CC BY
2
Nesterov Dmitry Aleksandrovich, lecturer, [email protected], Russia, Saint-Petersburg, Military Academy of Telecommunications by Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny
УДК 007.5 : 629.12 : 338.314/.5
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-7-199-200
К ВОПРОСУ О ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОМ ОБОСНОВАНИИ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ
АВТОНОМНОГО СУДОВОЖДЕНИЯ
О.Н. Панамарева, О.Г. Панамарева
Рассмотрены особенности технико-экономического обоснования целесообразности реализации автономного судовождения в рамках морского транспорта. Выделены ключевые показатели, характеризующие экономический и общественный эффект от применения автономных транспортных средств. Представлен результат расчета размера потенциальной экономии эксплуатационных расходов отечественного судовладельца и в целом по стране, полученной в результате перехода на безэкипажное автономное судовождение.
Ключевые слова: автономное судовождение, технико-экономическое обоснование, экономический и общественный эффект, методика.
К аспектам становления и развития е-Навигации, безэкипажного судовождения и безэкипажного автономного судовождения (сопровождающегося переходом к автономной навигации - а-Навигации) возник большой интерес именно в эпоху «Века информационных технологий» (в XXI веке), когда робототехнические, информационные, интеллектуальные технологии достигли определенного уровня технологической зрелости, когда вопросы коэволюции науки и техники, построения цифрового общества через цифровую трансформацию отраслей перестали вызывать отторжение у специалистов и практиков и нашли поддержку со стороны органов власти.
В современных исследованиях приводятся результаты анализа состояния, проблемных аспектов и перспектив развития автономного судовождения (как одного из ключевых направлений развития технологий водного транспорта в мире, находящегося в фокусе внимания руководства России, Международной морской организации (ИМО) и практически всех ведущих морских мировых держав), ускорению которого будет способствовать инициатива «Беспилотные логистические коридоры» (входящая в раздел перечня инициатив социально-экономического развития РФ до 2030 г. «Технологический рывок»), разработки возможных алгоритмов широкополосной связи, обеспечивающие возможность его реализации, исследуются системы информационного обмена и управления движением безэкипажных судов с автономной навигацией (БАС). Раскрытию отдельных составляющих данных вопросов посвящены работы и отечественных, и зарубежных ученых [1-10], в т.ч. труды Ардельянова Н.П., Беляева Г.С., Ботнарюк М.В., Кириловой М.А., Лебедева Г.В., Лившица И.И., Попова А.Н., Фатеева А.Е., Рожко А.И., Титова А.В., Янчина И.А., Петрова О.Н., Родсефа О.Д., Цветкова А., Юрина И.В. и др.
Несмотря на всю актуальность вопроса в настоящее время отсутствуют эмпирические данные и единая унифицированная методика, позволяющие максимально точно оценить получаемые сегодня и перспективные экономический и, тем более, общественный эффекты, исследовать эффективность внедрения БАС на морском транспорте, влияние их применения на экономику транспортной отрасли, региона и страны в целом. Это связано с тем, что на практике реализация безэкипажного автономного судовождения только в начале пути, однако уже сегодня определено перечнем приоритетных направлений проектов технологического суверенитета и проектов структурной адаптации экономики РФ (9. Судостроение. Производство гражданских судов различного назначения и платформ, в т.ч. беспилотных) [11]. Экспертами делаются лишь предварительные оценки. На основе методов обобщения, индукции выделим основные направления, по которым могут быть получены на перспективу выгоды от развития автономного судовождения в России; а на базе методов статистического и экономического анализа оценим возможный экономический эффект в обобщенном виде.
