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原文传递面向智能航行的在航船舶风险防控体系效能评估研究

论文题名：	面向智能航行的在航船舶风险防控体系效能评估研究
关键词：	智能航行;在航船舶;风险防控;效能评估;自适应优化
摘要：	随着船舶智能航行技术的快速发展以及航运市场的日益复杂，在航船舶风险防控体系作为智能航行安全的重要保障，越来越受到航运界的关注与重视。由于船舶智能航行势态呈现多情景、多变化及多应用的特征，传统的航行势态定性描述和装备性能数据测定方法已无法有效地表征真实的船舶智能航行安全状态。同样，散点式的风险防控优化策略和统揽式的框架优化方案也无法高效地响应差异化在航船舶风险防控体系的持续优化。此外，智能航行船舶风险防控的状态也随应用场景的变化而改变，因此准确掌握智能航行船舶的风险防控静态实效、动态变化及持续优化技术是当前保障船舶智能航行安全和支撑航行决策管理的重要研究内容。　　针对如何准确评估智能航行船舶风险防控阶段性实效，如何实现智能航行船舶风险防控实效动态测定，以及如何实现风险防控体系持续性优化的这3个关键问题，本文结合智能航行船舶风险防控的体系布置和策略安排，分析了在航船舶风险防控体系的内部关联和防控机理，从体系效能的视角探究了在航船舶风险防控实效准确评估与持续优化技术。其中，应用综合效能测度、动态熵值测算及差异场景优化的方法，分别进行了智能航行船舶风险防控体系的信息交互行为分析、性能退化规律拟合及体系优化安全屏障设计，重点解决了体系效能整体评估的准确性、动态评估的可行性及持续优化的自适应性这3个核心难点，实现了面向智能航行的在航船舶风险防控实效的科学评估和精准优化。最后，结合在航船舶风险防控体系效能评估技术的实际应用需求分析，本文进行了应用平台的设计与开发，实现了在航船舶风险防控体系效能评估技术的综合集成与平台应用。　　具体来讲，本文的主要研究成果包括：　　（1）针对智能航行船舶风险防控状态的整体性评估实现与结果准确性提升问题，本文提出了一种基于信息交互行为分析的在航船舶风险防控体系静态效能评估方法。从有效降低效能评估指标数据测定主观性和误差域的目标出发，通过综合考量风险感知、信息融合及决策管理等智能航行特征，结合效能评估综合测度框架从表征风险防控信息完整性、准确性及时效性的三个维度设计了在航船舶风险防控体系的效能评估指标。基于此，进一步分析了信息交互有效性表征与风险防控体系效能的映射关系，采用贯穿智能航行全过程的信息测度方法来解决船舶自身差异及主观判断对评估结果客观性的负面影响，提升了在航船舶风险防控体系效能评估模型的适用性；并通过引入域内极差分解和系数差异调整的数据融合算法降低了指标数据处理的区位离散误差，进一步提升了体系效能静态评估的准确性。　　（2）针对如何在船舶风险防控体系效能动态评估中实现退化规律掌握和能力指标准确表征的问题，本文提出了一种基于能力退化分析的在航船舶风险防控体系动态效能能力熵测度方法。通过特征形态判断、特征参数选取和退化函数拟合的在航船舶风险防控能力退化规律分析路径设计，本文构建了基于威布尔退化曲线拟合的风险防控能力退化函数优选方法。同时，基于熵值理论下能力不确定性度量的分析，本文提出了能力熵的基本概念和计算公式，结合当前面向智能航行的船舶风险综合防控特征，构建了基于能力熵的风险防控体系动态效能评估模型，破解了传统直接采用能力表征体系效能的评估困境，实现了时序效能测定的退化性表征和波动性收敛。　　（3）针对如何实现智能航行船舶风险防控体系优化的场景差异响应和效能持续优化问题，本文提出了一种基于安全屏障维护的在航船舶风险防控体系自适应优化方法。通过对面向智能航行的在航船舶风险防控体系优化场景选取和场景特征分析，并基于对IHS海事事故数据的探索性分析，提取出不同船型下的差异优化场景特征。同时，结合安全屏障与风险防控的机理比对分析，本文建立了防控能力与安全屏障模块的关联映射关系，打通了防控能力优化与防控效果测定之间的映射通路，并采用独立保护层分析和时序优化算法设计，解决了最优可行介入时间及具体分项防控能力优化程度的求解，实现了自适应于差异场景的体系效能持续优化。　　（4）针对如何实现在航船舶风险防控体系效能评估技术应用与系统开发的问题，本文设计开发了一个在航船舶风险防控体系效能评估平台软件。通过实际应用场景的需求分析，本文开展了平台架构、模块功能及评估路径的综合设计，并基于C＃.NET开发语言开发了Windows窗体的评估实体软件。并通过融合体系静态效能评估的域内极差分解数据处理算法、动态效能评估的退化熵值测度算法、体系持续优化的时序优化算法，开发了任务设计、指标管理、算法选取及结果分析等效能评估核心功能，实现了在航船舶风险防控效能评估技术的集成与应用。　　本文在面向智能航行的在航船舶风险防控体系静态效能评估改进、动态效能评估实现和体系效能自适应优化方面进行了探索性分析与研究，相关的研究成果可以解决智能航行状态下的船舶风险防控体系效能评估与持续优化的问题，对建立有效防控、高效响应和精准优化的在航船舶风险防控体系具有参考意义，也为未来智能船舶的安全风险管控提供了可行技术路径和有效评估手段。
作者：	沈俊
专业：	管理科学与工程
导师：	马晓雪
授予学位：	博士
授予学位单位：	大连海事大学
学位年度：	2022