Научно-методическое обеспечение управления процессами поддержания летной годности воздушных судов

Актуальность работы. Проблема поддержания летной годности (ПЛГ) воздушных судов (ВС) в современных условиях работы отрасли находится в центре внимания авиационной администрации, специалистов научно-исследовательских организаций, предприятий авиационной промышленности и гражданской авиации (ГА). Эти условия характеризуются отсутствием у части авиакомпаний достаточной производственной базы для ПЛГ ВС, эксплуатацией «стареющего» парка ВС и ограниченными возможностями его обновления.

Основные требования и рекомендации по ПЛГ ВС содержатся в международных стандартах и руководствах ИКАО [72, 89], в нормативных документах МАК [1−4, 90, 91] и Российской Федерации [18, 21, 25−36, 48, 77−80, 83, 86, 88, 90, 91, 93, 104, 117−119, 121], в опубликованных материалах научно-исследовательских работ [14, 24, 42, 50, 84, 95−101, 122, 124].

В «Транспортной стратегии Российской Федерации до 2030 года» [104], утвержденной Правительством Российской Федерации 22.11.2008 г. № 1734-р, в ряду основных недостатков российского транспорта выделяются низкий технический уровень и неудовлетворительное состояние производственной базы, сохранение тенденции старения основных фондов и их неэффективного использования. Отмечается, что износ основных фондов крупных и средних коммерческих организаций составил на воздушном транспорте 50,3%. Значительная часть технических средств транспорта эксплуатируется за пределами нормативного срока службы. Следствием этих недостатков является значительное ухудшение показателей безопасности работы транспорта. К важнейшим элементам обеспечения безопасности полетов Транспортная стратегия относит совершенствования системы ПЛГ ВС в эксплуатации.

Приоритетной задачей создаваемых в последние годы Центров технического обслуживания и ремонта (ТОиР) авиационной техники (АТ) [88] является внедрение процессов ПЛГ ВС, обеспечивающих проведение всех видов ТОиР и доработок АТ, продления ресурсов и сроков службы, сертификации экземпляра ВС и технической поддержки эксплуатации ВС в авиакомпаниях.

Вместе с тем, следует отметить недостаточное научно-методическое обеспечение управления процессами ПЛГ ВС. Не уделяется должного внимания разработке и внедрению процессного подхода в области ПЛГ ВС, не решаются задачи научно-методического обеспечения управления процессами ПЛГ ВС на разных уровнях их иерархической структуры. Содержание и структура комплекса работ, процедур и мероприятий по ПЛГ ВС требуют уточнения.

В связи с этим, особую актуальность приобретает проблема создания системы научно-методического обеспечения управления процессами ПЛГ ВС. При решении этой проблемы в диссертационной работе сохраняется преемственность с научно-исследовательскими работами, выполненными в МГТУ ГА и ГосНИИ ГА в области ПЛГ и управления эффективностью процессов технической эксплуатации (ТЭ) ВС.

Целью работы является повышение эффективности процессов ПЛГ ВС на основе применения разработанного в диссертации научно-методического обеспечения управления процессами ПЛГ ВС.

Поставленная цель достигается путем решения следующих основных задач:

1. Анализа и формирования системы научно — методического обеспечения управления процессами ПЛГ ВС, содержащей принципы управления, цели управления, характеристики процессов ПЛГ ВС как объектов управления, органы управления, функции управления, методы управления и типовые алгоритмы принятия решений.

2. Научно-методического обеспечения моделирования управляемых процессов ПЛГ ВС, включающего: формирование иерархической структуры полумарковской модели управляемых процессов ПЛГ ВС, оценивание параметров и проверку адекватности полумарковской модели управляемых процессов ПЛГ ВС по данным эксплуатационных наблюдений, построение модифицированной полумарковской модели управляемых процессов ПЛГ ВС.

3. Научно-методического обеспечения программного управления процессами ПЛГ ВС, включающего: формирование структуры программы управления процессами эксплуатации с подпрограммой управления процессами ПЛГ ВС, разработку метода оценки эффективности процессов ПЛГ ВС и методики оптимизации управляемых процессов ПЛГ ВС.

4. Научно-методического обеспечения управления процессами ПЛГ компонентов ВС, содержащего процедуры выбора режимов ПЛГ компонентов ВС, методы управления процессами ПЛГ компонентов ВС, эксплуатируемых по наработке, по состоянию с контролем параметров, с контролем уровня надежности и заменяемых по состоянию.

