OBRANA TEME DOKTORSKOG RADA SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE METODA ODLUČIVANJA ZASNOVANA NA RIZIKU PRI MANEVRIRANJU BRODOM NA JAKO VALOVITOM MORU OBRANA TEME DOKTORSKOG RADA doktorand: Luka Mudronja mentor: prof.dr.sc. Joško Parunov Zagreb, 01. veljače 2017.

SADRŽAJ IZLAGANJA Motivacija i uvod u temu Pregled dosadašnjih istraživanja Cilj istraživanja Hipoteze istraživanja Metodologija istraživanja Plan istraživanja Znanstveni doprinos istraživanja Literatura Zaključak Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

MOTIVACIJA I UVOD U TEMU Znanstveno-istraživačkim, stručnim i praktičnim radom doprinijeti sigurnijoj plovidbi broda. Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

MOTIVACIJA I UVOD U TEMU Naslov predložene teme: METODA ODLUČIVANJA ZASNOVANA NA RIZIKU PRI MANEVRIRANJU BRODOM NA JAKO VALOVITOM MORU Što podrazumijeva MANEVRIRANJE BRODOM NA JAKO VALOVITOM MORU? Film: Brod za opskrbu platformi u plovidbi na sjevernom Atlantiku. Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

MOTIVACIJA I UVOD U TEMU PLANIRANJE RUTE PLOVIDBE ? PLOVIDBA „PREKO OCEANA”? PLOVIDBA ZATVORENIM PODRUČJIMA? Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

MOTIVACIJA I UVOD U TEMU PLOVIDBA „PREKO OCEANA”? Mogućnost dugoročnog planiranja. Mogućnost izbjegavanja oluje. Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

MOTIVACIJA I UVOD U TEMU PLOVIDBA ZATVORENIM PODRUČJIMA? Potreba za brzim planiranjem. Ograničenja plovidbe. Brze meteorološke promjene. Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

MOTIVACIJA I UVOD U TEMU Primjer: Plovidba Jadranskim morem Utjecaj iznenadnog jakog jugozapadnog vjetra i vala. Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

MOTIVACIJA I UVOD U TEMU Primjer: Plovidba Doverskim tjesnacem Obavezna separacija brodova. Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA Pregledana literatura se može podijeliti u sljedeće skupine: 1. Ocjena ponašanja i upravljanja brodom na valovima pomoću kriterija operabilnosti 2. Određivanje optimalnih plovidbenih ruta s obzirom na meteorološke prilike, stanje mora i karakteristike broda 3. Potpora pomorcima pri odlučivanju 4. Utvrđivanje i rješavanje raznih nesigurnosti u proračunima Ključni pojmovi u pregledanoj literaturi: Ponašanje broda na valovitom moru, načini donošenja odluka, određivanje plovidbene rute Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA -”WEATHER ROUTING” -PLANIRANJE RUTE S OBZIROM NA POMORSTVENOST PONAŠANJE BRODA NA VALOVIMA KRITERIJI OPERABILNOSTI METODA I/ILI NAČIN ODLUČIVANJA NESIGURNOSTI I NETOČNOSTI PRORAČUNA Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA Proračun ponašanje broda na valovima 1. Kako se proračunava odziv broda na valovima? 2. Kako se u proračun uključuje stanje mora? Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA Kriteriji operabilnosti broda na valovima 1. Što su to kriteriji operabilnosti? 2. Koji kriteriji operabilnosti se koriste u proračunima? Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA Metoda i/ili način odlučivanja 1. Koje metode odlučivanja se koriste? 2. Na čemu se temelje odluke pomoraca? Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA Rezultat: određivanje plovidbene rute 1. Što je planiranje rute u općem smislu? 2. Kako se „weather routing” uklapa u planiranje rute? Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA Nesigurnosti i netočnosti proračuna 1. Što su to nesigurnosti i netočnosti proračuna? 2. kako se nesigurnosti i netočnosti manifestiraju na konačnu odluku? Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

PREDLOŽENO ISTRAŽIVANJE Istražiti taktičke manevre prilikom neizbježne plovidbe na jako valovitom moru. Cilj istraživanja: Definiranje novog algoritma, zasnovanog na metodama rizika, namijenjenog planiranju taktičkih manevara u realnom vremenu prilikom plovidbe na jako valovitom moru. Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

