автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.22, диссертация на тему:Разработка методов повышения эффективности системы сохранения летной годности воздушных судов в авиапредприятии

На правах рукописи

Большедворский Григорий Александрович

Разработка методов повышения эффективности системы сохранения летной годности воздушных судов в авиапредприятии

Специальность: 05.02.22 - «Организация производства (транспорт)»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2005

Диссертационная работа выполнена в Московском государственном техническом университете гражданской авиации

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Зубков Борис Васильевич

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук,

доктор экономических наук, профессор Барзилович Евгений Юрьевич Кандидат технических наук Рухлинский Виктор Михайлович

Ведущая организация: Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации

Защита диссертации состоится «19»мая2005г

в 15 часов на заседании диссертационного совета Д223.011.01 при Московском государственном техническом университете гражданской авиации по адресу: 125993, г.Москва, Кронштадтский бульвар, дом 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «_»_2005г.

Ученый секретарь Диссертационного совета доктор технических наук, профессор

//

Камзолов С.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Несмотря на то, что достигнутые успехи гражданской авиации в последнее десятилетие были направлены на повышение эффективности устойчивого функционирования воздушного транспорта в новых условиях развития рынка авиатранспортных услуг, проблема обеспечения безопасности полетов (БП) воздушных судов (ВС) приобрела еще большую актуальность.

Безопасная эксплуатация ВС неразрывно связана с процессом сохранения летной годности ВС, обусловленным двумя факторами. С одной стороны, -жесткими требованиями федеральных авиационных правил к обеспечению БП и летной годности ВС, с другой стороны, - состоянием авиационной техники и условиями ее использования. При этом возникает задача оценки соответствия ВС требованиям БП и летной годности в условиях эксплуатации, что в настоящее время затруднено в связи с отсутствием объективных методов контроля и показателей БП.

Поэтому исследование эффективности системы оценки и обеспечения БП и летной годности ВС, эксплуатируемых в авиапредприятии, является актуальной задачей.

Существующие в настоящее время методики оценки уровня БП частично решают эти проблемы, так как базируются на системном подходе к исследованию БП и включают в себя ряд последовательных этапов. Однако эти методики в большой степени относятся к этапам проектирования и изготовления ВС. Методы количественной оценки уровня летной годности ВС в условиях эксплуатационного предприятия отсутствуют.

Цель и задачи работы Целью диссертационной работы является разработка теоретических и методических положений по оценке уровня БП и сохранения летной годности ВС в авиапредприятии.

Для достижения поставленной цели в работе исследованы следующие вопросы:

- на основе опыта эксплуатации ВС исследован современный уровень и сделан прогноз изменения состояния БП и летной годности ВС на заданный период эксплуатации;

- проведен анализ методов исследования и разработана классификация показателей оценки уровня БП и летной годности ВС в авиапредприятии;

- разработаны методы расчета и определены показатели для повышения эффективности системы обеспечения БП и летной годности ВС с учетом состояния авиационной техники и условий ее эксплуатации;

- разработана автоматизированная система контроля уровня летной годности ВС, являющаяся важным элементом процесса обоснования и внедрения мероприятий по повышению БП в авиапредприятиях;

- исследованы экономические аспекты обеспечения БП в авиапредприятиях и разработана методика экономической оценки эффективности мероприятий по сохранению летной годности и повышению БП ВС.

Объектом исследования является процесс обеспечения БП и сохранения летной годности ВС в условиях эксплуатационного предприятия.

Предметом исследования являются вопросы эффективного управления процессом обеспечения безопасности полетов и летной годности ВС с учетом особенностей авиапредприятий и требований НЛГ ВС.

Теоретические основы и методы исследования

Теоретическую основу диссертационного исследования составили научные труды Барзиловича Е.Ю., Жулева В.И., Зубкова Б.В., Ицковича А.А., Кофмана В.Д., Крохина З.Т., Кузнецова В.И., Рухлинского В.М., Сакача Р.В., Скрипника Ф.И., Смирнова Н.Н., Старикова А.И., Чинючина Ю.М., Шестакова В.З. и д.р. Методической основой работы являются методы математической статистики, теории нечетких множеств, теории экспертных оценок и информатики.

Научная новизна работы состоит в следующем

1. Разработана концепция формирования требований с учетом норм летной годности, предъявляемых к процессу эксплуатации ВС в авиапредприятиях,

и предложены конкретные рекомендации по их применению в целях сохранения летной годности ВС в условиях эксплуатационного предприятия.

2. Предложены и сформулированы показатели оценки эффективности системы обеспечения БП и сохранения летной годности ВС в авиапредприятиях.

3. Разработана методика комбинированной оценки летной годности ВС в авиапредприятии, позволяющая выработать реализацию мероприятий по повышению безопасности полетов.

4. Разработана компьютерная программа и конкретные предложения для осуществления контроля летной годности ВС, способствующие повышению эффективности системы информационного обеспечения в авиапредприятиях.

