CC BY
22
УДК: 656.61.052:639.2:004.942
С. В. Карташов, В. И. Меньшиков, К. В. Пеньковская
ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ПРИНЦИПА «ВЛАДЕНИЯ СИТУАЦИЕЙ» В ПРОМЫСЛОВЫХ ОПЕРАЦИЯХ
Практически любую промысловую операцию можно описать с помощью математической структуры, которая фиксирует текущую проблемную промысловую ситуацию, образующуюся за счет взаимодействия технических, человеческих, биологических факторов и факторов окружающей среды, при этом для заданной математической системы проблемной промысловой операции и фиксированной структуры предпочтений промысловика можно составить последовательность пар «состояние ситуации - результат разрешения». Появление этих пар, связанных отношением предпочтения, которое, в свою очередь, определено на уровне критериев эффективности и безопасности, следует рассматривать как признак фиксации того, что промысловик полностью владеет промысловой ситуацией и способен обеспечить как эффективность, так и безопасность промысла. Установлено, что алгоритм разрешения проблемных промысловых ситуаций на судах рыболовных компаний должен быть обеспечен информационным ресурсом и фиксированными критериями эффективности и безопасности, выраженными, к примеру, через величину максимальной прибыли. В этом случае дополнительное привлечение взаимосвязи «ситуация - информированность - предпочтение», которая обеспечивает связанность фазовых переходов состояния промысловика с его информированностью и предпочтительностью при разрешении проблемной промысловой ситуации, позволяет оценить надежность реализации принципа «владения промысловой ситуацией».
Ключевые слова: проблемная промысловая ситуация, принцип «владения ситуацией», промысловая информация, надежность реализации принципа.
Введение
Любую промысловую операцию в общем виде можно описать с помощью математической структуры, которая фиксирует текущую промысловую ситуацию, образованную взаимодействием таких факторов, как технические, человеческие, биологические, и факторов окружающей среды. В тех случаях, когда взаимодействие этих факторов приводит к угрозам ведения безопасного промысла, судовая организационно-техническая система несения промысловой вахты через согласованные и целенаправленные решения и последующие управления должна разрешать опасную ситуацию. Используя результаты исследований, выполненных в [1], можно принять, что процесс эволюции промысловых ситуаций от безопасного состояния к опасному состоянию можно представить в виде последовательности фазовых переходов
X ^Х2 ^ . . . ^X,,, не N. (1)
Очевидно, что в этом случае отдельные дискретные состояния промысловой ситуации следует рассматривать как временную последовательность, в которой описывается общий непрерывный процесс перехода от безопасной промысловой ситуации Х1 к опасной ситуации Хп.
Опираясь на результаты работы [1], примем, что структурная модель опасной промысловой ситуации может быть представлена следующим образом:
X, = (Л, V, Q, Р, А R, G), (2)
где факторы Л заданы и формируют опасную ситуацию, определено исходное множество допустимых решений и соответствующих управлений V, а также принят обобщенный критерий эффективности и безопасности промысловой операции Q. Структура предпочтений Р в выражении (2) отражает способность промысловика к формализованному представлению о «лучшем» или «худшем» результате управления текущим состоянием промысловой ситуации в последовательности (1). Однако такая структура предпочтений может быть использована промысловиком лишь при четко определенной цели R промысловой операции и с привлечением промыслового (например, информационного) ресурса G. В этом случае ресурс G и оператор соответствия L позволяют представить процесс разрешения проблемной промысловой ситуации как переход вида
X, -— X
который можно более детально представить, например, с помощью последовательности пар (Xn, Ln (G)). При этом переход от проблемной промысловой ситуации Xn к безопасной ситуации X1, с одной стороны, должен быть реализован при выполнении промысловой операции с максимальным показателем эффективности, а с другой - должен дать возможность поддерживать при ведении промысла безопасность мореплавания на принятом уровне.
