Дополнение к сборнику докладов конференции НЕВА

THE twelfth International Conference
on Commercial Shipbuilding,
marine technologies for ocean
& offshore development,
ship repair, & production
of ship equipment
■
ssia
e
s t. p
sb
ter
urg
■ ru
3
1
20
.09.
6
2
–
двенадцатая
■ 25
г
р
международная конференция
бу
тер
е
п
по гражданскому судостроению,
кт
са н
■
морской технике освоения океана и шельфа,
сия
ро с
судоремонту и производству судового оборудования
дополнение к сборнику тезисов докладов ■ Annex to abstracts
НЕВА 2013
Дополнение к Сборнику тезисов докладов
Пленарная сессия
Гражданское судостроение, морская техника освоения
океана и шельфа, судоремонт и производство
судового оборудования в России. Взгляд в будущее
Перспективы развития отечественного судостроения
и роли судостроительного кластера в развитии отрасли
Балыбердин А. Л.
Административный Департамент Правительства РФ, Морская коллегия
В сегодняшних реалиях на мировых рынках судостроения происходят значительные изменения, которые
связаны с оптимизацией производственно-технологических процессов (появление типового дизайна
и типовых проектов, массовизация модульного конструирования, управления жизненным циклом изделия
и внедрение автоматизированных систем проектирования и управления). Формируются новые требования
к производству продукции, включающие требования по энергоэффективности, экологичности, интеллектуальному оснащению, требования по тоннажу и географии размещения производства.
Эти изменения ведут к перераспределению позиций участников отрасли, а также формированию новых
перспективных ниш специализации и создают новые условия для развития мирового судостроения. Опыт
развития судостроения стран-лидеров рынка демонстрирует эффективность применения кластерного
подхода в вопросах поиска эффективных организационных решений. Формирование кластерной структуры отрасли успешно применяется как инструмент государственной политики в сфере судостроения
во многих развитых странах мира – прежде всего, в странах Западной Европы, Южной Корее и Японии.
Более того, реализация кластерной политики, фактически, стала основным условием для достижения
лидерских позиций в судостроении. Кластерная политика в судостроении – практика, которую перенимают
и развивающиеся судостроительные» страны: морской промышленный кластер в Индонезии, кластер
судостроения Бразилии и другие.
Судостроительная промышленность представляет собой сложный комплекс исследовательских,
проектно-конструкторских, промышленных предприятий различного назначения (судостроение, судоремонт, машиностроение, приборостроение, электроника, проектирование и производство вооружения для
военных кораблей).
Судостроение является одной из основных отраслей промышленности (наряду с тяжелым транспортным,
энергетическим машиностроением, автомобилестроением, химической, фармацевтической, пищевой,
текстильной отраслями промышленности), формирующих бюджеты различного уровня (как федерального,
так и регионального).
Потенциал судостроения, расположенного на территории Российской Федерации является уникальным.
В Западном, Северном, Южном и Дальневосточном регионах расположено большое число предприятий
судостроения и судоремонта. В основном все они принадлежат к промышленной сфере. Наряду с ними
осуществляют свою деятельность множество научных организаций, занимающихся исследованиями
и разработками новейших технологических судостроительных проектов.
В настоящее время, как и во многих странах ЕС и Юго-Востока, судостроение России проходит этап
реорганизации отрасли, которая заключается в реструктуризации корпоративной структуры и территориальном перераспределении мощностей. Реорганизация отрасли вызвана прежде всего трансформацией
глобальных рынков судостроительной продукции. Крупные игроки, к числу которых относятся судостроительные сектора России, должны отреагировать на эти изменения, определив направления оптимизации
производственно-технологических процессов, обеспечив запуск следующего инновационно-технологического цикла и сформировав эффективную рыночную политику.
Перспективы развития российского судостроения в целом и входящего в него судостроительных
комплексов, осуществляющих глобальные судостроительные проекты весьма благоприятны.
Утвержденные федеральными органами исполнительной власти стратегии развития отечественных сфер
морской деятельности предусматривают значительный спрос на продукцию российского судостроения.
Речь идет о сотнях миллиардов рублей, предусмотренных на закупку военно-морской техники, транспортного морского флота, речного флота, средств освоения шельфа российской Арктики и Дальнего Востока,
транспортировки углеводородного сырья, полноценного функционирования Северного морского пути и т. д.
С целью удовлетворения этого спроса на федеральном уровне утверждены впечатляющие программные
документы, такие как «Стратегия развития судостроительной промышленности на период до 2020 года
и дальнейшую перспективу» и Государственная программа Российской Федерации «Развитие судостро-
22-я ГОДОВЩИНА выставки
CELEBRATING 22 YEARS
1
Annex to Abstracts
NEVA 2013
ения на 2013–2030 годы». Вступил в действие Федеральный закон о мерах государственной поддержки
судостроения и судоходства № 305-ФЗ от 07 ноября 2011 года.
Перечисленные программные и правовые документы предусматривают решение таких важных задач, как:
– вывод на передовой мировой уровень отечественной кораблестроительной науки;
– создание уникальных проектов новых кораблей и гражданских судов, прежде всего судов ледового
класса;
– организация на новом технологическом уровне строительства кораблей и судов на модернизированных
и вновь созданных российских верфях.
Реализация этих программ в части осуществления технической модернизации существующих судостроительных мощностей, и строительства новых крупных верфей возложена на акционерный суперхолдинг
«Объединенная судостроительная корпорация».
При строительстве новых верфей необходимо учитывать современные тенденции к постройке судов,
учитывать требования к верфям нового поколения. К основным требованиям относятся:
– переход на современные методы проектирования;
– освоение технологии и методов крупноблочного строительства;
– освоение технологий изготовления (сборки, сварки) сложных узлов из нержавеющей стали;
– освоение технологий изготовления вкладных танков для транспортировки/хранения сжиженного природного газа и т.д.
Соблюдение этих требований при проектировании новых верфей позволит ОСК снизить уровень
возможных расходов и себестоимость кораблей, а также повысить их конкурентоспособность на мировом
рынке.
В Государственной программе «Развитие судостроения на 2013–2030 годы» четко определены основные
направления развития и обозначены конкретные показатели оценки их выполнения.
В рамках программы предусмотрено:
– создание научно-технического задела и технологии для производства перспективной морской и речной
техники;
– обеспечение безусловного выполнения государственного оборонного заказа и задела для производства
конкурентоспособных высокоэкономичных судов и плавсредств гражданского назначения для морского,
речного, рыбопромыслового флота, для добычи минеральных, биологических и энергетических ресурсов
Мирового океана и континентального шельфа;
– разработка проектов морских платформ для освоения месторождений нефти и газа на арктическом
континентальном шельфе, газовозов, крупнотоннажных танкеров ледового класса, мощных арктических
ледоколов нового поколения, промысловых судов и других объектов морской техники;
– создание новых отечественных технологий в сфере судового машиностроения и приборостроения;
– техническое перевооружение уникальных исследовательских, испытательных комплексов и стендов
в основных концернах отрасли для формирования научно-технического задела по перспективному
развитию отрасли, создание производственных мощностей по строительству, ремонту, модернизации
современных крупнотоннажных судов и объектов морской техники;
– обновление производственной базы предприятий оборонно-промышленного комплекса;
– создание необходимого задела для увеличения в структуре производства судостроения доли высокотехнологичной продукции; создание и полномасштабное функционирование государственного научного
центра и центров компетенции в судостроительной отрасли;
– строительство судов для внутренних водных путей и судов рыбопромыслового флота.
Мультипликативный эффект госпрограммы позволит укрепить позиции России на отечественных
и зарубежных рынках морской техники за счет формирования патентной монополии, своевременной
и полномасштабной правовой охраны новых разработок и технологий.
В результате количество высококвалифицированных рабочих мест в судостроительной и смежных
отраслях промышленности не только сохранится, но и увеличится. И если поставленные цели будут
достигнуты, а задачи системно решены, то это позволит сформировать качественно новый, инновационный
облик судостроительной промышленности и обеспечить устойчивое социально–экономическое развитие
Российской Федерации.
Так, в рамках реализации госпрограммы к 2016 году планируется:
– разработать 1180 технологий;
– обновить производственные фонды научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро
на 72%;
– до 2020 года повысить рост фондоотдачи предприятий судостроения в 1,4 раза;
– до 2030 года увеличить объем выпуска гражданской продукции российского судостроения в денежном
выражении в 3,2 раза;
– повысить производительность труда в 4,5 раза.