5. Предложены механизм повышения летной годности ВС в авиапредприятиях путем выбора стратегии локализации функциональных отказов систем самолета и методики оценки предотвращенного ущерба для экономического обоснования управленческого решения.

Практическая значимость диссертационной работы состоит в том, что полученные результаты позволяют

1. Оценивать и координировать эксплуатационную деятельность в авиапредприятиях с учетом требований обеспечения БП и летной годности ВС.

2. Использовать разработанную методику для определения пороговых значений летной годности ВС с целью выработки стратегии по локализации функциональных отказов систем ВС и повышению БП.

3. Осуществлять контроль летной годности типа ВС и отдельного экземпляра ВС с учетом состояния и условий использования авиационной техники в авиапредприятии.

4. Авиапредприятиям и авиакомпаниям минимизировать в среднем внеплановые потери за счет совершенствования системы обеспечения БП и летной годности ВС.

Апробация работы

Основные результаты работы опубликованы в трех научных статьях, в четырех тезисах НТК в МГТУГА, МАИ и ЕАТК ГА (г. Егорьевск).

Реализация результатов работы Результаты диссертационной работы используются в Московском государственном техническом университете гражданской авиации при подготовке методических материалов и проведении учебных занятий по дисциплинам «Безопасность полетов», «Организация производства», применяются в рамках дипломного проектирования и системы повышения квалификации руководителей авиапредприятия.

Разработанная программа автоматизированной оценки летной годности ВС рекомендована Межгосударственным авиационным комитетом и Федеральной службой надзора в сфере транспорта для внедрения в авиапредприятиях.

Структура и объем диссертационной работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.

Основной текст состоит из 146 машинописных страниц и содержит 19 таблиц, 30 рисунков. Библиографический список включает 76 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы основная цель и соответствующая задача, подлежащая решению, определены объект, предмет и методы исследования, охарактеризованы научная новизна и практическая значимость диссертационной работы.

В первой главе рассмотрены состояние БП, летной годности ВС и методы их оценки. Показано, что в настоящее время оценка БП и летной годности ВС сводится к анализу и обработке статистики по авиационным происшествиям, инцидентам и отказам авиационной техники, приводящих к катастрофическим, аварийным, сложным ситуациям и усложнениям условий полета. В процессе исследования отмечается низкий уровень эффективности исполь-

зования данных такого анализа, так как в нем не определяются фактические уровни БП и летной годности ВС для сравнения их с нормативными значениями, приведенными в нормах летной годности.

Полученные в диссертационной работе результаты позволили разработать концепцию формирования требований, предъявляемых к процессу эксплуатации ВС в авиапредприятиях, и предложить конкретные рекомендации по их реализации в целях обеспечения БП и сохранения летной годности ВС. Первую группу требований составляют требования, определяемые сводом соответствующих руководящих документов, основными из которых являются федеральные авиационные правила (ФАЛ) и нормы летной годности самолетов (НЛГС). Вторая группа требований обусловлена необходимостью выполнения основных задач авиатранспорта как отрасли материального производства. Третья группа требований — это требования экономического характера, направленные на предотвращение ущерба от возникновения особых ситуаций и вероятности их развития до аварийных или катастрофических последствий, включающая требования эффективного использования материальных, трудовых и других ресурсов с целью сокращения повторяемости возникновения особых ситуаций в будущем.

Вторая глава посвящена выбору и обоснованию показателей для оценки эффективности системы обеспечения БП и сохранения летной годности ВС.

Под эффективностью системы обеспечения БП и летной годности ВС в диссертационной работе принимается совокупность свойств, определяющих готовность системы к выполнению заданных требований и поставленных задач. Чтобы судить об эффективности системы обеспечения БП и сохранения летной годности ВС и сравнивать между собой по эффективности различные авиапредприятия и авиакомпании, эксплуатирующие авиационную технику, необходимо иметь совокупность количественных показателей и критериев. Номенклатура таких показателей в работе была определена с учетом следующих требований:

- показатели должны отвечать требованиям федеральных авиационных правил и норм летной годности ВС;

- показатели должны отражать влияние свойств авиационной транспортной системы на выполнение основных задач;

- показатели должны обладать возможностью осуществлять оценку мероприятий, направленных на повышение БП и сохранения летной годности ВС;

- принцип выбора показателей, по возможности, должен максимально учитывать влияние всех факторов на изменение БП и летной годности ВС.

Исследование тенденции изменения этих показателей позволило систематизировать позитивные и негативные аспекты влияния эксплуатационных факторов на эффективность системы обеспечения БП и летной годности ВС в авиапредприятиях. Среди основных недостатков можно выделить отсутствие возможности использования отдельных показателей для получения объективной оценки уровня БП и летной годности ВС с учетом эксплуатационных условий. Основная сложность здесь заключается в отсутствии методов определения соответствия ВС нормированным значениям показателей летной годности и БП.

