в зависимости от стажа работы.

На базе методики комплексирования параллельных единиц повседневной (производственной) деятельности судовых специалистов разработана модель расчета численности группы управления, позволяющая оценить достаточность принятой численности экипажа и эффективность системы управления судном в целом. Проведен сопоставительный анализ дея-

тельности операторов в зависимости от уровня профессиональной подготовки, а также представлена интегральная оценка влияния профессионализма на безошибочность действий и время выполнения операций группы управления.

В пункте 4.3 также сформулирован комплекс оптимизационных задач по определению минимальной численности .экипажа и предложено его аналитическое решение.

В общем случае задача нахождения минимальной численности экипажа судна для решения всех типовых задач представлена в виде оптимизационной задачи:

ш л

Найти ттЭ = I !хй, (11)

¡=1Н 4

где х^ - количество специалистов по ] - специальности для 1 -подразделения;

Э - количество членов экипажа судна;

т - число подразделений судна;

п - число специальностей в подразделении;

Дху>а;, (12)

(13)

- требуемая численность экипажа для борьбы за живучесть;

- количество персонала в 1-ом подразделении для обеспечения борьбы за живучесть.

Учитывая.большое количество переменных при такой постановке задачи, чисто аналитическое решение ее затруднительно. Исходя из этого, для решения задачи целесообразно использовать иерархичности структуры управления судном, что дает возможность решать оптимизационную задачу в два этапа. Очевидно, что размерность задачи при этом значительно

£ х. > С. ¡=1 1 '

уменьшается. Выполненные расчеты показывают целесообразность такого подхода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Па основании проведенных исследований но оценке необходимого и достаточного ресурса (численность экипажа судна) при выполнении задач, определяемых целевым назначением перспективных судов путем анализа опыта их эксплуатации, проведения вычислительных экспериментов по моделированию процессов обслуживания судовых технических средств, выполпения расчетов численности экипажа при выполнении различных задач, как при использовании, так и в процессе восстановления техники, проведения рядя экспертных оценок расчетных значений необходимой численности экипажа получены следующие научные результаты:

1. Обоснована целесообразность использования повседневной (производственной) деятельности судна, определяемой целевым назначением при определении численности экипажа.

2. Развит метод декомпозиции деятельности судна, основой которого является цель (подцель) и задачи, решаемые при их достижении. Структурирована технология деятельности подсистем судна.

3. Решена задача комплексирования параллельных единиц повседневной (производственной) деятельности судна, (целей, задач, комплексных структур, алгоритмов, действий, блоков операций и т.п.) при этом:

- разработаны математические модели комплексирования параллельных единиц деятельности;

- обобщены признаки параллельности и описаны критические условия начала и окончания параллельной деятельности судовых специалистов;

- сформулированы принципы классификации типовых функциональных структур для судов с учетом «ожидания» и «без ожидания» и модели оценки их повышения;

- реализована методика комплексирования параллельных единиц деятельности судовых специалистов.

4. Реализован метод экспертных оценок для выбора организационной структуры управления судном, определяющей необходимую численность экипажа.

5. Разработана методика оценки численности экипажа на основе комплектования экипажей профессиональным персоналом, учитывая степень автоматизации и информатизации судовых технических средств.

6. Поставлена, сформулирована и решена задача определения минимальной численности экипажа, с учетом совмещения специальностей, изменения объема работ для обеспечения деятельности судна.

Основные результаты и выводы диссертационной работы реализованы в инициативной НИР «Оценка численности экипажей надводных кораблей на раипих стадиях проектирования», в ЦМКБ «Алмаз» для расчета численности экипажа судна проекта 20380, а также в ГТУ ВМФ.

Результаты исследований, проведенных в настоящей работе, могут быть использованы opi-анизациями Флота при проведении проектно-исследовательских проработок по перспективным кораблям и судам, при обосновании ТЗ, а так же организациями промышленности на различных стадиях проектирования.

Основные положения диссертации отражены в следующих научных публикациях:

1. Виролайнен А.М. «Методика обоснования состава требуемого экипажа для судов среднего водоизмещения». Российская академия транспорта. Материалы МНТК «ТРАНСКОМ-2001», СПб, СПГУВК, 2001г. с. 118-120.

2. Виролайнен А.М., Симаков А.Л., Цурганов В.В. «Обеспечение безопасности плавания судов в процессе эксплуатации». Российская академия транспорта. Материалы МНТК «ТРАНСКОМ-2001», СПб, СПГУВК, 2001г., с. 121-122

3. Виролайнен А.М. «Проблемы построения баз данных по технической эксплуатации кораблей». Сборник тезисов межвузовской НМК «Тенденции развития военно-морского образования и требования к подготовке офицерских кадров», СПб, ВМИИ, 2001г., с. 194-195.

4. Виролайнен A.M., Францев И.Р «Экспертный подход к оценке перечня специальностей л/с корабля». Сб. материалов НТК ВМИИ, СПб., 2001г., с 61-62.

5. Виролайнен А.М. «Определениел актуальности решения»проблемы комплектовать кораблей и судов личным составом». Сборник материалов НТК ВМИИ, СПб., 2001г., с. 83-84.

6. Виролайнен А.М. «Автоматизированная информационная поддержка процесса эксплуатации боевых надводных кораблей». Сборник тезисов межвузовской. НТК «Проблемы обеспечения эффективности эксплуатации корабельной техники». СПб, ВМИИ, 2001 г., с. 171.

7. Виролайнен А.М. «Аналитические оценки численности экипажа надводного корабля». Сборник тезисов межвузовской. НТК «Проблемы обеспечения эффективности эксплуатации корабельной техники». СПб, ВМИИ, 2001г., с. 166-167.

8. Виролайнен А.М. «Анализ Стратегии технического обслуживания и ремонта корабельного энергетического оборудования». Сборник ICJHCOB межвузовской НТК. «Основные направления эксплуатации корабельной техники и тенденции совершенствования инженерного образования» ВМИИ СПб., 2002г., с. 252.

9. Виролайнен A.M., Соколов С.А. «Обоснование совершенствования базы данных процесса эксплуатации надводных кораблей». Сборник тезисов НТК «Военная радиоэлектроника, опыт использования и проблемы подготовки специалистов», СПб, Петродворец, ВМУРЭ, 2002г. с. 112-113.

10. Виролайнен А.М., Францев И.Р «Системный анализ предметной области — системы эксплуатации надводных кораблей». Сборник тезисов

НТК «Военная радиоэлектроника, опыт использования и проблемы подготовки специалистов», СПб, Петродворец, ВМУРЭ, 2002г., с. 114-115.

11. Виролайнен А.М. «Обоснование структуры постов управления судна методом экспертных оценок». Научно-технический сборник «Автоматизированные системы управления». СПб., СПГУВК, 2003г. с. 80-83.

12. Виролайнен А.М. «Оценка ресурса судна с учетом борьбы с пожаром. Научно-технический сборник «Автоматизированные системы управления». СПб., СПГУВК, 2003г. с. 83-87.

Подписано в печать 02.02.04. Сдано в производство 02.02.04.

Лицензия № 000283 от 19.10.98. Формат 60x84 1/16 Усл.-печ. 1,45. Уч.-изд.л. 1,25. Тираж 60 экз. Заказ №42

Отпечатано в ИИЦ ФГОУВПО СПГУВК 198035, Санкт-Петербург, Межевой канал, 2

>-3166