Розробка аналізатора для підвищення безпеки морського судноплавства і його експериментальне дослідження

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.239093

Ключові слова:

управління морським транспортом, людський фактор, ергатична система, безпека мореплавання

Анотація

На основі емпіричних експериментальних даних були ідентифіковані зв’язки, що вказують на вплив реакцій навігаторів (судноводіїв) на такі показники управління судном як маневреність і безпека. Це сформувало гіпотезу про невипадковий зв’язок між діями навігатора, його реакціями та параметрами управління морським транспортом.

У рамках зазначеної гіпотези були запропоновані логіко-формальні підходи, що дозволяють застосувати серверні дані як морських симуляторів, так і діючих суден морського транспорту з метою своєчасної ідентифікації виникнення критичної ситуації з ймовірними катастрофічними наслідками.

Запропоновано метод обробки навігаційних даних, що заснований на аналізі темпоральних зон, який дозволив попередити прояви зниження результативності управління морським транспортом на 22,5 %. На основі кластерного аналізу і автоматизованих нейронних мереж вдалося виділити часові фрагменти управління судном і класифікувати їх відповідно до рівня небезпеки. При цьому тестова помилка нейронної мережі склала лише 3,1 %, а помилка навчання 3,8 %, що забезпечує високу якість отриманих результатів моделювання.

Запропоновані підходи були апробовані із застосуванням навігаційного тренажера Navi Trainer 5000 navigation simulator (Wärtsilä Corporation, Фінляндія). Проведене імітаційне моделювання системи ідентифікації критичних ситуації під час управління морським транспортом дозволило зменшити ймовірність виникнення катастрофічних ситуацій на 13,5 %. Використання автоматизованих штучних нейронних мереж дозволило проводити ідентифікацію критичних ситуацій в режимі реального часу на основі бази даних управління морським транспортом на капітанському містку для індивідуального навігатора

Біографії авторів

Павло Сергійович Носов, Херсонська державна морська академія

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра судноводіння

Сергій Миколайович Зінченко, Херсонська державна морська академія

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра управління судном

Віктор Володимирович Плохіх, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна

Доктор психологічних наук, професор

Кафедра загальної психології

Ігор Степанович Попович, Херсонський державний унiверситет

Доктор психологічних наук, професор

Кафедра психології

Юрій Олександрович Прокопчук, Інститут технічної механіки Національної академії наук України

Доктор технічних наук, доцент, провідний науковий співробітник

Відділ системного аналізу та проблем управління

Дмитро Володимирович Макарчук, Херсонська державна морська академія

Кандидат технічних наук, доцент, завідувач кафедрою

Кафедра судноводіння

Pavlo Mamenko, Mediterranean Shipping Company (Cyprus) Ltd.

