Теоретические основы и методология управления развитием и эксплуатацией технического оснащения ЕС ОВД

Единая система организации воздушного движения (ЕС ОВД) является одной из наиболее важных подсистем авиатранспортного комплекса страны, обеспечивающей полеты воздушных судов (ВС) российских и зарубежных авиакомпаний в воздушном пространстве Российской Федерации.

Наряду с этим ЕС ОВД является системой, обеспечивающей национальную безопасность страны в мирное и военное время [53].

Техническое оснащение системы средствами связи, навигации и наблюдения является наиболее ресурсоемкой частью системы, оказывающей существенное влияние на эффективность работы ЕС ОВД в целом в процессе ее эксплуатации.

В связи с этим мероприятия по развитию технического оснащения должны формироваться с учетом их долговременного характера, обеспечения существующих и ожидаемых потребностей пользователей системы, рекомендаций и норм федеральных органов управления и международных авиационных организаций (ИКАО и др.), перед которыми Россия имеет соответствующие обязательства, и базироваться на реальных источниках и объемах финансирования.

Исследования развития технического оснащения ЕС ОВД, в целях обоснования его наиболее предпочтительных вариантов в условиях ожидаемого развития авиационной инфраструктуры и поэтапной их реализации с учетом отклонений внешних условий от первоначально ожидаемых, проводятся уже достаточно продолжительное время.

В 80-х годах результаты этих исследований были реализованы в таких документах, как комплексные прогнозы и долговременные комплексные программы развития гражданской авиации (ГА), в которых отрасль рассматривалась состоящей из отдельных, но взаимосвязанных подсистем: «Парк ВС», «Аэропорты», «УВД» и др.

В условиях планового развития государственной экономики реализо-вывалась следующая схема исследований: определялась структура и количественные характеристики парка ВС, как основы авиационной системы, и его «оптимальная» расстановка на авиалинияхрассчитывались потребности в авиаперевозках между парами городов на основе изучения платежеспособного спроса населенияопределялись показатели интенсивности воздушного движенияисследовались возможности имеющегося технического оснащения тогда «системы УВД» и ожидаемые объемы и сроки выпуска предприятиями промышленности средств и систем обеспечения полетов ВСопределялись необходимые технические средства, места и сроки их установки в предприятиях гражданской авиациирассчитывались необходимые капитальные вложения на приобретение и установку технических средств.

Результаты исследований использовались в соответствующих отраслевых, межотраслевых и федеральных нормативных документах, которые в ряде случаев не выполнялись сначала из-за недостаточной организации управлениями ими, а затем из-за проблем, возникших в связи с началом экономических преобразований в стране.

Переход к рыночным механизмам управления в экономике, особенно в период их становления, негативно сказался на содержании и структуре работ, проводимых научными организациями ГА по обоснованию развития как отрасли в целом, так и отдельных ее подсистем.

В первую очередь это привело к снижению роли долгосрочных (прогнозных) исследований, как не позволяющих в тех условиях получить достаточно надежные результаты о возможных и предпочтительных путях развития исследуемых систем, в том числе и ЕС ОВД, в которой также осуществлялись существенные преобразования: формировалась новая организационная структура системы путем создания Госкорпорации по ОВД и выделения служб обеспечения полетов и эксплуатации радиотехнических средств из предприятий ГА и формирования предприятий по ИБП и УВД, как ее дочерних предприятийсоздавался и совершенствовался механизм взимания сборов с авиакомпаний за аэронавигационное обслуживание ВС.

В этот период значительно сократились и объемы обслуживания воздушного движения, вследствие резкого сокращения интенсивности полетов воздушных судов отечественных авиакомпаний и авиакомпаний стран-членов СНГ в воздушном пространстве России.

Основным документом, в котором были определены направления развития технического оснащения ЕС ОВД РФ, являлась разработанная в 1993 году и утвержденная Постановлением Правительства от 20.04.95 г. № 368 «Федеральная программа модернизации ЕС ОВД Российской Федерации на период до 2005 года» [111].

Этот документ и в настоящее время является основой для среднесрочного и краткосрочного управления развитием технического оснащения ЕС ОВД РФ.