Для получения фактического значения уровня летной годности ВС в авиапредприятии предлагается следующая формула, учитывающая частоту возникновения отказа/неисправности ВС и степень опасности развития последствий отказных состояний функциональных систем самолета (г), которые нормируются НЛГС:

- Пос' - количество особых ситуаций ьтого типа ВС;

- Т - налет (экземпляра ВС, типа ВС за определенный период или общий для типа ВС по всему парку).

q - вероятность появления отказного состояния;

г- степень опасности последствий отказного состояния (вид отказа);

X - интенсивность отказов, 1/час;

средняя продолжительность полета, в час.

Кроме этого, большое значение для эксплуатационного предприятия-авиаперевозчика имеют показатели, характеризующие выполнение заданного объема транспортной работы, снижение себестоимости продукции, увеличение доходов от реализации услуг и снижение эксплуатационных расходов, направленных на достижение основной цели - удовлетворения потребности в перевозках без опасности для здоровья и жизни пассажиров.

Существенное значение на величину дохода авиакомпании оказывают ряд явных и скрытых потерь, обусловленных снижением летной годности ВС и возникновением особых ситуаций. Поэтому особое внимание при формировании третьей группы показателей уделено оценке экономического ущерба от возникновения особых ситуаций и в зависимости от степени опасности последствий особых ситуаций. Если ВС, попав в состояние (С;) по причине отказа одного функционального элемента или под воздействием внешних факторов, в нем остается, то это будет сопряжено с потерями Если же последует отказ нескольких функциональных систем или по вине экипажа ВС перейдет в другое, более опасное состояние, то потери составят

Е(С20) х д20;

в! ={

82= {

где

Е(СИ)*(5П .

Е(С21) х (}2Ь

Б—стоимость значения потерь от попадания ВС в (СО-ую ситуацию.

При условии, что

Тогда суммарные убытки составят , где

П; - количество особых ситуаций ьтого вида. Поэтому будем иметь

52) <

---< П* , где

П(.)

, где

П<()— прибыль предприятия за определенный период времени ^

П - безразмерная величина, равная максимальному значению эквивалента уровня ущерба.

Экономический эффект от предотвращения ущерба, обусловленного снижением летной годности ВС, составит:

влг - затраты на реализацию мероприятий по поддержанию летной годности ВС;

Эвс - экономический эффект от предотвращения полной или частичной потери ВС и ликвидации его последствий;

Эчж - экономический эффект от предотвращения потерь, связанных с сохранением жизни и здоровья пассажиров и членов экипажа;

Эцо - экономический эффект от выполнения природоохранных мероприятий.

Для оценки экономического эффекта от предотвращенного ущерба с учетом уровня БП и летной годности ВС могут быть использованы известные вероятностные оценки. Тогда формула для расчета предотвращенного экономического ущерба будет иметь следующий вид: ДЭбплг = (ва-в,) х (1-(Ъ) + (Бз^О х (1^,3) + (84-81) х (1-СЫ) +

Таким образом, при определении стоимостных значений потерь от попадания ВС в особые ситуации Q с учетом влияния реализованных мероприятий, направленных на обеспечение БП и ЛГ ВС в авиапредприятиях.

В третьей главе было проведено исследование изменения показателей оценки эффективности системы обеспечения БП и ЛГ ВС в авиапредприятиях:

- определения наиболее значимых показателей оценки эффективности системы обеспечения БП и сохранения летной годности ВС;

- выявления тенденции изменения данных показателей с учетом мероприятий, проводимых в эксплуатационных авиапредприятиях.

Перечислить и оценить многообразие всех факторов, влияющих на безопасность полетов и летную годность ВС, практически невозможно. Поэтому в данной работе сделана попытка сформулировать такую классификацию факторов, которая раскрывала бы первопричины потенциальной опасности для безопасности полетов, т.е. выявить наиболее значимые факторы в цепочке причинно-следственных связей, приводящих к возникновению особых ситуаций и развивающимся негативным последствиям.

Полученные результаты прогнозируемого изменения частоты авиационных событий в зависимости от предложенных и обоснованных в работе факторов позволили разработать методику оценки эффективности системы БП и летной годности ВС в авиапредприятиях, изложенную в третьей главе диссертации.