PREDLOŽENO ISTRAŽIVANJE Definiranje novog algoritma, zasnovanog na metodama rizika, namijenjenog planiranju taktičkih manevara u realnom vremenu prilikom plovidbe na jako valovitom moru-SUSTAV ZA POMOĆ PRI MANEVRIRANJU NA JAKO VALOVITOM MORU. Metode rizika? Taktički manevri? Realno vrijeme? Jako valovito more? Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

PREDLOŽENO ISTRAŽIVANJE Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

HIPOTEZE ISTRAŽIVANJA 1. Interakcijom s iskusnim pomorcima, moguće je unaprijediti postojeće kriterije granične operabilnosti broda na valovima. 2. Pomoću metoda pomorstvenosti i metoda za analizu pouzdanosti brodskih konstrukcija, moguće je izraditi algoritam za određivanje optimalne plovidbene rute na jako valovitom moru s ciljem minimiziranja rizika za posadu, teret i brodsku konstrukciju. 3. Moguće je izraditi dovoljno efikasan algoritam određivanja optimalne rute na jako valovitom moru koji će časnici na brodu samostalno koristiti u realnom vremenu. Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

HIPOTEZE ISTRAŽIVANJA 1. Interakcijom s iskusnim pomorcima, moguće je unaprijediti postojeće kriterije granične operabilnosti broda na valovima. 2. Pomoću metoda pomorstvenosti i metoda za analizu pouzdanosti brodskih konstrukcija, moguće je izraditi algoritam za određivanje optimalne plovidbene rute na jako valovitom moru s ciljem minimiziranja rizika za posadu, teret i brodsku konstrukciju. 3. Moguće je izraditi dovoljno efikasan algoritam određivanja optimalne rute na jako valovitom moru koji će časnici na brodu samostalno koristiti u realnom vremenu. Koji su postojeći kriteriji granične operabilnosti? Što je to optimalna plovidbena ruta? Koji su rizici za posadu, teret i konstrukciju? Koliko iznosi realno vrijeme? Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

HIPOTEZE ISTRAŽIVANJA 1. Interakcijom s iskusnim pomorcima, moguće je unaprijediti postojeće kriterije granične operabilnosti broda na valovima. 2. Pomoću metoda pomorstvenosti i metoda za analizu pouzdanosti brodskih konstrukcija, moguće je izraditi algoritam za određivanje optimalne plovidbene rute na jako valovitom moru s ciljem minimiziranja rizika za posadu, teret i brodsku konstrukciju. 3. Moguće je izraditi dovoljno efikasan algoritam određivanja optimalne rute na jako valovitom moru koji će časnici na brodu samostalno koristiti u realnom vremenu. Kako unaprijediti kriterije granične operabilnosti? Kako minimizirati rizik za posadu, teret i brod predloženim algoritmom? Kako odrediti optimalnu rutu u realnom vremenu? Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA Kako bi se ispitale predložene hipoteze potrebno je provesti sljedeće aktivnosti: 1. Razgovor i anketiranje iskusnih pomoraca u svrhu određivanja kriterija granične operabilnosti broda na valovima. 2. Odabir broda za prikupljanje podataka s plovidbe u svrhu validiranja metoda pomorstvenosti koje će se koristiti. 3. Priprema i provedba plovidbe na brodu te testiranje algoritma za odabir optimalne rute. Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA 1. Razgovor i anketiranje iskusnih pomoraca u svrhu određivanja kriterija granične operabilnosti broda na valovima. Priprema i provedba ankete među pomorcima (intervju)-PFST Pitanja u anketi? Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA 2. i 3.Odabir broda za prikupljanje podataka s plovidbe u svrhu validiranja metoda pomorstvenosti koje će se koristiti te provedba plovidbe i mjerenja. Tip broda? Plovidbena ruta? Vrijeme prikupljanja podataka? Način prikupljanja podataka? Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA Predloženi sustav za pomoć pri manevriranju na jako valovitom moru će se sastojati od sljedećih komponenti: prognoza stanja mora, proračun odziva broda, određivanje vjerojatnosti premašivanja kriterija granične operabilnosti, procjena rizika, određivanja optimalne rute broda. Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA Predloženi sustav za pomoć pri manevriranju će se sastojati od sljedećih komponenti: prognoza stanja mora, proračun odziva broda, određivanje vjerojatnosti premašivanja kriterija granične operabilnosti, procjena rizika, određivanja optimalne rute broda. Metode i načini prognoziranja stanja mora. Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA Predloženi sustav za pomoć pri manevriranju će se sastojati od sljedećih komponenti: prognoza stanja mora, proračun odziva broda, određivanje vjerojatnosti premašivanja kriterija granične operabilnosti, procjena rizika, određivanja optimalne rute broda. Metode proračuna odziva broda na valovitom moru. Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA Predloženi sustav za pomoć pri manevriranju će se sastojati od sljedećih komponenti: prognoza stanja mora, proračun odziva broda, određivanje vjerojatnosti premašivanja kriterija granične operabilnosti, procjena rizika, određivanja optimalne rute broda. Kriteriji granične operabilnosti? Jednadžbe graničnih stanja? Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA Predloženi sustav za pomoć pri manevriranju će se sastojati od sljedećih komponenti: prognoza stanja mora, proračun odziva broda, određivanje vjerojatnosti premašivanja kriterija granične operabilnosti, procjena rizika, određivanja optimalne rute broda. Definiranje događaja koji se mogu dogoditi uslijed premašivanja kriterija granične operabilnosti. Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA Predloženi sustav za pomoć pri manevriranju će se sastojati od sljedećih komponenti: prognoza stanja mora, proračun odziva broda, određivanje vjerojatnosti premašivanja kriterija granične operabilnosti, procjena rizika, određivanja optimalne rute broda. Metoda određivanja optimalne plovidbene rute. Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

