Reduction of navigation risks by using fuzzy logic to automate control processes under uncertainty

Abstract

The article highlights the significance of the automation of control processes in maritime transport, in particular from the point of view of maintaining the safety of navigation. The authors take into account the influence of various navigational risks, such as weather conditions, vessel maneuverability, traffic and the actions of operators-masters and emphasize the need for the development of automated systems for data processing and assessment of the skills of captains in real time. As a result of the analysis of the scientific literature, the authors determine that the human factor becomes a determining obstacle for ensuring the safety of navigation and optimizing the control of ship’s handling. As a result, the use of automated control systems based on fuzzy inference systems is proposed to improve navigation safety and reduce the impact of the human factor. Based on the results of the research, a model was developed that allows to assess the level of qualification of ship captains in conditions of uncertainty. The use of the model contributes to maritime navigation in various directions, including the assessment of captains' actions, the identification of needs for renewed knowledge, risk management and support for scenario planning. It is assumed that the software implementation in the application of the model should be used as a supplement to the improvement of the professional experience of ship captains, and not their replacement. A model-based decision support system is an additional resource that enhances maritime safety, contributing to the goals of life safety, environmental protection and maritime industry stability. Highlighting the importance of fuzzy inference systems, attention is drawn to the potential of these systems as an element of artificial intelligence for implementation in automated management systems. This approach, in the future, allows for the creation of a maritime safety forecasting system that will provide forecasts considering a vast number of conditions and factors. In general, this research in the field of automation of marine transport management is an important step in the development of new methods to improve the safety of navigation and the efficiency of decision-making in the conditions of navigational risks. Стаття висвітлює значущість автоматизації процесів керування в морському транспорті, зокрема з погляду підтримки безпеки судноводіння. Автори враховують вплив різних навігаційних ризиків, таких як погодні умови, маневреність судна, трафік і дії операторів-судноводіїв та наголошують на необхідності розробки автоматизованих систем для обробки даних та оцінки кваліфікації капітанів у режимі реального часу. В результаті аналізу наукової літератури, автори визначають, що людський чинник стає визначальною перешкодою для забезпечення безпеки судноводіння і оптимізації керування рухом суден. Як результат, запропоновано використання автоматизованих систем управління, які базуються на системах нечіткого виводу для покращення безпеки судноводіння та зменшення впливу людського фактору. За результатами дослідження було розроблено модель, яка дозволяє оцінювати рівень кваліфікації капітанів суден в умовах невизначеності. Використання моделі сприяє морській навігації в різних напрямках, включаючи оцінку дій капітанів, ідентифікацію потреб у відновлені знань, управління ризиками та підтримку сценарного планування. Передбачається що програмна реалізація у застосуванні моделі має бути використана як доповнення до вдосконалення професійного досвіду капітанів суден, а не їх заміна. Система підтримки прийняття рішень на основі моделі є додатковим ресурсом, який посилює рівень безпеки судноводіння, сприяючи досягненню цілей збереження життя, охорони довкілля та стабільності морської галузі. Зазначивши важливість використання систем нечіткого виводу, звертається увага на потенціал цих систем як елементу штучного інтелекту для впровадження в автоматизовані системи управління. Зазначений підхід у перспективі дозволяє створити систему прогнозування безпеки судноплавства, яка надаватиме прогнози, враховуючи велику кількість умов та факторів. Загалом, дане дослідження в галузі автоматизації управління морським транспортом є важливим кроком у розробці нових методів для підвищення безпеки судноводіння та ефективності прийняття рішень в умовах навігаційних ризиків.