2
CELEBRATING 22 YEARS
22-я ГОДОВЩИНА выставки
НЕВА 2013
Дополнение к Сборнику тезисов докладов
Программа будет реализована в 2013–2030 годах в три этапа. Первый этап планируется осуществить
с 2013 по 2016 год, второй – с 2017 по 2025 год и третий – с 2026 по 2030 год.
Объем финансирования мероприятий программы составит более 605 млрд рублей, из которых более
337 млрд рублей – из федерального бюджета.
Объемы их финансирования в 2013–2015 годах соответствуют федеральному бюджету на 2013 год
и на плановый период 2014 и 2015 годов.
В состав программы интегрированы ФЦП «Развитие гражданской морской и речной техники»
на 2009–2016 годы и комплекс мероприятий по обеспечению морскими средствами ФЦП «Развитие
оборонно-промышленного комплекса Российской Федерации на 2011–2020 годы».
Техническая сессия
Технические средства для работы в условиях Арктики
Факторы развития Северных регионов Российской Федерации
Белый О. В., д. т. н., профессор
Скороходов Д. А., д. т. н., профессор
Изотов О. А., к. т. н., доцент
Федеральное госсударственное бюджетное учреждение науки
Институт проблем транспорта имени Н. С. Соломенко Российской академии наук
Аннотация. В докладе показано, что доля северных регионов в экспортной составляющей внешней торговли
РФ весьма значительна и составляет более 50%. Причем эта доля не снижается, а, наоборот, увеличивается,
несмотря на общее падение объемов промышленности, выпускающей эту продукцию. Показаны важнейшие факторы
развития хозяйственной деятельности в северных регионах России в первой половине XXI века и среди них будет
вовлечение в эксплуатацию нефтегазовых ресурсов шельфовых акваторий арктического побережья России.
Ключевые слова: акватория, комплекс, месторождение, потенциал, пространство, регион, ресурс, товары,
торговля, шельф, экономика.
Экономическое пространство Севера территориально неоднородно. Наиболее развита его европейская
часть. В последнее время важность этого региона для экономики страны возрастает в связи с наличием
здесь морских портов круглогодичного действия. Стратегическое значение для РФ имеет продукция
нефтегазового комплекса севера Западной Сибири. Важное ключевое значение в цветной металлургии,
добыче алмазов, золота и редкоземельных металлов, переработке лесной и рыбной промышленности
продолжают иметь предприятия севера Восточной Сибири и Дальнего Востока.
Ресурсный потенциал Севера создает особенно благоприятные предпосылки для долгосрочных
и среднесрочных структурных преобразований в стране, связанных с необходимостью реструктуризации
промышленного производства, базирующихся на сырьевых потоках, поступающих с северных территорий.
Для того чтобы оценить роль регионов Севера во внешнеэкономической деятельности России рассмотрим структуру внешней торговли Российской Федерации (рис. 1).
Структура экспорта РФ на 65–70% и более состоит из минерально-сырьевых продуктов, металлов,
драгоценных камней и изделий из них, 7–10% – продукты химической промышленности, 4–6% – древесина и лесоматериалы и 8–7% – машины и оборудование. Именно продукция топливно-энергетического,
минерально-сырьевого и лесопромышленного комплекса составляет основную часть промышленности
северных регионов. Все перечисленные выше товары, являются основными экспортными товарами
не только северных регионов, но и Российской Федерации в целом.
В настоящее время поставляется на экспорт более 40% нефти и нефтепродуктов, 20% – газа, 10% –
угля, 60% – никеля, 45% – апатита, значительная часть алмазов, добытых и произведенных в северных
регионах. Таким образом, можно сказать, что доля северных регионов в экспортной составляющей внешней
торговли РФ весьма значительна и составляет более 50%. Причем эта доля не снижается, а, наоборот,
увеличивается, несмотря на общее падение объемов промышленности, выпускающей эту продукцию.
Что касается импорта товаров в северные регионы, то он по оценкам специалистов не превышает 10%
от общего импорта Российской Федерации. Коэффициент покрытия импорта северных регионов экспортом
в среднем составляет около 270% (при колебаниях от 1 до 500%). Почти по всем областям Севера России
экспорт значительно превышает импорт, при общей тенденции сокращения импорта в денежном выражении. Даже по неполным данным видно, что доля суммарного экспорта северных регионов в общем
экспорте Российской Федерации составляет более 20%. В ближайшее время доля экспорта всех регионов,
отнесенных к российскому Северу достигает величины от 50 до 65%.
22-я ГОДОВЩИНА выставки
CELEBRATING 22 YEARS
3
Annex to Abstracts
NEVA 2013
Важнейшим фактором развития хозяйственной деятельности в северных регионах России в первой
половине XXI века будет вовлечение в эксплуатацию нефтегазовых ресурсов шельфовых акваторий
арктического побережья России, эффективное освоение и обустройство месторождений которых будет
непосредственно связано с развитием эксплуатационных параметров трассы Северного морского пути,
открытого с 1991 г. для прохода иностранных коммерческих судов.
На шельфовые акватории российского Севера приходится свыше 60% от общих потенциальных
ресурсов страны. Из них около 2/3 приходятся на западно-арктические моря (Баренцево и Карское), почти
20% – на моря Центральной и Восточной Арктики (Лаптевых, Восточно-Сибирское, Чукотское) и около
10% – на дальневосточные окраинные моря (Берингово и Охотское). Если же рассматривать только шельфовые акватории, то в их общих углеводородных ресурсах доля морей Севера составляет около 85%,
в том числе по нефти с конденсатом – свыше 75%, по газу – более 90%.
Рисунок 1. Товарная структура экспорта из РФ в 2009 году (в млрд долларов США)
По прогнозным оценкам нефтегазоносности, выполненным ещё в 1989 году, наиболее перспективными
являются потенциальные ресурсы Западно-Арктического региона, в структуре которых удельный вес
выявленных запасов нефти и газов достигает 40%, составляя по извлекаемым запасам потенциальных
ресурсов Баренцева и Карского морей порядка 37.7 млрд т. углеводородов.
Формирование и устойчивое функционирование нефтегазового комплекса в Западном секторе Арктической зоны взаимовыгодно как для России, так и смежных государств – Норвегии и Финляндии. Это одна
из основных сфер привлечения зарубежных инвестиций на основе межгосударственных взаимовыгодных
отношений нашей страны с крупными западными нефтяными и строительными компаниями: Statoil,
NORSK – HYORO, SAGA, Barlindhaugh (Норвегия), NESTE u Kwarner Masa Y (Финляндия) и др.
На основе межгосударственных взаимовыгодных отношений и делового сотрудничества с норвежскими
компаниями возможен подход по решению проблемы, так называемой «спорной зоны», нефтегазовые
ресурсы которой в незамерзающей части Баренцева моря сравнимы по сумме углеводородов с ресурсами
Печорского моря. Например, только площадь центральной структуры свода Федынского, подготовленной
к бурению еще в 1982 г. (до возникновения спорных отношений с Норвегией), как минимум в два раза
превышает площадь структуры Штокмановского газоконденсатного месторождения.
Заинтересованность в отработке нефтегазовых ресурсов шельфов Баренцева и Печорского морей
и суши Архангельской области весьма высока как со стороны иностранных фирм, так и российских
нефтяных и газовых компаний. При вовлечении иностранных фирм важно соблюсти требования устойчивого развития нефтегазового комплекса при соблюдении национальных интересов и экономической
безопасности Российской Федерации. Причем развитие нефтегазодобычи в западном секторе Арктической
зоны России возможно на полном самофинансировании, а также за счет внешних инвестиций и кредитов
и по комбинированной модели – в сочетании двух первых. Для России наиболее целесообразен второй
сценарий, требующий государственной поддержки в решении общероссийских проблем.
4
CELEBRATING 22 YEARS
22-я ГОДОВЩИНА выставки
НЕВА 2013
Дополнение к Сборнику тезисов докладов
В международном сотрудничестве по использованию арктических ресурсов приоритет эффективности
должен исходить из обязательного обеспечения примата наших национальных интересов на каждом
из его уровней. На это, безусловно, должна быть нацелена и законодательная база, что подтверждают,
например, основные положения «нефтяной политики» нашего ближайшего соседа – Норвегии, которая
в середине 60-х годов делала свои первые шаги в освоении совершенно новой отрасли – морской нефтедобычи. Правительство и деловой мир этой страны исходят из того, что в настоящее время «нефтяную
политику» в отдельном государстве невозможно строить без учета международной перспективы. Поэтому
политика Норвегии в области разведки, добычи, транспорта и сбыта нефти и газа строится с учетом всех
современных международных процессов.
