ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МОРСКОЙ УНИВЕРСИТЕТ КОРАБЛЕСТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ Кафедра Информационные системы и технологии Тема дипломной работы бакалавра : « Разработка нечеткой модели оценки и управления рисками судовых систем энергоснабжения» Выполнила : студент ка к., Одеса

1 Цель дипломной работы: Разработка нечеткой модели оценки и управления рисками судовых систем энергоснабжения с помощью средств нечеткой логики для упрощения процесса управления рисками ССЕ и оптимизации затрат времени на принятие управляющих действий в аварийных ситуациях. Предмет исследования: Современные методы, инструменты и средства реализации нечетких моделей оценки и управления рисками Объект исследования: Нечеткие модели оценок и управления рисками систем энергоснабжения судна

Постановка задач Проанализировать литературные источники; Рассмотреть теоретические аспекты нечеткой логики; Проанализировать математический аппарат нечетких множеств; Определить формы кривых задания функций принадлежности; Проанализировать существующие судовые системы энергоснабжения для определения специфики их функционирования; Провести анализ существующих подходов построения моделей оценок рисков и существующих программных продуктов реализации; Разработать нечеткую модель оценки и управления рисками судовых систем энергоснабжения. 2

Введение Известные и рекомендованы к применению методы анализа риска аварий с использованием вероятностных оценок («потоковые графы», «дерева опасностей», «дерева событий» и т.д.) очень трудоемки. Они требуют большого количества исходных данных и высокой квалификации исполнителей, что является проблемой при определении риска аварийной ситуации в условиях недостаточного объема и неопределенности исходной информации. Учитывая объективно существующую неопределенность, неполноту и нечеткость информации об объекте при оценке рисков сложных комплексов судовых установок в аварийных ситуациях целесообразно использовать аппарат нечеткой логики, позволяет описать неопределенности в задачах определения надежности и работоспособности судовых систем энергоснабжения (ССЕ) с помощью лингвистической формулировки экспертных знаний о параметрах компонентов ССЕ и формализации критериев оценки рисков ССЕ. 3

Нечеткая логика Теория нечеткой логики – это новый, динамично развивающийся подход к оценке риска. В последнее время нечеткое моделирование является одной из наиболее активных и перспективных направлений. Такие системы используются в медицине, технической диагностике, управлении технологическими процессами, компьютерными сетями, а также для приближенных вычислений. 4

Програмные средства MATLAB 2008b FuzzyLogic Toolbox 2.2 5

Преимущества системы MATLAB В области программирования: свыше 500 встроенных математических функций; ввод/вывод двоичных и текстовых файлов; применение программ, написанных на Си и ФОРТРАН; автоматическая перекодировка процедур MATLAB в тексты программ на языках Си и C++; наличие типовые управляющих структур. В области визуализации и графики: возможность создания двумерных и трехмерных графиков; осуществление визуального анализа данных. 6

Пакет Fuzzy Logic Toolbox Реализация процесса построения нечетких моделей осуществляется посредством применения специализированного пакета Fuzzy Logic Toolbox – предназначенного для описания процессов, в которых присутствует неопределенность. Позволяет проектировать и исследовать системы с использование механизма нечеткой логики. Поддерживает все стадии разработки нечетких систем: их синтез, исследования, проектирование, моделирование, внедрение в режим реального времени. Включает следующие модули: Fuzzy Inference System Editor, Membership Function Editor, Rule Viewer, Surface Viewer. Все модули обмениваются данными друг с другом и могут быть вызваны один из другого. 7

Судовые системы энергоснабжения В процессе анализа литературных источников установлено, что судовые системы энергоснабжения состоят из таких подсистем: Источников электроэнергии; Электро-распределительной сети; Потребителей электроэнергии 8