Если далее допустить, что при разрешении проблемной промысловой ситуации в последовательности пар величин (Xn, Ln (G)) ее составляющие независимы, а оператор соответствия, с учетом выделенного ресурса, способен формировать стремление, записанное как
(X„A(G)(X2,L2(G). . . ^ (Xn,Ln(G)), (3)
то это стремление при ne N позволяет сформулировать условие, когда структура предпочтений P промысловика обеспечивает ему способность к реализации принципа «владения ситуацией». Так, если структура P из принятой системы (2) обеспечивает ему возможность составить последовательность пар вида (3), связанных отношением предпочтения « ^ » по критериям эффективности и безопасности промысловой операции, то последовательность (3) уже можно рассматривать как признак того, что промысловик владеет промысловой ситуацией и способен обеспечить как эффективность, так и безопасность промысла [1]. Однако здесь следует отметить, что в работе [1] остается открытым вопрос о надежности реализации промысловиком принципа «владения промысловой ситуацией», даже в тех случаях, когда алгоритм разрешения проблемной промысловой ситуации обеспечен промысловой информацией, рассматриваемой как информационный ресурс, а качество разрешения проблемной ситуации определяется величиной максимальной прибыли.
Оценка надежности владения промысловой ситуацией вахтенным промысловиком
В рамках представления о разрешении проблемных промысловых ситуаций на судах рыболовных компаний алгоритм такого разрешения должен быть обеспечен информационным ресурсом, который можно представить следующей зависимостью:
I = Р (Il, 12 ),
где I1 - априорная информация о состоянии судна, о состоянии объекта лова и окружающей среде, используемая в механизме предвидения (планирование технологии добычи), т. е. информация, которая задается заранее и не изменяется в течение длительного времени; I2 - текущая переменная информация, получаемая судоводителем в процессе ведения промысла и управления промысловыми операциями [2].
Правильный выбор составляющих I1 и I2 информационного ресурса с учетом их взаимозависимости является одним из способов одновременного повышения как экономической эффективности, так и безопасности ведения промысла. Предельную эффективность и безопасность промыслового судна можно представить через величину максимальной прибыли, определенную как
J = max max p (I1, I2). (4)
I1 12
Традиционные методы представления переменной промысловой информации I2 обычно зависят от априорных данных о характеристиках источников погрешностей, вносящих текущую неопределенность в I2. Очевидно, что далеко не все источники промысловой неопределенности можно описать узким классом статистических моделей, принятых для промысловой практики. Такие трудности приводят к необходимости повышения вероятностного уровня при оценке надежности реализации промысловиком принципа «владения промысловой ситуацией». Поэтому проанализируем влияние информированности промысловика на надежность реализации им принципа «владения промысловой ситуацией», если заданы последовательность пар (3) и критерий максимальной прибыли (4). Кроме того, для оценки надежности этого принципа дополнительно привлечем последовательность фазовых переходов вида «ситуация - информированность - предпочтение», которая связывает фазовые переходы ситуаций из состояния в состояние в последовательности (3) с информированностью промысловика и его способностью к раз-
решению проблемной промысловой ситуации. Использование этой взаимосвязи позволяет сформулировать ряд гипотез относительно состояний промысловика с учетом его информированности и способности к разрешению проблемной промысловой ситуации в рамках принципа «владения промысловой ситуацией».
Пусть промысловик при разрешении проблемной промысловой ситуации находится в одном из следующих состояний:
- Н0 - промысловик информирован, что реализует заданную цель на парах (Хп, Ln (С)) в последовательности (3);
- Н - промысловик информирован, что не реализует заданную цель на парах (Хп Ln (С)) в последовательности (3);
- Н2 - промысловик не информирован, но интуитивно способен реализовать заданную цель на парах (Хп Ln (С)) в последовательности (3);
- Н3 - промысловик не информирован и не способен реализовать заданную цель на парах вида (Хп Ln (С)) в последовательности (3).
Кроме того, пусть случайное время нахождения промысловика в состоянии Н] до перехода за один шаг в состояние Н- определяется функцией распределения Фу(0, а случайное время нахождения промысловика до момента первого прихода в состояние, при котором он не владеет ситуацией Н3 - функцией Фг(г). Если допустить, что из состояния промысловика Н0 возможны только переходы в состояния Н или Н2, то функцию Ф0(г) следует искать в виде суммы 2-х сверток [3], т. е.