Научная новизна работы состоит в. том, что впервые разработаны:

— система научно-методического обеспечения, управления процессами ПЛГ ВС, включающая принципы управления, цели управления, характеристики процессов ПЛГ ВС как объектов управления, органы управления, функции управления, методы-управления и типовые алгоритмы принятия решений;

— методика построения полумарковской модели управления процессами ПЛГ ВС с учетом иерархической структуры процессов и характера исходной информации;

— структура программы управления процессами эксплуатации с подпрограммой управления процессами ПЛГ ВС;

— метод оценки эффективности процесса ПЛГ ВС, учитывающий иерархическую структуру процесса, характер исходной информации и позволяющий на каждом уровне управления обеспечивать целенаправленную деятельность инженерно-технического персонала авиапредприятия по переводу ВС в соответствующее данному уровню целевое состояние за счет сокращения непроизводительных простоев ВС;

— модель управления процессами ПЛГ компонентов ВС по состоянию с контролем параметров, изменение которых во времени образует процесс накопления с независимыми положительными приращениями.

На защиту выносится система научно-методического обеспечения управления процессами ПЛГ ВС, включающая следующие теоретические положения, методы, математические модели и методики:

— основные положения системы научно-методического обеспечения управления процессами ПЛГ ВС;

— методические рекомендации по построению полумарковской модели управляемого процесса ПЛГ ВС с учетом его иерархической структуры;

— схема системы программного управления процессами ПЛГ парка и экземпляра ВС,.

— метод оценки эффективности процессов ПЛГ ВС на разных уровнях их иерархической структуры;

— модифицированная полумарковская модель управляемого процесса ПЛГ «стареющего» парка ВС;

— модель управления процессами ПЛГ компонентов ВС, эксплуатируемых по состоянию с контролем параметров.

Практическая значимость работы состоит в том, что ее результаты позволяют: осуществлять в авиапредприятиях управление процессами ПЛГ ВС для обеспечения безопасности и регулярности полетов, повышения интенсивности использования ВС, снижения временных, трудовых и материальных затрат на ПЛГ ВСприменять эффективные программы ПЛГ ВС, включающие различные стратегии и режимы ПЛГ компонентов ВСпроизводить управление процессами ПЛГ ВС при разных методах технической эксплуатации, стратегиях и режимах ТОиР компонентов.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты работы реализованы и внедрены: в ОАО «Туполев», ГосНИИ ГА, Центре ТОиР ЗАО «АТБ Домодедово», ОАО «Аэрофлот-РАЛ» при реализации и оценке эффективности программы ПЛГ самолетов Ту-154М без капитального ремонтав научно-исследовательской работе, выполненной автором по гранту МГТУ ГА на тему «Управление процессами ПЛГ ВС в Центрах ТОиР АТ», результаты которой представлены в отчете о НИР № 509−06 в 2007 г., № г. р. 12 006 097 245 [105]- в методических пособиях, изданных в МГТУГА, по изучению курсов, выполнению курсовых и контрольных работ по учебным дисциплинам «Управление процессами ТЭ ЛА», «Эффективность процессов эксплуатации ЛА», «Надежность AT» для студентов по специальности 160 901, по направлению 160 900 (подтверждается актами внедрения) [57−62].

Апробация результатов работы.

Результаты выполненной работы представлены в 15 докладах на Международных научно-технических конференциях: в МГТУ ГА, г. Москва, «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества» (2006 г. [10, 111, 112 ], 2008 г. [66, 116, 126 ]) — в МАИ, г. Москва, «Авиация и космонавтика» (2004 г. [55], 2005 г. [56 ], 2006 г. [63, 113 ], 2007 г. [64 ]) — в ЕАТК ГА, г. Егорьевск, «Чкаловские чтения» (2007 г. [28, 47, 115]) — в УВАУ ГА, г. Ульяновск, «Современные научно-технические программы транспорта» (2008 г. [65, 114]) — в НАУ, г. Киев, «3- й Всемирный конгресс. Авиация в XXI столетии» (2008 г. [67]).

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликованы 36 печатных работ [7, 8, 10, 12, 13, 45, 52−67, 105−116, 123, 126], в том числе 10 научных статей в изданиях, рекомендованных ВАК России для публикации материалов диссертационных работ [12, 52−54, 106−110, 123].

Выводы по разделу 4.

1). Выбор режимов ПЛГ компонентов ВС осуществляется с учетом принципов проектирования, методов и стратегий ПЛГ изделий ВС. При этом под режимом ПЛГ компонентов ВС понимаются условия проведения работ по поддержания летной годности, включающие перечень и периодичность работ и технические характеристики средств ПЛГ компонентов ВС. Режимы ПЛГ компонентов ВС в зависимости от принципов проектирования, методов и стратегий ПЛГ компонентов ВС состоят из сочетания режимов ТОиР, режимов диагностирования, режимов ТОиР с контролем параметров и режимов контроля надёжности.

2). Предложена методика управления режимами ПЛГ компонентов ВС с учетом старения и частичного обновления. В качестве управляющего воздействия используется вероятность полного восстановления («качество восстановления»).

