«ЧЕЛОВЕЧЕСКИМ ФАКТОР» И БЕЗОПАСНОСТЬ МОРЕПЛАВАНИЯ
И. И. Костылев, докт. техн. наук (ГУМРФ им. академика
С. О. Макарова, e-mail: rectorat@gma.ru), Ю. Н. Мясников, докт.
техн. наук (ФГУП «Крыловский ГНЦ», e-mail: krylov@krylov.spb.ru)
, В. А. Петухов, докт. техн. наук (ГУМРФ им. академика
С. О. Макарова) удк 621.833-182.2:629.5
Статистика сурова, когда говорит, что ежегодного погибает примерно 230 судов мирового флота общим тоннажем 1 000 000 т, унося 1000 человеческих жизней [1]. В связи с этим уместно вспомнить, что в середине прошлого века статистика показывала примерно 300 судов, бесследно исчезающих ежегодно. Возникает закономерный вопрос — в чем причина столь малых успехов в области обеспечения безопасности мореплавания?
Многочисленные исследования этой проблемы до настоящего времени выделяют «человеческий фактор», мотивируя это ошибками экипажа при принятии управляющих решений в аномальных ситуациях. Причем, как утверждается, ошибки являются следствием многих причин: низкая профессиональная подготовка личного состава, физическая
усталость, психологические моменты экипажа судов и т. п. Исходя из такого посыла, судоходные компании планируют мероприятия по повышению безопасной эксплуатации своих судов.
Разделяя эту точку зрения, авторы тем не менее считают необходимым обратить внимание на технический и физиологический аспекты этой важной проблемы.
Современное судно — сложное сооружение, впитавшее в себя достижения науки и практики ХХ века, выполняющее различные функции во взаимодействии с другими судами и портовыми объектами. Центральный элемент в структуре системы «судно» — это судовая энергетическая установка (СЭУ). Процесс использования СЭУ принципиально отличен от процесса использования оборудования, входящего в ее состав, и сводит-
Рис. 1. Система централизованного контроля СЭУ:
АЗ — аварийная защита; АС — аварийная сигнализация; Дш — дешифратор; ИМ — исполнительный механизм; ОД — объект диагностирования; ПАК ТД — программно-аппаратный комплекс технического диагностирования; ПС — предупредительная сигнализация; СДУ — система дистанционного управления; СКИ — система командной информации; Щ — щит управления
Рис. 2. Процедуры управления, контроля и обслуживания в процессе использования СЭУ
1 — управление на конечных режимах; 2 — приготовление к действию; 3 — ввод; 4 — вывод; 5 — управление в действии; 6 — воспроизведение уставок регуляторов; 7 — сравнение текущих значений теплотехнических параметров с уставками; 8 — формирование информации о правильном функционировании; 9 — регулирование; 10 — непрерывное измерение теплотехнических параметров, вычисление технико-экономических показателей (ТЭП); 11 — выявление тенденций изменения теплотехнических параметров и ТЭП; 12 — прогнозирование изменения теплотехнических характеристик; 13 — принятие решения об управляющем воздействии; 14 — воспроизведение уставок предупредительной сигнализации (ПС);
15 — сравнение текущих значений теплотехнических параметров с уставками ПС;
16 — формирование сигнала о выходе за уставку ПС; 17 — установление причины срабатывания ПС; 18 — принятие решения по дальнейшему использованию ЭУ; 19 — воспроизведение уставок аварийной сигнализации (АС); 20 — сравнение текущих значений теплотехнических параметров с уставками АС; 21 — формирование сигнала о выходе за уставку АС; 22 — срабатывание средств аварийной защиты (АЗ); 23 — воспроизведение значений теплотехнических параметров, предшествующих срабатыванию Л3; 24 — установление причины срабатывания Л3; 25 — принятие решения по дальнейшему использованию ЭУ; 26 — планово-предупредительный осмотр; 27 — качественная оценка технического состояния (ТС) по качественным показателям; 28 — определение наработки оборудования; 29 — прогнозирование остаточного ресурса по регламенту; 30 — дефектация; 31 — вывод оборудования из действия; 32 — частичная или полная разборка оборудования; 33 — количественная оценка ТС путем измерения механических параметров; 34 — прогнозирование ТС
по данным дефектации; 35 — принятие решения по дальнейшему использованию оборудования и ЭУ
ся к пониманию системных связей между элементами судового про-пульсивного комплекса «корпус— движитель—передача—главный двигатель» на ходовых и маневренных режимах. Более того, внешние эксплуатационные факторы изменяют не только собственные характеристики взаимодействия каждого элемента пропульсивного комплекса, но и характеристики взаимодействия этих элементов и общие характеристики комплекса. За последние десятилетия на мировом флоте произошли коренные технические изменения, касающиеся управления безопасной эксплуатацией судов. Среди основных направлений совершенствования системы технического использования судов необходимо выделить автоматизацию процессов управления и централизацию процедур контроля за правильным функционированием СЭУ и технических средств судна. Положительный эффект этой эволюции несомненен, но явно проявляются и негативные моменты, усиливающие «человеческий фактор». Во-первых, всякая автоматизация ведет к усложнению объекта и обеспечение его надежности требует дополнительных серьезных усилий. Во-вторых, и это главное, автоматизация процессов управления и контроля реализует вожделенную мечту судовладельца — сокращение экипажа, и в первую очередь машинной команды. Последнее ведет к утрате орга-нолептической составляющей определения текущего технического состояния оборудования СЭУ и, как правило, усиливает влияние «человеческого фактора».