Технико-экономическое обоснование целесообразности реализации автономного судовождения. Внедрение БАС, изначально предусмотренное инициативой Минтранса «Автономное судовождение» в составе Дорожной карты реализации стратегического направления в области цифровой трансформации транспортной отрасли РФ до 2030 г. [12], приведет к достижению следующих экономических и общественных эффектов [13], а именно:
1) во-первых - к снижению стоимости перевозок, и в первую очередь - вследствие снижения эксплуатационных расходов;
2) во-вторых - к повышению конкурентоспособности морского транспорта (с учетом ее обеспечивающих условий, в т. ч.: технических и технологических, ценовых показателей, показателей, характеризующих условия предоставления транспортных услуг и платежей за них, отражающих степень ответственности судовладельца за выполнение обязательств и гарантий, престиж транспортной компании, предлагаемый уровень обслуживания, информативность и др.);
3) в-третьих - к увеличению средней коммерческой скорости морских грузоперевозок;
4) в-четвертых - к улучшению транспортной логистики России в целом путем оптимизации маршрутов движения судов;
5) в-пятых - к улучшению условий труда моряков, сокращению требований к экипажу на борту и впоследствии к их нивелированию;
6) в-шестых - к изменению тенденции нехватки высококвалифицированных кадров, желающих работать в отрасли (данная тенденция имеет мировой масштаб) путем подготовки высокооплачиваемых специалистов, способных работать c высокими инфокоммуникационными технологиями, технологиями искусственного интеллекта и Big Data, т.е. к использованию человеческого потенциала в иной плоскости профессиональной деятельности в рамках отрасли (к использованию знаний и опыта морских специалистов при формировании и развитии системы полностью автономного судовождения; при этом , как предполагается, появятся новые профессии, например: капитан центра дистанционного управления автономными судами; инженер-механик внешнего экипажа автономного судна; организатор управления автономным флотом [14] и др.);
7) в-седьмых - к повышению безопасности судоходства за счет усиления контроля со стороны судоходных компаний и сокращения влияния человеческого фактора, который играет существенную роль в инцидентах на море и в пространстве морских портов, возникающих из-за человеческих ошибок, поскольку от 75 % до 96 % морских аварий эксперты связывают в первую очередь с влиянием человеческого фактора (т.е. из-за: некомпетентности; несоблюдения общепринятых приемов и способов управления судном; не учета гидрометеорологических особенностей района плавания и стоянки судов; несоблюдения технической эксплуатации, правил техники безопасности, взрывопожаробезопасности; судоводительских ошибок; и др.) [15-18].
Общественный эффект от внедрения БАС связывают с такими результатами, как:
- разительное (беспрецедентное) повышение безопасности судоходства;
- сохранение жизни человека;
- обеспечение экологической безопасности (в регионе, стране, на территории группы стран-партнеров);
- прозрачный мониторинг за соблюдением судовладельцами норм в области охраны окружающей среды
и др.
Получение же экономической выгоды для судовладельцев при внедрении БАС основывается на сокращении численности персонала, обеспечивающего движение судна, и затрат по обеспечению экипажа на борту судна. При этом удельный вес расходов на оплату труда экипажей судов в международных морских перевозках в зависимости от класса, флага судна, типа перевозок составляет от 30 % (для контейнеровозов, крупнотоннажных судов) до 70 % (для портовых буксиров, малых судов) от прямых расходов на перевозки [19, 20], на внутреннем водном транспорте - от 30 % до 50 %. При детализации эксплуатационных расходов судоходных компаний выделяют такие основные статьи затрат, как:
- расходы на содержание экипажа (заработная плата отчисления на социальные нужды, рацион питания);
- расходы на топливо;
- расходы на текущий ремонт;
- амортизационные отчисления;
- расходы на материально-техническое снабжение;
- расходы на оплату судовых сборов, на агентирование;
- навигационные расходы;
- общие и административно-управленческие расходы, распределяемые между судами;
- стивидорные расходы.
На рисунке (составленном на основе источников [21, 22]) представлена структура таких расходов Группы компаний СКФ в 2019 г. и 2020 г.; как видно она постоянна из года в год, и за последние годы не претерпевает радикальных изменений.
СТРУКТУРА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РАСХОДОВ ГРУППЫ СКФ ПО СОСТОЯНИЮ НА 2019 ГОД
Расходы Расходы Прочие расходы, евнтанные
на страхование на смазочные масла с эксплуатацией ф.юта
5% 3% 3%
СТРУКТУРА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РАСХОДОВ ГРУППЫ СКФ НО СОСТОЯНИЮ НА 2020 ГОД
р..,,,.,... Расходы Прочие рлехояы, сия .«иные
Структура эксплуатационных расходов Группы СКФ по состоянию на конец 2019 г. и 2020 г.
Применим методы абстрагирования и аналогии, выбрав в качестве объекта анализа ведущего отечественного судовладельца (т. е. ПАО «Совкомфлот» с его дочерними организациями - Группу СКФ), в качестве предмета -результаты его деятельности [23], и определим перспективный эффект от внедрения БАС. При проведении расчетов используем эмпирические данные согласно опубликованной официальной отчетности обозначенной группы компаний за 6 месяцев 2023 года.
Рассчитаем по формуле (4.1) размер экономии эксплуатационных расходов группы компаний от использования БАС (£$У).
Е™ = ОС™^АЕА» , (4.1)
где - экономия эксплуатационных расходов отечественного судовладельца, млн руб.; OCTN - прямые операционные расходы отечественного судовладельца, млн руб.; АЕд^ - процент экономии прямых операционных расходов за счет использования БАС в противовес традиционному флоту, %.
