ИНТЕГРИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННО ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Mahitko_4.pdf · 2015-03-23 · 3.5. Организация банка данных технического

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УЛЬЯНОВСКОЕ ВЫСШЕЕ АВИАЦИОННОЕ УЧИЛИЩЕ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ (ИНСТИТУТ)

В.П. Махитько

ИНТЕГРИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННАЯ

СИСТЕМА ЛОГИСТИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

Монография

Ульяновск 2008

УДК 621:681.5(075.8) ББК 34.4Я73

И 74 Научный редактор: Засканов В.Г., доктор технических наук,

профессор, зав. кафедрой экономики и организации производства Самарского государственного аэрокосмического университета г. Самара

Рецензенты: Попов П.М., доктор технических наук, профессор ИАТУ УлГТУ, Сергеев Ю.С., кандидат экономических наук, зав. кафедрой института экономики и бизнеса УлГУ

Махитько, В.П. Интегрированная информационно-коммуникационная система ло-

гистической поддержки технической эксплуатации воздушных судов: монография / В.П. Махитько. – Ульяновск: УВАУ ГА, 2008. – 293 с.

В монографии исследуются принципы, методы, модели и технологии интегриро-

ванной информационной поддержки жизненного цикла воздушных судов, состав-ляющие существо концепции ИПИ-технологии. Анализируется эволюция и формы реализации информационных технологий в российской практике. Концепция ИПИ-технологии рассматривается с позиций производственной деятельности авиакомпа-ний, технической эксплуатации и обслуживания воздушных судов с учетом вопросов математического моделирования и оптимизации управления интегрированной логи-стической поддержкой. Обобщается опыт автора в области разработки и внедрения программно-технических решений, реализующих ИПИ-технологии, создания методи-ческих и нормативно-организационных документов на уровне предприятия. Излага-ется процесс трансформации авиапредприятий как инструмента логистической под-держки в виртуальные предприятия и бизнес-партнерство.

Для специалистов и инженерно-технических работников, системных аналитиков, студентов, занимающихся проблемами информационной интеграции процессов жиз-ненного цикла сложных наукоемких изделий.

Махитько В.П., 2008. Ульяновск, УВАУ ГА, 2008.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ................................................................................................................. 5 Глава 1. Логистический инструментарий системы

технического обслуживания воздушных судов ................................... 9 1.1. Основные задачи технической эксплуатации

воздушных судов ........................................................................................ 9 1.2. Концепция ИПИ-технологий в деятельности авиапредприятий ......... 19 1.3. Элементы логистической поддержки

в технической эксплуатации ВС ............................................................. 36 1.4. Математические методы описания ......................................................... 45

состояния воздушных судов .................................................................... 45 1.5. Виртуализация в авиационном бизнесе ................................................. 54

Глава 2. Системный анализ логистической поддержки технической эксплуатации ВС ............................................................ 67

2.1. Методические основы анализа логистической поддержки.................. 67 2.2. Системный подход к анализу логистической

поддержки воздушных судов .................................................................. 80 2.3. Статистические методы анализа технического

обслуживания и ремонта воздушных судов .......................................... 91 2.4. Параметрический анализ технического диагностирования ............... 105 2.5. Применение методов математического моделирования

в техническом обслуживании ВС ......................................................... 116 Глава 3. Интегрированная логистическая поддержка

технической эксплуатации ВС .......................................................... 125 3.1. Структура и состав задач ИЛП ............................................................. 125 3.2. Модель планирования и оперативного управления

интегрированной логистической поддержкой .................................... 138 3.3. Моделирование и оптимизация ИЛП ................................................... 155 3.4. Интегрированная информационно-коммуникационная

система управления ТОиР ВС ............................................................... 168 3.5. Организация банка данных технического обслуживания. ................ 180

Глава 4. Методы оценки уровня надежности воздушных судов .................. 195 4.1. Обеспечение надежности в техническом обслуживании

воздушных судов .................................................................................... 195 4.2. Потенциальная, реальная и функциональная

надежность технической эксплуатации ВС ........................................ 202 4.3. Интегральные показатели надежности ВС .......................................... 215

Махитько В.П.Интегрированная информационно-коммуникационная система логистической поддержки технической эксплуатации воздушных судов. Монография

© НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и), 2009 г 3

4.4. Методы контроля надежности ВС ........................................................ 228 Глава 5. Повышение эффективности

технической эксплуатации и обслуживания ВС .............................. 237 5.1. Принципы анализа эффективности технической эксплуатации ВС . 237 5.2. Система показателей эффективности

технической эксплуатации ВС .............................................................. 248 5.3. Структура состояний технической эксплуатации ВС ........................ 252 5.4. Оперативное управление эффективностью

технической эксплуатации .................................................................... 266 Заключение ......................................................................................................... 277 Библиографический список .............................................................................. 281



ВВЕДЕНИЕ

Неоднозначность результатов реформ, осуществляемых в авиационной про-мышленности и гражданской авиации в последнем десятилетии ХХ века и на-чале ХХI, оказалась весьма чувствительной для авиационных промышленных и эксплуатационных комплексов:

− в достаточной степени не функционирует внутренний рынок авиацион-ной техники;

− быстрыми темпами стареют основные производственные фонды, нака-пливается технологическое отставание от современного мирового уровня;

− образовался «разрыв поколений», т. е. произошло значительное сокра-щение и ухудшение структуры и квалификации научных работников, проекти-ровщиков и производственников;

− отсутствуют инвестиции в воспроизводственное развитие авиапро-мышленного комплекса и гражданскую авиацию и т. д.