В четвертой главе предложена методика комбинированного анализа и оценки летной годности ВС в авиапредприятиях с учетом эксплуатационных условий. За научную основу данных исследований принята теория нечетких множеств, позволяющая идентифицировать появление функционального отказа и снижения летной годности ВС. Предложенный алгоритм решения включает следующие основные этапы:

- устанавливается граница зоны нормативного значения уровня летной годности для всех типов ВС;

- принимается критерий, согласно которому должны быть идентифицированы ВС. За критерий в работе принимается интенсивность (частота) возникновения особых ситуаций, степень опасности последствий и др.;

- выбирается вид функции принадлежности, которой описывается характер зависимости целевой функции. Функция принадлежности должна быть нормирована так, чтобы соблюдалось условие

- уравнения, выражающие функции принадлежности, решаются совместно, и в результате определяется абсцисса точки пересечения х кривых

Затем рассчитывается ордината, которая представляет собой порог разделения множеств Тем самым выполняется условие

I < тахтт[//Л (х)мА/ (*)]=7(*> О Мл, (*)•

Это условие ограничивает верхний предел порога разделения. Затем рассчитывают степень разделения указанных множеств. В результате такого расчета находится несколько тираничных точек, на основании которых устанавливается граница между зонами нормативных значений показателей летной годности и определяются пороги разделения.

Апробация комбинированного метода оценки летной годности ВС, предложенного в диссертационной работе, основанного на анализе статистических данных о частоте возникновения отказов функциональных систем и обработке результатов экспертной оценки, позволила получить результат о состоянии летной годности ВС в исследуемом авиапредприятии.

Оценка эффективности предлагаемой методики для определения летной годности ВС в зависимости от характера отказных состояний и неисправностей позволила решить ряд задач:

- оценить фактический уровень летной годности ВС а авиапредприятии с учетом выявленных отказов и неисправностей;

- осуществить оценку влияния отказа/неисправности на последствия развития особых ситуаций и снижение летной годности ВС;

- разработать схему рациональных и безопасных условий эксплуатации ВС в авиапредприятии.

На рис 1 представлены результаты граничных (пороговых) значений летной годности отдельных функциональных элементов ВС.

Рис.1. Результаты сравнительной оценки летной годности ВС

Наибольшие трудности при реализации требований обеспечения безопасности полетов и сохранения летной годности ВС вызывает планирование и управление процессом локализации отказов функциональных систем самолета. Поэтому, для принятия решения о локализации функциональных отказов систем и повышения летной годности ВС в диссертационной работе предлагается использовать один из методов дискретного программирования - «Метод ветвей и границ», сущность которого представлена на рис.2и 3. Преимуществом данного метода является возможность сведения к минимуму процесса перебора всех возможных решений и разработки схемы последовательного устранения неисправностей.

Анализируя полученные результаты, в работе сделан вывод, что для принятия обоснованного решения последовательной локализации выявленных отказов/неисправностей может быть применен метод дискретного программирования.

Рассмотренный пример наглядно демонстрирует возможность предотвра-

Рис. 2. Граф состояний и переходов летной годности ВС из нормального полета (Со) в состояние усложнение условий полета (С1) при наличии одного или нескольких последовательных отказов

щения попадания ВС в ситуацию, характеризуемую, как усложнение условий полета С1 при соблюдении предлагаемой последовательности устранения неисправностей.

Одним из наиболее важных параметров для эффективной работы авиапредприятия по обеспечению БП и летной годности ВС является наличие надежной информационной системы получения, обработки и передачи информации. В диссертационной работе разработана автоматизированная система и представлена компьютерная программа рубежного контроля уровня летной годности ВС с учетом состояния авиационной техники и условий ее использования в авиапредприятии, которая представляет собой базу данных, созданную в среде Access 2000. Основным требованием при выборе данной среды программирования рассматривалась возможность готового продукта обладать наглядным интерфейсом с целью облегчения процесса обучения работы в данной программе широкого спектра пользователей.

Рис. 3. Последовательность устранения неисправностей функциональных систем ВС Со Q5 —> Q2 Q6 -> Q3 —> 04 ->01 -»Со

При открытии файла базы данных Access на экране монитора появляется диалоговое окно, аналогичное изображенному на рис.4. С его помощью пользователь сможет управлять элементами базы данных, получить доступ ко всем средствам базы данных, включая инструменты для создания новых и изменения уже содержащихся в ней структурных элементов. Кнопки панели объекты в левой части окна соответствуют объектам (таблицам, запросам, формам, и т.д.), составляющим базу данных. В верхней части окна расположены четыре кнопки для работы с этими объектами: открыть - выводит на экран текущий объект; конструктор - позволяет изменить объект; создать -создаёт новый объект. Структурно база данных состоит из трёх подсистем: - подсистема «Характеристика ВС» - предназначена для определения номенклатуры функциональных отказов эксплуатируемого парка ВС. Вся информация, необходимая для идентификации отказов/неисправностей с учетом налета ВС заключена в таблицу (рис.5). В этой таблице также содержится информация о количестве нарушений и отклонений, возникших за время полета на данном типе ВС.

Вторая подсистема «Статистические данные» обладает возможностью обработки первоначальной статистической информации об отказах и неисправностях ВС (таблица R), а также получения экспертной оценки о тяжести последствий событий с точки зрения летной годности ВС (рис.6).