PLAN ISTRAŽIVANJA 1. Pregled literature i razgovori s iskusnim pomorcima kako bi se utvrdila pitanja za anketu. 2. Izrada anketnih pitanja za iskusne pomorce. Pitanja će biti koncipirana na način da se mogu pravilno interpretirati u kontekstu predloženog istraživanja. 3. Prikupljanje anketa i statistička obrada rezultata. Rezultati će biti grupirani s obzirom na vrstu broda na kojoj je plovio pomorac. Posebna pozornost će se posvetiti iskustvu u planiranju rute s obzirom na vremenske prilike i na prepoznavanje kriterija granične operabilnosti broda koji utječu na odluke tijekom plovidbe. 4. Određivanje posljedica prekoračenja pojedinog kriterija operabilnosti. Koristit će se znanja iz područja brodskih konstrukcija te također rezultati anketa među iskusnim pomorcima. 5. Proračun vjerojatnosti oštećenja i rizika za svaku kombinaciju parametara (kut nailaska vala na brod i brzina broda) za brod u plovidbi na jako valovitom moru. Koristit će se poznate metode za analizu pouzdanosti brodskih konstrukcija. Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

PLAN ISTRAŽIVANJA 6. Izrada algoritma za planiranje rute plovidbe na izrazito visokim valovima kombinacijom literature, dosadašnjeg znanja i saznanja iz anketnih odgovora s ciljem minimiziranja rizika za posadu, teret i brodsku konstrukciju. 7. Priprema plovidbi na brodu s ciljem testiranja metoda pomorstvenosti. U tu svrhu je potrebno odrediti brod, prikupiti dokumentaciju o brodu te provesti proračune odziva broda s obzirom na predviđena stanja mora. Plovidbom će se testirati točnost proračuna pomorstvenosti broda. 8. Nakon plovidbe je potrebno usporediti rezultate proračuna koji je prethodio plovidbi i rezultate mjerenja na brodu. Također je potrebno utvrditi kako predloženi postupci iz sustava za minimiziranje rizika utječu na samu plovidbu i odziv broda. 9. Ponoviti plovidbe 6 do 12 puta, ovisno o rezultatima i stanjima mora na kojima će brod ploviti. Za svrhu provedbe istraživanja i testiranja algoritma je poželjna plovidba na što višim stanjima mora (jako valovito more). Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

OČEKIVANI ZNANSTVENI DOPRINOS 1. Kvantificiranje i rangiranje kriterija granične operabilnosti za brod na valovitom moru. 2. Razvoj metode, primjenjive u realnom vremenu, za proračun pomorstvenosti broda na valovima i određivanje vjerojatnosti prekoračenja kriterija granične operabilnosti. 3. Određivanje optimalne rute broda na jako valovitom moru minimiziranjem rizika za posadu, teret i brodsku konstrukciju. Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

FINANCIRANJE ISTRAŽIVANJA 1. Sredstva Pomorskog fakulteta u Splitu prema planu financiranja rada doktoranada. 2. DATAS projekt-Structural Reliability of Damaged Oil Tanker in The Adriatic Sea. Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