Таким образом, согласно выражению (4.1) получаем:
= 12 905 млн руб. • 30 % / 100 % = 3 871,5 млн руб.
Следовательно, экономия эксплуатационных расходов отдельного российского судовладельца (Е$с) составит порядка 4 млрд руб., рассчитанная по нижней границе прогнозируемого процента экономии (если брать верхнюю границу, то ее величина составит более 9 млрд руб.), и это только за половину эксплуатационного периода (года).
Далее определим удельный вес экономии эксплуатационных расходов (APan) судовладельца от использования БАС в общей сумме прибыли, полученной от эксплуатации судов группой компаний (т. е. величину, на которую можно будет увеличить прибыль), согласно формуле (4.2):
pAN
АР = 100 % , (4.2)
где АРШ - удельный вес экономии эксплуатационных расходов отечественного судовладельца в общей сумме прибыли от эксплуатации судов, млн руб.; PTN - общая величина прибыли от эксплуатации судов отечественного судовладельца, млн руб.
APan = 3 871,5 млн руб. / 70 021 млн руб. • 100 % = 5,5 % .
Следовательно, благодаря внедрению БАС можно потенциально увеличить прямую операционную прибыль примерно на величину до 6 % (и до 13 % - при прогнозируемом верхнем значении экономии, т. е. при 70 %).
Полученные показатели рассчитаны в отношении одного судовладельца. Если брать данные в целом по России, то с учетом того, что согласно данным Министерства транспорта РФ «снижение эксплуатационных расходов сократит рейсовые расходы судоходных компаний при переходе на а-Навигацию примерно на 5 %» (по отдельным оценкам - порядка 7,1 % [24]), а совокупная себестоимость морских перевозок по России оценивается в размере величины 500 млрд руб. в год [25], то можно рассчитать годовой эффект (ASan) от использования БАС на морском транспорте по формуле (4.3):
ASan = S™H • AEan , (4.3)
где ASan - общий годовой эффект от внедрения автономного судовождения в масштабах страны, млн руб.; S™h -общая годовая себестоимость морских перевозок по России, млн руб.; AEan - экономия рейсовых расходов судовладельцев России, %;
ASan = 500 000 млн руб. • 5 % / 100 % = 25 000 млн руб.
По аналогии с выражением (4.3) рассчитаем годовой эффект в отношении указанного выше судовладельца (ASqN), исходя из суммы понесенных рейсовых расходов и комиссии за тот же период 2023 г., равной 10 326 млн руб.:
= 10 326 млн руб. • 5 % / 100 % = 516,3 млн руб.
В результате проведенных расчетов получился размер экономии рейсовых расходов отечественного судовладельца (Группы СКФ) в размере чуть более 0,5 млрд руб. И, в целом, применение БАС только по РФ позволит получать годовую экономию в размере 25 млрд руб.
Однако необходимо понимать, что это лишь предварительная оценка, поскольку структура расходов будет претерпевать изменения, что обусловлено рядом аспектов.
Так в настоящее время снижение негативного влияния человеческого фактора обеспечивается путем высоких расходов на подготовку, постоянную переподготовку, сертификацию и контроль действий экипажа, однако, в свою очередь, это способствует значительному объему затрат в целом. Данные расходы, как и расходы на экипаж (в т. ч. затраты на выкуп и репатриацию моряков или на своевременное обеспечение судна специализированной охраной от пиратства), при внедрении системы БАС будут сведены к нулю. Но не стоит забывать, что массовое сокращение экипажей торговых судов потребует дополнительных мер, связанных с переобучением и трудоустройством «высвобожденных» кадров, а, следовательно, и повлечет появление новых статей расходов.
Кроме того, отличие БАС от традиционного флота будет заключаться и в конструктивных особенностях. Следовательно, стоимость самих БАС также будет складываться из иных составляющих, и амортизационная составляющая будет иной. На основе примера БАС, спроектированного Российским федеральным ядерным центром Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной физики и ФГУП «Крыловский государственный научный центр», можно видеть эти особенности (табл. 1).
Примечательно, что существующие в мире проекты БАС в области грузоперевозок имеют конструктивные особенности и далеко несовершенны, их проработка продолжается, уточняются составляющие [7], однако в этом направлении уже есть существенные достижения, в т.ч. и в России.