Рис.5. Характеристика ВС базы данных для вычисления летной годности ВС Комбинированная оценка летной годности ВС, результаты которой представлены на рис.7, представляет собой расчет пороговых значений ЛГ для конкретных типов ВС с учетом созданных для них эксплуатационных условий

Экономическая эффективность системы обеспечения БП и ЛГ ВС произведена на примере оценки предотвращенного экономического ущерба, в основе которого использован метод оценки летной годности, предложенный в главе 2 и методика локализации функциональных отказов, рассмотренная в главе 4. Расчет осуществлялся по трем вариантам, когда.

Рис 6 Обработка статистических данных и получение экспертной оценки

яшвшяшшяяяшшмшт

Рис 7 Получение пороговых значений летной годности ВС

1 Последовательность локализации отказов выбрана с учетом максимального снижения вероятности попадания ВС из нормального функционирования (Со) в ситуацию, обусловленную усложнением условий полета (С1),

Рис.8. Состояние летной годности ВС 2. Последовательность локализации отказов предотвращает попадание воздушного судна из нормального состояния функционирования в состояние «усложнение условий полета», но с меньшей вероятностью;

3. Последовательность локализации отказов выбрана произвольно. Результаты расчета предотвращенного ущерба

ВАРИАНТЫ РАСЧЕТОВ 1 2 3

Вероятность предотвращения 0,25 0,20 0,19

Д Ущерб (тыс.руб) 14610,96 14430,84 13950,0

Таким образом, предлагаемый вариант методики по локализации отказов и неисправностей функциональных систем ВС наглядно демонстрирует его преимущество не только с технической и организационной точки зрения, но и подтверждается экономической целесообразностью. Так как увеличение предотвращенного ущерба первого варианта по сравнению со вторым составит 180,12 тыс.рублей, а по сравнению с третьим - 660,96 тыс.рублей Проведенное исследование позволило сделать следующие выводы 1. В настоящее время ни одна из существующих методик не позволяет оценивать и координировать эксплуатационную деятельность в авиапредприятиях с учетом требований обеспечения БП и летной годности ВС.

2. Разработанная концепция формирования требований с учетом норм летной годности, предъявляемых к процессу эксплуатации ВС в авиапредприятиях, и конкретные рекомендации по их применению, способствуют

созданию эффективно действующей системы обеспечения БП и сохранения летной годности ВС.

3. Анализ методов исследования и показателей оценки БП и летной годности воздушных судов позволил выявить ряд недостатков, основным из которых является отсутствие возможности использования данных показателей для получения объективной оценки уровня летной годности ВС с учетом эксплуатационных условий. Основная сложность этой задачи заключается в отсутствии методов определения соответствия ВС нормированным значениям летной годности и безопасности полетов.

4. Исследование тенденции изменения номенклатуры предложенных показателей позволило систематизировать позитивные и негативные аспекты влияния эксплуатационных факторов на эффективность системы обеспечения БП ВС в авиапредприятиях и конкретизировать методы их расчета и сферу применения.

5. Разработанная методика комбинированной оценки летной годности ВС в авиапредприятиях позволяет выработать стратегию реализации мероприятий по повышению безопасности полетов.

6. Разработанная компьютерная программа для осуществления рубежного контроля летной годности ВС с учетом состояния и условий эксплуатации авиационной техники в авиапредприятии является неотъемлемым звеном в системе повышения эффективности информационного обеспечения в авиапредприятии.

7. Предложенный механизм повышения летной годности ВС в авиапредприятиях путем выбора стратегии локализации функциональных отказов систем самолета и методики оценки предотвращенного ущерба способствуют принятию экономически обоснованного решения по снижению внеплановых потерь авиапредприятия.

Список опубликованных по теме диссертационных работ.

1. Зубков Б.В., Большедворский ГА. Совершенствование информационной системы обеспечения летной годности ВС с целью повышения безопас-

ности полетов // Инженерно-физические проблемы авиационной и космической техники - 2002: материалы 4-й Международной научно-технической конференции. /ЕАТК ГА. - Егорьевск, - стр. 42.

2. Большедворский Г.А. К вопросу оценки безопасности полетов по данным летной эксплуатации воздушных судов. // Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества - 2003: материалы Международной научно-технической конференции посвященной 80-летию гражданской авиации России. /МГТУ ГА. -М., стр. 83.

3. Большедворский Г.А. К вопросу обеспечения безопасности полетов и поддержанию летной годности воздушных судов // Научный вестник МГТУ ГА №75 серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов. / МГТУ ГА. - М., 2004 - стр.83-86.

4. Большедворский Г.А. Исследование влияния эксплуатационных факторов на эффективность системы обеспечения безопасности полетов и поддержания летной годности ВС // Проблемы эксплуатации авиационной и космической техники в современных условиях - 2004 г.: материалы 5-й Международной научно-технической конференции. /ЕАТК ГА.-Егорьевск,- стр. 23-24.