Программа периодически уточняется в части: приведения запланированных мероприятий по развитию технического оснащения изменившимся условиям развития ЕС ОВД: потребностям в обслуживании воздушного движенияновым рекомендациям и требованиям ИКАО, в т. ч. к показателям качества функционирования системыреально имеющимся объемам и источникам финансированияпотребностям пользователей воздушного пространства в открытии новых воздушных трассконцепции создания и использования новых технических средств обеспечения полетов и организации управления техническим оснащением в аналогичных структурах Министерства обороны (МО) — использования новых источников финансирования мероприятий Программывключения новых организационных решений в механизм управления ЕС ОВДотражения условий и результатов развития аэронавигационных систем в странах-членах СНГ и в Европейском регионе ИКАО. Краткосрочное управление техническим оснащением осуществляется путем формирования годовых инвестиционных планов реализации мероприятий Программы.

Таким образом, существующий процесс управления техническим оснащением характеризуется следующими недостатками:

Этап долгосрочного управления, предусматривающий исследование альтернативных вариантов и выбор наиболее предпочтительного в ожидаемых условиях развития инфраструктуры, отсутствует, несмотря на наличие важных стратегических документов по ЕС ОВД [53]. Это не позволяет обоснованно осуществлять управление техническим оснащением ЕС ОВД и на среднесрочном этапе.

Этапы среднесрочного и краткосрочного управления, хотя и имеют место, но мероприятия по техническому оснащению, формируемые на этих этапах, как правило, не являются следствием достаточного научного обоснования и, зачастую, получены на основании отдельных мнений экспертов или локальных математических моделей, не позволяющих осуществлять выбор мероприятий с оценкой их долгосрочных последствий и учетом того значительного числа факторов, в условиях действия которых техническое оснащение реализуется.

Вместе с тем существующее развитие ЕС ОВД происходит, когда: практически завершено создание новой организационной структуры системы на базе Госкорпорации по ОВД и предприятий по ИБП и УВДсоздан и достаточно эффективно используется механизм получения аэронавигационных сборов с отечественных и зарубежных авиакомпанийзавершены работы ИКАО по разработке «Глобального аэронавигационного плана применительно к системам СЫБ/АТМ» [28], который является основой для развития региональных и национальных аэронавигационных систем и объединения их в Мировую аэронавигационную системуначалась стабилизация процессов в экономике страны и, как следствие, в российской авиатранспортной системе.

Недостатки существующего процесса управления техническим оснащением ЕС ОВД и существенно изменившиеся условия ее развития в настоящее время по сравнению с действующими 5−10 лет назад привели к необходимости разработки теоретических основ управления техническим оснащением на всех этапах его развития — долгосрочном, среднесрочном и краткосрочном.

Поэтому целью диссертационной работы является создание научно-методического аппарата (теоретических основ и методологии) управления развитием и эксплуатацией технического оснащения ЕС ОВД.

Разработка таких теоретических основ и методологии управления позволяет получить решение весьма важной научной проблемы, имеющей народнохозяйственное и международное значение, заключающееся в обеспечении:

— более эффективного развития ЕС ОВД для решения государственных задач гражданского и оборонного значения;

— развития и эксплуатации ЕС ОВД в соответствии с нормами мирового авиационного сообщества и интеграции ее в Европейскую и Мировую аэронавигационные системы.

Разработка теоретических основ и методологии осуществлялась с помощью решения следующих основных задач: разработки теоретических основ исследования механизмов формирования технического оснащения, действующих в системе и ее элементах, и их формализованного описания с помощью математических моделейразработки методологии анализа соответствия технического оснащения условиям его эксплуатацииразработки теоретических основ управления развитием технического оснащенияразработки методического подхода к построению обобщенного показателя эффективности технического оснащенияразработки теоретических основ использования экспертных оценок в исследовании развития технического оснащения.

Научная новизна работы состоит в: исследовании процесса управления техническим оснащением в единстве этапов его долгосрочного, среднесрочного и краткосрочного развития, позволяющем формировать облик технического оснащения на основе долгосрочных (стратегических) целей и эффективно управлять его развитием и эксплуатациейреализации процесса комплексного исследования управления техническим оснащением, как на макроуровне, так и на уровне отдельных предприятийразработке новых теоретических положений и методических подходов, включая формализованные процедуры и математические модели, описывающие действующие в ЕС ОВД механизмы формирования ее технического оснащения и процессы управления его развитиемреализации для целей исследования новых высокоэффективных математических методов прикладного многомерного статистического анализа, позволяющих описать суть исследуемых сложных явлений с помощью математических моделей и формализованных процедур.