Ф0 ^)= Фо1 (t) * Ф: (t) + Ф02 (t) * Ф2 (t), где знаком «*» обозначена свертка двух законов распределения, причем
г
Ф01 (г)* Ф: (г) =|фм (х)dФ1 (г - х);
0
г
ф02(г)*Ф2(г) ={Ф02(х)dФ2(г - х).
0
Функции ф01(г) и ф02(г) можно найти, если использовать следующие предположения. Так, если промысловик находится в состоянии Н3 (полная потеря управляемости промысловой операцией) на интервале времени (х, х + Ах) до момента его перехода в состояние Н2, то вероятность такого события будет равна
[1 - R1 ( х )] Г' ( х ) Ах = Q1 (х ) Г' ( х )Дх,
где Г(х) - закон распределения времени до сбоя в реализации принципа «владения промысловой ситуацией»; R1(x) - закон распределения времени интуитивной способности промысловика реализовать на последовательности (3) принцип «владения промысловой ситуацией», причем
а (х) = [1 - ^ (х)].
Аналогично вероятность того, что субъект находится в состоянии Н2 на интервале (х, х + Ах) до момента его перехода в состояние Н3 (полная потеря управляемости промысловой операцией), может быть определена следующим образом:
[1 - Г ( х )] R' ( х ) Дх = Г * ( х ) R' ( х )Дх.
Устремляя величину Ах к нулю и суммируя по всем х от нуля до г, получим
г
ф 01(0 =| Ш х^Г (х);
0
t
Ф 02(0 =| Р( x)dR1 (х).
о
Функции Ф^О и Ф2(0, в свою очередь, можно искать в виде следующей суммы сверток: Ф1 (0 = Ф11 (О * Ф1 (О + Ф12 (0 * Ф2 (О + Ф13 (О;
Ф2 (t) = Ф21 ^) * Ф1 (t) + Ф22 (t) * Ф2 (t) + Ф23 (t).
Путем рассуждений, аналогичных при нахождении Ф0КО, найдем:
t t х
Фll(t) =| т (х )£( х х)+ | [{ Rl( у ^Т (у )]dF (х), (5)
0 0 0
где Т(х) - закон распределения времени, когда промысловик не способен реализовать на парах (3) принцип «владения промысловой ситуацией».
В выражении (5) первое слагаемое является вероятностью того, что промысловик перейдет в состояние Н3 после состояния Нь но раньше наступления состояния Н2, а второе - вероятностью того, что состояние Н2 не реализуется, поскольку к требуемому моменту времени еще существует состояние Н.
Кроме того, аналогично можно получить
t
Ф12(0 =| F *( х )в( х); (6)
0
t
Ф13(t) =| [1 - в( х)]^ (х). (7)
0
Выражение (6) определяет вероятность Ф^О того, что у промысловика момент начала состояния Н2 наступает после завершения состояния Нь но до момента состояния Н3. Равенство (7) является оценкой вероятности Фв(0 того, что состояние Н3 у промысловика должно сформироваться до появления состояния Н
Заключение
Определено, что практически любую промысловую операцию можно описать с помощью математической структуры, которая, фиксируя текущую проблемную промысловую ситуацию, образуется за счет взаимодействия таких факторов, как технические средства, промысловик, объект лова и окружающая среда. Причем для заданной математической системы проблемной промысловой операции и фиксированной структуры предпочтений промысловика можно составить последовательность пар «состояние ситуации - результат разрешения». Пары, связанные отношением предпочтения, по критериям эффективности и безопасности следует рассматривать как признак того, что промысловик полностью владеет промысловой ситуацией и способен обеспечить как эффективность, так и безопасность промысла.