5. Большедворский Г.А. Применение теории нечетких множеств для оценки летной годности ВС // 3-я Международная конференция «Авиация и космонавтика - 2004» / МАИ - М., 2004 - стр.5.

6. Большедворский Г.А. Методика комбинированного анализа и оценки эффективности системы обеспечения безопасности полетов и поддержания летной годности ВС в авиапредприятиях // Научный вестник МГТУ ГА №76 серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов. / МГТУ ГА. - М., 2005 - стр. 19-23.

7. Большедворский Г.А., Поляков П.М. Оценка пороговых состояний летной годности воздушных судов в авиапредприятиях. // Научный вестник МГТУ ГА серия № 76 Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов. / МГТУ ГА. - М., 2005 - стр.24-31.

Подписано в печать 06.04.05 г. Печать офсетная Формат 60x84/16 1,16 уч.-изд. л.

1,25 усл.печ. л. Заказ № 1393/ Тираж 70 экз.

Московский государственный технический университет ГА 125933 Москва, Кронштадтский бульвар, д. 20 Редакционно-издателъский отдел 125493 Москва, ул. Пулковская, д 6а

© Московский государственный технический университет ГА, 2005

05. Of-Of. 06

352

' i t.ip »

Введение.

Глава 1. Современное состояние безопасности полетов и летной годности воздушных судов и методы их оценки.

1.3.Содержания понятий «безопасность полетов» и «летная годность» воздушных судов, методы исследования.

1.2. Анализ требований, предъявляемых к системе обеспечения безопасности полетов и сохранения летной годности ВС.

1.3. Показатели и методы оценки безопасности полетов и летной годности ВС.

Глава 2. Выбор и обоснование показателей оценки безопасности полетов и сохранения летной годности

ВС в авиапредприятии.

2.1 Общая постановка задачи оценки эффективности системы обеспечения БП и ЛГ ВС.

2.2. Определение номенклатуры показателей для организации и управления процессом сохранения летной годности и обеспечения безопасности полетов ВС в авиапредприятии.

Глава 3. Исследование изменения показателей оценки эффективности системы сохранения летной годности в зависимости от условий эксплуатации ВС.

3.1. Исследование изменения основных показателей системы обеспечения безопасности полетов и летной годности ВС.

3.2. Анализ влияния технико-эксплуатационных факторов на показатели оценки безопасности полетов и летной годности ВС.

Глава 4. Рекомендации по повышению эффективности системы сохранения летной годности ВС.

4.1. Методика оценки летной годности воздушных судов в авиапредприятии.

4.2. Метод принятия решений по локализации отказов функциональных систем ВС.

4.3. Разработка автоматизированной системы контроля летной годности воздушных судов в авиапредприятии.

4.4. Методика экономической оценки эффективности мероприятий по сохранению летной годности и повышению безопасности полетов ВС.

Развитие рынка авиатранспортных услуг за последние годы характеризуется изменением административно-правовых условий хозяйствования, либерализацией внешних экономических связей, использованием новых форм организации транспортной деятельности, реструктуризацией отношений имущественного права на транспорте.

Основные усилия в эти годы были направлены на обеспечение безопасности полетов (БП), поддержание устойчивого функционирования воздушного транспорта, совершенствование объектов транспортной инфраструктуры, освоение дополнительных видов деятельности, развитие маркетинга и переход на качественно новые условия перевозок. В связи с этим в корне изменились финансовые отношения, управленческие, организационные и информационные принципы взаимодействия внутри отрасли и вне нее. Переход к рыночным отношениям потребовал от предприятий - эксплуатантов воздушных судов (ВС) изменения основных методов управления, отдавая предпочтение экономическим факторам. Однако превалирующим фактором, оказывающим влияние на функционирование воздушного транспорта, является сохранение летной годности воздушных судов (ЛГ ВС) и обеспечение БП [30,33]. Сохранение ЛГ ВС и обеспечение БП гражданских воздушных судов - сложная задача, которая решается совместным трудом изготовителей гражданской авиационной техники и эксплуатантов. При этом на стадии проектирования, изготовления и испытания авиационной техники требования по БП закладываются и воплощаются в конструкцию ВС и в технологию его изготовления. На этапе эксплуатации эти требования обеспечиваются благодаря организации работ соответствующих служб, эксплуатирующих ВС на земле и в воздухе.

Обеспечение ЛГ и БП ВС также является важной стороной производственной деятельности авиапредприятия [43]. На их поддержание затрачиваются большие материальные и трудовые ресурсы, под их влиянием формируются экономические отношения на воздушном транспорте.

