автореферат диссертации по транспорту, 05.22.14, диссертация на тему:Метод оптимизации процесса управления факторами рисков авиационных событий на основании критерия минимума суммарных затрат в системе управления безопасностью полётов авиакомпаний

На правах рукописи

Морозова Ольга Олеговна

МЕТОД ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ ФАКТОРАМИ РИСКОВ АВИАЦИОННЫХ СОБЫТИЙ НА ОСНОВАНИИ КРИТЕРИЯ МИНИМУМА СУММАРНЫХ ЗАТРАТ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ПОЛЁТОВ АВИАКОМПАНИЙ

Специальность 05.22.14 - Эксплуатация воздушного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

6 но Я 2014

Ульяновск-2014

005554617

005554617

Работа выполнена на кафедре «Лётная эксплуатация и безопасность полётов» Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ульяновское высшее авиационное училище гражданской авиации (институт)».

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Лебедев Алексей Михайлович.

Официальные оппоненты: заместитель генерального директора по

качеству и надежности ОАО «Объединенная ракетно-космическая корпорация» (г. Москва), доктор технических наук Евдокимов Владимир Григорьевич;

ведущий инженер-инспектор Департамента управления безопасностью полётов ОАО «Аэрофлот -российские авиалинии» (г. Москва), кандидат технических наук Макаров Валерий Петрович;

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образова-

тельное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет гражданской авиации» (г. Москва)

Защита состоится 25 декабря 2014 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 315.002.01 на базе Федерального государственного унитарного предприятия Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации по адресу: 125438, г. Москва, ул. Михалковская, д.67, строение 1.

С диссертацией и авторефератом можно ознакомится в библиотеке ФГУП ГосНИИ ГА и на официальном сайте ФГУП ГосНИИ ГА http://dissovet.gosniiga.ni.

Автореферат разослан «_»_2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета _______

Д 315.002.01, кандидат технических наук А.И. Плешаков

Общая харастеристика работы

Актуальность исследования

С 2009 года в России введено требование по внедрению систем управления безопасностью полётов (далее - СУБП) в авиакомпаниях. При этом авиакомпании в соответствии с нормативными документами должны самостоятельно разрабатывать и согласовывать СУБП с уполномоченным органом в области гражданской авиации.

В настоящее время применяются различные методы в СУБП в части идентификации, анализа, снижения уровня рисков авиационных событий. Часть из этих этапов выполняется в автоматизированном режиме с помощью компьютерных программ. В настоящее время стандарт на СУБП отсутствует.

На безопасность эксплуатации воздушного транспорта влияет множество факторов, воздействие которых может иметь различные негативные последствия. Достигнуть абсолютной безопасности невозможно, при этом затраты на обеспечение безопасности полётов стремятся к бесконечности, в тоже время дефицит вложений в обеспечение безопасности полётов может привести к катастрофе. В связи с этим необходим механизм определения первоочередных рисков и наиболее эффективных мероприятий по снижению их уровня таким образом, чтобы обеспечивалось сбалансированное распределение вложений на обеспечение безопасности полётов и обеспечение производственных задач авиакомпаний. В соответствии с действующими требованиями Международной организации гражданской авиации авиакомпании должны непрерывно повышать уровень безопасности полётов в рамках «границ финансового управления и безопасности полётов» (рисунок 1).

С учетом этого условия имеется необходимость в расчете конкретного уровня повышения безопасности полётов для каждой авиакомпании, который будет оптимальным с точки зрения экономики предприятия и безопасности полётов. Метод определения такого уровня повышения безопасности полётов в настоящее время не разработан и является важным и актуальным вопросом для управления безопасностью полётов.

Рисунок 1 - Границы пространства безопасности в системе управления безопасностью полётов

Степень разработки вопроса. Проблеме внедрения и функционирования систем управления безопасностью полётов в авиапредприятиях посвящено много работ. Среди них можно выделить труды учёных, в том числе выполненные под руководством Р.В.Сакача, Е.Ю. Барзиловича, Б.В.Зубкова, М.Ф.Давиденко, В.Г.Воробьева, Е.А. Куклева, Г.Н.Гипича, В.Г.Евдокимова, А.МЛебедева и других, а также работы специалистов ОАО «Аэрофлот», ОАО «Авиакомпания «Трансаэро», ОАО «Авиакомпания «Сибирь», ГК «Волга-Днепр» и других организаций.

Исследования, выполненные в этой области, связанны с оценкой, анализом, расчётом степени тяжести, вероятности риска, методологией построения систем управления безопасностью полётов.

Информация о научных разработках, касающихся повышения эффективности систем управления безопасностью полётов в части принятия решений по снижению уровня рисков с учетом дилеммы «Защиты и Производства» и границ «финансового управления и безопасности полётов», не выявлена.

Цель работы: Разработать метод оптимизации процесса управления факторами рисков авиационных событий на основании критерия минимума суммарных затрат, позволяющий повысить эффективность системы управления безопасностью полётов в части принятия решений по уровню повышения безопасности полётов.