3). Разработана модель управления режимами ПЛГ компонентов ВС по состоянию с контролем параметров, изменение которых во времени образует процесс накопления с независимыми приращениями.

4). Предложена методика управления режимами ПЛГ компонентов ВС, заменяемых по состоянию, основанная на известной «модели экранов» и модифицированной полумарковской модели процесса ПЛГ компонентов.

Введение

двух состояний восстановления дает возможность учитывать разные затраты на восстановление компонентов, заменяемых после отказа и в предотказовом состоянии.

5). Предложены модели управления режимами контроля надежности компонентов на основе применения методов построения доверительных границ для показателей надежности и параметров распределения случайных величин. Величина (ширина) доверительного интервала характеризует точность выборочной оценки генеральной характеристики, а доверительная вероятность — достоверность оценки.

Приведены способы определения доверительных границ для показателей надежности при различных законах распределения случайных величин. Использование этих моделей направлено на совершенствование применяемых в авиапредприятиях методик контроля надежности, недостатки которых показаны в главе 1.

6). Результаты исследований, представленные в разделе 4, опубликованы в работах [57, 61, 62, 107, 108, 115].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертационной работе на основе проведенного анализа основных аспектов проблемы ПЛГ ВС: требований нормативных документов к процессам ПЛГ ВС, процессного подхода в системе менеджмента качества, состояния и тенденций развития организационных основ системы ТОиР ВС, методических аспектов управления процессами эксплуатации ВС, методов контроля надежности компонентов ВС, а также путем:

— определения содержания системы научно-методического обеспечения управления процессами ПЛГ ВС;

— выбора и обоснования системы показателей эффективности процессов ПЛГ ВС;

— классификации процессов ПЛГ ВС как объектов управления и формирования групп процессов ПЛГ;

— классификации моделей управляемых процессов ПЛГ ВС и информации о летной годности ВС;

— формирования структуры совокупности взаимосвязанных программ управления процессами эксплуатации ВС, в том числе программы ПЛГ ВС;

— построения подсистемы управления процессами ПЛГ ВС, включающей контуры формирования и реализации программ ПЛГ парка ВС и экземпляра ВС;

— расширения номенклатуры режимов ПЛГ компонентов ВС и обоснования их выбора с учетом принципов проектирования, методов и стратегий ПЛГ;

— совершенствования методики управления режимами ПЛГ компонентов.

ВС с учетом старения и частичного восстановления;

— модификации модели управления режимами ПЛГ компонентов ВС, заменяемых по состоянию разработанасистема научно-методического обеспечения1 управления процессами ПЛГ ВС, включающая: принципы управления, целиуправления, характеристики процессов ПЛГ ВС как объектов управления, орган управленияфункции управления, методыуправления: и типовые алгоритмы: принятия— решенийнаправленная* на повышение эффективности" процессов ПЛГ ВС, что соответствует поставленной цели диссертационной работы* и является решением актуальной научной и прикладной задачи, имеющей важное хозяйственное значение.

В ходе выполнения работы были получены следующие новые научные результаты:

— приведено обоснование основных положений системынаучно-методического обеспечения управления процессамиПЛР ВС- ¦ •.

— разработана методика построения^ полумарковской модели управления ПЛГ ВС с учетом иерархической структуры процесса и характера исходной информации;

— предложен метод оценки эффективности процесса ПЛГ ВС, учитывающий иерархическую структуру процесса, характер исходной информации и позволяющий: на каждом уровне управления обеспечивать целенаправленную деятельность, инженерно-технического персонала авиапредприятия по переводу ВС в. соответствующее данному уровню целевое состояние за счет сокращения непроизводительных простоев ВС;

— предложена модифицированная, полумарковская модель управляемого процесса ПЛГ для: анализа эффективности программ ПЛГ «стареющего» парка ВС;

— разработана модель управления процессами ПЛГ компонентов ВС по состоянию с контролем параметров, изменение: которых во времени образует процесс накопления с независимыми положительными приращениями.

Полученные результатышозволяют:

— осуществлять в авиапредприятиях управление процессами ПЛГ ВС для обеспечения безопасности и регулярности полетов, повышения, интенсивности использования ВС, снижения временных, трудовых и материальных затрат на ПЛГ ВС;

— сосредоточить усилия инженерно-технического персонала на каждом уровне управления процессами ПЛГ ВС на повышении его эффективности за счет сокращения непроизводительных простоев ВС;

— применять эффективные программы ПЛГ ВС на основе мониторинга летной годности в Центрах ТОиР;

— производить оценку эффективности процессов ПЛГ ВС на разных уровнях иерархической структуры;

— осуществлять управление процессами ПЛГ компонентов ВС при разных стратегиях и режимах ПЛГ;

— выполнять построение и оценку адекватности полумарковской модели управляемого процесса ПЛГ ВС.