E-nawigacja jako proces modelowania bezpieczeństwa nawigacji w XXI wieku

WPROWADZENIE

Istniejąca obecnie struktura nawigacji

wyczerpała możliwości uzyskania od

człowieka wyższego poziomu

bezpieczeństwa.

Zapewnienie nawigatorowi łatwego

dostępu do bardziej dokładnej,

przejrzystej i kompleksowo ujętej

informacji winno zapewnić

bezpieczniejszą nawigację.

„E-nawigacja” jest tym nowatorskim

sposobem współpracy człowieka z

maszyną, otwierającym szerokie

możliwości podniesienia

bezpieczeństwa i efektywności

nawigacji przy jednoczesnym

obniżeniu kosztów eksploatacji statku

Wstęp

Prowadzone od kilku lat na forum

międzynarodowym dyskusje na temat

konieczności wprowadzenia zmian

modelowych procesów nawigacyjnych w

żegludze morskiej.[12]zostały wymuszone

przez użytkowników-nawigatorów w wyniku

postępu naukowo-technicznego i

eksploatacyjnego zachodzącego w

przemyśle elektronicznym.

Ze statystyk wynika, ze ponad połowa

wypadków morskich to kolizje i wejścia na

mieliznę. Ta proporcja nie uległa zmianie
nawet po wprowadzeniu GMDSS, AIS czy

ISM/SMS. [19]

W lutym 2008 IMO uznało, że w

strategii

"e-navigation" priorytetową rolę

pierwszeństwo ma użytkownik a nie

technologia, tzn. użytkownicy /

nawigatorzy winni określić swoje

wymagania a przemysł i nowe

technologie winny dostosować się do

tych wymagań. [24]

W grudniu 2008 roku Morski Komitet

Bezpieczeństwa (MSC-85) zatwierdził

strategię rozwoju e-navigation na

okres czteroletni,

kierując temat do

Podkomitetów w celu dalszego

rozpracowywania szczegółów modelu.

[27].

Program podzielono na cztery okresy.

[1]

Pierwszy okres- rok 2009

- obejmuje

ocenę / określenie zakresu wymagań

użytkowników.

W roku 2010 należy dokonać

podziału

na priorytety rozwiązań modelu

wraz z analizą jego architektury.

Rok 2012

dotyczyć ma wprowadzenia modelu w życie

wraz z identyfikacją odpowiedzialności

stron i schematem

faz wprowadzenia planu w życie.[14]

Można spodziewać się rozbieżności między

wprowadzeniem planu dotyczącego części

bezpieczeństwa nawigacji, a korzyściami

ekonomicznymi w okresie wprowadzania

planu

w życie.[6]

. Definicja modelu "e-navigation"

Model można zdefiniować jako

harmonizowanie, zbieranie, integracja,

wymiana, prezentacja i analiza morskiej

informacji na mostku i na lądzie, za

pomocą środków elektronicznych i

odpowiednich służb, dla zapewnienia

bezpieczeństwa oraz ochrony statku i

środowiska morskiego. [1] [2] [11] [22]

Zadaniem modelu "e-navigation" jest

zapewnienie obecnym i przyszłym

użytkownikom spełnienia ich wymagań poprzez

harmonizację systemów nawigacyjnych oraz

wspomagających ich służb lądowych i

globalnym objęciem wszelkich statków,

włącznie z nie objętymi Konwencją SOLAS.

2. Wymagania

System "e-navigation" winien spełnić

główne oczekiwania nawigatorów [2] [3].

Cele te jako nowy model nawigacji

sprowadzają się do:

- wspomagania podejmowania decyzji

nawigacyjnych.

- poparcia działania w celu unikania

powstawania błędów osobowych

- stworzenia na mostku systemu do analizy

i wspierania, aby użytkownik miał

możliwość kontroli czynności zgodnie z

przepisami - głównie w celu unikania awarii

zderzeń, awarii wejść na mieliznę łącznie z

aktualną oceną zapasu wody pod stępką i

zapasu nad kadłubem.

- wykorzystywania bardziej wiarygodnych

informacji ze strony systemów lądowych

wspierających informacje o stanie

środowiska morskiego, w rejonach trudnych

nawigacyjnie oraz oceny ryzyka w celu

przeciwdziałania awariom.

prowadzenia analiz wypadków

w celu

zwiększenia prewencji awaryjnej,

wykrywania

błędów i zagrożenia w procesie eksploatacji

statku.

ułatwienia prowadzenia rejestracji

danych

i łączności zewnętrznej.

zapewnienie dostępu do podstawowej

informacji o wszystkich użytkownikach na morzu

dla wszystkich użytkowników istniejących obecnie

i w przyszłości, uwzględniając tym samym

najmniejsze jednostki pływające.

