Технические науки/ 4.Транспорт

Д.т.н. Вычужанин В.В., Бойко В.Д.

Одесский национальный морской университет, Украина

Система поддержки принятия решений

Современное судно представляет собой сложную совокупность технических систем, подсистем и технического оборудования, влияющих на безопасную эксплуатацию судов и во многом определяющих их живучесть.

Из анализа результатов эксплуатации судов следует, что, не смотря на принимаемые меры по обеспечению безопасности мореплавания, количество аварийных случаев на море остается высоким. Соблюдение на стадии проектирования и постройки нормативных требований не является достаточным условием для обеспечения живучести судов при их эксплуатации. Существующие системы оценки состояния судовых технических систем контролируют в основном процессы реального времени, предоставляя информацию о текущем состоянии систем, не обобщая ее и не пытаясь прогнозировать возможные варианты эволюции параметров систем во времени.

Исходя из изложенного, обеспечение живучести судовых технических систем в целях повышения уровня безопасной эксплуатации судов и снижения их аварийности является по-прежнему актуальной научно-технической задачей.

Для оценки живучести судовых технических систем предлагается использовать систему поддержки принятия решений (СППР).

Разработанная СППР оценивает: общее состояние систем, используя единую систему параметров узлов; значения характеристик узлов и взаимодействие, основанное на значении и динамике входящих и исходящих параметров. Ядром СППР является иерархически организованная когнитивно-информационная модель судовых технических систем. Концептуальной единицей модели является объект, рассматриваемый как составная часть информационной модели с индивидуальными характеристиками. Каждый узел подключается к системе, либо как виртуальный компонент библиотеки узлов (модель функционирующего узла системы), либо как реальный компонент, подключаемый через информационный интерфейс, получающий на входе параметры технической диагностики систем, и преобразующий их в системные параметры СППР. Узлы когнитивно-информационной модели объединяются в иерархическую, взаимосвязанную систему, организованную на нескольких уровнях иерархии. На рис.1 приведена разработанная обобщенная структурная схема оценки судовых технических систем с учетом их иерархии.

Рис.1. Иерархическая обобщенная структурная схема оценки судовых технических систем

На верхнем уровне иерархии осуществляется общая интегральная оценка живучести всего технического комплекса - R. Она складывается из оценок отдельных комплексов (от 1 до N), каждая из которых в свою очередь включает в себя оценку живучести входящих в его состав: технических систем (от 1s до Ns для каждого комплекса); подсистем (от 1p до Np для каждой системы); компонентов (от 1k до Nk для каждой подсистемы).

Следующий шаг оценки живучести технических систем заключается в использовании логических уравнений связи конъюнктивно-дизъюнктивного типа или средств нечеткой логики и нейронного моделирования. Использованием аппарата нечеткой логики оценивается состояние системы в обобщенных оценках либо в точных значениях функции доверия на всем спектре значений. Такое представление обеспечивает ранжировку событий по опасности и по времени наступления, позволяя принимать меры для устранения в первую очередь наиболее критичных и неотложных уязвимостей в системе.

СППР функционирует в следующих режимах поддержки принятия решений. В режиме интегральной оценки система указывает на возможные в разные моменты времени неисправности, оценивает их критичность и выдает рекомендации по восстановлению/замене узлов в зависимости от их влияния на систему и экономического эффекта. В режиме дифференциальной оценки система оценивает каждую из иерархий технических систем по категории "система – подсистема – узел" и выдает рекомендации аналогичные режиму интегральной оценки. В поисковом режиме система моделирует возможные неисправности и выход из строя узлов с различными целевыми функциями поиска. Целями поиска в таком режиме являются поиск критических и уязвимых мест системы, оценка различных вариантов профилактики системы (в зависимости от критичности и экономического эффекта – при этом экономический эффект может выражаться в ценовой и в ресурсозатратной форме), наихудшие сценарии возможных неисправностей и возможность "аварийных резонансов" – когда выход из строя незначительных элементов может повлечь за собой каскадную цепь поломок и выходов из строя систем.

Разработанная СППР, основывающаяся на когнитивно-информационной модели судовых технических систем, позволяет на стадии проектирования систем осуществить моделирование возможных сценариев неисправностей и устранить уязвимые места конструктивными методами, в частности резервированием уязвимых участков. На стадии эксплуатации СППР позволяет оценить критичность технических узлов и в зависимости от риска выхода из строя этих узлов формировать рекомендации по профилактическому ремонту и замене технических систем. На стадии упреждения аварии СППР позволяет формировать рекомендации по мерам направленным на возможное предотвращение более серьезных аварий.