За 25 лет Норвегия стала третьим в мире экспортером нефти, и сейчас она является не только
стабильным производителем нефти и газа, но и остается таковым в долгосрочной перспективе. Страна
располагает всем необходимым, чтобы ее перспективы в нефтегазовой отрасли были легко предсказуемы, а возможности риска любого плана поддавались выявлению и контролю в условиях стабильной
политической обстановки. Ключевые понятия стратегии будущего – снижение издержек и эффективность
затрат. Все законодательство и внутренняя политика страны обеспечивает конкурентоспособность
нефтегазовой отрасли. Обеспечение безопасности и охрана среды при работах на континентальном
шельфе реализуются в единой комплексной программе при тесном сотрудничестве нефтяных компаний
и правительства.
Норвегия очень болезненно реагирует на любое предложение, осложняющее заключение долгосрочных
контрактов на поставки нефти и газа, так как это отрицательно скажется на разработке крупных месторождений и создании инфраструктуры и в целом на развитии всей экономики государства. Весь комплекс
работ на континентальном шельфе Норвегии на ближайшую перспективу в 15–20 лет исходит из развития
международного рынка и энергетики в других странах Европы. Норвежское правительство ориентируется
само и ориентирует нефтяные компании на долгосрочные связи между норвежской и мировой нефтегазовой
промышленностью. На рис. 2 отражено соотношение запасов в Арктике Норвегии и России.
Отдавая приоритет обеспечению здоровой среды обитания над получением прибыли, в рамках международного сотрудничества в арктических и северных регионах необходимо создание единой системы
экологической безопасности на основе безотходного природопользования. В этом отношении устойчивая
научно-производственная кооперация может оказаться одной из наиболее эффективных форм международных экономических связей.
Рисунок 2. Соотношение запасов углеводородов РФ и Норвегии
[Источник: Богоявленский В. И. Изученность и перспективы нефтегазоносности Российской и Норвежской акваторий
Баренцева моря. // Журнал «АРКТИКА. Экология и экономика», 2011, № 2.– М., 2011, с. 64–75].
Для крупномасштабного, межгосударственного, хозяйственного освоения ресурсов российской Арктики
необходима разработка принципов управления размещением в регионе производительных сил с учетом
требований охраны окружающей среды, а также экономических методов регулирования природопользования. Предельные антропогенные нагрузки на северную природу, как и планирование природоохранных
мероприятий, и их эффективности, должны быть экономически и социально обоснованы и оценены. Итогом
может быть эколого-экономическое районирование и прогноз экологических последствий освоения Севера.
22-я ГОДОВЩИНА выставки
CELEBRATING 22 YEARS
5
Annex to Abstracts
NEVA 2013
Высокая обеспеченность различными видами полезных ископаемых Арктической зоны служит
важнейшей предпосылкой перспективного развития не только сырьевых отраслей и комплекса инфраструктурных производств, но и муниципальных образований, расположенных в пределах Арктической
зоны РФ. Очевидно, что развитие территорий с экстремальными природными условиями из экономических
соображений должно быть связано с теми видами деятельности, которые наиболее эффективны или
не имеют альтернативы для данного региона.
Более того, уникальный ресурсный потенциал Арктической зоны РФ позволяет, при условии формирования специальной системы государственного регулирования, обеспечить устойчивое развитие
соответствующих субъектов РФ и страны в целом.
Требования обеспечения наших национальных интересов конечно должны исходить из приоритетов,
одобренных ООН и соблюдаемых западными странами в международном сотрудничестве:
– безопасность страны;
– права человека;
– охрана окружающей среды;
– экономический прогресс.
Арктический регион является сосредоточением «транспортных коридоров», в число которых в первую
очередь входит Северный морской путь. Север – это единственный на западе открытый выход России
в Атлантику, ее морские ворота для ведения торговли с государствами Америки. А в связи с известными
событиями на Черном море и Балтике роль этого региона естественно будет возрастать. Это, в конце
концов, самый короткий путь для связи Северного региона с Дальним Востоком.
Совершенно не случаен возросший в последние годы со стороны стран Северной Европы, США и Японии
интерес к Арктическому региону России. В первую очередь глобальный интерес Запада к российскому
Северу обусловлен наличием здесь богатейших запасов нефти, газа и минерального сырья, а также
возможностью использования данного региона в транспортных целях. Кроме того, зарубежные страны
на российском Севере проводят политику в интересах создания для себя всеобъемлющей научной и информационной базы и других благоприятных условий во всех жизненно важных сферах, способствующих
оказанию экономического и военно-политического давления на РФ. Стремление этих стран укрепить свои
позиции в Арктике, приведет к подрыву национальных интересов России и ее безопасности.
Северная граница арктических морей проходит вдоль цепи высокоширотных архипелагов: Шпицбергена,
Земли Франца-Иосифа, Северной Земли, острова Врангеля, островов Де Лонга.
Площадь Арктического бассейна составляет свыше 6 млн км2, имеет протяженность: от островов
Шпицберген до Берингова пролива около 2060 миль, от островов Франца-Иосифа до устья реки Маккензи
(Аляска) – более 1700 миль и от Новосибирских островов до острова Элсмир – около 1200 миль.
Представляет интерес тот факт, что законодательством США Арктика определяется как район, расположенный севернее Полярного круга и дополнительно включает в себя западную часть Аляски, все Берингово
море и Алеутские острова.
По мнению военных специалистов, ведущих экономистов и политологов, по своему военно-географическому положению стратегическое значение данного региона неуклонно возрастает, достигая максимального
значения в первой половине XXI века.
Сегодня Международный правовой режим на этом важнейшем театре определяется законодательством
России, Канады, Дании, Норвегии, а также Международным (Парижским) договором о Шпицбергене. К сожалению, предложенный мировому сообществу в свое время СССР секторальный принцип разграничения
Арктики не получил международного признания. Это привело к тому, что сегодня в политике использования
международным сообществом Севера появляются во все возрастающем темпе нерешенные, спорные
проблемы. В первую очередь эти проблемы касаются Российской Федерации. В целом, в отношении
российского сектора Арктики, Восточной Сибири и Дальнего Востока, по мнению автора, необходим
особый подход. Его суть состоит в признании этих районов регионами с особым статусом, нуждающимся
в более жестком, по сравнению с другими районами страны, регулировании происходящих в них политико-правовых, военных, экономических, научно-исследовательских, экологических и других процессов.
Перспективы экономического развития регионов российской Арктики и продвижение крупнейших
нефтедобывающих корпораций на шельф связаны с использованием морской арктической транспортной
системы. Возникают проблемы оценки эффективности транспортировки сырья в зависимости от условий
освоения ресурсов, дедвейта и маршрутов следования танкеров. В [3] проведен анализ различных характеристик челночного оборота при танкерной транспортировке углеводородов. Ниже приведены основные
положения этого анализа.
Тенденции политической и экономической глобализации, климатические изменения, ближайшие планы
крупнейших нефтегазодобывающих компаний «ЛУКОЙЛ», «Газпром» и «Арктикшельфнефтегаз» по освоению ресурсов прибрежных территорий северных регионов и арктического шельфа обуславливают рост
объемов транспортировки продуктов нефти и газа морским путем. Корпорациями планируется в первую
6
CELEBRATING 22 YEARS
22-я ГОДОВЩИНА выставки
НЕВА 2013
Дополнение к Сборнику тезисов докладов
очередь освоение ресурсов Варандейского, Варандей-море, Медынское-море, Приразломного, Северо-Долгинского и др. нефтяных месторождений шельфа Печорского моря, морских и прибрежных месторождений
п-ва Ямал (крупнейшее Южно-Тамбейское газоконденсатное), Обско-Тазовской губы и Гыданского п-ва.
Прогнозируемые объемы перевозок могут составить 18–24 млн т нефти в год, из которых Приразломное
месторождение может обеспечить до 6,5 млн т, Тимано-Печорская провинция – 8–12 млн т, месторождения
Обско-Тазовской губы – 4–5 млн т [4].
Развитие экономики регионов российской Арктики связано с эффективным использованием танкерной
транспортировки для обслуживания перспективных проектов приполярных территорий. Несмотря
на затраты по строительству дорогостоящих судов ледового класса и необходимость развития нефтеперегрузочных комплексов, при транспортировке углеводородов в арктических регионах морским путем
ожидается получение положительного экономического эффекта. При осуществлении ближайших планов
компаний и правительства Российской Федерации по строительству трубопроводов, железных дорог,
портов и терминалов, а также модернизации уже существующей инфраструктуры, Россия будет располагать производственно-транспортными мощностями, чтобы экспортировать до 100 миллионов тонн
нефти северным маршрутом в 2015 г. Увеличение экспортных объемов позволит компенсировать крупные
вложения в развитие комплексной инфраструктуры добычи и транспортировки углеводородов в западных
регионах российской Арктики.