Однако сохранившийся из прошлого периода научно-технический и произ-водственный задел позволяет надеяться на восстановление работоспособности инфраструктуры авиационной производственной и транспортной системы страны.

Сегодня вместе с вышеперечисленными проблемами следует решать про-блемы внедрения в деятельность авиапромышленного комплекса и граждан-скую авиацию современных информационных технологий (ИТ). Именно ИТ, наряду с прогрессивными технологиями материального производства, позво-ляют существенно повысить производительность труда и качество выпускае-мой продукции одновременно со значительным сокращением сроков постанов-ки на производство новой авиационной техники, отвечающей запросам и ожи-даниям потребителей.

Начиная с 80-х годов ХХ века широкое применение ИТ стало одним из на-правлений повышения эффективности производства в общем и наукоемкого машиностроительного производства в частности. Рассмотрим основные этапы развития этого направления.

1. Создание и внедрение автономных средств автоматизации инженерного труда: САПР, АСУП, АСУ ТП и т. д. (середина 60-х – конец 80-х гг. ХХ века).

2. Создание и применение гибких производственных систем (ГПС), принци-пиальная особенность которых – наличие компьютерной системы, объединяю-щей отдельные процессы, функции и задачи управления (конец 70-х – середина 80-х гг.).



3. Появление понятия компьютеризированного интегрированного производ-ства (КИП), суть которого заключается не только в применении ИТ для автома-тизации технологических процессов и операций, но и создании интегрирован-ной информационной системы, построенной на использовании общих баз дан-ных в процессах технической подготовки и управления производством (конец 80-х – начало 90-х гг.).

4. Создание интегрированных систем, поддерживающих жизненный цикл (ЖЦ) продукции; появление и реализация концепции, получившей обозначение CALS (Continuous Acquisition and Life cycle Support – непрерывная информаци-онная поддержка поставок и жизненного цикла); развитие и совершенствование этой концепции в разных странах и отраслях промышленности (середина 80-х гг. – настоящее время).

Впервые работы в области CALS были начаты в оборонном комплексе США. Новая концепция была востребована жизнью как инструмент совершен-ствования управления материально-техническим обеспечением армии США. Предполагалось, что реализация этой концепции позволит сократить затраты на организацию информационного взаимодействия государственных учреждений с частными фирмами в процессах формализации требований, заказа, поставок и эксплуатации военной техники (ВТ). Появилась реальная потребность в созда-нии интегрированной информационно-коммуникационной среды (ИИКС), обеспечивающей обмен данными между заказчиком, производителями и потре-бителями ВТ, а также повышение управляемости, сокращение бумажного до-кументооборота и связанных с ним затрат.

Сегодня термин CALS означает совокупность принципов и технологий ин-формационной поддержки ЖЦ продукции на всех его стадиях. Русскоязычный аналог понятия CALS – Информационная поддержка жизненного цикла изде-лий (ИПИ).

Цель внедрения ИПИ-технологии – минимизация затрат в ходе ЖЦ изделия, повышение его качества и конкурентоспособности.

Как показывает анализ отечественной и зарубежной экономической мысли и опыт практического внедрения принципов ИПИ-технологии в производство, концепция ИПИ-технологии понимается в самых различных аспектах – от про-стого согласования планов проектирования, производства и эксплуатации изде-лий до всеобъемлющей концепции управления бизнесом в ХХI веке. Подоб-ное различие в толковании термина ИПИ обусловлено, во-первых, недоста-точной научной проработанностью теоретических основ организации и управления сложными кооперационными межпартнерскими сетевыми



структурами, отсутствием классификации объектов и т. д., во-вторых, некой абстрактностью имеющихся результатов вследствие отсутствия интегрирован-ных формальных методов и моделей, учитывающих специфику сложных рас-пределенных экономических и производственных систем.

Многие основополагающие понятия концепции ИПИ не получили до сих пор однозначного определения и по-разному трактуются авторами, которые, как правило, ограничиваются интуитивным пониманием различных терминов даже при наличии принятых стандартов. Это приводит к отсутствию должного смыслового единства при решении различных задач управления проектирова-нием, производством и эксплуатацией сложных изделий, способствует логиче-ской некорректности, неоднозначности понимания результатов работ и сферы применения предлагаемых методик.

В связи с этим возникает потребность в теоретическом осмыслении ком-плекса междисциплинарных проблем, с которыми сталкиваются авиапредприя-тия при организации и управлении проектированием, производством и эксплуа-тацией воздушных судов. Разработка теоретических основ для управления по-следними предполагает выработку единых методологических основ организа-ции и управления сложными кооперационными бизнес-партнерами, сетевыми структурами, классификацию объектов и т. д., постановку и формализацию за-дач управления, а также разработку методов моделирования и оптимизации ор-ганизационных, технологических и экономических процессов с учетом их осо-бенностей.

Объектом исследования данной монографии является формирующееся представление о создании единого информационного пространства в электрон-ной форме на предприятиях авиационной промышленности и гражданской авиации. Предмет исследования – область развития ИПИ-технологий как сис-темы знаний об организации деятельности бизнес-систем.