Так в октябре 2023 г. Росморпортом впервые зарегистрированы беспилотные паромы («Маршал Рокоссовский» и «Генерал Черняховский») (их технические характеристики представлены в табл. 2, а декабре 2023 г. в РФ началась коммерческая эксплуатация (введенного с октября 2022 г.) первого морского судна в режиме дистанционного управления с применением средств а-Навигации - парома «Генерал Черняховский» (длинной 200 м) [26], оснащенного автономной навигационной системой, системами координированного управления, компьютерного зрения, оптической системой анализа надводной обстановки и состояния судна отечественного разработчика Sitronics Group. При этом, необходимо добавить, что проектирование и строительство торговых судов с учетом отсутствия экипажа,
позволяет «экономить», точнее сказать, «высвобождать» судовое пространство, и, следовательно, использовать его для коммерческих целей, что положительно отражается на финансово-экономических показателях судовладельца.
Таблица 1
Конструктивные особенности отечественного БАС_
Основные составляющие отечественного БАС Отличия БАС относительно судов традиционного вида
1 Система отслеживания местоположения судна и параметров природной среды по курсу движения судна Не предусмотрены в конструкции БАС: - жилой блок для экипажа - система кондиционирования воздуха - спасательное оборудование - система внутренней корабельной (судовой) связи и др.
2 Радиолокационная установка судна
3 Судовая энергетическая установка и пропульсивный комплекс
4 Вспомогательный и аварийный дизель-генераторы судна
5 Топливная и балластная системы судна
6 Контрольная система погрузки и разгрузки трюмов судна
7 Рулевое устройство, авторулевой судна
8 Подруливающее, швартовное и якорное устройства судна
Примечание: составлено авторами
Таблица 2
Технические характеристики российских паромов «Генерал Черняховский» и «Маршал Рокоссовский»
Название характеристики судна Генерал Черняховский Маршал Рокоссовский
Тип судна жд паром жд паром
Год постройки 2022 2021
Номер ИМО 9878929 9872341
Флаг РФ РФ
Порт приписки Санкт-Петербург Санкт-Петербург
Длина наибольшая 199,9 м 199,9 м
Ширина 27 м 27 м
Осадка 6 м 6 м
Дедвейт 11893 т 11942т
Скорость 16,6 уз 16,6 уз
Район эксплуатации Балтийское море Балтийское море
Район плавания А1+А2 А1+А2
Колея 1520 мм 1520 мм
Вагоновместимость 80 80
Вместимость фур (автомобилей) 73 73
Пассажировместимость 12 12
Типы кают двухместные, четырёхместные двухместные, четырёхместные
Линейные метры (под груз) 1350 1350
Класс перевозимых опасных грузов 1.1-1.6; 1.48; 2.1-2.3; 3.1-3.2; 3.3; 4.1-4.3; 5.1; 5.2; 6.1; 8; 9 1.1-1.6; 1.48; 2.1-2.3; 3.1-3.2; 3.3; 4.1-4.3; 5.1; 5.2; 6.1; 8; 9
Габаритная высота въездной рампы 5,1 м 5,1 м
Кол-во реф. розеток 32 шт 32 шт
Примечание: составлено авторами на основе источников [27, 28]
Преимуществ у полностью автономного судовождения достаточно много, однако следует учитывать, что применение БАС потребует также дополнительных расходов, связанных с их эксплуатацией, обслуживанием и страхованием. Так большинство средств автоматики (в т.ч. системы видеонаблюдения, разнообразные датчики, механизмы, навигационный комплекс и др.) потребует периодического контроля со стороны узких специалистов, что в свою очередь отразится на структуре и величине эксплуатационных расходов.
Кроме того, по оценкам экспертов [29] риски для страховщиков БАС потенциально повысятся ввиду следующих обстоятельств:
- во-первых, есть вероятность сильного сужения страхового покрытия такого рода судов (автономных робототехнических комплексов) по сравнению с обычными судами;
- во-вторых, вероятнее всего цены на полисы для автономных безэкипажных транспортных средств повысятся и вырастут франшизы (т. е. собственное участие страхователя в убытке);
- в-третьих, может возрасти количество отказов в выплате возмещения (отсутствует экипаж, на ошибки которого можно «списать» аварийное происшествие, т.е. юридически не урегулированы вопросы распределения ответственности);
- в-четвертых, страховщики могут вовсе отказаться страховать полностью БАС (особенно первое время).
И еще одной дополнительной статьей расходов, которую необходимо учитывать при развитии автономного судовождения, являются затраты на обеспечение кибербезопасности, по которой в России уже получили начало разработка и внедрение требований [30, 31].