- zapewnienia standardowego interfejsu

użytkownika nawigatora

z łatwo dostępnymi

najczęściej używanymi funkcjami oraz możliwość

jego bieżącej modyfikacji.[14][15][7][5]

Reasumując to wymagania użytkowników

morza sprowadzają się do czterech

głównych punktów: [24]

- Bezpiecznej nawigacji, zwiększenia

skuteczności działania systemów

antykolizyjnych.

- Zintegrowania i ułatwienia zdobywania

informacji

bardziej wiarygodnych w bardziej

użytecznym formacie, obsługiwanych

automatycznie przy minimalnym

zaangażowaniu albo wręcz braku

zaangażowania ze strony użytkownika. [11]

- Scentralizowanie systemów planowania i

realizacji procesu nawigacji.

- Zmniejszenia ilości wysyłania raportów ze

statku w uproszczonym formacie.

Każde z powyższych wymagań

użytkowników sprowadza się ostatecznie do

zmniejszenia obciążenia pracą kapitana i

oficerów wachtowych, zapewniając

dostateczną liczbę czasu na obserwację,

kontrolę funkcjonowania urządzeń,

kontrolę ruchu morskiego oraz ocenę

sytuacji nawigacyjnej, podejmowania

decyzji i działań.

[16] [13]

Jako podsumowanie wymagań

użytkowników przedstawiono uproszczony

model „e-nawigacji”. Model ten ma

spełniać wszystkie wymogi przedstawione

wyżej.

3. Elementy potrzebne do realizacji

modelu "e-navigation" [18]

Na pewno użytkownicy na statkach oraz

organizacje lądowe muszą spełnić pewne

warunki, aby model ten mógł dobrze

funkcjonować.

Głównym celem jest

odpowiednie wyposażenie statków i

instytucji lądowych odpowiedzialnych za

bezpieczeństwo żeglugi

. Chodzi o

nowoczesne narzędzie na statkach, które

zoptymalizuje podejmowanie decyzji

nawigacyjnych a w szczególności w

urządzenia łączności, które będą w swej

prostocie łatwe w obsłudze przez

nawigatorów.

Głównym celem zatem jest

zwiększenie bezpieczeństwa żeglugi oraz

unikanie lub zmniejszenie błędów w

nawigacji.

W celu realizacji modelu należy

rozpatrzyć następujące elementy:

* Potrzeby użytkowników,

* Identyfikacja modelu użytkowników,

* Definicja głównych potrzeb nawigacji,

* Identyfikacja funkcji i służb w

modelu.

Ważnym elementem działania i

wdrażania systemu jest zbudowanie

jasnej przejrzystej architektury

modelu.

Strategiczne elementy modelu

to wymagania użytkowników

obejmujące architekturę, czynnik

ludzki oraz przepisy prawne jak

konwencje i rezolucje.

W tym modelu

metody określania pozycji muszą mieć

jasno sprecyzowane technologie

łączności i cały system informacyjny,

jak również wyposażenie w mapy

elektroniczne w ujęciu standardowym.

4. Kluczowe elementy strategii

wdrażania modelu

Kluczowe elementy strategii wdrażania

modelu opierające się o potrzeby

użytkowników obejmują takie elementy jak:

4.1. Architektura modelu;

4.2. Czynnik ludzki;

4.3. Konwencje i standardy;

4.4. Problem określania pozycji statku;

4.5. Technologia łączności i systemy

informatyczne;

4.6. Rozwój map elektronicznych;

4.7. Standaryzacja urządzeń;

4.8. Wdrożenie modelu.

4.1. Architektura modelu

Całokształt koncepcji funkcjonalnej i technicznej

modelu powinien rozwijać się na bazie

wymagań użytkowników jako proces opisowy, o

określonej strukturze czasowej, na bazie

rozwoju systemów informatycznych, nowych

technologii łączności oraz przepisów prawnych.

Architektura analizy modelu obejmuje

następujące elementy :

* Analiza architektury;

* Definicja architektury;

* Definicja i koncepcja eksploatacji systemu;

* Ocena kosztów i zysków i analiza ryzyka;

* Analiza potrzeb szkolenia użytkowników;

* Analiza unormowań i przepisów prawnych

4.2. Czynnik ludzki

Czynnik ludzki w modelu winien być

przedstawiony zgodnie z rozwojem prac

IMO w zakresie

"Human Element Work".