Задачи:

1. Провести анализ процесса управления факторами рисков авиационных событий в рамках систем управления безопасностью полётов ведущих авиакомпаний Российской Федерации.

2. Разработать математическую модель суммарных затрат на внедрение мероприятий по снижению рисков авиационных событий и ликвидацию ожидаемого ущерба от авиационных событий.

3. Определить уровень эффективности мероприятий по снижению рисков авиационных событий, достижение которого обеспечивает минимальные суммарные затраты на снижение рисков авиационных событий и ликвидацию потенциального ущерба от авиационных событий, с наибольшим сокращением рисков.

4. Разработать программное обеспечение расчета оптимального уровня эффективности мероприятий по снижению рисков авиационных событий с учётом критерия минимальных суммарных затрат.

Методы исследования. В ходе проведения исследования были задействованы методы математического анализа, теория вероятностей и математической статистики,

теория математического моделирования, а также программирование алгоритмов для компьютерных программ.

Новизна работы заключается в том, что в ней:

1. Выполнена оценка рисков авиационных событий и размера затрат в мероприятия (по снижению рисков авиационных событий) с учетом вероятности предотвращения авиационных событий.

2. Впервые получено значение вероятности предотвращения авиационных событий, которое обеспечивает снижение рисков авиационных событий при минимальных суммарных затратах.

3. Предложена новая оценка эффективности мероприятий по снижению рисков авиационных событий с помощью вероятности предотвращения авиационных событий.

4. Выполнена оценка суммарных затрат в системе управления безопасностью полётов, направленных на устранение возможного ущерба от авиационных событий и обеспечение безопасности полётов, с учетом вероятности предотвращения авиационных событий.

Теоретическая значимость:

1. Впервые предложен метод расчета рисков авиационных событий и размера вложений, необходимых на их снижение, с учетом вероятности предотвращения авиационных событий на воздушном транспорте.

2. Изложен новый подход к повышению эффективности системы управления безопасностью полётов в части подготовки решений по снижению рисков авиационных событий при эксплуатации воздушных судов в деятельности авиакомпании.

3. С целью выявления наиболее эффективных мероприятий, повышающих безопасность эксплуатации воздушного транспорта, впервые использован градиентный метод.

4. Выявлена зависимость вероятности предотвращения авиационных событий при эксплуатации воздушных судов от затрат на внедрение мероприятий по повышению безопасности полётов.

5. Определен вид гиперповерхности затрат на обеспечение безопасности полётов и ликвидацию возможного ущерба от авиационных событий в рамках системы управления безопасностью полётов.

Практическая значимость:

1. Метод оптимизации процесса управления факторами рисков авиационных событий позволяет определить уровень повышения безопасности полётов

при минимальных суммарных затратах в системе управления безопасностью полётов.

2. Разработанное программное обеспечение расчета оптимального уровня вероятности предотвращения авиационных событий позволяет сформировать комплекс мероприятий, которые максимально снижают риски авиационных событий с минимальными суммарными затратами при эксплуатации воздушного транспорта.

3. Представлены предложения по дальнейшему развитию метода расчета оптимального уровня вероятности предотвращения авиационных событий.

Личный вклад автора в получении результатов, изложенных в диссертации, состоит в участии на всех этапах разработки метода оптимизации управления факторами рисков авиационных событий в системах управления безопасностью полётов в авиакомпаниях на основании критерия минимума суммарных затрат; в разработке метода оценки рисков событий и затрат на мероприятия по снижению рисков авиационных событий, суммарных затрат с учетом вероятности предотвращения; в разработке технического задания и программного обеспечения, позволяющего оптимизировать процесс управления факторами рисков авиационных событий на основании разработанного метода определения оптимальной вероятности предотвращения авиационных событий; в использовании результатов исследования в деятельности ОГКУ «Развитие авиационного кластера Ульяновской области» по подготовке предложений по снижению рисков авиационных событий в деятельности авиакомпаний Ульяновского авиационного кластера, эксплуатирующих широкофюзеляжные гражданские воздушные суда; в использовании результатов исследования в учебном процессе Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ульяновское высшее авиационное училище гражданской авиации (институт)» (далее - УВАУ ГА (И)); в апробации результатов исследования на конференциях международного и всероссийского уровней, в подготовке публикаций по диссертационной работе.

Достоверность полученных результатов обеспечивается применением в расчетах материалов Межгосударственного авиационного комитета и Ространснад-зора России по расследованию авиационных событий. Метод расчета оптимальной вероятности предотвращения авиационных событий показал эффективность рекомендаций по снижению рисков авиационных событий, которые были разработаны по итогам их расследования, следовательно, результаты расчета являются достоверными.

На защиту выносятся:

1. Формула риска авиационных событий, учитывающая виды авиационных событий, интенсивность их потоков, ожидаемый ущерб и вероятность предотвращения авиационных событий дня всего парка воздушных судов.

2. Формула зависимости размера вложений на внедрение мероприятий, снижающих риск авиационных событий, от их эффективности.

3. Математическая модель суммарных затрат на внедрение мероприятий по предотвращению авиационных событий и ликвидацию ожидаемого ущерба от авиационных событий.

