Математичне моделювання автоматизованої системи моніторингу та прогнозування психофізіологічних станів судноводія під впливом втоми та стресу

Анотація

Судно це складна ієрархічна система керування людина-машина (ергатична сисема) в якій людина є ключовим компонентом, що відповідає за прийняття рішень на всіх рівнях, а отже і негативні впливи людського фактору, через втому та стрес, на безпеку керування можливі на будь якому з цих рівнів незалежно від кваліфікації або досвіду оператора.
Сучасні системи автоматизованого управління суднами орієнтовані переважно на технічні параметри руху та навігаційні умови, проте майже не враховують психофізіологічний стан операторів. Це створює додаткові ризики для безпеки мореплавства, адже стрес і втома суттєво впливають на працездатність штурмана та здатність приймати правильні рішення у складних ситуаціях.
Об’єктом дослідження є процес автоматизованого моніторингу та контролю змін психофізіологічних параметрів штурмана під впливом стресу та втоми під час виконання вахтової навігаційної служби.
Проблема полягає у відсутності ефективних технічних рішень, що забезпечували б своєчасне виявлення та компенсації негативних наслідків стресу й втоми, які не враховуються сучасними навігаційними автоматизованими системами.
У дослідженні запропоновано створення автоматизованого модуля моніторингу стану штурмана, що ґрунтується на мультиплікативному моделюванні часових рядів фізіологічних параметрів із урахуванням циркадних ритмів, адаптивної динаміки та факторів втоми. Для підвищення точності використано методи робастної регресії та аналізу передатних функцій у системі «людина – машина».
Наукова новизна полягає у застосуванні концептуальної моделі, яка розкладає фізіологічні фактори на коефіцієнти впливу та дозволяє моделювати і прогнозувати реакції штурмана в реальному часі.
Експериментальні випробування, проведені з використанням системи Navi Trainer 5000 та на реальному судні, підтвердили ефективність моделі: точність оцінки стану перевищила 90%.
Практичне значення отриманих результатів полягає у можливості інтеграції моделі в інтелектуальні модулі суднових систем управління. Це забезпечує автоматичне коригування графіків вахти, динамічну адаптацію параметрів автопілота та формування попереджувальних сигналів для екіпажу, що підвищує рівень безпеки мореплавства.