W modelu muszą się znaleźć takie

elementy jak: szkolenie personelu, zakres

kompetencji, znajomość języka

angielskiego, obciążenie pracą na mostku

oraz motywacja nawigatorów.

Głównie

chodzi o analizę przeładowania pracą,

nadmiaru napływu informacji na mostek

oraz ergonomię mostku nawigacyjnego.

4.3. Konwencje i standardy

W procesie tworzenia modelu "e-

navigation" należy opierać się o ostatnie

konwencje, rezolucje oraz poradniki

zawarte w prawie międzynarodowym i

narodowym oraz w standardach.

4.4. Problem określania

pozycji statku

Jest to ważny element z punktu

widzenia ogólnego

bezpieczeństwa żeglugi. Systemy

określania pozycji winny być

uwzględniane w modelu, gdyż

użytkownik winien znać

takie

parametry jak dokładność,

niezawodność i pojemność wraz z

poziomem ryzyka uszkodzenia.

4.5. Technologie łączności i

systemy informatyczne

Należy rozpatrzyć ten obszar z punktu

widzenia odbiorcy, użytkownika i jego

wymagań. Należy rozpatrzyć istniejące

systemy wraz z możliwością ich

rozwoju.

Chodzi o techniczne

standardy, technologie łączności w

tym szerokość pasma i rozkłady

częstotliwości.

4.6. Rozwój map elektronicznych

Głównym celem jest dalszy rozwój map

elektronicznych, tak pod względem

technologicznym, jak również ze

zwiększeniem pokrycia akwenów

adoptowanych przez IMO, włącznie z

IHO oraz członkami Organizacji.

Chodzi

o szerokie zastosowanie map

elektronicznych w modelu działających

wg standardów IHO S-100.

4.7. Standaryzacja urządzeń

Ta część pracy przy tworzeniu modelu

będzie polegała na rozwoju

standardów eksploatacyjnych

zalecanych przez użytkowników oraz

producentów sprzętu i urządzeń. [15]

4.8. Wdrożenie modelu

Wdrożenie rozpoczyna się od

rozpowszechniania modelu na wszystkich

użytkowników morskich.

Odpowiedzialność za bezpieczeństwo

wszystkich zaangażowanych jednostek

ponoszą państwa członkowskie IMO.

Stąd

stosowanie modelu "e-navigation" dotyczy

wszystkich użytkowników SOLAS-u.

Rozszerzenie koncepcji "e-navigation" dla

statków spoza SOLAS będzie również

ważnym celem po konsultacji z

pełnoprawnymi użytkownikami modelu.

5. Korzyści wynikające z wprowadzenia

modelu

Głównym celem wprowadzenia modelu "e-

navigation" jest zwiększenie poziomu

bezpieczeństwa żeglugi poprzez wdrażanie

standardów modelu. [14]

Ten proces można wyrazić następująco:

* Redukcja błędów ludzkich poprzez

wprowadzenie automatycznych wskaźników,

ostrzegających nawigatorów.

* Zwiększenie pokrycia, dostępności oraz

jakości nawigacyjnych map elektronicznych.

* Wprowadzenie standaryzacji urządzeń i

interfejsu użytkownika, pozwalając

producentom na ulepszenie jakości i innowacji

sprzętu. [15]

*Zwiększenie możliwości systemów

nawigacyjnych w zakresie polepszenia

niezawodności i poprawności działania.

* Polepszenie współpracy systemów okrętowych

i lądowych, pozwalających na lepsze ich

wykorzystanie przez użytkowników.

* Zwiększenie ochrony środowiska przez:

- polepszenie bezpieczeństwa nawigacji,

zmniejszenie ryzyka zderzeń i wejść na mieliznę

co zmniejsza prawdopodobieństwo rozlewów

substancji szkodliwych.

- zmniejszenie emisji zanieczyszczeń poprzez

optymalizację tras.

- ułatwienie możliwości osłony rozlewów

substancji szkodliwych.

* Zwiększenie skuteczności akcji ratowniczo-

poszukiwawczych SAR poprzez sprawniejszą

wymianę kompletnej informacji i zapewnienie

środków do prowadzenia bądź kierowania

akcjami ratowniczymi.

*Zwiększenie efektywności żeglugi i obniżanie

kosztów poprzez:

- globalną standaryzację typów urządzeń.