Поэтому основная задача обеспечения БП на воздушном транспорте Российской Федерации сводится к разработке мер по предотвращению существующей тенденции по аварийности в гражданской авиации путем создания постоянно действующей государственной системы обеспечения БП. Методология этих мер предполагает, что решение проблем, связанных с обеспечением требуемого уровня летной годности и безопасности полетов ВС, зависит от правильной организации системы сохранения летной годности ВС в авиапредприятии. Такая система должна располагать арсеналом средств технического и экономического анализа и использовать все научные достижения в области целевого управления сложными системами для обеспечения надежности и летной годности ВС.

Ряд методик оценки уровня БП частично позволяют решать эти проблемы. Так, например, методические рекомендации, изложенные в работах [17,18], базируются на системном подходе к исследованию проблемы обеспечения БП и включают в себя ряд последовательных этапов. Важным достоинством методики [17] является предлагаемая схема изучения структуры, свойств, особенностей эксплуатации ВС, а также выявление факторов, снижающих БП. Выявление этих факторов производят методами математической статистики, теории вероятностей, теории надежности, методами инженерной психологии и авиационной эргономики и других наук. Достоинством предлагаемой методики в работе [18] является определение возможных последовательных воздействий выявленных факторов на систему «экипаж — воздушное судно» путем оценки степени опасности последствий отказов и неисправностей функциональных систем ВС. Однако эти методики в большой степени относятся к этапам проектирования и изготовления воздушных судов. Методы количественной оценки уровня летной годности ВС в эксплуатационном авиапредприятии, оценка влияния уровня летной годности ВС на деятельность авиапредприятия, изменение объемных показателей и показателей экономического состояния в рассмотренных работах отсутствуют.

Основные причины негативной тенденции уровня БП и пути ее преодоления были рассмотрены в Федеральной целевой программе «Обеспечения безопасности полетов гражданской авиации в Российской Федерации».

Критическое состояние аварийности на воздушном транспорте РФ в настоящее время обусловлено недостатками системы регулирования процесса обеспечения, среди которых можно выделить следующие:

- существующий подход к системе сохранения ЛГ ВС ограничивается областью проектирования и создания воздушных судов;

- проблемы обеспечения и сохранения ЛГ ВС являются трудноразрешимыми практически для всех авиапредприятий из-за отсутствия государственной системы поддержания ЛГ и БП ВС и эффективной системы лицензирования и государственного инспектирования;

- существующее нормативно-правовое обеспечение БП несовершенно, в нем сохранены элементы административно-хозяйственного управления; согласно статьям 37 и 38 Чикагской конвенции о международной гражданской авиации 1944 года, принципы построения нормативно-правового обеспечения должны в максимально достижимой степени соответствовать международным правилам и стандартам;

- менее чем на половину укомплектованы кадрами органы государственного инспектирования авиапредприятий различного уровня, что приводит к нарушению элементарных правил обеспечения БП, допуску к полетам неподготовленных экипажей, слабому использованию средств объективного контроля для профилактики авиационных происшествий;

- проведение и финансирование работ по сохранению ЛГ и надежности авиационной техники в авиапредприятиях и предприятиях промышленности осуществляется по остаточному принципу. Причиной такого положения является то, что в условиях становления рыночных отношений произошло резкое снижение уровня ответственности и исполнительской дисциплины. Кроме этого, в большинстве авиакомпаний не сформирована экономическая база для проведения этих мероприятий;

- информационное обеспечение деятельности по БП не соответствует требованиям системы государственного регулирования, затрудняет своевременное принятие адекватных управленческих решений, не создает основы эффективного использования данных об авиационных происшествиях и причинах появления в целях их предотвращения;

- лабораторная база, оборудование, средства вычислительной техники научно-исследовательских и проектных организаций гражданской авиации и промышленности устарели. Происходит отток квалифицированных специалистов из-за низкой заработной платы;

- характеристики большинства аэродромов, радиотехническое обеспечение и система управления воздушным движением не соответствуют международным требованиям и стандартам. Качество прогнозов метеорологического обеспечения полетов остается низким;

- несовершенство имеющихся тренажеров обуславливает неустойчивость навыков управления ВС в сложных метеоусловиях и при нарушении психофизиологического состояния членов экипажа в аварийных ситуациях;

- из-за крайней ограниченности выделяемых бюджетных средств ухудшилось научное и методическое обеспечение работ в области ЛГ и БП, расследования авиационных происшествий и иных событий, создающих угрозу для безопасной перевозки.

Следует отметить, что принимаемые со стороны Федерального агентства воздушного транспорта меры, в основном административного характера, в условиях острого финансового дефицита в значительной мере исчерпали возможности дальнейшего воздействия на обеспечение БП и сохранение ЛГ ВС, что требует поиска и реализации новых путей решения этой задачи.

Поэтому целью диссертационной работы является разработка теоретических и методических положений по оценке уровня БП и сохранения летной годности ВС в авиапредприятии.