Автор ставит своей целью исследование комплекса проблем и базовых тен-денций развития ИПИ-технологии на этапах (производства и эксплуатации) жизненного цикла ВС, что должно способствовать укреплению позиций рос-сийских производителей и эксплуатантов отечественной авиационной техники.

Для достижения поставленной цели автором определена концептуальная модель исследований, нашедшая отражение в следующих научных задачах:

1. Провести анализ состояния и тенденций развития ИПИ-технологии в отечественной авиационной промышленности и гражданской авиации.



2. Обобщить и систематизировать статистические методы анализа и управления технической эксплуатацией и обслуживанием ВС в условиях интег-рированной логистической поддержки (ИЛП).

3. Определить информационные аспекты управления производством и эксплуатацией ВС.

4. Исследовать тенденции самоорганизации и самоуправления в граждан-ской авиации.

5. Определить направления развития организационных схем взаимодейст-вия структурных подразделений авиакомпаний.

6. Исследовать новые формы взаимоотношений бизнес-партнеров в усло-виях виртуализации авиапредприятий.

7. Исследовать аспекты автоматизации организационных и технологиче-ских функций подразделений.

8. Рассмотреть методы и модели контроля уровня надежности ВС в усло-виях технической эксплуатации и обслуживания.

9. Рассмотреть принципы анализа эффективности ВС и повышения эф-фективности технической эксплуатации и обслуживания.

10. Обобщить формы оперативного управления эффективностью техниче-ской эксплуатацией и обслуживанием ВС.

Теоретическую основу исследования составляют современные теории и концепции ИПИ-технологии, результаты фундаментальных отечественных и зарубежных исследований по теоретическим и практическим проблемам интег-рированных формальных методов и моделей таких авторов, как: Акофф Р., Ан-соф И., Балабуев П., Барабанов В., Братухин А., Глушков В., Друкер П., За-бродский В., Левин А., Месарович М., Мильнер П., Моисеев Н., Морозов А., Некрасов В., Норенков И., Пригожин И., Суров Е., Скурихин В., Фридленд А., Хакен Г., Хамер М. и других исследователей.

В качестве информационной базы исследования использовались отечест-венные и зарубежные материалы периодической печати, монографии, материа-лы научных конференций, опыт управленческой деятельности на авиационном предприятии, включая опыт автора.

В первой главе монографии рассмотрены сущность и эффективность кон-цепции ИПИ-технологии, тенденции ее развития в условиях основных задач, предъявляемых к технической эксплуатации и обслуживанию ВС. Особое вни-мание уделено развитию методологии ИПИ-технологии в направлении вирту-альных предприятий.



Вторая глава посвящена системному анализу логистической поддержки ВС на этапе технической эксплуатации и обслуживания ВС. Приведены различные статистические методы анализа показателей технической эксплуатации ВС, их моделирование и применение на практике.

Третья глава содержит комплекс задач интегрированной логистической поддержки ВС, формы организации и управления материально-техническим обеспечением и электронной технической документацией авиакомпаний. Пред-ложена структура банка данных технического обслуживания и ремонта ВС.

В четвертой главе излагаются методы анализа уровня надежности ВС, рас-сматриваются оценки уровня надежности на различных этапах жизненного цикла (разработки – производства – эксплуатации) ВС.

В пятой главе рассмотрены принципы анализа эффективности технической эксплуатации и обслуживания ВС, приведена система показателей эффективно-сти технической эксплуатации ВС по состоянию, описывается оперативное управление эффективностью технической эксплуатации ВС.

В заключении монографии формулируются основные направления разви-тия и внедрения ИПИ-технологии в авиационной промышленности и граждан-ской авиации.

ГЛАВА 1. ЛОГИСТИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТАРИЙ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

1.1. Основные задачи технической эксплуатации воздушных судов

Эффективное использование воздушных судов (ВС) невозможно без тща-тельной проработки всех вопросов их технической эксплуатации. В соответст-вии с действующими ГОСТами, понятие «техническая эксплуатация» опреде-ляется как комплекс работ, выполняемых на авиационной технике на этапах использования ее по назначению, хранения, транспортирования, приведения в установленную степень готовности к использованию по назначению и поддер-жания в этой степени готовности. Поэтому сегодня оптимальное решение задач управления технической эксплуатацией должно соответствовать современному этапу развития информационных технологий.

В последнее десятилетие процесс повышения важности молодой формаль-ной дисциплины логистики активно интенсифицируется. Одним из факторов



этой интенсификации является реализация многими компаниями концепции интегрированной логистической поддержки изделия (продукта) [88].

Логистика, по оценке авторов [57, 88], – научная и практическая дисципли-на, охватывающая сферу управления взаимосвязанными потоками: информаци-онными, финансовыми, материальными, услугами на протяжении всех фаз жизненного цикла изделия (продукта) в определенной системе государственно-го, военного, коммерческого назначения для эффективного достижения постав-ленных целей.

Данная концепция предусматривает использование новых информационных технологий. Доступность своевременной, точной, объективной информации по-зволяет не только улучшить качество принимаемых решений в процессе при-менения логистики, но и обеспечить конкурентоспособность изделий наукоем-кого машиностроения:

− за счет использования новых способов проектирования интегрирован-ных процессов логистики, удовлетворяющих эксплутационным требованиям заказчика;

− за счет использования унифицированных способов описания цифровых данных при проектировании интегрированной логистической поддержки нау-коемкой продукции.

