завод-кораблестроитель оплачивает продукт, а попытка распределить стоимость проектирования изделия на стоимость выпущенных образцов не приводит к успеху, так как не гарантируется даже мелкосерийный выпуск судов. Единственная возможность создания систем автоматизированного высоконадежного управления движением скоростных судов при финансовом, кадровом, методическом и временном дефиците в нашей стране – это разработка проекта системы с общей универсальной архитектурой и максимальной унификацией, а также создание легко перестраиваемого под разные объекты управления стендового оборудования.
Исследования причин аварийности быстроходных судов показывают, что в значительном числе аварий виновным оказывается судоводитель. Отказы и сбои в современных системах управления, усложненных автоматизацией судовождения, создают нештатные ситуации, в которых человек теряется и за ограниченное время не находит правильных решений( так называемый « парадокс автоматизации » [ 3 ]). Необходимо создавать высоконадежные системы управления – безопасные, безотказные и живучие, облегчающие задачу управления судном в сложных и нештатных ситуациях и соответствующие требованиям международных и отечественных нормативных документов: правил российских Морского и Речного регистров, Технических регламентов о безопасности объектов речного и морского транспорта и соответствующих Резолюций IMO.
Как реализация проекта САВУД решает описанные проблемы?
В проекте « САВУД » ООО НПП « Анфас » предлагает комплексное решение описанных проблем путем создания унифицированной системы автоматизированного высоконадежного управления( САВУД) специально для новых проектов судов. Основные требования к высоконадежному управлению движением – безопасность, безотказность и живучесть – рассматриваются как свойства структурной устойчивости сложных систем с их количественной оценкой при проектировании с помощью специализированого исследовательского стенда и программных систем алгоритмического(« РДС ») и функционального(« Арбитр ») моделирования и принятия инновационных решений по их улучшению. В результате была создана и защищена патентами РФ [ 4 ] иерархическая двухуровневая распределенная сетевая микропроцессорная система со следующими отличиями от известных систем:
1. Двухканальность вычислительной среды и рулевых приводов по каждому управляющему органу судна с одновременной работой двух дублирующих друг друга независимых каналов управления и контролем их функционирования как внутри каналов, так и на верхнем уровне управления( автомат безопасности), что позволит повысить безопасность судовождения и сократить время реакции человеко-машинной системы на отказы.
2. Использование электрогидравлических двухканальных рулевых приводов с цифровым управлением позволит упростить конструкцию системы, облегчить ее проектирование и создать унифицированный ряд судовых рулевых приводов для скоростных судов.
3. Количественная оценка свойств структурной устойчивости системы – безопасности, безотказности и живучести – позволит заблаговременно выявить слабые места в системе, принять меры по их устранению и повысить качество проектирования системы [ 5 ].
4. Наличие в составе САВУД датчиков морского волнения, основанных на бесконтактном зондировании водной поверхности с борта движущегося судна для определения высоты волны и вычисления статических характеристик волнения, позволит улучшить мореходность судна и повысить безопасность судовождения.
5. Использование малогабаритных бесплатформенных инерциальных навигационных систем БИНС по технологии МЕМС в качестве датчиков динамических перемещений судна позволит осуществить уменьшение качки и перегрузок( с помощью закрылков) и улучшит комфортность для пассажиров и команды.
6. Использование в системе противоаварийных и облегченных законов управления( с советчиком капитану) позволит учесть человеческий фактор и уменьшить износ рулевых агрегатов на волнении.
7. Реализация в САВУД идеологии пассивного пульта управления как устройства отображения информации на базе вычислителей фон Неймановской архитектуры и дублированных кнопок-табло, связанных с канальными вычислителями Гарвардской архитектуры, позволит разделить задачи качественной индикации и высоконадежного управления движением судна [ 6 ].
Базовая технология проекта
Базовая технология проекта « САВУД » состоит в построении иерархической двухуровневой сетевой цифровой системы на базе резервированной двухканальной интегрированной архитектуры, включая органы управления, датчики, вычислители и приводы системы, с применением новых технических решений, направленных на повышение свойств структурной устойчивости системы: безопасности, безотказности( надежности) и живучести и проверенных на специализированном исследовательском стенде, представляющем собой базовую часть технологии проекта [ 7 ].
Разработка и создание указанного стенда, как одного из важнейших компонентов новой технологии проектирования сложных систем управления на базе инструментального комплекса « Расчет динамических систем » ИПУ РАН, позволит на ранних стадиях проектирования создавать эффективные алгоритмы управления и анализировать взаимодействие подсистем [ 8, 9 ].
88 Морские информационно-управляющие системы, 2013 / No. 2( 3)