- zautomatyzowanie i standaryzację procedur

przekazu informacji ze statków, co obniża

przeciążenie administracją załogi statków,

wymianę informacji z limitowanym dostępem

stosownie do potrzeb i kompetencji.

- zwiększenie efektywności pełnienia wachty, co

pozwoli obsadzie mostka lepiej pełnić służbę na

oku, stosować dobrą praktykę morską,

stosować więcej niż jedną metodę określania

pozycji itp. Należy przyjąć, że nie można zmusić

załogę statku do prowadzenia bezpieczniejszej

nawigacji ale zapewnienie łatwego dostępu do
bardziej dokładnej, przejrzystej i kompleksowo

ujętej informacji winno zapewnić

bezpieczniejszą nawigację. [9]

* Wydaje się, że wirtualne znaki

nawigacyjne mogą spełnić potrzeby

zarówno w zakresie podniesienia

bezpieczeństwa przez szybkie

uaktualnianie informacji np. w miejsce

lokalnych / brzegowych ostrzeżeń

nawigacyjnych, jak również w zakresie

obniżenia kosztów utrzymania systemu

oznakowania nawigacyjnego przez

Administracje Morskie i państwa

nadbrzeżne. Wydaje się bardzo

prawdopodobne, że wirtualne znaki

nawigacyjne zaczną zastępować te

rzeczywiste.[21] [23] [25] [26]

* Zacieśnienie kontroli granic morskich dla

przepływu nielegalnej migracji i

kontrabandy. [17]

6. Globalizacja a model "e-navigation"

Należy oczekiwać, że ośrodki baz danych na

lądzie będą dysponowały ogromem informacji

wpływających do nich od użytkowników

systemu (np. statków, obsługi portu i terminali,

VTS i systemów meldunkowych) ale nie

potrzebnych w pełni wszystkim użytkownikom.

Zarówno na poziomie użytkowników w relacji

bezpośredniej (użytkownik-użytkownik), jak i

pośredniej (użytkownik-system baz danych-

użytkownik) winna nastąpić selekcja dostępu do

informacji. Można się wzorować na

rozwiązaniach zaprojektowanych przy tworzeniu

koncepcji LRIT [20].

- Dużym wyzwaniem dla wszystkich

użytkowników i systemów baz danych jest

ochrona przed dostępowym atakiem ze strony

terroryzmu międzynarodowego, piractwa

morskiego i wywiadu gospodarczego.

- Oprócz systemów baz danych powinna być

zapewniona ciągłość dostępu do podstawowych

informacji o pozycji i ruchu statku, zarówno w

przypadku awarii urządzeń u użytkownika, jak i

przy globalnym uszkodzeniu systemu określania

pozycji przez terrorystów międzynarodowych.

Wydaje się niezbędnym kilkukrotne

zdublowanie systemów określania pozycji u

użytkowników.

[8] [4]

Jedynym systemem równoważnym obecnie

dla GPS wdaje się być Loran-C

[20, 19].

- Możliwość fałszowania danych o pozycji

i/lub identyfikatora statku wymaga

opracowania metod wykrywania

eliminowania tej sposobności.

[28]

Należy uwypuklić, że zintegrowany mostek w

systemie "e-navigation" nie zastępuje

"czynnika ludzkiego".

Wysoko kwalifikowani

nawigatorzy otrzymają interfejs integrujący

dopływ informacji nawigacyjnych. Uwaga

nawigatorów winna się skupić na ocenie

zebranych informacji nawigacyjnych oraz

wykrywaniu możliwych przekłamań

informacyjnych.[10] [3]

7. Algorytm wdrażania

* Nadzór nad wdrażaniem

Wdrażanie systemu winno odbywać się pod

patronatem instytucji posiadającej kompetencje

prawne w zakresie globalnym, regionalnym i

narodowym.

Nie oznacza to, że taka organizacja musi sama

indywidualnie rozwiązywać wszystkie złożone

cele. Może ona delegować odpowiednie

kompetentne organizacje.

Jak wynika z programu, metody działania i

zakresu kompetencji, jedyną organizacją

wiodącą we wdrażaniu modelu "e-navigation"

może i powinna być Międzynarodowa

Organizacja Morska.

Plan wdrażania modelu

musi obejmować odpowiednie metody oraz

strategię z udziałem określonych grup

użytkowników.

Rys.2

Algorytm

wdrażania

modelu w

funkcji czasu.