Лингвистические переменные подсистемы источников электроэнергии и их функции принадлежности Название лингвистической переменной Терми переменной Область определения функции принадлежности Мощность (к Вт) Не значительное Y, 0, 200 НизкоеY, 150, 1000 СреднееY, 450, 2700 ВисокоеY, 1600, 3200 Удельный расход топлива (кг/к Вт) Не значительное Y, 0, 175 НизкоеY, 50, 360 СреднееY, 200, 470 ВисокоеY, 220, 550 Перегрузочная способность (%) Не значительное Y, 0, 16 НизкоеY, 5, 40 СреднееY, 22, 76 ВисокоеY, 43, 100 Шумность(Дб) Не значительное Y, 0, 30 НизкоеY, 10, 44 СреднееY, 20, 90 ВисокоеY, 60, 120 Риск Не значительное Y, 0, 0.25 НизкоеY, 0.125, 0.38 СреднееY, 0.25, 0.63 ВисокоеY, 0.75, 1 9

Лингвистические переменные подсистемы энерго- распределительной сети и их функции принадлежности Название лингвистической переменной Терми переменной Область определения функции принадлежности Напряжение (В) Не значительное Y, 0, 60 НизкоеY, 40, 200 СреднееY, 150, 300 ВисокоеY, 200, 420 Сила тока (А) Не значительное Y, 0, 25 НизкоеY, 20, 80 СреднееY, 45, 155 ВисокоеY, 110, 200 Температура ( о С) Не значительное Y, 0, 15 НизкоеY, 5, 33 СреднееY, 22, 65 ВисокоеY, 50, 100 Риск Не значительное Y, 0, 0.21 НизкоеY, 0.14, 0.34 СреднееY, 0.3, 0.7 ВисокоеY, 0.63, 1 10

Лингвистические переменные подсистемы приемников электроэнергии и их функции принадлежности Название лингвистической переменной Терми переменной Область определения функции принадлежности Степень надежности электрооборудования Високое Y, 0, 0.1 СреднееY, 0.05, 0.45 НизкоеY, 0.34, 0.81 Не значительноеY, 0.77, 1 Степень защищенности электрооборудования Високое Y, 0, 0.15 СреднееY, 0.06, 0.5 НизкоеY, 0.4, 0.8 Не значительноеY, 0.77, 1 Интенсивность режима работы Не значительное Y, 0, 0.23 НизкоеY, 0.1, 0.4 СреднееY, 0.25, 0.76 ВисокоеY, 0.53, 1 Риск Не значительное Y, 0, 0.21 НизкоеY, 0.14, 0.34 СреднееY, 0.3, 0.7 ВисокоеY, 0.63, 1 11

Лингвистические переменные судовой энергетической системы и их функции принадлежности Название лингвистической переменной Терми переменной Область определения функции принадлежности Ризик підсистеми источников электроэнергии Не значительное Y, 0, 0.17 НизкоеY, 0.09, 0.4 СреднееY, 0.3, 0.75 ВисокоеY, 0.61, 1 Риск підсистеми энерго-распределительной сети Не значительное Y, 0, 0.19 НизкоеY, 0.13, 0.45 СреднееY, 0.22, 0.7 ВисокоеY, 0.7, 1 Риск підсистеми приемников электроэнергии Не значительное Y, 0, 0.23 НизкоеY, 0.05, 0.5 СреднееY, 0.32, 0.77 ВисокоеY, 0.7, 1 Управляющее действие Профилактика Y, 0, 0.35 РемонтY, 0.22, 0.77 ЗаменаY, 0.65, 1 12

Правила нечеткой модели в Matlab Rule Viewer 13

Графический вид трехмерной визуализации поверхности нечеткой модели оценки и управления рисками ССЕ 14

Выводы Применение разработанной нечеткая модель оценки и управления рисками ССЭ на этапе функционального проектирования позволяет повысить уровень качества проектных работ, что обусловлено полнотой вариационной информации об оценке риска в различных сценариях Разработана нечеткая модель оценки и управления рисками ССЭ позволяет оптимизировать время оценки и анализа принятых управляющих решений, направленных на минимизацию риска в различных условиях эксплуатации. Благодаря разработанным поверхностям нечеткого вывода стало возможным установление зависимости значений выходной переменной (управляющего действия) от значений входных переменных (рисков соответствующих подсистем ССЭ) оценки и управления рисками ССЭ. Это может быть использовано в качестве нечеткого механизма управления рисками для оптимизации временных затрат на принятие управляющего решения и прогнозирования развития аварийных сценариев реализации рисков. 15

Спасибо за внимание!