Основные результаты диссертационной работы (теоретические положения, методические подходы, математические модели, формализованные процедуры) были реализованы при обосновании развития технического оснащения ЕС ОВД и ее элементов и нашли свое отражение в следующих документах:

Федеральная программа модернизации ЕС ОВД Российской Федерации на период до 2005 года (1993 г.) [92], [111];

Дополнение к «Федеральной программе модернизации ЕС ОВД Российской Федерации на период до 2005 года» по состоянию на 01.1999г. (1998 г.) [91];

Многовариантный прогноз и программа поддержания технического оснащения системы ОВД Российской Федерации (1995 г.) [84], [86];

Методология и программа создания Единой системы управления воздушным движением государств-участников СНГ (1998 г.) [83], [90];

Официальные и рабочие документы Международной организации гражданской авиации (ИКАО): Руководство по методике планирования воздушного пространства для определения минимумов эшелонирования. Добавление 12. Методика регионального планирования воздушного пространства (1998 г.) [125], [133], 134];

Программа развития радиолокационной системы, органов управления авиацией во взаимодействии с органами управления воздушным движением государств-участников СНГ (1999 г.) [85];

Программы технического поддержания и развития системы ОВД Уральского, Тюменского и Красноярского регионов (1999 г.) [87−89];

Аэронавигационный план Российской Федерации, т.т. 1, 2 (2000 г.) [81 ] и других научно-практических и нормативных документах в области организации воздушного движения [9], [10], [19], [26], [52], [63−67], [74], [79], [81], [82−91].

Автором разработаны:

Теоретические основы исследования механизмов формирования технического оснащения;

Методология исследования соответствия технического оснащения условиям его эксплуатации;

Теоретические основы управления развитием технического оснащения;

Методический подход к построению обобщенного показателя эффективности технического оснащения;

Теоретические основы использования экспертных оценок в исследовании развития технического оснащения.

Работа состоит из введения, 6-ти глав и заключения. В главе I дается характеристика технического оснащения ЕС ОВД Российской Федерации в части состава и фактического состояния парка технических средств обеспечения полетов и факторов, определяющих развитие технического оснащения.

Развитие технического оснащения рассматривается как элемент процесса аэронавигационного планирования.

Дается характеристика аэронавигационного планирования, осуществляемого ИКАО и существующего в настоящее время в Российской Федерации.

Анализируется нормативное и научно-методическое обеспечение аэронавигационного планирования в части исследования и управления развитием технического оснащения ЕС ОВД.

В главе II изложены теоретические основы исследования механизмов формирования технического оснащения ЕС ОВД, обосновываются научный подход и метод исследования.

Для формализованного описания механизмов формирования технического оснащения приводится методология построения классификационной и дискретно-непрерывной моделей формирования оснащения.

В главе III приведена методология анализа соответствия технического оснащения ЕС ОВД условиям его эксплуатации, разработанная в соответствии с теоретическими положениями и методами главы II.

Этап анализа соответствия технического оснащения внешним условиям является первоначальным в процессе исследования и обоснования его долгосрочного, среднесрочного и краткосрочного развития.

Рассматриваются проблемы соответствия технического оснащения предприятий ЕС ОВД обеспечиваемым ими объемам воздушного движения и требованиям к эффективности этого обслуживания, а также формирования технического оснащения при совершенствовании структуры существующей системы предприятий в ЕС ОВД.

Приводится пример практической реализации разработанного методического аппарата.

В главе IV представлены теоретические основы управления развитием технического оснащения ЕС ОВД.

Для каждого этапа исследования развития дается содержательная постановка основных задач и описание формальных методов и соответствующих алгоритмических и вычислительных процедур.

Приводится пример практической реализации разработанных теоретических основ.

В главе V изложен методический подход к построению обобщенного показателя эффективности технического оснащения, позволяющий формализовать процедуру принятия решения при управлении развитием технического оснащения, уменьшить негативную роль фактора субъективности и повысить научную обоснованность и эффективность перспективных исследований ЕС ОВД.

Методический подход базируется на экспертно-статистических методах с использованием эффективного математического аппарата анализа данных.

В главе VI представлены теоретические основы использования экспертных оценок в исследовании развития технического оснащения ЕС ОВД.

Особое внимание уделено методам эффективной обработки экспертных оценок, как необходимому условию получения полезных и достоверных результатов исследования.

Приводятся примеры практической реализации разработанных теоретических основ.