4. Метод определения оптимального уровня вероятности предотвращения авиационных событий и соответствующих суммарных затрат.

5. Структура программного обеспечения, выполняющего расчет оптимального уровня вероятности предотвращения авиационных событий, соответствующих минимальных суммарных затрат, а также формирование оптимального перечня мероприятий с минимальными суммарными затратами.

Апробация работы. Основные результаты исследования были обсуждены на 6 конференциях:

- «Гражданская авиация: XXI век» (Ульяновск, УВАУ ГА (И), 2010 г.);

- «Гражданская авиация: XXI век» (Ульяновск, УВАУ ГА (И), 2011 г.);

- «Актуальные проблемы и перспективы развития гражданской авиации Рос-сии-2012» (Иркутск, Иркутский филиал МГТУ ГА, 2012 г.);

- «Теоретические и прикладные проблемы науки и образования в 21 веке» (Тамбов, Министерство образования и науки Российской Федерации, 2012 г.);

- «Гражданская авиация: XXI век» (Ульяновск, УВАУ ГА (И), 2012 г.);

- «Современные научно-технические и инновационные проблемы транспорта» (Ульяновск, УВАУ ГА (И), 2012 г.).

В 2011 году в рамках V Международного форума «Транспорт России» работа была представлена на всероссийский конкурс «Молодые учёные транспортной отрасли - 2011». По результатам конкурса автор работы удостоен диплома победителя III степени по номинации «Авиационный транспорт».

Публикации. Основные положения и результаты исследований опубликованы в 9 печатных работах, 2 из которых опубликованы в сборнике, рекомендованном ВАК при Министерстве образования и науки РФ.

Реализация результатов работы. Результаты исследования применяются в деятельности ОГКУ «Развитие авиационного кластера Ульяновской области». Использование программного обеспечения, реализующего метод вычисления опта-

мальной вероятности предотвращения авиационных событий, позволяет оперативно принимать оптимальное решение по разработке перечня мероприятий по снижению рисков авиационных событий для авиакомпаний Ульяновского авиационного юта-стера в автоматизированном режиме с учетом критерия минимума суммарных затрат. Акт внедрения от 21.10.2013. Также результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс УВАУ ГА (И) в виде лекционных и методических материалов. Акт внедрения от 29.11.2013.

Структура диссертации включает в себя введение, четыре главы, заключение, список литературы, состоящий из 114 наименований. Объём диссертации составляет 137 страниц машинописного текста, 10 таблиц, 39 рисунков.

Основное содержание работы

Во введении рассматривается актуальность вопроса разработки метода снижения уровня рисков авиационных событий в СУБП авиакомпаний, степень разработки вопроса в отрасли. Также во введении изложены объект, предмет исследования, цель работы, задачи, методы исследования, новизна, теоретическая и практическая значимость работы, отображены положения, выносимые на защиту, апробация результатов работы, количество публикаций, приведена структура, объём и краткое содержание диссертации.

В первой главе рассмотрены относительные показатели безопасности полётов в России, приведен обзор документов, регламентирующих функционирование СУБП в авиакомпаниях, рассмотрены автоматизированные программы в СУБП крупнейших авиакомпаний России.

В рамках исследования были проанализированы СУБП шести ведущих авиакомпаний России. Одним из самых трудоёмких этапов в СУБП является процесс разработки предложений и принятие решений по снижению уровня рисков авиационных событий. Первоочередность в снижении рисков устанавливается исходя из следующих параметров: величина вероятности возникновения риска авиационного события; величина ущерба от авиационных событий; стоимость воздействия на риск авиационного события; возможность устранения рисков событий на начальных этапах его возникновения; продолжение уже начатых мероприятий по снижению рисков авиационных событий.

Под авиационными событиями в работе подразумеваются инциденты, серьёзные инциденты, авиационные происшествия с человеческими жертвами (катастрофы) и без человеческих жертв (аварии).

В соответствии с концепцией пространства безопасности при подготовке предложений по повышению уровня безопасности полётов необходимо соблюдать баланс

при распределении ресурсов между производством и обеспечением безопасности полётов (по РУБП ИКАО). Сразу устранить все возможные негативные факторы, влияющие на безопасность полётов, не возможно и экономически нецелесообразно.

С учетом этого принятие решения по снижению рисков авиационных событий будет намного эффективнее если из всех рассматриваемых мероприятий по повышению безопасности полётов в первую очередь выбрать те, которые будут обеспечивать баланс между затратами на обеспечение безопасности полётов и организацию производства. Дня того, чтобы сделать такую выборку необходимо разработать математическую модель суммарных затрат с параметром оптимизации - эффективность мероприятий по повышению уровня безопасности полётов, затем найти оптимальное значение эффективности мероприятий на основании критерия минимальных суммарных затрат.

Под суммарными затратами в СУБП понимаются затраты, направленные на внедрение мероприятий по снижению рисков авиационных событий и ликвидацию последствий ожидаемого ущерба от авиационных событий.