Однако, несмотря на то, что статьи расходов на создание и эксплуатацию БАС будут претерпевать изменения, как и их величины, в современных условиях отраслевой цифровой трансформации при росте гибридных угроз (в т. ч. экономических, военных, политических, информационных) [32] формирование и развитие безэкипажного автономного судовождения - это объективная реальность. Игнорировать последнюю уже не приходится, особенно в свете стратегической значимости для России развития Северного морского пути, а также формирования цифровых транспортных коридоров и умных морских портов, где сложные и высокотехнологичные условия работы обуславливают необходимость вывода человека из плоскости непосредственного производственного процесса в сферу управления, генерирования методов и инструментов его совершенствования на новой технико-технологической и организационной основе.
Заключение. Реализация БАС, как показывают осуществленные предварительные расчеты, особенно на фоне развития ИТ-технологий и технологий искусственного интеллекта [33], позволит получить достаточно существенный экономический эффект уже на начальном этапе его внедрения, а также является ключевой составляющей в обеспечении технико-технологического рывка и условием обеспечения национальной безопасности России. Разработка унифицированной детальной методики оценки его влияния на экономических агентов разного экономического уровня (от нано- до мега- экономических уровней) и технико-экономического обоснования целесообразности реализации и развития БАС на морском транспорте и на стыке различных видов транспорта - важная не решенная научно-практическая задача. Представленные выше результаты исследования могут быть одной из составляющих обозначенной методики. Однако, следует отметить, ее решение напрямую связано с разработкой технологических стандартов, технических требований для беспилотного морского и речного транспорта, что до сих пор не осуществлено, несмотря на контрольную точку, установленную согласно «План-Графику: мероприятия и контрольные точки проекта, п. Беспилотники для пассажиров и грузов» [34] (т.е. декабрь 2023 г.). При разработке такой методики следует учитывать и пригодность ее применения для автономных безэкипажных судов, которые могут быть использованы и для военного дела. Данный пункт особенно важен, поскольку в современных складывающихся турбулентных условиях на повестке дня на государственном уровне отмечена необходимость интеграции гражданской и военной экономики. Следовательно, это еще одна важная задача, которая определит облик унифицированной методики технико-экономического обоснования целесообразности реализации и развития БАС на морском транспорте.
Список литературы
1. Ардельянов Н.П. Промежуточные результаты концепции е-Навигации // Вестник государственного морского университета имени адмирала Ф.Ф.Ушакова. 2022. № 2(39). С. 8 - 11.
2. Беляев Г.С. Перспективы применения концепции е-навигации на Северном морском пути // Морские исследования на Дальнем Востоке - Вопросы использования флота компании группы ПАО «Совкомфлот»: Сборник докладов V научно-практической конференции, 20 декабря 2022 года. Владивосток: Морской государственный университет имени адмирала Г.И.Невельского, 2023. С. 13 - 15.
3. Попов А.Н., Ботнарюк М.В. Обеспечение эффективности экосистемы судоходства в парадигме цифровой экономики: концепция e-navigation // Морские интеллектуальные технологии. 2019. № 1-2(43). С. 86 - 91.
4. Фатеев А.Е. Перспективы применения цифровых систем связи IoT в системе управления движением судов / А.Е. Фатеев, И.С. Скварник // Морские интеллектуальные технологии. 2023. № 3-1(61). С. 79-88.
5. Кирилова М.А., Рожко А.И. Перспективы развития безэкипажных судов в Российской Федерации // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. 2020. № 3. С. 16-22.
6. Титов А.В. Перспективы технологического развития и внедрения безэкипажных судов / А.В. Титов, Л. Баракат // Морские интеллектуальные технологии. 2018. № 3-1(41). С. 94 - 103.
7. Юрин И.В., Лебедев Г.В., Лившиц И.И. Перспективы использования безэкипажных транспортных судов в морях Арктического бассейна России // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. Т. 21. 2021. № 1. С. 73 - 84.
8. Янчин И.А., Петров О.Н. К вопросу об автономных и безэкипажных судах: вызовы и преимущества для отрасли информационных технологий и телекоммуникаций // T-Comm- Телекоммуникации и Транспорт. 2020. № 11. С. 46 - 56.
9. Rodseth O.Ja. Towards approval of autonomous ship systems by their operational envelope / O.Ja. Rodseth, L.A. Lien Wennersberg, H. Nordahl // Journal of Marine Science and Technology. 2022. Vol. 27, No. 1. P. 67-76.
10. Tsvetkova A. Creating value through autonomous shipping: an ecosystem perspective / A. Tsvetkova, M. Hellström // Maritime Economics & Logistics. 2022. Vol. 24, No. 2. P. 255 - 277.