Литература
1. Концепция долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020 года.Утверждена
распоряжением Правительства Российской Федерации от 17 ноября 2008 г. № 1662-р.
2. Юшкин Н. П. Арктика в стратегии реализации топливно-энергетических перспектив / Под ред. В. Е. Фортова, Ю. Г. Леонова.– М.:
Наука, 2006.– С. 254
3. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации
от 13 ноября 2009 г. № 1715-р.
4. Щербанин Ю. А. Россия и международные транспортные коридоры // Транспорт Российской Федерации.– 2006.– № 2 (февраль).–
С. 2–4.
Принципы моделирования развития
пожароопасных ситуаций в судовых помещениях
на базе математического аппарата клеточных автоматов
Круглеевский В. Н., д. т. н., доцент
Стариченков А. Л., д. т. н., доцент
Федеральное госсударственное бюджетное учреждение науки
Институт проблем транспорта имени Н. С. Соломенко Российской академии наук
Аннотация. Статья посвящена теоретическим вопросам моделирования процессов возникновения и развития
пожарной опасности в судовых помещениях. Предлагаемый метод может быть использован и для других транспортных средств.
Ключевые слова: автомат, алгоритм, вещество, задача, моделирование, оборона, процесс, рубеж, система,
трубопровод, уровень, цистерна.
Клеточные автоматы относятся к т. н. «дискретным системам». В настоящее время еще не все специалисты убеждены в правомочности их использования для моделирования реальных процессов. Рассмотрим
некоторые преимущества использования дискретных систем при моделировании физических процессов
развития пожароопасной обстановки, используя аргументацию из работ известного американского ученого
Д. Клира (George Jiri Klir) [1,2].
Клеточные автоматы являются дискретными динамическими системами, поведение которых полностью
определяется в терминах локальных зависимостей. В значительной степени так же обстоит дело для
большого класса непрерывных динамических систем, определенных уравнениями в частных производных.
В этом смысле клеточные автоматы в информатике являются аналогом физического понятия «поля».
По замыслу авторов клеточные автоматы являются стилизованными, синтетическими мирами, определенными простыми правилами, подобными правилам настольной игры. Они имеют свой собственный
вид материи, которая существует в своих собственных пространстве и времени. Если задан подходящий
набор правил (рецепт), то такой простой операционный механизм достаточен для поддержания целой
иерархии структур и явлений. Клеточные автоматы дают полезные модели для многих исследований
в естественных и вычислительных науках и комбинаторной математике; они, в частности, представляют
естественный путь изучения эволюции больших физических систем. Клеточные автоматы к тому же образуют общую парадигму параллельных вычислений, подобно тому как это делают машины Тьюринга для
последовательных вычислений.
22-я ГОДОВЩИНА выставки
CELEBRATING 22 YEARS
7
NEVA 2013
Annex to Abstracts
С помощью клеточных автоматов, в принципе, нетрудно осуществить прямое компьютерное моделирование различных процессов с локальными взаимодействиями – для этого нужно лишь подобрать
соответствующий закон отображения, позволяющий по состояниям самого элемента (клетки) и его
ближайших соседей находить состояние этого элемента в следующий (дискретный) момент времени.
В частности, если выбрать отображение вида
(1)
то такой клеточный автомат будет моделировать процесс теплопроводности. Следует отметить, что
приведенное отображение фактически эквивалентно разностной схеме численного решения ранее рассмотренного уравнения теплопроводности.
Однако, значительно более ценны клеточные автоматы, алгоритмы которых не сводятся к разностным
схемам решения дифференциальных уравнений математической физики, а выполняют прямую имитацию
исследуемых процессов. В рамках подобных клеточных автоматов, в частности, достаточно естественно
реализуются многочисленные пространственные ограничения, характерные для задач контроля пожарной
опасности.
Для прогнозирования возможности возникновения пожароопасной ситуации необходимо моделировать
возможное распространение горючих веществ в виде жидкостей и газов при разгерметизации в результате
неисправности или аварии трубопроводов или цистерн. Цель моделирования заключается в определении
зоны распространения жидких и газообразных горючих веществ и выявления в этих зонах источников
зажигания, с которыми они вступают в контакт.
Если рассматривать растекание, когда различные части жидкости движутся по отношению друг к другу
и по отношению к твердым препятствиям с относительно невысокими скоростями, то в этом пределе, если
пренебречь внешними силами, любые различия в плотности выравниваются за пренебрежимо малое
время, и жидкость может рассматриваться как несжимаемая. Даже когда применяются эти упрощения,
феноменология жидкостей может быть чрезвычайно разнообразной. В зависимости от скорости основного
течения, размера и формы препятствий, вязкости жидкости, можно получать ламинарное течение, вихри,
турбулентность и т. д. [3].
Оказывается, что на макроскопическом уровне газы, описываемые рядом правил клеточных автоматов,
как приближенно, так, в ряде случаев, достаточно точно удовлетворяют уравнению Навье-Стокса [4].
В то же время в рамках поставленной выше задачи (определения зоны растекания горючих веществ)
не имеет смысла затрачивать усилия на достижение полного соответствия модели реальному процессу.
Полезно найти некоторое компромиссное решение. Определив, чем мы можем пренебречь, можно еще
больше упростить процесс моделирования.
Действительно, для грамотного определения рубежей противопожарной обороны и требуемых ресурсов
для локализации и устранения аварии, связанной с растеканием жидких горючих веществ (топливо, масло
и т. п.), лицу, принимающему решение, следует знать:
– расход в единицу времени горючего вещества из трубопровода или цистерны, а в случае продолжительного времени истечения, также и количество вытекшего;
– зону, занимаемую вытекшим горючим веществом и его испарениями как в текущий момент времени,
так и в последующие;
– места, где растекающееся горючее вещество или его испарения могут контактировать с источниками
зажигания, температура которых позволяет их воспламенить.
В настоящее время решены основные методические трудности по моделированию зон распространения газов или жидкостей, ограниченных жесткими стенками и конструкциями. Определенные проблемы
появляются только при попытке моделировать фактическое течение жидкости с учетом ее вязкости,
шероховатости поверхностей обтекаемых препятствий и т. п. В принципе, эти характеристики могут понадобиться для определения динамики изменения зоны растекания жидкости или распространения газа.
Проанализируем, так ли это важно для практики?
Лицо, принимающее решение при борьбе с аварией, должно оценить обстановку и принять решение
в кратчайший срок с максимально возможной глубиной проработки своего решения.
Распространение жидкого или газообразного горючего вещества без его возгорания будет происходить
только до ближайшего источника зажигания – далее начнется пожар, следовательно, сразу же должна
изменится и тактика ведения борьбы.
Условимся считать событие, воспламенение горючего вещества, граничным при рассмотрении вопроса
развития пожароопасной ситуации, наступление которого означает поражение (проигрыш) в борьбе
за недопущение возникновения пожара. Следовательно время выработки решения τреш. должно быть
много меньше, чем время распространения горючего вещества до источника зажигания τраспр., так как
8
CELEBRATING 22 YEARS
22-я ГОДОВЩИНА выставки
НЕВА 2013
Дополнение к Сборнику тезисов докладов
надо учесть время, затрачиваемое на обнаружение факта аварии τобн., и также время на локализацию
распространения горючего вещества τлок., т. е.
τреш.<< τраспр., т. к. τобн.+ τреш.+ τлок.< τраспр.
(2)
(τобн. + τреш. + τлок.) > τраспр.
(3)
Автоматизируя процессы обнаружения и локализации аварий, мы стремимся свести затраты времени
к нулю. Чем быстрее мы обнаружим утечку горючего и устраним ее, тем меньше его распространиться.
Если процессы обнаружения и локализации аварии типа растекания или распространения жидких
и газообразных горючих веществ не автоматизированы, то, учитывая насыщенность помещений судна
источниками зажигания, можно с уверенностью утверждать, что в большинстве случаев
и это означает, что возникнет пожар. Поэтому моделирование распространения горючих веществ (в
результате аварии или неисправности оборудования) с учетом его вязкости, шероховатости поверхностей
и т.п. имеет смысл лишь на этапе проектирования судна для более глубокой проработки конструкторских
решений при проектировании противопожарной защиты.
Модель помещения представляет собой динамическую систему, которую можно отразить теоретико-множественной формулой следующего вида
(4)
где τ – множество моментов времени;
X, E, Y – множество контролируемых и неконтролируемых входных и выходных сигналов;
Z – множество состояний помещения;
F – оператор переходов, отражающий состояние помещения под действием внутренних и внешних возмущений;
L – оператор выходов, описывающий механизм формирования выходного сигнала как реакции на внутренние и внешние возмущения, происходящие в помещении;
Δ – параметр, характеризующий пространство помещения.