Математическая модель суммарных затрат будет заложена в основе метода оптимизации процесса управления факторами рисков авиационных событий на основании критерия минимума суммарных затрат в СУБП авиакомпаний. Такой метод будет являться решением дилеммы, возникающей в «пространстве безопасности».

До настоящего времени предлагаемый подход к повышению безопасности полётов на основании критерия минимума суммарных затрат не рассматривался и представляет определенный интерес в сфере повышения эффективности действующих СУБП авиакомпаний.

Во второй главе диссертации приводится вывод математической модели суммарных затрат на обеспечение безопасности полётов и ликвидацию последствий авиационных событий в СУБП авиакомпании, определен оптимальный уровень повышения безопасности полётов на основании критерия минимума суммарных затрат. Сформулирована математическая задача по формированию мероприятий из базы данных на основании оптимального уровня повышения безопасности полётов.

При подготовке предложений по повышению безопасности полётов в работе рассматривается вся структура авиакомпании, включая авиационный персонал, парк воздушных судов, службы обеспечения полетов.

Основным рассматриваемым параметром состояния системы является безопасность полётов, которая выражается через вероятность возникновения авиаци-

онных событий. Основными факторами, негативно влияющими на безопасность полётов, являются человеческие, технические, внесистемные.

Однотипные авиационные события, которые происходят по определенным причинам и приводят к однотипным последствиям, образуют однородный поток событий.

В литературе показана возможность применения закона Пуассона для оценки вероятности авиационных событий в силу их редкости и независимости. Для подтверждения гипотезы о распределении авиационных событий по закону Пуассона была рассмотрена статистика авиационных событий с различными воздушными судами: 286 серьезных инцидентов, 51 авария в результате грубой посадки, выкатывания, посадки в условиях ниже эксплуатационного метеоминимума по фактору - ошибка экипажа (по данным международной организации «Air claims World Aircraft Accident»). Выявлено с помощью критерия Пирсона (хи-квадрат), что авиационные события распределены по закону Пуассона.

С учетом этого вероятность реализации авиационных событий, которые распределяются по закону Пуассона, определяется формулой:

Р(АС) = Хас-Т, (1)

где Хас- интенсивность потока однородных авиационных событий, час'1; Т - налёт самолёта, час. Доля фактора авиационных событий представляет собой не что иное, как условную вероятность того, что авиационное событие ACj произошло по причине этого фактора Фа и обозначается ¿Р(Ф„/АС;) = 1; Vj;j=l,m; a=l,g.

»=i

Каждое авиационное событие даже обусловленное одной и той же причиной (или несколькими причинами) будет происходить по-своему, и будет приводить к своему ущербу С~,j=l,m; a=l,g.

Таким образом, риск возникновения авиационного события (или для однородных нескольких авиационных событий) по одному фактору будет определяться формулой:

где Р(Ф/АС) - условная вероятность того, что авиационное событие произошло по причине воздействия конкретного фактора Ф.

В работе риски классифицируются по видам авиационных событий (риски катастроф, аварий, серьёзных инцидентов, инцидентов), по типам факторов (риски авиационных событий, вызванные техническими, человеческими, внесистемными факторами), по степени приемлемости, зависящей от величины вероятности

и ожидаемого ущерба, в соответствии с РУБП ИКАО (приемлемые, допустимые, неприемлемые).

Учитывая, что количество типов авиационных событий ш, то суммарный риск возникновения ш авиационных событий (которые являются по отношению друг к другу уже разнородными (к примеру, серьёзные инциденты и катастрофы)) будет определяться выражением:

т ту в _ , \

.¡=1 .1=1 4=1 а=1 где я - конкретный тип воздушного судна, я=1,у; ^ - интенсивность потока однородных авиационных событий _)-го типа, 3=1, ш.

С целью обеспечения или повышения безопасности полётов авиакомпаниями могут разрабатываться и применяться различные мероприятия, направленные на устранение человеческих, технических и внесистемных факторов, к примеру: совершенствование учебных тренажеров; повышение качества профессиональной подготовки лётного состава, персонала, инженерных служб; модернизация или создание новых бортовых и наземных средств обеспечения полетов; совершенствование лётной и технической эксплуатации авиационной техники; совершенствование технологии технического обслуживания и ремонта авиационной техники; совершенствование эксплуатационно-технических характеристик авиационной техники; уточнение или изменение инструктивных, нормативных документов; организационные мероприятия; внедрение автоматизированных систем контроля.

Мероприятия по снижению риска характеризуются вероятностью предотвращения авиационных событий. Вероятность предотвращения авиационных событий -отношение интенсивности потока авиационных событий определенного типа после внедрения мероприятий, к интенсивности потока этих событий, которая была до внедрения мероприятий:

Рпр (3)

общ

где Хобщ- исходная интенсивность потока .¡-го типа авиационных событий до внедрения мероприятий по снижению рисков; "кп9- интенсивность потока авиационных событий .¡-го типа с учетом предотвращающих мероприятий.

По каждому фактору Фа мероприятий по снижению риска может быть несколько. Одно мероприятие может предотвращать несколько факторов.