11. Постановление Правительства РФ от 15 апреля 2023 г. N 603 «Об утверждении приоритетных направлений проектов технологического суверенитета и проектов структурной адаптации экономики Российской Федерации и Положения об условиях отнесения проектов к проектам технологического суверенитета и проектам структурной адаптации экономики Российской Федерации, о представлении сведений о проектах технологического суверенитета и проектах структурной адаптации экономики Российской Федерации и ведении реестра указанных проектов, а также о требованиях к организациям, уполномоченным представлять заключения о соответствии проектов требованиям к проектам технологического суверенитета и проектам структурной адаптации экономики Российской Федерации» // СЗ РФ, 24 апреля 2023 г. N 17. Ст. 3141.
12. Распоряжение Правительства РФ от 3 ноября 2023 г. N 3097-р Об утверждении стратегического направления в области цифровой трансформации транспортной отрасли РФ до 2030 г. // СЗ РФ, 13 ноября 2023 г. N 46. Ст. 8274.
13. Внедрение автономных судов снизит стоимость водной перевозки - Российская газета (rg.ru). URL: https://rg.ru/2021/10/07/vnedrenie-avtonomnyh-sudov-snizit-stoimost-vodnoj-perevozki.html?ysclid=lsa7m0pzox939702978 (дата обращения: 12.02.2024).
14. Приоритет 2030 | РУТ (МИИТ) (miit.ru). Стратегический проект № 3 Электронная навигация и беспилотное (автономное) судовождение. [Электронный ресурс] URL: https://www.miit.ru/page/178854?ysclid=lsaf6gwmrf978428135 (дата обращения: 11.02.2024).
15. Безэкипажное судовождение, БЭС (Беспилотные морские суда) (tadviser.ru). [Электронный ресурс] URL: https://www.tadviser.ru/index.php (дата обращения: 20.01.2024).
16. Бюллетень «Морских вестей России» за 2023 год. 29.12.2023. [Электронный ресурс] URL: https://morvesti.ru/news/1678/106867/?ysclid=lsc1dgjhyi580570345 (дата обращения: 15.02.2024).
17. Обзор аварийности с судами на море и на внутренних водных путях Российской Федерации в январе-сентябре 2022 года. Москва 2023. [Электронный ресурс] URL: https://butc.ru/f/2022.pdf?ysclid=lsc1it3x4v768590772 (дата обращения: 05.02.2024).
18. AGCS_Safety Shipping Review. [Электронный ресурс] URL: https://www.agcs.allianz.com/assets/PDFs/Reports/AGCS Safety Shipping Review 2017.pdf (дата обращения:
203
20.12.2023).
19. Проект-маяк «Автономное судовождение» в рамках перечня инициатив социально-экономического развития Российской Федерации до 2030 года (утв. распоряжением Правительства РФ от 06.10.2021 г.). [Электронный ресурс] URL: http://static.government.ru/media/files/iwsYsyJKWGOOAaCS MGrd7q82RQ5xECo3.pdf (дата обращения: 22.01.2024).
20. Суда без экипажа (bfm.ru). [Электронный ресурс] URL: https://www.bfm.ru/news/457967?ysclid=lsatoina4g834339124 (дата обращения: 24.01.2024).
21. Эксплуатация флота - Производственная деятельность - Результаты деятельности - Годовой отчет ПАО «Совкомфлот» за 2020 г. (scf-group.com). [Электронный ресурс] URL: https://ar2020.scf-group.com/ru/operating-results/production-activities/operation-fleet (дата обращения: 16.01.2024).
22. Годовой отчет публичного акционерного общества «Современный коммерческий флот» (ПАО «Сов-комфлот», компания, общество) за 2019 год. [Электронный ресурс] URL: http://scf-group annual-report-2019 rus spreads-final.pdf (дата обращения: 16.01.2024).
23. SCF Group - Финансовая отчетность по МСФО в рублях (sovcomflot.ru). ПАО «СОВКОМФЛОТ» Обобщенная промежуточная консолидированная финансовая отчетность. 30 сентября 2023 года. [Электронный ресурс] URL: https://www.sovcomflot.ru/investors/disclosure/financialstatementsinrubles (дата обращения: 20.02.2023).
24. Insights on the introduction of autonomous vessels to liner shipping networks | Journal of Shipping and Trade | Full Text (turbopages.org). [Электронный ресурс] URL: https://translated.turbopages.org/proxy u/en-ru.ru.a8007680-65c29811 -569f661 e-74722d776562/https/ishippingandtrade. springeropen.com/articles/10.1186/s41072-022-00113-w (дата обращения: 23.02.2024).