Wymagania użytkowników

Architektura i jej analiza

Analiza zmian w czasie

wdrażania modelu

Zakres czasowy wdrażania

Wnioski i wyniki wdrażania

oraz poprawianie modelu

Wdrożenie modelu

Korekta

planu

wdrażania

* Metoda wdrażania modelu

Ostateczna faza wdrażania modelu winna być

realizowana metodą interaktywnego programu

wynikającego z doświadczeń zdobytych w czasie

całego procesu wdrażania. Korygowanie planu na

podstawie prób i błędów jest metodą znaną i

stosowaną, jak choćby w Safety Management

System dla statków.

"E-navigation" jako system

nie jest statyczną koncepcją, lecz zmienną w

zależności od postępu i rozwoju

technologicznego.

Należy ustalić standardy dla metodyki kontroli

skuteczności modelu i poprawy jakości w miarę

zachodzących zmian otoczenia i rozwoju

technologicznego, poprawy stanu aktualnego

oraz eliminowania nieskutecznych bądź

wadliwych rozwiązań i urządzeń.

Winno być narzucone minimum wskaźników

jakości wymagających kontroli.

* Konsekwencje wdrażania modelu

dotyczące wyposażania statków

Wdrożenie nowego modelu spowoduje

zwiększenie kosztów związanych z

wyposażeniem statku w nowe urządzenia.

Armatorzy i operatorzy statków będą musieli

wyposażyć statki nie tylko w nowoczesne

systemy elektroniczne, ale również w inne

osiągalne na rynku urządzenia, nie zawsze

wymagane przez określone przepisy.

Chyba, że

IMO opracuje dostatecznie wcześnie

odpowiednie standardy i wymagania dotyczące

obowiązkowego wyposażenia statków w takie

urządzenia, które będą musiały być

umieszczone na mostku z uwzględnieniem

wymogów ergonomicznych.

Armatorzy i operatorzy będą zobowiązani do

kontroli wykorzystania nowych urządzeń na

statku przez załogę

[10].

Spis literatury

[1] IMO adopts e-navigation, Seaways February 2009 p.14-22
[2] IMO Resolution A. 989(25) NAV 54/25 Annex 12
[3] Partaiko D.J., e-Navigation Digital Ship Posidonia, June 2008
[4] Basker S., The way ahead for the maritime sector? 13.09.2005
[5] E-navigation Blog Archive www.pilotmag.co.uk, 18.02.2009
[6] Marine eNAVIGATION www.itsorge.no/maritim/, July 2005
[7] Technology to Support e-Navigation
[8] Weintrit A. et all, An approach to e-Navigation,
www.mycoordinates.org/an, June 2007
[9] Wadsworth B. Marine eNavigation: An orientation paper, UK
Department of Transport, 21.02.2005
[10] Bryant D., The Law of E-Navigation, www.hkLaw.com, 11.10.2006
[11] Pillich B., Developing e-Navigation, the early Stages,
www.dp@bnt-ts.com, 19.03.2007
[12] E-navigation, www.imo.org, TCD
[13] Sailing your way through e-Navigation, www.porttechnology.org,
03.02.2009
[14] e-Navigation, Frequently Asked Question, 19.09.2008

Spis literatury

[

[15] Petraiko D., The Development of e-navigation, The

Nautical Institute UK

[16] Graff J., The role of operational ocean forecasting in e-

navigation, BMT, Teddington, England, UK

[17] Urbański J. et all, The Ship's Navigation system for the XXi

Century, Transport Problems, Tom 3, Zeszyt 2, AMW, Gdynia

2008

[18] IMO, NAV 54/25 Annex 13, Draft Framework for the

implementation Process for the E-Navigation Strategy

[19] IMO, E-Navigation strategy, MSC 81/23/10, 19.12.2005

[20] Zetterberg R., Status of LRIT, Oslo, 17.10.2007

[21] Braute T., The shore based AIS Service as e-navigation

service. Oslo, 17.10.2007.

[22] IMO. Development of an e-navigation strategy. NAV

53/13/3, 18.05.2007.

[23] Flanagan T., Artificial AIS: The Time Has Come. Navegat,

15.03.2007.

[24] IMO. Development of an E-Navigation strategy. COMSAR,

12/11, 01.02.2008.

[25] IHB., Monaco. CPRHW9. NAV 53/22, 14.09.2007.

[26] IMO. Development of E-Navigation strategy. Nav 53/13/xx,

18.05.2007.

[27] IMO. Work programmer. MSC 86/23/4, 24.02.2009.

[28] E-Nav Concepts for evolution of ship reporting, navigation

and communication. Oslo, 17.10.2007.

Document Outline