В российской промышленности к таким наукоемким проектам относятся: производство и эксплуатация дальнемагистральных самолетов Ил-96-300, Ил-96Т, Ил-96М, среднемагистральных самолетов семейства Ту-204, Ту-214, Ту-334, широкофюзеляжных семейства Ан-124.

Зарубежный опыт показывает, что стоимость логистической поддержки наукоемких изделий, как правило, в несколько раз больше стоимости ее закуп-ки, а стоимость поддержки эксплуатации является важным фактором в решении о закупке наукоемкой продукции [2, 17, 59, 148, 149].

Интегрированная логистическая поддержка наукоемкой продукции является средством управления стоимостью жизненного цикла изделий, влияет при экс-плуатационной поддержке ВС на их конструкцию, выбор комплектующих и др. Так, анализ научно-технического процесса в области гражданской авиации свидетельствует, что жизненный цикл воздушного судна составляет в среднем 30 – 35 лет. Именно в пределах этого срока осуществляется создание воздуш-ного судна нового типа. Жизненный цикл изделия авиационной техники – со-вокупность взаимосвязанных во времени процессов последовательного измене-ния состояния ВС: концепция изделия в организации управления проектом; технико-экономическое обоснование целесообразности создания образца ВС



или проверки реализуемости проекта с соответствующим бизнес-планом, включая планирование интегрированной логистической поддержки; научно-исследовательские работы, опытно-конструкторские разработки; подготовку производства и организацию серийного производства: сертификация ВС авиа-регистром не только российским (МАК), но американским (FAA) и европей-ским (JAA); обучение персонала; эксплуатация, модернизация, модификация, капитальный ремонт, демонтаж и утилизация на основе ИПИ-технологий, т. е. с момента начала его изготовления до момента снятия с эксплуатации.

Существует ряд стандартизованных правил, связанных с ИЛП: ISO 1372 UN («Справочник элементов данных профессиональной деятельности»), ISO 8879 («SGML для офисных систем и систем обработки текстовой информации»), BB-EN-ISO 9001 («Модель гарантирования качества при проектировании, разра-ботке, производстве, установке и обслуживании»), «Руководство по управле-нию конфигурацией ISO 9735» («Обмен электронными данными в интересах администрации, коммерции и транспорта (EDIFACT)»), ISO 10179 («Семантика стиля документов и язык спецификаций»), ISO 10744 (Hytime), АЕСМА 1000D («Международная спецификация для технических публикаций с использовани-ем общей базы данных»), АЕСМА 2000М («Международная спецификация по обработке интегрированных данных по управлению материальными средства-ми, относящимися к военному оборудованию»), MIL-STD-974 («Объединенная служба технической информации подрядчиков»), MIL-Q-87270 («Интерактив-ные электронные технические руководства по программам обеспечения качест-ва и требования к связанной технической информации») и др.

Понятие спецификаций этих стандартов возникло в 1976 году. В современ-ных условиях ИПИ-технологии [20, 148] предполагают наличие виртуального предприятия логистической поддержки наукоемких изделий. Виртуальное предприятие (ВП) – это бизнес-организация, обеспечивающая оптимальное осуществление и согласование как процессов проектирования, так и соответст-вующих процессов на всех этапах ЖЦ параллельно с созданием и эксплуатаци-ей информационно-коммуникационной системы интегрированной логистиче-ской поддержки [20, 148]. ВП – это не совместное предприятие с общими ре-сурсами, а территориально распределенная организация, объединенная лишь общими целями и задачами, реконфигурируемая в течение ЖЦ изделия в соот-ветствии с задачами текущего этапа. На первоначальном этапе, предшествую-щем непосредственно разработке изделия, после оформления соответствующих контрактов партнерами ВП становятся непосредственные участники разработки информационно-коммуникационной системы интегрированной логистической



поддержки (ИКС ИЛП) изделий. Затем, по мере наступления процессов проек-тирования, создания, испытаний, эксплуатации и утилизации изделий структу-ра ВП пополняется за счет новых партнеров.

ИКС ИЛП воздушных судов позволяет объединить в единую систему дейст-вия авиакомпаний с предприятиями-поставщиками ВС, предприятими МТО, департаментом гражданской авиации и другими структурами, принимающими участие в заказе, сертификации, эксплуатации, обслуживании, ремонте и утили-зации ВС.

Организацией технической эксплуатации ВС необходимо заниматься задол-го до того, как ВС нового типа поступит в эксплуатирующие организации. При этом следует учитывать, что начальный этап, период проектирования и изго-товления ВС, занимает обычно около 7 – 10 лет. Основное проектирование за-нимает 2 – 3 года, но в течение всего времени, когда авиационная техника вы-пускается серийно, в ее конструкцию вносятся изменения и усовершенствова-ния. Поэтому проектирование следует рассматривать совместно с производст-вом в качестве начального этапа жизни ВС. Затраты труда на этом этапе отра-жаются в стоимости самолетов, которую удобно принимать за базовую единицу учета затрат на авиационную технику.