25. Проект-маяк «Автономное судовождение» в рамках перечня инициатив социально-экономического развития Российской Федерации до 2030 года, утвержденного распоряжением Правительства РФ от 06.10.2021 г. [Электронный ресурс] URL: http://static.government.ru/media/files/iwsYsyJKWGOOAaCSMGrd7q82RO5xECo3.pdf (дата обращения: 22.02.2024).
26. Технические характеристики судна Генерал Черняховский Железнодорожный паром (korabel.ru). [Электронный ресурс] URL: https://www.korabel.ru/fleet/info/80692.html?ysclid=lsap3i1nyy954692021 (дата обращения:
21.01.2024).
27. Паром Генерал Черняховский - характеристики и текущее местоположение - ТБК (transbc.ru). [Электронный ресурс] URL: https://www.transbc.ru/ferry-line/vessels/general-cherniakhovskii (дата обращения: 02.02.2024).
28. Паром Маршал Рокоссовский - характеристики и текущее местоположение - ТБК (transbc.ru). [Электронный ресурс] URL: https://www.transbc.ru/ferry-line/vessels/marshal-rokossovskii (дата обращения: 02.02.2024).
29. Минин Н.Е. Морские автономные надводные суда - особенности страхования // Морские суда без экипажей - реальность и перспективы: сборник научных докладов по итогам «круглого стола», проводимого совместно кафедрой «Морское право» Юридического института Российского университета транспорта (РУТ) и Ассоциацией международного морского права / Под редакцией В.Н. Гуцуляка. М.: Юридический институт РУТ (МИИТ). 2020. С. 7 - 9.
30. Автономные суда | Статьи (seacomm.ru). [Электронный ресурс] URL: https://seacomm.ru/dokumentaciya/stati/avtonomnye-suda/?ysclid=lsatslphuz855419297 (дата обращения: 11.01.2024).
31. Межгосударственный стандарт ГОСТ ISO/IEC 27014-2021 «Информационные технологии. Информационная безопасность, кибербезопасность и защита конфиденциальности. Руководство деятельностью по обеспечению информационной безопасности» (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 2 июля 2021 г. N 613-ст) // Стандартинформ, М., 2021.
32. Панамарева О.Н. Обоснование необходимости нового механизма обеспечения национальной экономической безопасности в контексте гибридных угроз и цифровой трансформации // Вестник Московского финансово-юридического университета МФЮА. 2023. № 4. С. 9 - 24.
33. Морозов А.В., Панамарев Г.Е., Гусеница Я.Н. Состояние и перспективы развития современной науки по направлению «ИТ-технологии». Сборник трудов II Всероссийской научно-технической конференции. Анапа. 2023. С. 7 - 18.
34. Паспорт Стратегии цифровой трансформации транспортной отрасли Российской Федерации. Стратегическое направление «Цифровая трансформация» (утв. Министерством транспорта РФ 12 июля 2021 г.). URL: http://era-garant (14.04.2023).
Панамарева Олеся Николаевна, канд. экон. наук, доцент, научный сотрудник научно-исследовательского отдела, [email protected], Россия, Анапа, Военный инновационный технополис «ЭРА»,
Панамарева Ольга Геннадьевна, инженер, Россия, Новороссийск, Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова
ON THE ISSUE OF FEASIBILITY STUDY OF THE FEASIBILITY OF IMPLEMENTING AUTONOMOUS NA VIGATION
O.N. Panamareva, O.L. Panamareva
The features of the feasibility study of the feasibility of implementing autonomous navigation within the framework of maritime transport are considered. Key indicators characterizing the economic and social effect of the use of autonomous vehicles are identified. The result of calculating the amount of potential savings in operating costs for the domestic shipowner and for the country as a whole, has been obtained as a result of the transition to unmanned autonomous navigation, is presented.
Key words: autonomous navigation, feasibility study, economic and social effect, methodology
Panamareva Olesya Nikolaevna, candidate of economic sciences, associate professor, associate researcher, research department, [email protected], Russia, Anapa, Innovativ Technopolis «ERA»,
204
Panamareva Olga Gennadjevna, engineer, Russia, Novorossiysk, Admiral Ushakov Maritime State University
УДК 681.518.22
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-7-205-206
ИССЛЕДОВАНИЕ НАБЛЮДАТЕЛЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПРОПОРЦИОНАЛЬНОЙ И ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНОЙ КОМПЕНСАЦИЕЙ МОМЕНТА
СОПРОТИВЛЕНИЯ
А.С. Глазырин, Ю.Н. Исаев, С.Н. Кладиев, С.С. Попов, Е.И. Попов, В.В. Тимошкин, В.А. Копырин, И.А. Набунский
Данная статья посвящена исследованию свойств наблюдателя угловой скорости двигателя постоянного тока с независимым возбуждением различных структур с каналами компенсации влияния момента сопротивления. Получены аналитические выражения корней характеристического уравнения для исследуемых структур наблюдателя угловой скорости двигателя постоянного тока с независимым возбуждением с пропорциональной и пропорционально-интегральной компенсацией момента сопротивления. На их основании определены критерии устойчивости оценки угловой скорости при варьировании коэффициентов наблюдателей.