Условные обозначения вероятности предотвращения авиационных событий по итогам внедрения мероприятий Мхпо снижению риска авиационных событий:

РпР=Р(Мх/Фа); Х=!7г; а=й.

Таким образом, если мероприятий несколько, то расходы на внедрение мероприятий Сп по снижению рисков будут суммироваться, и результирующая вероятность предотвращения Р„р будет равна произведению вероятностей предотвращения событий по итогам внедрения каждого мероприятия Р„р „, снижающего риск событий:

С= Ес;;Рпр=11Рпрп (4)

П=1 П=1

Если вероятность предотвращения авиационных событий по результатам внедрения мероприятий по снижению рисков авиационных событий равна нулю, то мероприятия являются неэффективными, все события в этом случае реализуются. Если вероятность предотвращения авиационных событий по результатам внедрения мероприятий по снижению рисков авиационных событий стремится к единице, соответственно, мероприятия являются эффективными.

С учетом (4) при внедрении мероприятий, направленных на снижение риска авиационных событий, суммарное значение риска для всех событий составит:

_.И ч=1 а=1

Зависимость затрат на мероприятия, снижающие риск авиационных событий, от вероятности предотвращения авиационных событий выражается формулой (рисунок 2):

К = -С01п(1-Р„р) (6)

при К=0, Рпр-»0, при К=со, Рпр-Я, где С0- постоянная процесса, характеризующая скорость изменения процесса (повышение безопасности полётов).

Обратная зависимость вероятности предотвращения авиационных событий от затрат на мероприятия, снижающие риск авиационных событий, имеет вид, представленный на рисунке 3.

к ас ~

1"ПР(МХ/Фа)

х=1

(5)

к

Со

—►

Рпр

о

Со

Г

К

О

1

С„ - постоянная процесса, характери- Рисунок 3 - Зависимость вероятности зующая скорость изменения процесса; предотвращения от вложений в мероК - затраты на обеспечение безопасно- приятия, снижающие риск авиационных

вращения авиационных событий.

Рисунок 2 - Зависимость вложений в мероприятия, снижающие риск авиационных событий, от вероятности предотвращения авиационных событий

Постоянная процесса является подкасательной и определяется графическим построением или аналитическим способом из выражения (6). Формула затрат для всех мероприятий:

Использование экономического критерия при оптимизации вероятности предотвращения авиационных событий определяется требованием ИКАО по соблюдению баланса ресурсов на обеспечение безопасности полётов и организацию производства. Поиск так называемого компромисса между двумя составляющими возможно на основании критерия минимальных суммарных затрат, достижение которого означает баланс размера затрат на ликвидацию возможного ущерба от авиационных событий и на мероприятия, направленные на предотвращение возникновения ущерба. Отклонение от минимальных суммарных затрат может означать необоснованные расходы или недостаточность выделяемых ресурсов на обеспечение безопасности полётов. Решение возникающей дилеммы предполагает следующие цели: 11-»тт; К—>тт. При этом поиск оптимального значения уровня безопасности полётов должен быть выполнен с учетом параметра эффективно-

сти полётов; Рпр - вероятность предот-

событий

(7)

Х=1а=1

сти (в данном случае вероятности предотвращения авиационных событий), который характеризует уровень снижения рисков авиационных событий (эффективность мероприятий) и стоимость мероприятий. Вероятность предотвращения авиационных событий характеризует качество системы управления безопасностью полётов. Определенная пропорция между суммарными затратами и вероятностью предотвращения будет обеспечивать наибольшую эффективность обеспечения безопасности полётов. С учетом этого, в качестве параметра оптимизации принята Рпр, критерий оптимизации - минимальные суммарные затраты. Вероятность предотвращения авиационных событий и минимальные суммарные затраты определяются для каждого типа авиационного события. Из этого устанавливается соответствующая классификация критериев минимальных суммарных затрат.

При известных формулах риска авиационных событий (5) и вложений на обеспечение безопасности полётов (7), суммарные затраты будут определяться формулой (при дискретных величинах):

С = R' + K =

£vST<. ci- 'р(ф. /ACj)

>i ч-i

1п(1-Р(Мх/Ф.)), (8)

1-]~|Р(Мх/Ф,)

X=1 J Х-1

где а = const.

Математическая модель суммарных затрат и критерий минимальных суммарных затрат работают при условии 0<Р(МХ/Фа)<1; R,R'>0. Точка экстремума определяется формулой:

1С,

Р(Мх/Ф.)ор1=1-

_ ох»

Х=1

ZVSX-Cj.-Р(ф./АС,)

i-i q-i

Вид экстремума - минимум (рисунок 4). Интервал (Pi, Р„р opt) - искомый уровень повышения безопасности полётов, обеспечивающий минимальные суммарные затраты. Математическую модель суммарных затрат (8) можно записать с учётом классификаторов событий. Условный пример построения рельефа (поверхности) суммарных затрат для двух типов авиационных событий приведён на рисунке 5. Таким образом, определен оптимальный уровень вероятности предотвращения авиационных событий Рпр ор,.

