На сегодняшний день информационные технологии (ИТ) очень плотно вошли во все отрасли современной жизни. Не является исключением и морская отрасль, в которую входит множество различного технологического оборудования, как на суше, в виде портовых сооружений, так и на море, в виде самых разнообразных морских судов.
Даже самое прочное судно не может быть полностью застраховано от бедствий. Несмотря на то, что суда всё время совершенствуются, аварий и катастроф меньше от этого не становится. Это происходит из-за увеличения объёма перевозок.
Аварии с судами можно разделить на две категории:
- аварии в результате внешних факторов (столкновение с препятствием, другими судами);
- аварии, произошедшие в результате внутренней поломки судна.
Главные причины аварий на судах – нарушения правил технической эксплуатации, ухудшения качества ремонтов, значительный возраст судов [1], а также неверные данные.
Всё это требует стандартизации и классификации различных методов ИТ для предотвращения аварий на судах.
Виды ИТ, применение и классификация
Для устранения и предотвращения этих проблем и применяются различные виды ИТ, которые используют в разном виде для разных целей.
Один из главных аспектов применения ИТ на судах является кибербезопасность. Это исходит из того, что высокоточная техника, которой пользуются как на судах, так и в портах, использует данные, которые могут быть подвержены кибератакам. Принципы кибербезопасности в морской отрасли содержат пять функциональных элементов: выявление, защита, обнаружение, реагирование и восстановление.
Ещё одно важное применение ИТ – это технология «Интернет вещей». Она имеет несколько применений, например: для улучшения связи между судном и берегом, для разработки систем, которые поддерживают навигацию в сложной обстановке, дистанционный контроль отхода судов без вмешательства человека и т.п.
Технология Блокчейн повышает безопасность Интернета вещей: блокирование хищения персональных данных, использование криптографии с открытым ключом, а также многое другое. На судах блокчейн может использоваться для отслеживания перемещения грузов и обеспечения наглядности цепи поставок на всех стадиях, что позволяет сэкономить время и сократить расходы.
Также к информационным методам обеспечения безопасности на судах, поддерживаемым ИТ, относятся и радиосвязь.
Основные задачи радиосвязи:
- охрана человеческой жизни на море и обеспечение безопасности мореплавания;
- обеспечение оперативно-диспетчерского руководства работой судов;
- обеспечение обмена информацией с отечественными и зарубежными организациями по сигналам бедствия, а также по вопросам охраны человеческой жизни на море;
- удовлетворение потребностей людей, которые эксплуатируют суда.
Важной является и спутниковая связь. Проблемы спутников связи в долгом времени между подачей сигнала и его получением, протоколах передачи информации, программном обеспечении, хранилищах и базах данных с удалённым доступом. Это увеличивает риски несанкционированного вмешательства в компоненты связи. Помимо этого, угрозу представляет и электронное аппаратное обеспечение, через которое могут контролировать и прослушивать информацию.
Для безопасного мореплавания, т.е. избегания столкновения судов друг с другом или другими препятствиями, существуют методы, которые можно разделить на две группы: судоводительские и экспертные.
Основные направления судоводительских методов такие:
- определение положения судна относительно опасности;
- определение возможностей судна по избеганию опасности;
- совершенствование правил и тренажёрная подготовка судоводителей по решению задачи расхождения судов.
Судоводительские методы имеют следующие недостатки:
- информационная ограниченность;
- большая зависимость от технических возможностей навигационно-измерительных приборов;
- высокое влияние человеческого фактора.
Экспертные системы безопасности имеют такие типы систем:
- системы установления путей (разделения) движения судов;
- системы управления движением судов (СУДС);
- глобальная морская система связи при бедствии и для обеспечения безопасности (ГМССБ);
- системы судовых сообщений.
Главное достоинство таких систем в том, что они занимаются проблемами безопасности комплексно для всех судов.
Главный их недостаток – это низкий уровень информатизации и формализации процедур принятия решения. Это не позволяет реализовать все возможности вычислительных ресурсов.
Часто для обеспечения безопасности судоходства также применяются мобильные системы управления движением судов (МСУДС/MVTS – Mobile Vessel Traffic Services, по аналогии с СУДС/VTS). Эти системы позволяют упростить и ускорить процедуру принятия решения, и при этом снизить участие человека в процедуре выработки управляющего решения. Однако невозможность обслуживания одним оператором одновременного большого числа судов, а также «привязка» к стационарным береговым службам и сооружениям, не дают использовать в МСУДС традиционный подход в качестве аналога.
В недалёком будущем панируется введение в эксплуатацию автономных надводных судов, способных без экипажа производить перевозку различных грузов. Такие суда смогут обеспечить высокую безопасность и экономию средств через удаление человеческого фактора из определённых операций.
Для внутренних же аварийных факторов всё чаще ИТ применяются в виде гибридных экспертных систем (ГЭС), которые могут быть основаны на взаимодействии различных типов экспертных систем (фреймы, семантические сети, базы данных, базы знаний, нейросети, нечёткая логика, генетические алгоритмы).
ГЭС при этом могут для удобства пользоваться диаграммой Исикавы для системного подхода к моделированию графической идентификации угроз и рисков безопасности мореплавания. Помимо этого ГЭС оценивает надёжность и работоспособность различных сложных технических систем на судне, вычисляя для их нахождения различные риски той или иной аварийной ситуации, а также погрешности данных показаний приборов и вычислений.
При этом главные недостатки ГЭС:
- трудность и неестественность реализации определённых условий хозяйства автоматики и телемеханики;
- трудности в условиях неопределённости, нехватки знаний.
Обобщённая классификация различных ИТ, и для чего они применяются, показана в табл. 1.
Таблица 1
ИТ для обеспечения безопасности на судне по категориям аварий
| Внешние факторы | Внутренние факторы | ||
| Мореплавание | Корректность данных | Надёжность и работоспособность СТС | |
| Судоводительские и экспертные методы | Гибридные экспертные системы | ||
| Кибербезопасность | Диаграмма Исикавы | ||
| Интернет вещей | Нейронные сети | ||
| Технология Блокчейн | Нечёткая логика | ||
| Эксплуатация автономных
надводных суден (проект) |
Генетические алгоритмы | ||
| Мобильные системы управления движением судов | Семантические сети | ||
| ИТ в радиосвязи | Нейросети | ||
| Спутниковая связь | Нечёткая логика | ||
Заключение
В итоге, были рассмотрены различные виды ИТ для обеспечения безопасности на судне. Основные методы были систематизированы для каждой из этих категорий аварий, чтобы было нагляднее видно, для чего применяется тот или иной тип различных ИТ, что позволит в будущем более прагматично исследовать и использовать те или иные ИТ для той или иной задачи.
Сергей Коновалов