Основные результаты работы докладывались на:

Всесоюзных научных симпозиумах, научных и научно-практических конференциях в 1980 — 1990 г. г. в Москве, Ленинграде, Владивостоке и Тартузаседании рабочей группы ИКАО по рассмотрению методологии аэронавигационного планирования в 1996 г. в Монреале;

Международных симпозиумах «Аэронавигационная система Россиипроблемы и пути их решения» в 1998 г. и 2000 г. в Москвезаседаниях научно-технического Совета ГосНИИ «Аэронавигация» и ФСВТ России в период 1980;2000 г. г., опубликованы в 19 печатных научных трудах ([42], [43], [56], [77], [98], [102], [106], [112], [117−126], [132]) и использовались в материалах более, чем 50-ти научно-технических отчетов по результатам исследований развития ЕС ОВД Российской Федерации и систем ОВД государств-участников СНГ.

Основные результаты исследований:

Разработаны теоретические основы использования экспертных оценок в исследовании развития технического оснащения ЕС ОВД, включающие в себя: результаты анализа использования экспертных оценок в исследованиях сложных технических системобоснование необходимости использования и основные задачи экспертных оценок в исследовании технического оснащения ЕС ОВД на этапах управления его долгосрочным, среднесрочным и краткосрочным развитиеманализ основных проблем использования экспертных оценок и путей их решения при исследовании развития технического оснащения:

— проблемы согласованности мнений экспертов:

— проблемы компетентности экспертовметоды математической обработки результатов экспертных оценок, включающие:

— содержательное описание этапов математической обработки,.

— математическую постановку и методы решения основных задач,.

— использование методов визуализации многомерных данных.

Рассмотрены примеры практической реализации теоретических основ использования экспертных оценок в исследованиях развития технического оснащения: исследовании влияния технического оснащения на работу диспетчера УВД, классификации секторов УВД для обоснования вариантов технического оснащения.

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

Разработанные теоретические основы использования экспертных оценок в исследовании развития технического оснащения ЕС ОВД являются эффективным научно-методическим аппаратом, позволяющим решать задачи, которые не могут быть решены никакими другими методами, и дающим возможность снижения вероятности принятия неэффективных решений по выбору целевых показателей, направлений технического развития ЕС ОВД и реализации отдельных мероприятий.

Методы экспертных оценок являются наиболее предпочтительным инструментом исследования развития сложных технических систем, к которым относится и техническое оснащение ЕС ОВД, в условиях различного рода неопределенности.

Они базируются на сочетании богатого практического опыта специалистов, участвующих в процессах проектирования, создания и эксплуатации технического оснащения ЕС ОВД, и современных эффективных математических методов обработки многомерных данных различной природы.

Основными проблемами использования экспертных оценок являются проблемы согласованности мнений и компетентности экспертов при решении предложенных им задач.

Разработанные в составе теоретических основ методы математической обработки результатов экспертных оценок позволяют: обеспечить надежность и достоверность экспертных оценок, в том числе с учетом согласованности и компетентности экспертов, осуществить эффективную обработку массивов стохастической информации большой размерности с помощью методов визуализации многомерных данных, заменяющих в ряде случаев достаточно сложные в алгоритмическом плане вычислительные процедуры проверки статических гипотез относительно состава и структуры этих данных.

Приведенные примеры базируются на результатах практического использования разработанных теоретических основ в проведенных исследованиях развития технического оснащения ЕС ОВД [43], [77], [98], [102], [126] и [134] с использованием экспертных методов и методов визуализации многомерных данных.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В результате выполненных в диссертационной работе теоретических и экспериментальных исследований разработаны теоретические основы исследования развития технического оснащения ЕС ОВД.

Теоретические основы базируются на анализе фактического состояния технического оснащения, в результате которого установлено:

— техническое оснащение, являясь одним из важнейших элементов ЕС ОВД, влияющим на эффективность системы в части обеспечения пропускной способности, безопасности и экономичности воздушного движения, находится на достаточно низком уровне в связи с преобладанием морально и физически устаревших технических средств и систем, большая часть из которых работает на продленном ресурсе;

— исследование и управление развитием технического оснащения, осуществляемые в интересах развития ЕС ОВД Российской Федерации и интеграции ее в Европейскую и Мировую аэронавигационные системы, должны проводиться в составе аэронавигационного планирования, осуществляемого в Российской Федерации в соответствии с рекомендациями ИКАО;

— имеющаяся в настоящее время научно-методическая база для обоснования развития технического оснащения не соответствует содержанию и сложности исследуемых процессов и не позволяет осуществлять научно-обоснованное управление его развитием.