Операторы L и F реализуют отображения
(5)
(6)
Будем считать, что помещение может принимать два состояния: пожароопасное и непожароопасное,
т. е. Z = {1, 0}.
Представим пространство Δ помещения в виде структуры, образованной n-ым количеством одинаковых
кубических объемов Δijk (в дальнейшем будем называть их единичными объемами).
О пределе дробления помещения на единичные объемы можно сказать, что с дальнейшим развитием
систем автоматизированного проектирования (САПР) судна, с увеличением вычислительных мощностей
и быстродействия компьютеров практическая возможность уменьшения этого объема будет возрастать
и, в конце концов, ограничется целесообразностью рассмотрения пожарной опасности единичного объема
отдельного элемента насыщения помещения судна.
По отношению к судну в целом место единичного объема можно наглядно представить следующим
образом:
а)пространство судна делится на конечное множество помещений;
б)в свою очередь, пространство каждого помещения можно условно разделить на множество равновеликих
объемов;
в)каждый единичный объем имеет конкретные координаты в системе координат помещения, к которому
он принадлежит;
г) пространство единичного объема может являться частью технического средства, оборудования, материала зашивки или изоляции и т. п. или быть просто частью воздушного пространства помещения.
Можно записать, что единичные объемы по отношению к объему помещения обладают следующими
свойствами:
(7)
(8)
22-я ГОДОВЩИНА выставки
(9)
CELEBRATING 22 YEARS
9
NEVA 2013
Annex to Abstracts
Cостояние Z помещения в момент времени
объемов (Zi=1) → (Z=1) и
полностью определяется состояниями его n единичных
.
(10)
Тогда состояние помещения за период времени τ = 1, …, m можно выразить в виде матрицы
(11)
Модель судового помещения будет представлять собой пространственную структуру клеточных
автоматов.
Для наглядности они изображены отстоящими друг от друга, хотя на самом деле непосредственно
соприкасаются. Стрелками условно обозначены их входы и выходы. Состояние каждого единичного объема
пространства помещения может изменяться во времени. Каждый отдельно взятый единичный объем также
можно считать динамической системой. Тогда его можно представить как математический объект вида
(12)
где τ – множество моментов времени;
M – структурно-пространственная характеристика учитывающая, что у каждого клеточного автомата есть шесть соседей;
R – характеризует состояние вещества, если оно находится в единичном объеме;
Т – характеризует температуру единичного о0бъема;
Z – состояние единичного объема в плане пожарной опасности,
1 – пожарная опасность,
0 – нет пожарной опасности;
(13)
u – характеризует взаимодействие клеточного автомата с его ближайшими соседями
.
(14)
Состояние единичного объема в плане пожарной опасности определяется:
– координатами в 3-х мерном пространстве помещения;
– собственными характеристиками;
– зависимостью от характеристик соседних единичных объемов;
– временной характеристикой («шагом времени»).
Множество характеристик единичных объемов структурированы следующим образом.
Все единичные объемы разделены по признаку: является ли он преградой на пути распространения
жидкости и газа или нет. Если «да», то единичный объем – материальное тело и может быть горючим
материалом или веществом, источником зажигания или негорючим материальным телом (будем считать,
что пожарная опасность в единичном объеме, если в нем нет горючего вещества или материала и источника зажигания, всегда равна 0). Если «нет», то единичный объем принадлежит свободному пространству
помещения, в нем находится воздух, его объем могут занимать горючие вещества при их распространении.
Если единичный объем материальное тело и горючее вещество, то он может постоянно занимать это
место (быть стационарным) или находиться в нем периодически (быть перемещаемым); иметь открытую
поверхность, соприкасающуюся с воздухом, или находиться в герметичной оболочке; быть твердым, жидким
и газообразным. Для газообразных и жидких горючих веществ будем также выделять особое состояние
единичного объема, когда он является источником поступления горючего в помещение.
Если единичный объем материальное тело и источник зажигания, то он может постоянно занимать это
место (быть стационарным) или находиться в нем периодически (быть перемещаемым); соприкасаться
со свободным пространством помещения или находиться в защитной оболочке, т. е. быть открытым огнем,
электрической дугой, искрами или нагретой поверхностью.
10
CELEBRATING 22 YEARS
22-я ГОДОВЩИНА выставки
НЕВА 2013
Дополнение к Сборнику тезисов докладов
Влияние характеристик соседних единичных объемов заключается в следующем. Если единичный
объем является источником жидкого горючего вещества, а сосед его снизу – свободное пространство помещения, то на очередном шаге времени он также становится этим веществом (соответствует физическому
процессу – падение струи). Если сосед снизу – преграда, то в этом случае горючим веществом становится
сосед с боку (соответствует физическому процессу – растекание жидкости). Если слой единичных объемов
заполняется полностью, то горючим веществом становится сосед сверху у каждого единичного объема,
находящегося по периметру и граничащего с преградой (соответствует физическому процессу – подъем
уровня). Если единичный объем является источником газообразного горючего вещества, то на каждом
временном шаге все соседи, являющиеся свободным пространством, становятся этим веществом и т.д.
В конце концов распространение горючего вещества в пространстве помещения или перемещение его
или источника зажигания приводит к тому, что соседними единичными объемами оказываются горючее
вещество и источник зажигания. В этом случае сравниваются такие характеристики горючего вещества
и источника зажигания, как температуры начала тления (для твердых горючих веществ), воспламенения
(для твердых и жидких горючих веществ), вспышки (для газообразных горючих веществ) и температура
источника зажигания. Близкие значения или превышение температуры источником зажигания означает,
что в этом месте возникла пожарная опасность. Состояние клеточного автомата с координатами i, j, k
на τ временном шаге будем определять как
(15)
где
r1 = {1,0} – характеризует присутствие твердого вещества;
r2 = {1,0} – характеризует присутствие жидкого вещества;
r3 = {1,0} – характеризует присутствие газообразного вещества;
r4 = {1,0} – характеризует присутствие негорючего вещества;
r5 = {1,0} – характеризует присутствие горючего вещества;
r6 = {1,0} – характеризует присутствие горючего вещества в герметичной оболочке;
r7 = {1,0} – характеризует постоянное местоположение;
r8 = {1,0} – характеризует переменное местоположение;
r9 = {1,0} – характеризует первоначально свободное пространство;
r10.1 = tа1возг. – температура возгорания а1 горючего вещества;
…
r10.n = tаpвозг. – температура возгорания аp горючего вещества;
t1 = {1,0} – характеризует наличие потенциального источника зажигания;
t2 = {1,0} – характеризует наличие открытого пламени;
t3 = {1,0} – характеризует наличие электродуги и искр;
t4ji = f (Hjie (τ)) – температура j-ой нагретой поверхности i-го оборудования при e-ом режиме работы в момент времени τ.
Разработанный комплекс показателей позволяет учесть в единой модели характеристики как горючих
веществ, так и температурного поля помещения.
22-я ГОДОВЩИНА выставки
CELEBRATING 22 YEARS
11
NEVA 2013
Annex to Abstracts
Условия пожароопасного состояния ∆i, j, k клеточного автомата будут иметь вид
(16)
Описанная выше модель позволяет: определять изменение состояния клеточного автомата (пожаро­
опасное или непожароопасное), отслеживать распространение газообразных и жидких горючих веществ,
учитывать изменение температурного поля в зависимости от режимов работы оборудования. Время
в модели изменяется дискретными шагами. На каждом временном шаге клеточный автомат вычисляет
свое состояние в соответствии с алгоритмом, который учитывает предыдущие состояния как его самого,
так и шести ближайших соседей.
Рисунок 1. Иллюстрация к примеру формального описания изменения состояния клеточных автоматов
при распространении жидкого вещества
Алгоритм взаимодействия клеточных автоматов можно представить на примере описания изменения
состояния клеточных автоматов при распространении жидкого вещества. На рис. 1 показан фрагмент
модели помещения, состоящий из семи клеточных автоматов Δi,j,k, Δi-1,j,k-1, Δi-1,j,k-2, Δi,j,k-1, Δj,k-2, Δi+1,j,k-1,
Δi+1,j,k-2. Три нижних клеточных автомата представляют собой твердую поверхность, например, палубу.
Четыре верхних клеточных автомата представляют собой пространство помещения. Рассмотрим три
временных шага τ, τ+1, τ+2. На первом временном шаге в Δi,j,k клеточном автомате появляется жидкое
вещество. Тогда состояние системы Δi-1,j,k-1, Δi,j,k, Δi-1,j,k-2, Δi,j,k-1, Δi,j,k-2, Δi+1,j,k-1, Δi+1,j,k-2 на шаге τ будет иметь вид:
12
CELEBRATING 22 YEARS
(17)
22-я ГОДОВЩИНА выставки
НЕВА 2013
Дополнение к Сборнику тезисов докладов
на шаге τ+1:
(18)
на шаге τ+2:
1.