С - затраты; Сх- суммарные затраты; У -ожидаемый ущерб от авиационных событий; К - затраты на обеспечение безопасности полётов; Я - риск авиационных событий; Р1, Р2 - вероятность предотвращения авиационных событий исходная и целевая соответственно.

Рисунок 4 - График суммарных затрат

С - затраты; РСь~ вероятность предотвращения аварий; РХа- вероятность предотвращения катастроф.

Рисунок 5 - Рельеф суммарных затрат для двух типов авиационных событий

Исходя из этого уровня, необходимо из всех имеющихся, выбрать мероприятия по снижению рисков авиационных событий, с учетом условий: максимальное сокращение рисков авиационных событий; суммарные затраты не должны превышать минимальные (которые соответствуют Р„р ор,), рассчитанные методом определения оптимальной вероятности предотвращения авиационных событий. Данная задача является задачей линейного программирования. В качестве ограничения принимаются минимальные суммарные затраты Ст1П при достижении минимального уровня рисков R.

Если принять, что количество систем (производственных процессов) в организации S¡o (¡o = 1, гп0), соответствующее количество мероприятий по снижению уровня риска авиационных событий, которые будут внедряться в системы организации, - Mjo, соответствующие суммарные затраты по каждому событию - C¡0, то математическая постановка данной задачи будет иметь вид:

R -* min (9)

В результате решения такой задачи будет определён перечень мероприятий, который обеспечит повышение безопасности полётов при балансе затрат на обеспечение безопасности полётов и ликвидацию последствий от ожидаемых авиационных событий.

В третьей главе приводится описание программного обеспечения, реализующего метод расчета оптимальной вероятности предотвращения авиационных событий и формирования оптимального перечня мероприятий по снижению риска авиационных событий. Для построения программного обеспечения была выбрана группа программных обеспечений Microsoft: Microsoft SQL Server - для хранения данных, Silverlight - для клиентской часть (интерфейс), Microsoft Visual Studio LightSwitch -для обработки информации. Непосредственный расчет минимальных суммарных затрат (Cmin), исходных суммарных затрат (С^щ), оптимальной вероятности предотвращения авиационных событий (Pnpopt) и формирование перечня мероприятий выполняется с помощью содержащейся в программе хранимой процедуры. Перечень эффективных мероприятий формируется с учетом условия (9).

Таким образом, программное обеспечение позволяет в автоматизированном режиме оптимизировать процесс управления факторами рисков в системе управления безопасностью полётов на основании критерия минимума суммарных затрат.

В четвёртой главе описаны результаты апробации программы.

Для подготовки исходных данных для расчета были проанализированы материалы Межгосударственного авиационного комитета и Ространснадзора России по расследованию серьёзных инцидентов (грубая посадка, выкатывание, посадка при метеоусловиях ниже установленного минимума), которые произошли по причине человеческого фактора с воздушными судами различного типа (таблица). Важно отметить, что использование метода оптимизации процесса управления факторами рисков авиационных событий, предполагается на основании прогнозной стратегии управления факторами риска. В связи с ограниченными исходными данными для расчетов и с целью подтверждения достоверности предлагаемого метода в качестве мероприятий по снижению рисков авиационных событий в работе приняты мероприятия, разработанные по итогам расследования каждого события. Определяющим фактором всех серьёзных инцидентов являются ошибки экипажа. Основными мероприятиями по предотвращению фактора, следовательно, по снижению уровня рисков серьёзных инцидентов, являются мероприятия, направленные на обучение авиационного персонала, на отработку действий экипажа на тренажерах.

С помощью программы был оптимизирован комплекс из 16 мероприятий по снижению рисков серьёзных инцидентов (которые происходят по причине человече-

ского фактора) при эксплуатации 16 коммерческих воздушных судов. Исходные данные по интенсивности соответствующих потоков авиационных событий по каждому типу воздушных судов рассчитаны на основании статистических данных международной организации «Air claims World Aircraft Accident» и данных, приведенных в работах А. М. Лебедева. Стоимость мероприятий по отработке действий на тренажерах заимствованы из финансово-экономического обоснования к постановлению Правительства Ульяновской области от 03.12.2012 № 47/569-П «О внесении изменений в постановление Правительства Ульяновской области от 22.08.2011 № 41/392-П «Об утверждении областной целевой программы «Ульяновск - авиационная столица» на 2012-2015 годы», и из бизнес-планов действующих резидентов портовой особой экономической зоны на базе обособленного структурного подразделения «Международный аэропорт «Ульяновск - Восточный» ЗАО «Авиастар - СП». Исходный риск рассматриваемых авиационных событий- 1541,1 млн. рублей, исходные суммарные затраты - 284,3997 млн. рублей. Рассчитанная оптимальная вероятность предотвращения серьёзных инцидентов составила 0,99822724. Соответствующие минимальные суммарные затраты - 20,0398 млн. рублей. Исходя из этой суммы, был сформирован перечень из 13 мероприятий (№ 1-4, 6-12,15-16), предотвращающих события с суммарными затратами, равными 15,12 млн.рублей. В итоге при суммарных затратах, равных 15,12 млн. рублей, риски сокращаются на 72,95 %. Также были рассмотрены другие комплексы мероприятий с суммарными затратами превышающими и не превышающими 20,0398 млн. рублей (рисунок 6)