Второй этап жизненного цикла ВС – его испытания. Первоначально они проводились для подтверждения заданных технических характеристик ВС. Одна-ко со временем в задачи испытаний стали включаться и оценка эксплуатационных качеств авиационной техники, и доводка ее конструкции. Испытания стали многоступенчатыми. Их проводят последовательно сначала изготовители авиа-ционной техники, потом изготовители совместно с эксплуатационниками и, на-конец, эксплуатационники своими силами. Общая длительность испытаний со-временных самолетов составляет 3 – 5 лет, что уже сравнимо по времени с эта-пом разборки и изготовления. И по затратам испытания теперь сравнимы с за-тратами на первом этапе жизненного цикла ВС.

Самым длительным является этап жизни ВС в эксплуатации. Он занимает в среднем около 20 лет, хотя некоторые изделия авиационной техники эксплуа-тируются вдвое дольше. Это время ВС используются по назначению в эксплуа-тирующих предприятиях или находятся на предприятиях-изготовителях ВС для восстановления своих свойств. На предприятие-изготовитель ВС за время жиз-ненного цикла может быть отправлено несколько раз, а длительность каждого ремонта может доходить до года. Решение об окончании жизненного цикла, т. е. списании ВС, может быть принято по причине его морального старения, но чаще вызывается нецелесообразностью слишком больших затрат на восстановление



его свойств. Общие затраты труда и материальных средств, связанные с под-держанием эксплуатационных свойств ВС, на этапах эксплуатации и ремонта в 4-5 раз превышают стоимость нового. Уже одно это обосновывает тот интерес, который проявляется к системе поддержания свойств ВС в эксплуатации.

Свойством называется объективная особенность изделия, проявляющаяся при его создании и эксплуатации. Предметом нашего рассмотрения являются свойства, которые определяют мероприятия по технической эксплуатации ВС. Это безотказность, долговечность (сохраняемость). Часть этих свойств дейст-вующие ГОСТы по безопасности полетов, надежности, контролепригодности, эксплуатационной и ремонтной технологичности рассматривают как характе-ристики надежности технических изделий [37, 63].

На каждом этапе жизненного цикла ВС для поддержания его эксплуатаци-онных свойств необходимо решать специфические задачи: на этапе разработки и изготовления – задачи расчета надежности, а также выбора разных вариантов схемного или функционального резервирования, которые обеспечивали бы тре-буемый уровень безотказности или допустимое значение эффективности из-за отказов. Поскольку этап изготовления авиационной техники по времени пере-секается с этапами испытаний и эксплуатации, в интересах устранения вы-явившихся недостатков в производстве проводится много конструктивных до-работок и технологических мероприятий, повышающих ее надежность. Обос-нование необходимости их проведения является столь же важной эксплуатаци-онной задачей на первом этапе жизненного цикла ВС, как и выбор конструк-тивных решений из условия обеспечения заданной надежности.

На этапе испытаний необходимо найти способ оценки технического состоя-ния ВС и установленного на них оборудования. Классическая задача – проверка функционирования авиационной техники во всех режимах, которые могут встретиться при будущем ее использовании по назначению. К ней примыкают задачи оценки эксплуатационных свойств (типа подтверждения заданного уровня надежности) и отработки тех методов оценки технического состояния отдельных объектов, которые потом будут применяться на этапе эксплуатации ВС. Естественное стремление не затягивать по срокам испытания новой техни-ки выдвигает проблемы такой их организации, чтобы оценка свойств не зани-мала много времени и не требовала много испытуемых образцов. Поэтому ре-шение эксплуатационных задач на этапе испытаний должно базироваться на планировании экономичного эксперимента и статистической обработки не-больших объемов данных для получения оценок, пусть не точных, но с хорошо очерченными границами ошибок.



Уточнение оценок надежности, контролепригодности и технологичности ВС неизбежно переносится на этап его эксплуатации. Оценка этих свойств на этапе эксплуатации проводится не только для проверки выполнения заданных требо-ваний (хотя и такая задача важна и решается), но и для отработки мероприятий, повышающих экономичность эксплуатации ВС и обеспечивающих его эффек-тивное использование. Они должны обеспечивать поддержание того уровня на-дежности, который заложен при проектировании и изготовлении ВС, а также за счет своевременного выявления отказов (или потенциальных отказов) и их уст-ранения.

При этом следует учитывать существенную особенность авиационной тех-ники, которая отличает ее от многих других технических объектов, состоящую в том, что очень многие отказы (практически большинство) не выявляются в процессе применения ВС по назначению. Прежде всего, это отказы тех агрега-тов и систем, которые в данном конкретном полете не используются, но могут понадобиться в других полетах при изменении задания на полет или условий его выполнения. К ним относятся отказы, не замеченные летным экипажем из-за правильного срабатывания автоматики, переводящей нагрузку на дубли-рующие системы, или парированные экипажем. Наконец, большинство не вы-явленных в полете составляют потенциальные отказы, т. е. какие-то дефекты, которые могут развиваться (иногда очень быстро) в отказы, но выявить их можно только с помощью специальных методов контроля конструкции и обо-рудования иногда с демонтажем. Таким образом, при изучении всех проблем эксплуатации авиатехники можно предположить, что если отказ ВС произошел, то в ближайшем полете он проявится с какой-то небольшой вероятностью. Вы-явлен он может быть в ходе последующих полетов или при более тщательном контроле на земле.