2.
3.
4.
(19)
Литература
Клир Д. Абстрактное понятие системы как методологическое средство // Исследования по общей теории систем. – М.: Прогресс,
1969.
Клир Д. Системология. Автоматизация решения системных задач. – М.: Радио и связь, 1990.– 540 с.
Тоффоли Т., Марголус Н. Машины клеточных автоматов.– М.: Мир, 1991.– 280 с.
Yepez J., Seeley G. P., Margolus N. H. Lattice-Gas Automata Fluids on Parallel Supercomputers. Us Air Force, Phillips Laboratory,
Hanscom Field, Massachusetts, 1993.
22-я ГОДОВЩИНА выставки
CELEBRATING 22 YEARS
13
NEVA 2013
Annex to Abstracts
Техническая сессия
Скоростной пассажирский флот
Метод и алгоритмы оценки поведения судоводителей
в процессе работы
Скороходов Д. А., д. т. н., профессор
Маринов М. Л., к. т. н.
Федеральное госсударственное бюджетное учреждение науки
Институт проблем транспорта имени Н. С. Соломенко Российской академии наук
Резюме. В статье рассматривается проблема влияния человеческого фактора на безопасность профессиональной
деятельности на морском транспорте. Авторами предлагается новый методологический подход оценки и прогнозирования профессионального поведения специалистов водного транспорта в нормальных и экстремальных условиях.
Ключевые слова: безопасность, человеческое поведение, моделирование.
Сейчас любая человеческая деятельность оценивается по критериям – количество, качество достигнутого
результата (произведенного продукта, услуги, действия) и прибыль (ущерб) для потребителя или производителя. Подобная оценка достигнутых результатов содержит в себе и частичную оценку вложенной в них воли
человека, и отражает проявленный им в процессе работы интерес. Но в этой распространенной системе
полностью отсутствует самый важный аспект оценки человеческой деятельности – морально-нравственный.
Мораль – это вектор сознательной, активной жизненной позиции человека и она тесно связана
с чувством долга и высокой ответственностью быть сознательным, моральным, духовным существом.
Поэтому необходимы новые критерии оценки ответственности, отражающие динамический (организационно-управленческий) аспект этичности человеческого поведения и, в частности, его способность отвечать
за принятые решения, поступки и их последствия.
Смысл ответственности – это определённость, надёжность, честность в отношении к себе и другим, это
осознание и готовность отвечать за свои поступки. Ответственность включает в себя личную подотчетность
и способность действовать в рамках этических норм на благо себя и окружающих. С ответственностью
непосредственно связано чувство долга.
Долг формулируется как специфический способ существования морали потому, что ни в какой другой
форме не может обрести реальность та цель, на которую нацелена мораль. В этом смысле, долг воспринимается как способность постоянного морального бодрствования, выражающая серьёзность намерений
человека по доведению его решений до получения положительного результата. В чувстве долга проявляется непрерывность ответственности.
Прямая оценка ответственности всегда очень субъективна и поэтому сейчас о ней говорят только в общем
виде. Но есть так же косвенные, более конкретные показатели, которые очень хорошо демонстрируют
отношение человека к своим решениям и действиям. Такими показатели могут быть: способность к превентивным действиям, склонность предусматривать и создавать резервы, склонность к целесообразности
и разумному риску, уровень дисциплинированности и состояние постояной готовности к совершению
действий в интересах сохранения человеческой жизни, природы и техники.
Характеризовать волю (упорство) могут такие показатели, как постоянство и решительность, а показателями, демонстрирующими наличие или отсутствие интереса и активности, могут быть инициативность
и неординарность.
По предложенным критериям (профессионализм, ответственность, воля и интерес), можно оценить
различные ситуации независимо от профессиональной специфики и психофизиологических особенностей
оцениваемых транспортных специалистов, в том числе и судоводителей.
Для проведения интегральной оценки по всему множеству разработанных показателей, имеющих
различную физическую природу, удобно использовать функцию желательности Харрингтона, которую
в общем виде можно записать:
(1)
где d – значения шкалы желательности;
R – значения кодированной шкалы параметра.
В основе построения функции Харрингтона лежит идея преобразования натуральных значений частных
откликов в безразмерную шкалу желательности или предпочтения. Шкала желательности относится
к психофизиологическим шкалам. Её назначение является установление соответствия между физическими
и психологическими параметрами.
14
CELEBRATING 22 YEARS
22-я ГОДОВЩИНА выставки
НЕВА 2013
Дополнение к Сборнику тезисов докладов
Здесь под физическими параметрами понимаются всевозможные отклики, характеризующие исследуемого субъекта по каждому отдельному параметру оценки.
Под психологическими параметрами понимаются чисто субъективные оценки лица, принимающего
решение (эксперта или члена коллектива) предпочтительности того или иного значения отклика.
Чтобы получить шкалу желательности, удобно пользоваться таблицами соответствий между отношениями предпочтения в эмпирической и числовой системах (табл. 1).
Шкала желательности Харрингтона имеет интервал от нуля до единицы. Значение P (x) = 0 соответствует
абсолютно неприемлемому уровню данного параметра управления, а значение P (x) = 1,0 соответствует
самому лучшему значению параметра.
Функция желательности Харрингтона обладает следующими качествами:
– непрерывностью, гладкостью и монотонностью;
– адекватностью, статистической чувствительностью и эффективностью.
Вид функции соответствует реальным оценкам экспертов. Чувствительность функции, в областях близких
к 0 и 1, существенно ниже, чем в средней зоне (под чувствительностью x функции принадлежности понимается отношение приращения по шкале предпочтений к вызвавшему его приращению по лингвистической
шкале – шкале текущих значений признака).
Таблица 1
Отметки
на шкале
желательности
Значение
отклика
(параметра)
Очень хорошо
1,00–0,80
6
Хорошо
0,80–0,63
3
Удовлетворительно
0,63–0,37
0
Плохо
0,37–0,20
-3
Очень плохо
0,20–0,00
-6
Субъективные оценки
предпочтительности значения отклика
Для кодированной шкалы параметра R = [-5;5] функция Харрингтона графически показана на рис. 1.
На оси ординат нанесены значения эффективности, изменяющиеся от 0 до 1,0. По оси абсцисс указаны
значения отклика (параметра).
Из рисунка видно, что функция непрерывна, гладка и монотонна во всей области определений, ее
чувствительность в средней зоне xср= (0,7–0,36) / (1–0) = 0,34, а в крайней: xкр = (0,99–0,98) / (5–4) = 0,01,
т. е. существенно ниже, что соответствует характеру реальных оценок экспертов.
Характерными точками кривой являются точки перегиба:
(2)
(3)
Рисунок 1. Графическое представление функции желательности Харрингтона
В табл. 2 для различных значений оцениваемых экспертами показателей представлены отклики в виде
чисел, соответствующих некоторым точкам кривой (рис. 2), которая задается уравнением.
22-я ГОДОВЩИНА выставки
(4)
CELEBRATING 22 YEARS
15
NEVA 2013
Annex to Abstracts
Рисунок 2. Характер изменения функции Харрингтона в зависимости от числа интервалов шкалы параметра
Таблица 2
Значение показателя
Отметки на шкале
Отличное
+6
Очень хорошее
+3
Хорошее
+1
Удовлетворительное
0
Неудовлетворительное
-1
Очень плохое
-3
Недопустимое
-6
За начало отсчета 0 по этой оси выбрано значение, соответствующее желательности 0,37. Выбор именно
этой точки связан с тем, что она является точкой перегиба кривой, что в свою очередь создает определенные удобства при вычислениях. То же самое верно для значения желательности, соответствующего 0,63.
Значения на кодированной шкале параметра принято выбирать от 3 до 6. Выбор числа интервалов ni
определяет крутизну кривой в средней зоне. Естественно, возникает вопрос, на каком основании устанавливаются границы допустимых значений для выходных параметров. В нашем случае эксперт всегда
должен обладать информацией об xmin и xmax. Тогда отметка на шкале желательности P (x) = 0,37 будет
соответствовать xmin.
В соответствии с этим функция Харрингтона может быть преобразована в функцию желательности
с положительным инградиентом
(5)
где
или с отрицательным инградиентом
(6)
где
(7)
Для определения коэффициента весомости каждого показателя используется «метод парных сравнений».