Captain Deep Water

Vladyslav Moiseienko, Adnoc Logistics & Services

Mate

Андрій Павлович Бень, Херсонська державна морська академія

Кандидат технічних наук, професор, проректор з науково-педагогічної роботи

Посилання

  1. Longino, J. T. (2020). Navigating the Ship of Theseus from typology to cartography. Megataxa, 1 (1). doi: https://doi.org/10.11646/megataxa.1.1.8
  2. Lazarowska, A. (2019). Research on algorithms for autonomous navigation of ships. WMU Journal of Maritime Affairs, 18 (2), 341–358. doi: https://doi.org/10.1007/s13437-019-00172-0
  3. Lisaj, A. (2019). Implementation of e-Navigation Strategies for RIS Centres Supporting Inland Navigation. TransNav, the International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, 13 (1), 145–149. doi: https://doi.org/10.12716/1001.13.01.14
  4. Nosov, P., Ben, A., Zinchenko, S., Popovych, I., Mateichuk, V., Nosova, H. (2020). Formal approaches to identify cadet fatigue factors by means of marine navigation simulators. Proceedings of the 16th International Conference on ICT in Education, Research and Industrial Applications. Integration, Harmonization and Knowledge Transfer. Volume II: Workshops. Vol. 2732. Kharkiv, 823–838. Available at: http://ceur-ws.org/Vol-2732/20200823.pdf
  5. Rudolf, D., Triyanti, V. (2020). Designing a Device for Measuring Human Reaction Time. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 847, 012051. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/847/1/012051
  6. Blom, T. (2018). Organisational wellness: Human reaction to change. South African Journal of Business Management, 49 (1). doi: https://doi.org/10.4102/sajbm.v49i1.2
  7. Kumbhar, O., Sizikova, E., Majaj, N., Pelli, D. (2020). Anytime Prediction as a Model of Human Reaction Time. arXiv.org. Available at: https://arxiv.org/pdf/2011.12859.pdf
  8. Castro-Palacio, J. C., Fernández-de-Córdoba, P., Isidro, J. M., Sahu, S., Navarro-Pardo, E. (2021). Human Reaction Times: Linking Individual and Collective Behaviour Through Physics Modeling. Symmetry, 13 (3), 451. doi: https://doi.org/10.3390/sym13030451
  9. Abbasi‐Kesbi, R., Memarzadeh‐Tehran, H., Deen, M. J. (2017). Technique to estimate human reaction time based on visual perception. Healthcare Technology Letters, 4 (2), 73–77. doi: https://doi.org/10.1049/htl.2016.0106
  10. Wróbel, K., Gil, M., Chae, C.-J. (2021). On the Influence of Human Factors on Safety of Remotely-Controlled Merchant Vessels. Applied Sciences, 11 (3), 1145. doi: https://doi.org/10.3390/app11031145
  11. Columbus, S., Münich, J., Gerpott, F. H. (2020). Playing a different game: Situation perception mediates framing effects on cooperative behaviour. Journal of Experimental Social Psychology, 90, 104006. doi: https://doi.org/10.1016/j.jesp.2020.104006
  12. Sun, Q., Ma, R., Hao, Q., Hu, F. (2013). Space encoding based human activity modeling and situation perception. 2013 IEEE International Multi-Disciplinary Conference on Cognitive Methods in Situation Awareness and Decision Support (CogSIMA). doi: https://doi.org/10.1109/cogsima.2013.6523845
  13. Horstmann, K. T., Ziegler, M. (2019). Situational perception and affect: Barking up the wrong tree? Personality and Individual Differences, 136, 132–139. doi: https://doi.org/10.1016/j.paid.2018.01.020
  14. Liu, Y. (2020). Survey of Intelligent Recommendation of Academic Information in University Libraries Based on Situational Perception Method. Journal of Education and Learning, 9 (2), 197. doi: https://doi.org/10.5539/jel.v9n2p197
  15. Solovey, O., Ben, A., Dudchenko, S., Nosov, P. (2020). Development of control model for loading operations on heavy lift vessels based on inverse algorithm. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (2 (107)), 48–56. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.214856
  16. Zinchenko, S., Tovstokoryi, O., Nosov, P., Popovych, I., Kobets, V., Abramov, G. (2020). Mathematical support of the vessel information and risk control systems. CEUR Workshop Proceedings. Vol. 2805. Kherson, 335–354. Available at: http://ceur-ws.org/Vol-2805/paper25.pdf
  17. Blynova, O. Ye, Popovych, I. S., Bokshan, H. I., Tsіlmak, O. M., Zavatska, N. Ye. (2019). Social and Psychological Factors of Migration Readiness of Ukrainian Students. Revista ESPACIOS, 40 (36). Available at: http://www.revistaespacios.com/a19v40n36/a19v40n36p04.pdf
  18. Popovych, I., Kuzikova, S., Shcherbak, T., Blynova, O., Lappo, V., Bilous, R. (2021). Empirical research of vitality of representatives of parachuting and yoga practice: a comparative analysis. Journal of Physical Education and Sport, 21 (1), 218–226. doi: https://doi.org/10.7752/jpes.2021.01029