Другая важная особенность эксплуатации авиатехники – использование ее по необходимости (при появлении задания), а не непрерывно. Эта особенность обусловила принятую сейчас систему технического обслуживания ВС, которая предусматривает подготовку их перед каждым полетом по определенной про-грамме, обусловленной заданием на конкретный полет. В процессе подготовки могут быть выявлены и устранены без дополнительных затрат имеющиеся от-казы ВС или его оборудования и проведены (также без заметных потерь) рабо-ты, обеспечивающие безотказность даже не очень надежного оборудования на время предстоящего полета. Таким образом, для эффективного использования ВС важна не столько его надежность, сколько возможность парировать отказы с помощью эксплуатационных мероприятий.



Данные особенности авиатехники существенно отличают условия решения задач технической эксплуатации ВС от условий решения задач для технических изделий, работающих непрерывно. Классическим примером таких изделий яв-ляются наземные радиотехнические комплексы, в которых отработаны решения многих эксплуатационных задач. Они решались, как проблемы резервирования, в частности, резервирования переключением [147], или временного резервиро-вания [37], общей теории надежности сложных систем. Постановки задач на-значения оптимальных режимов технического обслуживания ВС в рамки схем резервирования не укладываются.

Наличие у авиационной техники необнаруженных отказов и ограниченность времени на их поиск и устранение при подготовке к полету обусловливает большой интерес, проявляемый практиками-эксплуатационниками к проблемам технического диагностирования. Наиболее актуальной задачей при эксплуата-ции ВС является определение состояния авиационной техники за минимальное время. Для того чтобы точно установить техническое состояние ВС и восстано-вить его свойства, необходим тщательный анализ, который проводится на авиационных предприятиях, куда авиационная техника поступает несколько раз в течение третьего этапа своего жизненного цикла. Выполняемый там ремонт должен обеспечивать восстановление свойств авиационной техники до такого уровня, чтобы ей можно было установить ресурс, сравнимый (а иногда даже больший) с ресурсом вновь изготовленного образца. Установить ресурс можно в том случае, если удается найти и устранить все потенциальные отказы авиа-ционной техники. При этом проблема диагностирования намного усложняется по сравнению с выявлением уже произошедших отказов.

При постановке задач эксплуатации нельзя избежать и эргономических про-блем. Нами не рассматриваются вопросы исследования человека-оператора авиационных систем в процессе управления ВС. При подготовке авиационной техники к полетам ее обслуживанием занимаются многочисленные исполните-ли работ и коллективы людей, поэтому организации их работ необходимо уде-лять особое внимание.

Важнейшим условием решения всех задач технической эксплуатации явля-ется изначальное предположение о недостаточности исходной информации не только для того, чтобы решить задачу в детерминированной постановке, но и чтобы ставить ее как вероятностную. Во всех вычислениях следует использо-вать их статистические оценки по исходным данным ограниченного объема. Следовательно, надо ориентироваться не столько на вероятностные модели, сколько на их аналоги в математической статистике. Если в математической



модели, созданной для решения эксплуатационной задачи, с самого начала не позаботиться об удобстве статистического оценивания ее параметров, то такая модель не найдет практического применения, так как для получения хороших вероятностных оценок параметров надо будет настолько долго собирать исход-ные данные, что за это время объект, эксплуатация которого изучается, будет заменен вновь разработанным.

Статистические оценки параметров модели можно получить в течение пер-воначального периода эксплуатации или за время проведения испытаний авиа-ционной техники. Но в течение всего периода эксплуатации параметры модели надо уточнять, так как авиационная техника постоянно модернизируется, а пер-сонал, ее эксплуатирующий, непрерывно совершенствует свои навыки. Уточ-нение параметров моделей решения эксплуатационных задач должно строиться на основе постоянного сбора соответствующих данных и их систематического анализа.

С организацией сбора, обработки и анализа исходных данных на современ-ном этапе связано создание специальных информационно-коммуникационных систем интегрированной логистической поддержки воздушных судов (этап эксплуатации, технического обслуживания и ремонта, обеспечение межопера-бельности, система и ресурсы поддержки). Алгоритмы, реализуемые ИКС ИЛП, должны выдавать рекомендации о времени очередного технического обслужи-вания, его программе, допустимых ресурсах эксплуатации ВС в целом или от-дельных его агрегатов и узлов. С помощью этой системы можно получить дан-ные для обеспечения ВС запасными частями, инструментами и другим имуще-ством, а также рекомендации (в виде, например, технологических графиков) по организации работы людей на авиационной технике.

Для оценки (измерения) эксплуатационных характеристик ВС используются числовые показатели. Так, для комплексной оценки основных свойств ВС при-меняются показатели [147]:

− эффективности применения – вероятность безотказной работы Рmт при выполнении полетного задания;

− готовности к применению – комплексный коэффициент готовности Kг;

− безопасности полетов – налет на авиационное происшествие Тап (или инцидент Ти) из-за отказов авиационной техники;

− экономичности эксплуатации – стоимость Сзэ обеспечения 1 ч налета ВС.