Почему? Попробуем ответить на этот вопрос.
Анализ современных систем автоматизированного управления и централизованного контроля (рис. 1) позволяет сформировать функциональную схему взаимодействия процедур управления, контроля и обслуживания в процессе использования СЭУ [2]. В основе схемы лежат семь групп процедур (рис. 2):
I, III и IV — функции подсистемы контроля и защиты;
II — функции подсистемы регулирования;
V, VI, VII — функции подсистемы диагностирования.
Общий функциональный признак рассматриваемых процедур —
способность решать задачи идентификации технического состояния СЭУ и обеспечивать ее управление и обслуживание. Их принципиальное различие заключается в том, что процедуры контроля и защиты ре-
шаются системой централизованного контроля и автоматизированы,а реализация процедур диагностирования (см. рис. 2, проц. V, VI, VII) возлагается на оператора или ремонтную бригаду.
СУДОСТРОЕНИЕ 3'2014
СУДОВЫЕ ЭНЕ^ГЕТ^ЧЕС^^Е УСТАНОВКИ
Рис. 3. Обобщенная характеристика изменения технического состояния энергетического оборудования:
— тенденция для стран со стабильно развивающейся экономикой;
— тенденция для экономики, переживающей кризис;
— запретная область эксплуатации оборудования; 5 — параметр технического состояния оборудования; 5фтах — предельное значение ресурса по параметру физического износа; 5М"ах — предельное значение ресурса по параметру морального износа; Тр — ресурс оборудования; Дт — теплотехнический параметр
Решение малоизученных и сложных задач «вручную» наталкивается на трудности, вытекающие, во-первых, из необходимости эвристической обработки большого объема информации, а во-вторых, из необходимости логического анализа сложных взаимосвязанных процессов (проц. V, VI). Более того, решение задач дефектации (проц. VII) требует вывода оборудования из действия и частичной или полной его разборки. И то и другое — плохо. В первом случае при высоком уровне автоматизации процессов контроля имеется слабое звено — оператор (см. рис. 1, а), который последовательно включен в автоматизированную цепочку контроля: пульт—оператор—СКИ— СДУ—ИМ — объект диагностики (СЭУ). Во втором из-за несвоевременной разборки механизма нарушается приработка сопрягаемых деталей, что приводит к снижению ресурсных характеристик оборудования (рис. 3).
Парадоксально, но автоматизация не исключает «человеческий фактор», а, напротив, усиливает его, так как даже хорошо подготовленный оператор (механик), как показывает физиология, а эргономика подтверждает, способен обработать в
реальном масштабе времени информационный поток в 5—10 бит/с.
Практика свидетельствует о том, что в аномальных ситуациях информационный поток, по разным источникам, достигает 30—50 бит/с. Оператор, вынужденный принимать решения, как правило, ошибается со всеми вытекающими негативными последствиями (океан ошибок не прощает).
Именно поэтому еще в 1985 г. международная конференция (США), впервые обсуждавшая роль «человеческого фактора» при авариях и катастрофах на земле, в море, воздухе, сформировала направления развития автоматизированных систем централизованного контроля на базе внедрения компьютерных технологий, обеспечивающих обработку контролируемых параметров и представление информации оператору о техническом состоянии объекта в словесно-рекомендательной форме (программно-аппаратный комплекс технического диагностирования — ПАК ТД — см. рис. 1, б). Компьютерные (информационные) технологии потребовали высокой степени формализации операций диагностирования (см. рис. 2, проц. V, VI, VII) и единообразия в методах написания алгоритмов оп-
ределения технического состояния СЭУ и прогнозирования его изменения. Фирмы — производители энергетического оборудования, понимая конкурентные преимущества диагностически обеспеченных изделий, развернули исследования и разработки алгоритмов их реализации. К настоящему времени сложилась технологическая цепочка диагностического обеспечения СЭУ, включающая:
— содержательные и формализованные алгоритмы, разрабатываемые изготовителем оборудования и проектантом судна;
— программную реализацию алгоритмов диагностирования в комплексной системе управления техническими средствами судна.
В мировой практике сложились хорошо известные тандемы: MAN— STL; «Вяртсиля»—Autronica, Norkontrol; ОКБМ им. Африканто-ва—НПО «Аврора» и т. п.
На современном автоматизированном судне ПАК ТД стал неотъемлемой частью информационно-измерительной системы и создал не только благоприятные условия для работы механика, но и значимо снизил вероятность его ошибки при принятии решений по управляющему
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.