  19. Prokopchuk, Yu. A. (2017). Nabrosok formal'noy teorii tvorchestva. Dnepr: PGASA, 451. Available at: https://www.academia.edu/35311185/Prokopchuk_Y.A._Sketch_of_the_Formal_Theory_of_Creativity._Monograph._-_Dnepr_PSACEA_Press_2017._-_452_p
  20. Khrennikov, A. Y., Nilson, M. (2004). Theory of P-Adic Valued Probability. P-Adic Deterministic and Random Dynamics, 229–254. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4020-2660-7_13
  21. Popovych, I., Blynova, O., Nosov, P., Zinchenko, S., Kononenko, O. (2021). Psychological factors of competitiveness of the women’s youth handball team. Journal of Physical Education and Sport, 21 (1), 227–235. doi: https://doi.org/10.7752/jpes.2021.01030
  22. Chung, N.-P. (2020). Gromov-Hausdorff distances for dynamical systems. Discrete & Continuous Dynamical Systems - A, 40 (11), 6179–6200. doi: https://doi.org/10.3934/dcds.2020275
  23. Nosov, P., Zinchenko, S., Ben, A., Prokopchuk, Y., Mamenko, P., Popovych, I. et. al. (2021). Navigation safety control system development through navigator action prediction by data mining means. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (9 (110)), 55–68. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.229237
  24. Plokhikh, V. V. (2021). Assessment of subject’s readiness for urgent actions using the variations of sensorimotor response tasks. Insight: The Psychological Dimensions of Society, 5, 46–65. doi: https://doi.org/10.32999/2663-970x/2021-5-4
  25. Plokhikh, V. V. (2002). Temporal parameter of anticipation during tracking of moving object. Psikhologicheskii Zhurnal, 23 (2), 47–54. Available at: https://www.researchgate.net/publication/295494615_Temporal_parameter_of_anticipation_during_tracking_of_moving_object
  26. Prokopchuk, Yu. A. (2009). Intellectual Synergetic Management of Dynamic Systems. Iskusstvenniy intellekt, 4, 12–21. Available at: https://www.researchgate.net/publication/352483422_Intellectual_Synergetic_Management_of_Dynamic_Systems_Intellektualnoe_sinergeticeskoe_upravlenie_dinamiceskimi_sistemami
  27. Yoshida, M., Shimizu, E., Sugomori, M., Umeda, A. (2021). Identification of the Relationship between Maritime Autonomous Surface Ships and the Operator’s Mental Workload. Applied Sciences, 11 (5), 2331. doi: https://doi.org/10.3390/app11052331
  28. Cordeiro, E., Coelho, A., Nepomuceno, M. (2016). Comparison between the human reactions in a simulacrum and in a real fire situation. Fire and Evacuation Modelling Technical Conference 2016 (FEMTC 2016). Torremolinos. Available at: https://ubibliorum.ubi.pt/bitstream/10400.6/5393/3/EC%2cLC%2cMN-%20Comparing%20human%20behavior%20in%20fire%20with%20fire%20drills%2c%20FEMTC%202016%2c%20Spain%2c%20Nov.%202016.pdf
  29. Mu, H. L., Wang, J. H., Mao, Z. L., Sun, J. H., Lo, S. M., Wang, Q. S. (2013). Pre-Evacuation Human Reactions in Fires: An Attribution Analysis Considering Psychological Process. Procedia Engineering, 52, 290–296. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.02.142
  30. Klets, D., Gritsuk, I. V., Makovetskyi, A., Bulgakov, N., Podrigalo, M., Kyrychenko, I. et. al. (2018). Information Security Risk Management of Vehicles. SAE Technical Paper Series. doi: https://doi.org/10.4271/2018-01-0015
  31. Gritsuk, I. V., Volkov, V., Mateichyk, V., Grytsuk, Y., Nikitchenko, Y., Klets, D. et. al. (2018). Information Model of V2I System of the Vehicle Technical Condition Remote Monitoring and Control in Operation Conditions. SAE Technical Paper Series. doi: https://doi.org/10.4271/2018-01-0024
  32. Dyagileva, O., Goridko, N., Popova, H., Voloshynov, S., Yurzhenko, A. (2020). Ensuring sustainable development of education of future maritime transport professionals by means of network interaction. E3S Web of Conferences, 166, 10003. doi: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016610003

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-08-31

Як цитувати

Носов, П. С., Зінченко, С. М., Плохіх, В. В., Попович, І. С., Прокопчук, Ю. О., Макарчук, Д. В., Mamenko, P., Moiseienko, V., & Бень, А. П. (2021). Розробка аналізатора для підвищення безпеки морського судноплавства і його експериментальне дослідження. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(3(112), 27–35. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.239093

Номер

Том 4 № 3(112) (2021): Процеси управління

Розділ

Процеси управління

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Pavlo Nosov, Serhii Zinchenko, Viktor Plokhikh, Ihor Popovych, Yurii Prokopchuk, Dmytro Makarchuk, Pavlo Mamenko, Vladyslav Moiseienko, Andrii Ben

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.