Оценку свойств подчиненных уровней также проводят по числовым показа-телям. Их номенклатура гораздо шире. Перечисленные показатели оценки



основных свойств вычисляют по показателям свойств подчиненного уровня. Для вычисления и изучения показателей эксплуатационного качества ВС ре-шают следующие задачи:

− контроль выполнения требований, установленных действующими нор-мативно-техническими документами к эксплуатационному качеству авиацион-ной техники;

− сравнение различных типов ВС и их модификаций, находящихся в экс-плуатации. Кроме того, сравнивают образцы отечественной авиационной тех-ники с зарубежными аналогами по критериям эксплуатационного качества;

− изучение изменения эксплуатационного качества ВС, их составных частей и комплектующих элементов с увеличением налета и календарного сро-ка эксплуатации в различных условиях базирования и применения;

− выработка решений о проведении организационных и технических ме-роприятий, направленных на улучшение эксплуатационных качеств и конку-рентоспособности авиационных транспортных средств. В эту задачу включает-ся также оценка эффективности проведенных мероприятий;

− накопление справочных данных о достигнутых уровнях показателей эксплуатационного качества для обоснования нормативов на эти показатели для существующих образцов авиационной техники и разрабатываемых изделий.

Выбор и оценка показателей всех свойств, определяющих эксплуатационное качество, базируются на анализе моделей эксплуатации ВС. При простейшей модели эксплуатации авиатехники ВС может находиться в двух состояниях: полной готовности или выполнения полетов и устранения появившихся отказов для приведения его вновь в полную готовность. Такая упрощенная модель экс-плуатации рассматривается в классической теории надежности технических средств и достаточно хорошо описывает реальные процессы, имеющие место при эксплуатации радиотехнических систем связи [67]. Считается, что авиатех-ника работает только в полете в течение времени tп. После полета устраняются обнаруженные отказы. Время между отказами случайно; среднее время (нара-ботка на отказ, выявленный как в полете, так и на земле) между отказами равно Тс. Время устранения отказов тоже случайно; среднее время устранения отказов (время восстановления) равно Тв.

По этой модели можно рассмотреть некоторые показатели надежности и эксплуатационной технологичности. Так, наработка на отказ – отношение сум-марного налета ВС данного типа к математическому ожиданию числа наруше-ний исправности его составных частей за определенное время эксплуатации Тс – является характеристикой общего потока заявок на техническое обслуживание,



удовлетворяемого подразделениями технической эксплуатации. Этот показа-тель характеризует безотказность авиационной техники.

Другой основополагающий показатель – среднее время устранения одной неисправности (или отказа) Тв – представляет собой характеристику эксплуата-ционной технологичности. Среднее время Тв часто для более подробного изу-чения свойств восстанавливаемых объектов разбивают на три составляющих: время поиска неисправностей Тв1, вспомогательное время, необходимое на ор-ганизацию восстановления Тв2 и время непосредственной работы на авиатехни-ке по устранению выявленной неисправности Тв3. В первую составляющую включается суммарная продолжительность контроля ,

0кtt необходимого для ус-

тановления факта наличия отказа и указания отказавшего элемента замены. Время

0кtt – один из основных показателей, характеризующих контролепригод-

ность авиационной техники. Модель позволяет ввести комплексный показатель эксплуатационного каче-

ства – коэффициент исправности Кн, определяемый как вероятность того, что авиационная техника окажется работоспособной в произвольный момент вре-мени. В ГОСТах по надежности технических изделий, которые постоянно ис-пользуются по назначению, соответствующий показатель называют коэффици-ентом готовности. Его определяют как отношение времени пребывания ВС в полете и состоянии полной готовности ко времени пребывания его во всех воз-можных состояниях:

)( всс

н ТТTK+

= .

Такой простейшей модели введения Кн удовлетворительно соответствует реальная практика эксплуатации постоянно используемых технических средств, к которым можно отнести наземные системы энергоснабжения, радиолокации или связи. Для ВС и его бортового оборудования в определении исправности надо внести поправку, считая, что Кн в модели есть вероятность того, что авиа-ционная техника окажется работоспособной в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение ВС по назначе-нию не предусмотрено.



1.2. Концепция ИПИ-технологий в деятельности авиапредприятий

Содержание концепции ИПИ-технологий, отличающее ее от других, вклю-чают инвариантные понятия (рис. 1.1), которые реализуются в течение ЖЦ ВС в том числе [19, 75, 141, 148]:

− базовые принципы ИПИ-технологий; − базовые управленческие технологии; − базовые технологии управления данными.

Рис. 1.1. Концептуальная модель ИПИ-технологии

К числу первых относятся: − системная информационная поддержка ЖЦ ВС на основе использова-

ния интегрированной информационно-коммуникационной системы (ИИКС), направленная на сокращение стоимости ЖЦ ВС;

− информационная интеграция за счет стандартизации информационного описания процессов, охватывающих ЖЦ ВС;

− разделение программ и данных на основе стандартизации структур данных и интерфейсов доступа к ним;

− ориентация на готовые коммерческие программно-технические реше-ния (COTS);

Базовые принципы

Жизненный цикл ВС Интегрированная информационная

среда Маркетинг Проектиро-

вание Производ-ство

Продажи, поставки Эксплуата-ция

Базовые технологии управления данными

Базовые управленческие технологии



− безбумажное представление информации, использование электронно-цифровой подписи;

− непрерывное совершенствование бизнес-процессов, направленное на сокращение сроков вывода ВС на рынок и максимальное удовлетворение тре-бований и ожиданий авиакомпаний на стадиях ЖЦ.