—в—Сокращение риска,% —♦—Суммарные затраты, млн. руб

Рисунок 6 - График зависимости уровня снижения рисков авиационных событий от суммарных затрат

Таблица - Исходные данные для расчета оптимальной вероятности предотвращения серьёзных инцидентов

Код Тип ВС Авиационное событие Суммарный ожидаемый риск, млн. рублей Стоимость мероприятий, рублей Рпр X Ожидаемый ущерб, млн. рублей

1 2 3 4 5 6 7 8

1 Ан-26Б-100 Выкатывание за пределы взлётно-посадочной полосы 2,7 96000 0,99 0,4-10" 3

2 А-320 Посадка в условиях ниже метеорологического минимума 91,65 840000 0,99 0,5-10" 47

3 А-319 Посадка в условиях ниже метеорологического минимума 52,650 840000 0,99 0,3-10* 45

4 Ту-204-100В Грубая посадка 21,6 294750 0,99 10* 27

5 А-320 Грубая посадка 75,6 280000 0,5 0,3-10* 84

6 АТ1М2-320 Посадка в условиях ниже метеорологического минимума 131 396000 0,99 0,5-Ю-4 131

7 АТЯ-72 Выкатывание за пределы взлётно-посадочной полосы 128 240000 0,99 0,2-10" 184

8 АТК-42-300 Выкатывание за пределы взлётно-посадочной полосы 146 396000 0,99 0,5-Ю" 146

9 Ан-24РВ Грубая посадка 6,65 150000 0,99 0,5-10" 7

10 Як-42 Выкатывание за пределы взлётно-посадочной полосы 9,36 100 000 0,99 1.1-10" 5

11 А-321 Выкатывание за пределы взлётно-посадочной полосы 525 560000 0,99 1,2-10" 175

12 С1и-200 Посадка в условиях ниже метеорологического минимума 8,28 160000 0,99 0,4-10" 9

13 В 737-500 Грубая посадка 322 560000 0,33 0,7-10" 115

14 РС-12/47 Грубая посадка 7.2 196500 0,33 10" 12

15 Ан-24 Грубая посадка 6,65 150000 0,99 0,5-10" 7

16 Ан-28 Выкатывание за пределы взлётно-посадочной полосы 1,2 100000 0,99 0,3-10" 1,12

Сформированный оптимальный перечень мероприятий (точка 12) максимально снижает риски авиационных событий при минимальных суммарных затратах.

В оптимальный перечень мероприятий по снижению рисков авиационных событий вошли мероприятия, имеющие наибольшую эффективность, максимально снижающие риски, в том числе с неприемлемым уровнем (№ 10,11).

Три мероприятия (№ 5, 13, 14) не вошли в перечень в связи с тем, что уровень предотвращаемых рисков событий в данном случае является приемлемым, каждое соответствующее мероприятие в заданных условиях расчетов снижает риск не более чем на 50%, стоимость мероприятий является высокой. Так например, при включении в перечень одного дорогостоящего мероприятия № 13 по снижению уровня риска возникновения грубой посадки В 737-500 (в точке 13 рисунка 5) (в данном случае приемлемого) уровень риска снижается не более чем на 4,4% (96 млн. рублей), общий уровень риска снижается на 77,35%, суммарные затраты возрастают на 225 млн. рублей.

При округлении данных до тысячных среднеквадратичное отклонение не превышает 0,00008428 - для вероятности предотвращения авиационных событий, и 7,8 тыс. рублей - для минимальных суммарных затрат. Рассчитанная величина минимальных суммарных затрат (20,03 млн. рублей) попадает в доверительный интервал от 20,0289 до 20,0567077 млн. рублей и величина вероятности предотвращения авиационных событий 0,99822724 попадает в доверительный интервал от 0,998039762 до 0,998339861 при вероятности равной 0,99.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в результате исследования подготовлены предложения по совершенствованию системы управления безопасностью полётов путём применения метода оптимизации процесса управления факторами рисков авиационных событий на основании критерия минимальных суммарных затрат. Основные результаты работы:

1. Выявлена эффективность учета в процессе управления факторами рисков авиационных событий критерия минимальных суммарных затрат по итогам проведенного анализа действующих СУБП авиакомпаний.

2. Разработанная математическая модель суммарных затрат позволяет определить уровень повышения безопасности полётов при минимальных суммарных затратах на обеспечение безопасности полётов и устранение ущерба от авиационных событий при эксплуатации воздушного транспорта.

3. Метод оптимизации процесса управления факторами риска, который разработан на основании математической модели суммарных затрат, позволяет формировать комплекс мероприятий, сокращающих риски авиационных событий при минимальных суммарных затратах. Данный метод решает дилемму «Защиты и Производства» в деятельности авиакомпании.