Разработанные теоретические основы включают в себя: теоретические основы исследования механизмов формирования технического оснащения ЕС ОВД на базе научного подхода, предусматривающего исследование реально существующего технического оснащения предприятий ЕС ОВД в многообразии условий и результатов его формирования и эффективности использования для обслуживания воздушного движения.

В качестве основного методического аппарата исследования использовалось вероятностно-статистическое моделирование на основе многомерной статистики, включающей методы классификации, снижения размерности и исследования стохастических связей между факторами различной природыметодологию анализа соответствия технического оснащения условиям его эксплуатации на основе комплексного исследования технического оснащения, как результата взаимодействия факторов, стимулирующих и сдерживающих его развитие, и показателей эффективности деятельности предприятий, зависящих от их технического оснащения.

Методология позволяет исследовать возможности технического оснащения предприятий ЕС ОВД по обслуживанию воздушного движения в соответствии с существующими и перспективными потребностями авиакомпаний и при обеспечении безопасности и экономичности воздушного движениятеоретические основы управления развитием технического оснащения ЕС ОВД, рассматривающие процесс управления, как средство формирования технического оснащения, наилучшим образом реализующего функции эффективного обеспечения воздушного движения в соответствии с потребностями авиакомпаний, рекомендациями к безопасности и экономичности полетов со стороны федеральных органов управления и ИКАО и имеющимися возможностями модернизации и развития парка технических средств и систем ЕС ОВД.

Теоретические основы позволяют на основе научно-обоснованных методов и формальных процедур находить наилучшие решения по выбору технического оснащения в условиях влияния противоречивых факторов на этапах долгосрочного, среднесрочного и краткосрочного развитияметодический подход к построению обобщенного показателя эффективности технического оснащения ЕС ОВД, позволяющий формализовать процедуру принятия решения при управлении развитием технического оснащения, уменьшить негативную роль фактора субъективности и повысить научную обоснованность и эффективность перспективных исследований ЕС ОВД.

Методический подход базируется на комплексном сочетании современных математических методов с результатами профессионального восприятия исследуемого процесса экспертами-профессионалами в области управления развитием технического оснащения, а построение математической модели обобщенного показателя эффективности позволяет решать многокритериальные задачи оптимизации технического оснащения в целях эффективного управления на всех этапах его развитиятеоретические основы использования экспертных оценок в исследовании развития технического оснащения ЕС ОВД, позволяющие решать задачи, которые не могут быть решены никакими другими методами, и дающие возможность снижения вероятности принятия неэффективных решений при выборе целевых показателей, направлений технического развития ЕС ОВД и реализации отдельных мероприятий.

Разработанные в составе теоретических основ методы математической обработки результатов экспертных оценок позволяют: обеспечить надежность и достоверность экспертных оценок, в том числе с учетом согласованности и компетентности экспертов, осуществить эффективную обработку массивов стохастической информации большой размерности с помощью методов визуализации многомерных данных, заменяющих в ряде случаев достаточно сложные в алгоритмическом плане вычислительные процедуры многомерного статистического анализа.

Все результаты теоретических исследований, выполненных в диссертационной работе, доведены до вычислительных процедур с выбором и обоснованием методов решения и средств их эффективного программного обеспечения, что иллюстрируется соответствующими примерами практической реализации основных этапов исследований, предусмотренных разработанными теоретическими основами, и имеющими также самостоятельное практическое значение.

Разработанные теоретические основы исследования развития технического оснащения ЕС ОВД позволяют: при существующей системе управления развитием ЕС ОВД повысить эффективность исследований по обоснованию развития технического оснащения за счет использования большинства методических средств и вычислительных процедур, предусмотренных теоретическими основами;

236 усовершенствовать систему управления развитием ЕС ОВД в соответствии с разработанными теоретическими основами и методологией аэронавигационного планирования ИКАО, и за счет использования всех методических средств и вычислительных процедур, предусмотренных теоретическими основами, значительно повысить эффективность исследований по обоснованию развития технического оснащения в соответствии с глобальным аэронавигационным планом ИКАО применительно к системам СИБ/АТМ.

Практическое использование разработанных автором теоретических основ исследования развития технического оснащения ЕС ОВД осуществлялось при проведении научно-практических исследований развития ЕС ОВД Российской Федерации, систем ОВД государств-участников СНГ и разработке методических документов ИКАО, что нашло свое отражение в директивных документах федерального уровня [9], [10], [52], [63−67], [79], [81−92], [110] и международных документах [83], [85], [90], [117], [125], [133], [134].