К числу вторых относятся управленческие технологии, инвариантные по отношению к ВС и ориентированные на реализацию перечисленных выше принципов:

− управление проектами и ресурсами (Project Management / Manufacturing Resource Planning);

− управление качеством (Quality Management); − управление конфигурацией (Configuration Management); − интегрированная логистическая поддержка (Integrated Logistic Support).

К числу третьих относятся технологии управления данными о ВС, процес-сах, ресурсах, используемые при реализации инвариантных и иных управленче-ских технологий.

Краткое содержание некоторых из перечисленных принципов и управленче-ских технологий раскрыто в последующих разделах.

Базовые принципы ИПИ-технологий

Как следует из вышеизложенного, системная информационная поддержка и сопровождение ЖЦ ВС осуществляются в ИИКС. Терминологический словарь [84] определяет ИИКС как «совокупность распределенных баз данных, содер-жащих сведения об изделиях, производственной среде, ресурсах и процессах предприятия, обеспечивающая корректность, актуальность, сохранность и дос-тупность данных тем субъектам производственно-хозяйственной деятельности, участвующим в осуществлении ЖЦ изделия, кому это необходимо и разреше-но. Все сведения (данные) в ИИКС хранятся в виде «модуля данных (МД)».

ИИКС, в соответствии с [149], представляет собой модульную систему, в которой реализуются следующие базовые принципы ИПИ-технологий:

− прикладные программные средства отделены от данных; − структуры данных и интерфейс доступа к ним стандартизованы; − данные об изделии, процессах и ресурсах не дублируются, число оши-

бок в них минимизируется, обеспечивается полнота и целостность информации;



− прикладные средства работы с данными представляют собой, как пра-вило, типовые коммерческие решения различных производителей, что обеспе-чивает возможность дальнейшего развития ИИКС.

ИИКС представляет собой хранилище данных, содержащее все сведения, создаваемые и используемые всеми участниками ЖЦ ВС в процессе их произ-водственной деятельности. Это хранилище по необходимости имеет сложную структуру и многообразные внешние и внутренние связи. В рамках отдельного предприятия-производителя ВС, ИИКС, как минимум, должна включать в свой состав две базы данных: общую базу данных о ВС и общую базу данных о предприятии. На рис. 1.2 схематически представлена структура ИИКС во взаи-модействии с процессами, охватывающими ЖЦ производства ВС. Из схемы видно, что при реализации этих процессов в качестве исходных данных исполь-зуется информация, содержащаяся в ИИКС, а МД, порождаемые в ходе процес-сов, возвращаются в ИИКС для хранения и последующего использования в других процессах. Этот факт отображен на схеме двунаправленными стрелка-ми. С общей базой данных (ОБД) о ВС связаны процессы на всех стадиях ЖЦ.

Общая база данных о предприятии (ОБДП) имеет информационные связи с процессами технологической и организационно-экономической подготовки производства и собственно производством (включая процессы передачи ВС эксплуатанту).

Все процессы ЖЦ ВС отображаются в ИИКС посредством МД. При созда-нии нового изделия и технологической подготовке его производства средства-ми конструкторских и технологических САПР (CAD/САМ) в ИИКС создаются МД, описывающие структуру изделия, его состав и все входящие компоненты: детали, подузлы, узлы, агрегаты, комплектующие, материалы и т. д. Каждый МД обладает набором характеристик (атрибутов), описывающих свойства ото-бражаемого им реального физического (материального) объекта.



Рис. 1.2. Базы данных в ИИКС (лист 1)

Маркетинг, определе-ние требований к ВС

Создание концепции ВС в электронной форме

Разработка технологии контроля и испытаний

Разработка технологии сборки и монтажа

Формирование структу-ры и состава ВС (кон-

фигурация)

Разработка маршрутной и операционной технологии механообработки и управ-

ляющих программ

Создание геометрической 3D-модели ВС

Создание 3D-образов де-талей и компонентов (элек-

тронная деталировка)

Контрольная сборка Проверочные

расчеты и модели-рование

Проектировочные расчеты и модели-

рование

ОБЩ

АЯ БАЗА Д

АНН

ЫХ О

ВС

Конструкторская подготовка производства Конструкторская подготовка производства

Общ

ая база данных о технологи-

ческой среде (оборудование, персонал и т. д.)

2 2

2



Рис.1.2. Базы данных в ИИКС (лист 2)

Оперативно-календарное планирование

Закупка материалов и комплектующих

Входной контроль

Обработка

Контроль деталей в про-цессе обработки

Сборка (монтаж)

Проверка и испытание го-тового ВС

Консервация, упаковка, хранение

Отгрузка, транспортировка

Монтаж у потребителя

Эксплуатация, обслужи-вание, ремонт

Утилизация

ОБЩ

АЯ БАЗА Д

АНН

ЫХ О

ВС

Общ

ая база данных о технологической среде

(оборудование, персонал и т. д.)

Эксплуатация

Производство

Организационно-эконом

ическая подготовка производства

1 1

Махитько В.П.Интегрированная информационно-коммуникационн

Documents

ИНТЕГРИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННО ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Mahitko_4.pdf · 2015-03-23 · 3.5. Организация банка данных технического