Показано, что при разрешении проблемных промысловых ситуаций на судах рыболовных компаний алгоритм такого разрешения должен быть обеспечен информационным ресурсом и фиксированными критериями эффективности и безопасности, выраженными, например, через величину максимальной прибыли. Тогда дополнительное привлечение взаимосвязи «ситуация - информированность - предпочтение», которая связывает фазовые переходы ситуаций из состояния в состояние с информированностью промысловика и его способностью к реализации принципа «владения промысловой ситуацией», позволяет, с одной стороны, оценить надежность реализации принципа, а с другой - описать динамику поведения промысловика при разрешении проблемной промысловой ситуации.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Карташов С. В., Шутов В. В., Меньшиков В. И. Реализация принципа владения ситуацией при выполнении промысловых операций // Рыбное хозяйство. 2014. № 2. С. 110-113.
2. Марковский И. Н., Позняков С. И., Меньшиков В. И. Функциональная готовность «человеческого элемента» при восприятии навигационной информации от экспертных систем // Рыбное хозяйство. 2013. № 6. С. 93-95.
3. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. М.: Мир, 1984. Т. 2. 751с.
Статья поступила в редакцию 06.10.2016
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Карташов Сергей Вениаминович - Россия, 183036, Мурманск; Мурманский государственный технический университет; аспирант кафедры судовождения; [email protected].
Меньшиков Вячеслав Иванович - Россия, 183036, Мурманск; Мурманский государственный технический университет; д-р техн. наук; профессор кафедры судовождения; [email protected].
Пеньковская Ксения Вячеславовна - Россия, 183036, Мурманск; Мурманский государственный технический университет; канд. техн. наук; доцент кафедры судовождения; [email protected].
S. V. Kartashov, V. I. Menshikov, K. V. Penkovskaya
EVALUATION OF RELIABILITY OF THE PRINCIPLE OF "SITUATIONAL AWARENESS" IN FISHING OPERATIONS
Abstract. Almost any fishing operation can be described by a mathematic structure that fixes the current problematic situation of fishing, formed due to the interaction of technical, human, biological and environmental factors. Besides, for the given mathematical system of problematic fishing operations and fixed structures of fisher's preferences, a sequence of pairs "state of the situation - the result of resolution" can be made. The appearance of these pairs, related by the relation of the preferences, which in turn is defined at the level of the criteria of efficacy and safety, should be considered as a sign of statement of the fact that a fisherman fully awares commercial situation and is able to ensure both efficiency and safety of the fishery. It is shown that the algorithm of the solution of problematic commercial situations on the vessels of the fishing companies must be provided with an information resource and fixed criteria of efficacy and safety, expressed, for example, in terms of the maximum profit. In this case, the additional attraction of the relationship "the situation - awareness - preference", which provides connectivity of the phase transitions of the fisher's state with its awareness and preference in solving the problem of commercial fishing situations, evaluates the reliability of the principle of "awareness of commercial situation".
Key words: problematic commercial situation, principle of situational awareness, fishing commercial information, reliability of implementation of principle.
REFERENCES
1. Kartashov S. V., Shutov V. V., Men'shikov V. I. Realizatsiia printsipa vladeniia situatsiei pri vypolnenii promyslovykh operatsii [Actualization of the principle of situational awareness in commercial fishing operations]. Rybnoe khoziaistvo, 2014, no. 2, pp. 110-113.
2. Markovskii I. N., Pozniakov S. I., Men'shikov V. I. Funktsional'naia gotovnost' «chelovecheskogo elementa» pri vospriiatii navigatsionnoi informatsii ot ekspertnykh sistem [Functional readiness of "human element" while perceiving the navigation information from expert systems]. Rybnoe khoziaistvo, 2013, no. 6, pp. 93-95.
3. Feller W. An Introduction to Probability Theory and Its Applications. 3rd Edition. John Wiley and Sons (WIE). 1968. 528 p.
Kartashov Sergey Veniaminovich - Russia, 183036, Murmansk; Murmansk State Technical University; Postgraduate Student of the Department of Navigation; [email protected].
Menshikov Vyacheslav Ivanovich — Russia, 183036, Murmansk; Murmansk State Technical University; Doctor of Technical Sciences; Professor of the Department of Navigation; [email protected].
Penkovskaya Ksenia Vyacheslavovna — Russia, 183036, Murmansk; Murmansk State Technical University; Candidate of Technical Sciences; Assistant Professor of the Department of Navigation; [email protected].
The article submitted to the editors 06.10.2016
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