LITERATURA [1] Padhy CP, Sen D, Bhaskaran PK. Application of wave model for weather routing of ships in the North Indian Ocean. Nat Hazards. 2008;44:373-385. [2] Szłapczynska J, Smierzchalski R. Multicriteria Optimisation in Weather Routing. International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation. 2009;3(4):393-400. [3] Kobayashi E, Asajima T, Sueyoshi N. Advanced navigation route optimization for an oceangoing vessel. International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation. 2011;5(3):377-383. [4] Papatzanakis GI, Papanikolaou AD, Liu S. Optimization of routing considering uncertainties. Journal of Marine Science and Application. 2012;11(1):11-17. [5] Prpić-Oršić J, Faltinsen OM. Estimation of ship speed loss and associated CO2 emissions in a seaway. Ocean Engineering. 2012;44:1-10. [6] Rusu L, Guedes Soares C. Forecasting containership responses in the Azores Archipelago. In: Guede Soares, López Peña, editors. Developments in Maritime and Exploitation of Sea Resources. Taylor & Francis Group; 2014;p.987-993. [7] Moan T, Shu Z, Drummen I, Almashi H. Comparative reliability analysis of ships - considering different ship types and the effect of ship operations on loads. Transactions SNAME. 2006;114:16-54. [8] Prpić-Oršić J, Faltinsen OM, Parunov J. Influence of operability criteria limiting values on ship speed. Brodogradnja. 2016;67(3):37-58. Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

LITERATURA [9] Temarel P et al. Prediction of wave-induced loads on ships: Progress and challenges. Ocean Engineering 2016;119:274-308. [10] Panigrahi JK, Padhy CP, Sen D, Swain J, Larsen O. Optimal ship tracking on a navigation route between two ports: A hydrodynamics approach. Journal of Marine Science and Technology. 2012;17(1):59-67. [11] Vettor R, Guedes Soares C. Development of a ship weather routing system. Ocean Engineering. 2016;123:1-14. [12] Spanos D, Papanikolaou A, Papatzanakis G, Telkamp J. Risk-based on board guidance to the master for avoiding dangerous seaways. In: The 6th Osaka Colloquium on Seakeeping and Stability of Ships; Osaka, Japan, 26.03.-29.03.2008. [13] Bitner-Gregersen EM, Skjong R. Concept for a risk-based Navigation Decision Assistant. Marine Structures. 2009;22:1-12. [14] Nielsen UD, Friis-Hansen P, Jensen JJ. A step towards risk-based decision support for ships-Evaluation of limit states using parallel system analysis. Marine Structures. 2009;22:209-224. [15] Dong Y, Frangopol DM, Sabatino S. A Decision Support System for Mission-Based Ship Routing Considering Multiple Performance Criteria. Reliability Engineering and System Safety. 2016;150:190-201. [16] Hirdaris SE et al. Loads for use in the design of ship and offshore structures. Ocean Engineering. 2014;78:131-174. [17] Papanikolaou A, Alfred Mohammed E, Hirdaris SE. Stochastic uncertainty modelling for ship design loads and operational guidance. Ocean Engineering. 2014;86:47-57. Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

LITERATURA [18] Kim Y, Hermansky G. Uncertainties in seakeeping analysis and related loads and response procedures. Ocean Engineering. 2014;86:68-81. [19] Prpić-Oršić J, Parunov J, Šikić I. Operation of ULCS-real life. International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering. 2014;6:1014-1023. [20] Mandal S, Prabaharan N. Ocean wave modelling using recurrent neural networks. Ocean Engineering. 2006;33:1401-1410. [21] Parunov J, Rudan S, Ćorak M. Ultimate hull-girder-strength-based reliability of a double-hull oil tanker after collision in the Adriatic Sea. Ship and Offshore Structures. 2016 Nov;1401-1410. doi. 10.1080/17445302.2016.1254521 [22] Jensen JJ, Mansour AE, Olsen AS. Estimation of ship motions using closed-form expressions. Ocean Engineering. 2004;31:61-85. [23] Jensen JJ, Pedersen PT. Critical wave episodes for assessment of roll. In: International Marine Design Conference; Ann-Arbor, USA, 16.05.-19.05.2006. [24] Jensen JJ. Efficient Estimation of Extreme Non-linear Roll Motions using the First-order Reliability Method (FORM). Marine Science and Technology. 2007;12:191-202. [25] Djebli MA, Hamoudi B, Imine O et al. The Application of a Smartphone in Ship Stability Experiment. Journal of Marine Science and Application. 2015;14:406-412. Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru

ZAKLJUČAK Bla bla Metoda odlučivanja zasnovana na riziku pri manevriranju brodom na jako valovitom moru