Devising an approach for the automated restoration of shipmaster’s navigational qualification parameters under risk conditions.

Abstract

The object of this study is the safety control system of ship management, by identifying and restoring the qualification parameters of shipmasters in critical situations. The task solved in the study is the timely determination of an insufficient level of qualification for the performance of certain operations in controlling the movement of the ship, by applying a formal-logical model of detecting the intuitive actions of the operator-shipmaster and gradually restoring his/her qualification parameters using the devised method. The stages of development and the formal-logical structure of the model and method in terms of cognitive automation were described in detail as the study results. It was possible to ensure early detection of risks when controlling the movement of the ship in 56 % of cases, during a laboratory experiment on simulators, which in 24 % of cases turned out to be particularly dangerous. The interpretation of the results involved algorithmizing complex and formalized data on the actions of operators and the application of the method of restoring their qualification parameters, which allowed a comprehensive approach to safety management. The distinguishing features of the findings were to predict the level of danger by simulating maritime operations with input navigational and individual conditions. This made it possible to improve the effectiveness of operations to 89 %, reduce the phenomenon of loss of control over the course to 32 %, reduce critical situations to 7 % and the cost of resources. The scope and conditions of practical use involve a comprehensive assessment of external and internal influences on the level of danger, delay in decision-making by operators, as well as sailing conditions. The simulation results could be used to devise strategies for planning maneuvers, predicting risks, and developing maritime security systems Об'єктом цього дослідження є система управління безпекою морського судноплавства через ідентифікацію та відновлення кваліфікаційних параметрів капітанів суден у критичних ситуаціях. Завданням дослідження є своєчасне визначення недостатнього рівня кваліфікації для виконання певних операцій з управління рухом судна шляхом застосування формально-логічної моделі виявлення інтуїтивних дій оператора-капітана та поступового відновлення його кваліфікаційних параметрів за допомогою розробленого методу. Етапи розробки та формально-логічна структура моделі та методу в контексті когнітивної автоматизації були детально описані в результатах дослідження. Було забезпечено раннє виявлення ризиків при управлінні рухом судна в 56 % випадків під час лабораторного експерименту на симуляторах, що в 24 % випадків виявилися особливо небезпечними. Інтерпретація результатів включала алгоритмізацію складних і формалізованих даних про дії операторів і застосування методу відновлення їхніх кваліфікаційних параметрів, що дозволило застосувати комплексний підхід до управління безпекою. Особливістю отриманих результатів є прогнозування рівня небезпеки шляхом моделювання морських операцій з урахуванням навігаційних і індивідуальних умов. Це дозволило підвищити ефективність операцій до 89 %, зменшити явище втрати контролю над курсом до 32 %, зменшити кількість критичних ситуацій до 7 % та знизити витрати ресурсів. Область та умови практичного застосування включають комплексну оцінку зовнішніх та внутрішніх впливів на рівень небезпеки, затримку прийняття рішень операторами, а також умови плавання. Результати моделювання можуть бути використані для розробки стратегій планування маневрів, прогнозування ризиків і розвитку систем безпеки мореплавства.