Ключевые слова: наблюдатель переменных состояния, двигатель постоянного тока с независимым возбуждением, бездатчиковый электропривод, невязка, системы обыкновенных дифференциальных уравнений.
В современном производстве в целях улучшения эффективности технологического процесса и его регулирования применяются электроприводы с использованием датчиков обратной связи [1-3]. Применение цифровых систем управления в электроприводе с конца XX века является стандартом [4-6]. Мощности существующих вычислительных устройств, используемых конкретно для задач управления двигателем, позволяют внедрять дополнительные алгоритмы. Существуют примеры, когда невозможно или нерационально устанавливать датчики в регулируемых системах в силу экономических, технологических и других причин.
Для восстановления неизмеримых переменных состояния и обеспечения обратной связи косвенным образом используются наблюдатели состояния, реализуемые на цифровых вычислительных устройствах. В качестве настраиваемой математической модели наблюдателя в данной работе рассматривается двигатель постоянного тока с независимым возбуждением (ДПТ НВ) с известной структурой и параметрами. Момент сопротивления для двигателя постоянного, так и переменного тока является возмущающим воздействием. Без апостериорной информации о его уровне, оценка угловой скорости имеет большую статическую и динамическую ошибку [7], и, следовательно, необходим канал компенсации момента сопротивления в структуре наблюдателя [8].
В литературе представлено большое количество работ, посвященных синтезу наблюдателей для бездат-чиковых электроприводов постоянного и переменного тока, позволяющих увеличить как диапазон регулирования, так и точность регулируемой координаты [9-13]. Однако при применении наблюдателей угловой скорости необходимо иметь представление о границах устойчивости работы наблюдателя при задании коэффициентов отработки невязки настраиваемой модели. Таким образом, целью данной работы является получение аналитических выражений корней характеристического уравнения для исследуемых структур наблюдателя угловой скорости ДПТ НВ с пропорциональной и пропорционально-интегральной компенсацией момента сопротивления, а также определение критериев устойчивости оценки угловой скорости при варьировании коэффициентов наблюдателей.
Наблюдатель угловой скорости ДПТ НВ с П-принципом отработки сигнала невязки и с пропорциональным способом компенсации момента сопротивления нагрузки.
Линеаризованная математическая модель ДПТ НВ и работа наблюдателя угловой скорости (наблюдателя
Люенбергера) с пропорциональным (П-) принципом отработки невязки А'я) = гя- гя(I) двигателя постоянного тока с независимым возбуждением (ДПТ НВ) с принятыми допущениями рассмотрены авторами в статье [7]. Установлено, что воздействие момента сопротивления на объект наблюдения при отсутствии соответствующего датчика приводит к возникновению в оценке угловой скорости ю(?) статической ошибки, которая достигает 2 % и более. Увеличение коэффициента отработки невязки кл1 не приводит к существенному уменьшению статической ошибки, но повышает колебательность оценки угловой скорости ) и уменьшает запас устойчивости.
Наблюдатель формируется на основе математической модели ДПТ НВ, структурная схема которой представлена на рис. 1. Для уменьшения статизма оценки скорости ДПТ НВ вводится дополнительный канал по сигналу
невязки, позволяющий оценить момент сопротивления (рис. 2). Сигнал оценки момента сопротивления Мс(р),
формирующий информацию о моменте нагрузки на валу двигателя, образуется по пропорциональному принципу
путем перемножения невязки по току А/я(р) на коэффициент передачи кл2. При этом размерность кл2 имеет такую
же, как сдв.
7 дв
Система дифференциальных уравнений (СДУ) наблюдателя с усилением невязки и компенсацией момента сопротивления по П-принципу в нормальной форме Коши:
4 (о = "я с) - 4 (') • ^я - кл1 • ['я (о - 4 (р]~ ) • сдв dt Ья '
ЖЫ£) = 'я ^) • сдв - кл2 •['я (0 - 'я 0)]
dt J3
