Approaches going to determination periods of the human factor of navigators during supernumerary situations

Abstract

EN: Context. The problem of identifying the manifestation of the human factor in the context of utility in maritime transport during emergency situations is considered. The aim of the study is to increase safety in maritime transport by identifying positive and negative human factors, as well as analyzing the behavioral reactions affecting the vessel’s passage parameters. Objective. The aim of the work is to determine the approaches and the construction of software tools to identify periods of manifestation of the human factor of the navigators during abnormal situations. Method. The study identified the types of manifestations of the human factor in the form of intuitive (illogical) behavior of the navigator. The dependence of intuitive behavior, as a reaction, on exceeding the detection threshold of perception of service information, is given. It was determined that the distribution of information load among members of the navigation watch will significantly reduce the detection threshold of the navigator at the time of making management decisions. It was established that the detection step is to determine the balance of information effects on the navigator and his individual polar reactions. The cycle of updating the navigator model is determined by analyzing his individual behavior model of previous intellectual activity. A formal description of the space of alternatives and reactions of the navigator in the form of polar groups at the moment of vessel management is proposed. Software has been developed that allows the analysis of the vessel’s passage trajectory for collision detection and the identification of periods of occurrence of the detection threshold of the navigator. Analysis of the trajectories made it possible to conclude that before the collision the navigator was in active/passive polar states of action, which directly proportional to the speed of the vessel, which confirms the main hypothesis of the study. As a mathematical tool for solving the problem of classifying individual reactions of the navigator, the factor analysis and a training sample are offered – more than nine typical situations, which make it possible to adequately determine polar reactions according to the principle of utility. Results. In order to confirm the adequacy of the proposed formal-logical approaches, an experiment was conducted using the Trainer Professional 5000 navigation simulator (NTPRO 5000). The results of the experiment, as well as the developed software, made it possible to identify the time periods of the negative human factor manifestation of the navigator caused by the information overload and to determine its individual stimulus factors. At the same time, the moment of occurrence of an extraordinary situation was determined by analyzing the passage trajectory of the vessel by means of processing log files by passing the Bosporus strait location. In addition, an algorithm was developed for the formation of the navigator’s model and its updating on the basis of individual periods of the negative manifestation of the human factor. The features of the occurrence of informational imbalance between members of the navigation watch in the event of an emergency situation and features of its identification during the passage of the vessel are considered. The obtained results will allow at a qualitatively new level to approach the analysis of the problem of the influence of human factor on the adequate managerial decisions of the navigator. Conclusions. The proposed formal approaches and the developed software will allow identifying the transition from the controlled adequate state of the navigator to the uncontrolled state with intuitive reactions. The scientific novelty consists in the fact that the developed algorithm of forming a navigator model in a discrete time, which allows to identify its polar reactions during extraordinary situations. The practical significance lies in the fact that the results of the experiment allowed identifying the time periods of the manifestation of the negative human factor of the navigator, caused by the information overload and identifying its individual factors-incentives. Prospects for further research may be the development of software in the form of an expert system defining deviations from a given course during the sea passage, as well as inadequate reactions in the performance of classical maneuvers in case of divergence of ships in constrained areas. UK: Актуальність. Розглядається проблема ідентифікації проявів людського фактору у контексті корисності на морському транспорті під час позаштатних ситуацій. Метою дослідження є підвищення безпеки на морському транспорті засобами ідентифікації позитивного і негативного людського фактора, а також аналізу поведінкових реакцій що впливають на параметри переходу судна. Мета. Метою роботи є визначення підходів і побудови програмних засобів, для ідентифікації періодів прояву людського фактора судноводіїв під час позаштатних ситуацій. Метод. В рамках дослідження визначені види прояву людського фактора у формі інтуїтивної (нелогічної) поведінки судноводія. Наводиться залежність інтуїтивної поведінки, як реакції, що залежить від перевищення інформаційного порогу сприйняття службової інформації. Визначено, що розподіл інформаційного навантаження між членами вахтової служби істотно знизить інформаційний поріг судноводія в момент прийняття управлінських рішень. Встановлено, що етапом ідентифікації є визначення балансу інформаційних впливів на судноводія і його індивідуальних полярних реакцій. Визначено цикл поновлення моделі судноводія за допомогою аналізу його індивідуальної моделі поведінки попередньої інтелектуальної діяльності. Запропоновано формальний опис простору альтернатив і реакцій судноводія у вигляді полярних груп в момент управління судном. Розроблено програмне забезпечення, що дозволяє виконувати аналіз траєкторії управління судном на предмет виявлення зіткнень і ідентифікувати періоди виникнення інформаційного порогу судноводія. Аналіз траєкторій, дозволив зробити висновок, що судноводій перед зіткненням знаходився в полярних на предмет активності станах активний / пасивний, що прямо-пропорційно відбивалося на швидкості ходу судна, що підтверджує основну гіпотезу дослідження. У якості математичного апарату для розв’язання задачі класифікації індивідуальних реакцій судноводія запропоновано факторний аналіз і навчальна вибірка – більш ніж дев’ять типових ситуацій, що дозволяє адекватно визначати полярні реакції за принципом корисності. Результати. З метою підтвердження адекватності запропонованих формально-логічних підходів був проведений експеримент із застосуванням навігаційного тренажера Trainer Professional 5000 (NTPRO 5000). Результати експерименту, а також розроблене програмне забезпечення дозволили ідентифікувати тимчасові періоди прояву негативного людського фактора судноводія, викликані інформаційним перевантаженням і визначити його індивідуальні фактори-стимули. При цьому, момент виникнення позаштатної ситуації визначався шляхом аналізу траєкторії управління судном засобами обробки log-файлів серверу по проходженню локації «Босфор». Крім того, був розроблений алгоритм формування моделі судноводія і її поновлення на основі індивідуальних періодів негативного прояву людського фактора. Розглянуто особливості виникнення інформаційного дисбалансу між членами вахтової служби при виникненні позаштатної ситуації і особливостей його ідентифікації під час переходу судна. Наведені результати дозволять на якісно новому рівні підійти до аналізу проблеми впливу людського фактора на адекватні управлінські рішення судноводія. Висновки. Запропоновані формальні підходи дозволять ідентифікувати перехід від контрольованого адекватного стану судноводія до неконтрольованого стану з інтуїтивними реакціями. Наукова новизна полягає в тому, що вперше розроблений алгоритм формування моделі судноводія у дискретному часі, що дозволяє ідентифікувати його полярні реакції під час позаштатних ситуацій. Практична цінність полягає у результатах експерименту, що дозволили ідентифікувати часові періоди прояву негативного людського фактора судноводія. Перспективами подальших досліджень може бути розробка програмного забезпечення у вигляді експертної системи для визначення відхилень від заданого курсу під час переходу, а також неадекватних реакцій при здійсненні класичних маневрів при розбіжності судів в обмежених районах.