4. Метод оптимизации процесса управления факторами рисков авиационных событий реализован в программном обеспечении, позволяющем рассчитать оптимальный уровень повышения безопасности полётов (на основании критерия минимальных суммарных затрат) и в автоматизированном режиме сформировать из базы данных комплекс мероприятий для достижения такого уровня. При этом вся информация по всем выполняемым расчетам может храниться в системе хранения данных. Программное обеспечение может быть интегрировано в автоматизированную систему оценки и прогнозирования рисков авиационных событий.

5. С помощью программного обеспечения расчета оптимальной вероятности предотвращения авиационных событий оптимизирован комплекс мероприятий по снижению рисков 16 серьезных инцидентов при эксплуатации 16 воздушных судов гражданской авиации. В результате оптимизации риск сокращается на 72,95% при минимальных суммарных затратах равных 15,12 млн. рублей (для сравнения, исходные общие суммарные затраты 284,3997 млн. рублей), экономическая эффективность - 1119,808 млн. рублей.

6. Работа программного обеспечения расчета оптимального уровня вероятности предотвращения авиационных событий апробирована и внедрена в деятельность ОГКУ «Развитие авиационного кластера Ульяновской области» по подготовке предложений по снижению уровня рисков авиационных событий в СУБП авиакомпаний Ульяновского авиационного кластера. Результаты исследования также применяются в учебном процессе УВАУ ГА (И).

7. Основными направлениями дальнейшего развития метода вычисления оптимальной вероятности предотвращения авиационных событий является учет страхования, франшизы, взаимосвязи авиационных событий, факторов и предотвращающих мероприятий, оказывающих влияние на несколько факторов одновременно.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

I. Публикации в журналах, рекомендованных ВАК при Министерстве образования и науки РФ:

1. Морозова, О.О. Определение значений рисков реализации авиационных катастроф с учетом внедрения предотвращающих мероприятий в системе управления безопасностью полётов [Текст] / О.О. Морозова // Научн. вест. МГТУ ГА. - 2013. -№192.-С. 42-46.

2. Морозова, О.О. Оптимизация управленческих решений в системе управления безопасностью полётов авиакомпаний на основании математической модели суммарных затрат [Текст] / О.О. Морозова // Научн. вест. МГТУ ГА. - 2013. - № 197. -С. 145-147.

II. В других научных гаданиях:

1. Морозова, О. О. Определение оптимального значения TLS на основании критерия минимума предотвращенного ущерба от авиационных происшествий [Текст] / О. О. Морозова // Гражданская авиация: XXI век : сборник материалов II Международной молодёжной научной конференции 12-13 апреля 2010 г. - Ульяновск, 2010. -С. 137-139.

2. Морозова, О. О. Управление рисками в деятельности авиапредприятий [Текст] / О. О. Морозова // Гражданская авиация: XXI век : сборник материалов II Международной молодёжной научной конференции 12-13 апреля 2010 г.- Ульяновск, 2010.-С. 139-141.

3. Морозова, О. О. Метод определения ожидаемого суммарного ущерба от авиационных событий [Текст] / О. О. Морозова // Гражданская авиация: XXI век: сборник материалов III Международной молодёжной научной конференции 12-13 апреля 2011 г. - Ульяновск, 2011. - С. 73-75.

4. Морозова, О. О. Применение уравнения линейной регрессии в определении оптимального уровня снижения вероятности возникновения авиационных событий, обеспечивающего минимальные затраты на устранение их последствий и совершенствование авиационной техники [Текст] / О. О. Морозова // Гражданская авиация: XXI век: сборник материалов III Международной молодёжной научной конференции 12-13 апреля 2011 г - Ульяновск, 2011. - С. 75-78.

5. Морозова, О. О. Метод оценки эффективности мероприятий по повышению уровня безопасности полётов на примере обучения авиационного персонала [Текст] / О. О. Морозова // Теоретические и прикладные проблемы науки и образования в 21 ве-

ке: сборник научных трудов по материалам Меяедународной заочной научно-практической конференции 31 января 2012 г.: В 10 частях. - Тамбов, 2012. - Ч. 5 - С. 99-100.

6. Морозова, О. О. Повышение эффективности мероприятий по предотвращению авиационных событий при минимальных суммарных затратах [Текст] / О. О. Морозова // Актуальные проблемы и перспективы развития гражданской авиации России-2012 : сборник трудов Всероссийской научно-практической интернет-конференции преподавателей, научных работников и аспирантов 1 марта 2012 г. - Иркутск, 2012. - С.

7. Морозова, О. О. Определение зависимости затрат на разработку мероприятий по предотвращению авиационных событий от вероятности их эффективности в системе управления безопасностью полётов [Текст] / О. О. Морозова // Современные научно-технические и инновационные проблемы транспорта: сборник научных трудов VI Международной научно-технической конференции 18-19 октября 2012 г. - Ульяновск, 2012.-С. 67-68.

182-186.

Соискатель

О.О.Морозова

Подписано в печать: 24.10.2014 Тираж: 100 экз. Заказ № 1264 Отпечатано в типографии «Реглет» г. Москва, Ленинградский проспект д.74 (495)790-47-77 www.reglet.ru