При этом строится матрица коэффициентов важности (табл. 3).
В первом вертикальном столбце записываются условные номера показателей оценки действий специалиста – в количестве i строк. В первой горизонтальной строке записываются также условные наименования
показателей в количестве j столбцов (j = i).
Предпоследний и последний столбцы предназначены для подсчета абсолютных и нормированных коэффициентов важности. Далее каждый элемент (показатель) строки поочередно сравнивается (экспертом)
со всеми элементами (показателями) столбцов. При этом если показатель более важен, то в клетку
16
CELEBRATING 22 YEARS
22-я ГОДОВЩИНА выставки
НЕВА 2013
Дополнение к Сборнику тезисов докладов
таблицы ставится число 2, если менее важен – 1, если показатели одинаковы по важности – 0. Поэтому
по диагонали матрицы всегда будут нули, т. к. в строке и в столбце указан один и тот же показатель.
Таблица 3
Весовые коэффициенты показателей получают путем сложения чисел в строке, а нормированные
весовые коэффициенты получают в соответствии с формулой
(8)
где: m – количество оцениваемых показателей;
i – номер строки;
j – номер столбца;
– число в ij ячейке.
т. е. значение весового коэффициента показателя, указанное в предпоследнем столбце, делится на сумму
значений весовых коэффициентов всех показателей.
Оценка специалиста по каждому комплексному критерию (уровню природосоответствия, уровню гуманности профессионального поведения, уровню профессионализма и уровню психологической и физической
готовности к осуществлению профессиональной деятельности), будет выполняться путем суммирования оценок по частным показателям с учетом значения их коэффициентов весомости в соответствии
с формулой:
(9)
где PKg – суммарная оценка по всем i показателям (от 1 до m) для g-ого критерия;
P (xi) – оценка i показателя;
λi – весовой коэффициент i-ого показателя.
Оценку влияния поведения специалистов на качество их профессиональной деятельности рекомендуется осуществлять экспертной группой с учетом мнения коллектива, членом которого они являются.
Возможный состав участников экспертизы представлен на рис. 3.
Рисунок 3. Состав участников оценки профессионального поведения специалиста
Сочетание коллективной (общественной) оценки с компетентными (экспертными) оценками дает возможность для более полного и объективного анализа оцениваемого субъекта. В этом случае, для оценки
22-я ГОДОВЩИНА выставки
CELEBRATING 22 YEARS
17
NEVA 2013
Annex to Abstracts
влияния поведения специалистов с учетом «общественного» (обозн. для краткости) мнения, предлагается
использовать составной критерий, имеющий следующий вид:
(10)
где: Рсуом.(крит) – суммарное влияние поведения специалиста на безопасность и успешность профессиональной деятельности с учетом общественного мнения по каждому из критериев;
Робщ.оц.(крит) – влияние поведения специалиста в соответствии с общественной оценкой;
Рэксп.оц.(крит) – влияние поведения специалиста по оценкам экспертов.
С целью повышения объективности рекомендуется, чтобы общественная оценка имела тот же вес, что
и оценка экспертов (коэффициент весомости l = 0,5).
При расхождении между экспертной и коллективной (общественной) оценками более 25%, необходимо
проводить общее или выборочное (на случайном принципе) интервьюирование членов коллектива для
выяснения спорных моментов по отдельным показателям.
Оценка должна проводиться группами независимых экспертов, выбираемых на случайном принципе,
для каждой конкретной проверки.
Влияние поведения специалиста на безопасность и успешность профессиональной деятельности
определяется как сумма функций эффективности поведения с учетом общественного мнения по каждому
из критериев (уровень природосоответствия, уровень гуманности, уровень профессионализма, уровень
физического и психологического состояния), с учетом их коэффициентов важности, по формуле:
(11)
где: Р(общ.эфф.пс) – общая эффективность поведения специалиста по комплексу критериев с учетом общественного
мнения;
Рсуом.(отв) – суммарная эффективность поведения специалиста с учетом общественного мнения, по критерию «ответственность»;
Рсуом.(вол) – суммарная эффективность поведения специалиста с учетом общественного мнения, по критерию «воля»;
Рсуом.(инт) – суммарная эффективность поведения специалиста с учетом общественного мнения, по критерию «интерес»;
Коэффициенты lотв, lвол, lинт – коэффициенты важности каждого критерия (назначаются с учетом профессиональной
специфики, в зависимости от значимости соответствующего критерия).
В заключении можно сказать, что предложенная методологическая концепция оценки влияния поведения
судоводителей на безопасность и успешность осуществляемой деятельности, может быть использована
во всех профессиональных областях в удобном для программирования и электронной обработки результатов виде.
Представленная методологическая концепция отражает наиболее общие принципы и положения,
составляющие основу авторского подхода. В зависимости от профессиональной специфики, она допускает
изменение количества и содержания предложенных показателей и может включать различные методики
вычисления по каждому отдельному показателю. Представленная идея может быть использована как для
организации комплексной оценки деятельности специалистов водного транспорта, так и для построения
принципиально новой системы оценки поведения преподавателей и обучаемых в профессиональных
средних и высших учебных заведениях.
Литература
1. Маринов М. Л. Человеческий фактор в проблеме безопасности профессиональной деятельности. / Научная монография. – СПб.:
Изд. центр СЗИП СПГУТД, 2010.
2. Скороходов Д. А. Научная монография / Безопасность водного транспорта и человеческий фактор // Маринов М. Л., Стариченков А. Л., Артамонов В. С., Звонов В. С., Уткин Н. И. – СПб.: ПбУГПС МЧС РФ, 2011.;
18
CELEBRATING 22 YEARS
22-я ГОДОВЩИНА выставки
НЕВА 2013
Дополнение к Сборнику тезисов докладов
Методика учета доверия к поведению курсантов судоводителей
во время обучения на тренажерах
Маринов М. Л., к. т. н.
Федеральное госсударственное бюджетное учреждение науки
Институт проблем транспорта имени Н. С. Соломенко Российской академии наук
Резюме. В статье рассматривается проблема влияния человеческого фактора на безопасность профессиональной
деятельности на морском транспорте. Автором предлагается новый методологический подход оценки и прогнозирования профессионального поведения специалистов водного транспорта в нормальных и экстремальных условиях.
Ключевые слова: безопасность, человеческое поведение, моделирование.
Сейчас уровень профессионализма курсантов судоводителей, во время обучения на тренажерах,
оценивается по проявленным профессиональным качествам, способностям и по количеству и качеству
достигнутых результатов во время тренировок и экзаменов. Подобная оценка содержит в себе частичную
оценку вложенной человеком воли и частично может выразить проявленный им интерес. Но в этой распространенной системе оценивания, к сожалению, полностью отсутствует один из самых важных аспектов
оценки человеческой деятельности – морально-нравственный аспект. А именно этот аспект, вместе с волей
и интересом, очень часто является определяющим для достижения успеха в морской профессии, или
ведет к большим авариям и несчастным случаям.
В представленной методике, учет морально-волевых характеристик судоводителей осуществляется
обучающим инспектором (во время тренировок) или экспертной группой (из инспекторов, преподавателей,
морских специалистов) во время экзамена – по трем базовым взаимосвязанным критериям (ответственность, воля и интерес). Основное преимущество групповой оценки заключается в уменьшении различий
во мнениях, в возможности получения в какой-то степени обобщенного и более представительного мнения.
Учитывая характер производимых оценок, синтез обобщенного мнения целесообразно осуществить
статистическим способом (среднее арифметическое, среднее взвешенное, сумма рангов, мажоритарная
выборка).
Последовательность действий по учету доверия к поведению курсантов судоводителей
во время обучения на тренажерах
1. Используя зависимость между субъективными оценками и их количественными выражениями в табл. 1,
инструктор заполняет табл. 2.
2. Инструктор напротив каждой оценки определяет условную количественную величину по каждому показателю в соответствии с функцией Харрингтона в виде, указанном в табл. 1.
Таблица 1
Субъективные оценки
Количественные выражения
Очень хорошо
1,00–0,81
Хорошо
0,80–0,64
Удовлетворительно
0,63–0,38
Плохо
0,37–0,21
Очень плохо
0,20–0,00
22-я ГОДОВЩИНА выставки
CELEBRATING 22 YEARS
19
NEVA 2013
Annex to Abstracts
Таблица 2
КРИТЕРИИ
ОТВЕТСТВЕННОСТЬ И ДОЛГ
ВОЛЯ
ИНТЕРЕС
ПОКАЗАТЕЛИ
ОЦЕНКА
Превентивность
Резерв
( О 1)
( О 2)
Разумный Постоянриск
ная готовность
( О 3)
( О 4)
Дисцип­
лина
( О 5)
МАНЕВРИРОВАНИЯ (Мn, n = 1–10)
ПостоянРешиИнициаство
тельность тивность
( V 1)
( V 2)
( I 1)
организации подготовки
получ ГМТО и НАВ
информации
района маневра
идеи маневра
готовности СУ и СД
готовности судна
готовности экипажа
проведения маневра
наблюд. за маневрен­
ными характеристиками
наблюд. за обстан.
(ГМТО, Операт, Навиг)
ПЕРЕХОДА (Pr, r = 1–6)
предварит. прокладки
загрузки судна
маневрирования
на переходе
наблюд. за обстан.
(ГМТО, Операт, Навиг)
организации связи
организации
определения места
ДЕЙСТВИЙ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ (Cs, s = 1–8)
борьбы с техническими
неисправностями
борьбы с пробойнами
борьбы с пожарами
борбы с нарушением
отстойчивости
борьбы с террористи­
ческими нападениями
маневрирования
в узкостях
маневрирования
для избежания
навиг. опасностей
маневрирования
при посадки на мель
20
CELEBRATING 22 YEARS
22-я ГОДОВЩИНА выставки
Неординарность
( I 2)
НЕВА 2013
Дополнение к Сборнику тезисов докладов
3. В соответствии с проставленными величинами показателей, определяется величина морально-волевого
состояния обучаемых судоводителей, по каждому виду оценки на этапе маневрирования, по формуле:
(1)
где PMn – суммарная оценка по всем показателям для n-той оценки, на этапе маневрирования;
OM(xi) – оценка i-го показателя по критерию «ответственность», на этапе маневрирования (i = 1–5);
VM(yj) – оценка j-го показателя по критерию «воля», на этапе маневрирования (j = 1–2);
IM(zk) – оценка k-го показателя по критерию «интерес», на этапе маневрирования (k = 1–2);
λi – весовой коэффициент оценки по критерию «ответственность», на этапе маневрирования;
λj – весовой коэффициент оценки по критерию «воля», на этапе маневрирования;
λk – весовой коэффициент оценки по критерию «интерес», на этапе маневрирования.
4. Определяется средняя величина морально-волевого состояния обучаемых судоводителей, по всем
оценкам на этапе маневрирования, по формуле:
(2)
где PMnср – средняя величина морально-волевого состояния обучаемых судоводителей, по всем оценкам, на этапе
маневрирования.
5. В соответствии с проставленными величинами показателей, определяется величина морально-волевого
состояния обучаемых судоводителей, по каждому виду оценки на этапе перехода, по формуле:
(3)
где PPr – суммарная оценка по всем показателям для r-той оценки, на этапе перехода;
Op(xi) – оценка i-го показателя по критерию «ответственность», на этапе перехода ( i = 1–5);
Vp(yj) – оценка j-го показателя по критерию «воля», на этапе перехода ( j = 1–2);
Ip(zk) – оценка k-го показателя по критерию «интерес», на этапе перехода (k = 1–2);
λi – весовой коэффициент оценки по критерию «ответственность», на этапе перехода;
λj – весовой коэффициент оценки по критерию «воля», на этапе перехода;
λk – весовой коэффициент оценки по критерию «интерес», на этапе перехода.
6. Определяется средняя величина морально-волевого состояния обучаемых судоводителей, по всем
оценкам на этапе перехода, по формуле:
(4)
где PPrcp – средняя величина морально-волевого состояния обучаемых судоводителей, по всем оценкам на этапе
перехода.
7. В соответствии с проставленными величинами показателей, определяется величина морально-волевого
состояния обучаемых судоводителей, по каждому виду оценки на этапе «действия в чрезвычайных
ситуациях», по формуле:
(5)
где PCs – суммарная оценка по всем показателям для s-той оценки, на этапе «Действия в чрезвычайных ситуациях»;
OC(xi) – оценка i-го показателя по критерию «ответственность», на этапе «Действия в чрезвычайных ситуациях»,
(i = 1–5);
VC(yj) – оценка j-го показателя по критерию «воля», на этапе «Действия в чрезвычайных ситуациях», (j = 1–2;)
IC(zk) – оценка k-го показателя по критерию «интерес», на этапе «Действия в чрезвычайных ситуациях», (k = 1–2);
λi – весовой коэффициент оценки по критерию «ответственность», на этапе «Действия в чрезвычайных ситуациях»;
λj – весовой коэффициент оценки по критерию «воля», на этапе «Действия в чрезвычайных ситуациях»;
λk – весовой коэффициент оценки по критерию «интерес», на этапе «Действия в чрезвычайных ситуациях».
22-я ГОДОВЩИНА выставки
CELEBRATING 22 YEARS
21
NEVA 2013
Annex to Abstracts
8. Определяется средняя величина морально-волевого состояния обучаемых судоводителей, по всем
оценкам на этапе «действия в чрезвычайных ситуациях», по формуле:
(6)
где PCs – средняя величина морально-волевого состояния обучаемых судоводителей, по всем оценкам на этапе
«Действия в чрезвычайных ситуациях».
9. Определение общей величины морально-волевого состояния обучаемых судоводителей, на всех этапах
перехода, по формуле:
(7)
где: Робщ – общая величина морально-волевого состояния обучаемых судоводителей, на всех этапах перехода.
В случае, если на определенном этапе морально-волевые характеристики обучаемого не проверялись,
инструктор ставит среднюю величину морально-волевого состояния обучаемого (для соответствующего
этапа), равной «0».
10. Инструктор, в табл. 3, напротив полученной количественной величины для Робщ, определяет соответствующую ей субъективную «оценку доверия судоводителю».
Таблица 3
Общая величина
«ДОВЕРИЯ СУДОВОДИТЕЛЮ»
Робщ
Субъективные оценки
«ДОВЕРИЯ СУДОВОДИТЕЛЮ»
10,0–8,0
Судоводителю рекомендуется полностью доверять
7,9–6,0
Судоводителю рекомендуется доверять, с дополнительным
контролем над некоторыми, более ответственными
действиями (определяются инструктором,
в зависимости от достигнутых результатов)
5,9–3,0
Рекомендуется дополнительный контроль над всеми
действиями судоводителя
2,9–0,0
Рекомендуется обратить внимание на морально-волевое
состояние и профессиональную пригодность судоводителя
В заключение можно сказать, что предложенная методика учета доверия к поведению курсантов судоводителей во время обучения на тренажерах, разработана в программном виде и может быть использована
для всех специальностей водного транспорта, в удобном для программирования и электронной обработки
результатов виде. В этом виде, она является только одним из возможных вариантов решения проблемы
с математической обработкой большого количество субъективных данных.
Методика отражает наиболее общие принципы и положения, составляющие основу авторского подхода.
В зависимости от профессиональной специфики, она допускает изменение количества и содержания
предложенных показателей и может включать различные методики вычисления по каждому отдельному
показателю.
Литература
1. Маринов М. Л. Человеческий фактор в проблеме безопасности профессиональной деятельности. / Научная монография. – СПб.:
Изд. центр СЗИП СПГУТД, 2010.
2. Скороходов Д. А. Научная монография / Безопасность водного транспорта и человеческий фактор // Маринов М. Л., Стариченков А. Л., Артамонов В. С., Звонов В. С., Уткин Н. И. – СПб.: ПбУГПС МЧС РФ, 2011.
22
CELEBRATING 22 YEARS
22-я ГОДОВЩИНА выставки
Annex to Abstracts
NEVA 2013
Пленарная сессия
Гражданское судостроение, морская техника освоения океана и шельфа,
судоремонт и производство судового оборудования в России. Взгляд в будущее. ............. 1
Перспективы развития отечественного судостроения
и роли судостроительного кластера в развитии отрасли
Балыбердин А. Л...................................................................................................................................................................... 1
Техническая сессия
Технические средства для работы в условиях Арктики. .......................................................................... 3
Факторы развития Северных регионов Российской Федерации
Белый О. В., Скороходов Д. А., Изотов О. А........................................................................................................................ 3
Принципы моделирования развития пожароопасных ситуаций
в судовых помещениях на базе математического аппарата клеточных автоматов
Круглеевский В. Н., Стариченков А. Л.................................................................................................................................. 7
Техническая сессия
Скоростной пассажирский флот............................................................................................................................ 14
Метод и алгоритмы оценки поведения судоводителей в процессе работы
Скороходов Д. А., Маринов М. Л......................................................................................................................................... 14
Методика учета доверия к поведению курсантов судоводителей
во время обучения на тренажерах
Маринов М. Л.......................................................................................................................................................................... 19
24
CELEBRATING 22 YEARS
22-я ГОДОВЩИНА выставки