Для достижения поставленной цели в работе исследованы следующие вопросы (рис.1):

- на основе опыта эксплуатации ВС исследован современный уровень и сделан прогноз изменения состояния БП и летной годности ВС на заданный период эксплуатации;

- проведен анализ методов исследования и разработана классификация показателей оценки уровня БП и летной годности ВС в авиапредприятии;

- разработаны методы расчета и определены показатели для повышения эффективности системы обеспечения БП и летной годности ВС с учетом состояния авиационной техники и условий ее эксплуатации;

- разработана автоматизированная система контроля уровня летной годности ВС, являющаяся важным элементом процесса обоснования и внедрения мероприятий по повышению БП в авиапредприятиях;

- исследованы экономические аспекты обеспечения БП в авиапредприятиях и разработана методика экономической оценки эффективности мероприятий по сохранению летной годности и повышению БП ВС.

Объектом исследования является процесс обеспечения БП и сохранения летной годности ВС в условиях эксплуатационного предприятия.

Предметом исследования являются вопросы эффективного управления процессом обеспечения безопасности полетов и летной годности ВС с учетом особенностей авиапредприятий и требований НЛГ ВС.

Теоретические основы и методы исследования Теоретическую основу диссертационного исследования составили научные труды Барзиловича Е.Ю., Жулева В.И., Зубкова Б.В., Ицковича A.A., Кофмана В.Д., Крохина З.Т., Кузнецова В.И., Рухлинского В.М., Сакача Р.В., Скрип-ника Ф.И., Смирнова H.H., Старикова А.И., Чинючина Ю.М., Шестако-ва В.З. и д.р. Методической основой работы являются методы математической статистики, теории нечетких множеств, теории экспертных оценок и информатики.

Научная новизна работы состоит в следующем.

1. Разработана концепция формирования требований с учетом норм летной годности, предъявляемых к процессу эксплуатации ВС в авиапредприятиях, и предложены конкретные рекомендации по их применению в целях сохранения летной годности ВС в условиях эксплуатационного предприятия.

2. Предложены и сформулированы показатели оценки эффективности системы обеспечения БП и сохранения летной годности ВС в авиапредприятиях.

3. Разработана методика комбинированной оценки летной годности ВС в авиапредприятии, позволяющая выработать реализацию мероприятий по повышению безопасности полетов.

4. Разработана компьютерная программа и конкретные предложения для осуществления контроля летной годности ВС, способствующие повышению эффективности системы информационного обеспечения в авиапредприятиях.

5. Предложены механизм повышения летной годности ВС в авиапредприятиях путем выбора стратегии локализации функциональных отказов систем самолета и методики оценки предотвращенного ущерба для экономического обоснования управленческого решения.

Практическая значимость диссертационной работы состоит в том, что полученные результаты позволяют.

1. Оценивать и координировать эксплуатационную деятельность в авиапредприятиях с учетом требований обеспечения БП и летной годности ВС.

2. Использовать разработанную методику для определения пороговых значений летной годности ВС с целью выработки стратегии по локализации функциональных отказов систем ВС и повышению БП.

3. Осуществлять контроль летной годности типа ВС и отдельного экземпляра ВС с учетом состояния и условий использования авиационной техники в авиапредприятии.

4. Авиапредприятиям и авиакомпаниям минимизировать в среднем внеплановые потери за счет совершенствования системы обеспечения БП и летной годности ВС.

Результаты работы Основные результаты работы опубликованы в трех научных статьях, в четырех тезисах НТК в МГТУ ГА, МАИ и ЕАТК ГА (г. Егорьевск).

Диссертационная работы состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.

1. Анализ состояния безопасности полетов в гражданской авиации Российской Федерации. — М.; Государственная служба гражданской авиации 2002,2003.

2. Airworthiness Manual. (Doc 9760) Volume I — Organization and Procedures. Volume II — Design Certification and Continuing 1st edition, 2001. 408 pp. English, French

3. Баркер, Скотт, Ф. Б25 Профессиональное программирование в Microsoft Access 2002.: Пер. с англ. -М.: Издательский дом "Вильяме", 2002.

4. Барзилович Е.Ю. Стохастические модели принятия оптимальных решений в экономических исследованиях. -М.: МРЦОИ Госатомнадзора России, 1999.

5. Барзилович Е.Ю., Воскобоев Б.Ф. Эксплуатация авиационных систем по состоянию.- М.: Транспорт, 1981.

6. Блажков А.Е. Нормирование летной годности самолетов: Конспект лекций/ Блажков А.Е., Корольков В.И., Чернов В.М. Воронеж, 2003.7. «BASP» Training Program the Boeing Company USA, Washington. 2003.

7. Б. Карпов MS Access 2000. Справочник СПб.: "Питер", 2001.

8. Гарбузов В.М., Ермаков A.JL, Железняков Ю.Д. и др. Особенности безопасности полетов при летной эксплуатации воздушных судов: Учеб. пособие. М.: Изд-во МГТУ ГА, 1995.

9. Голубев И.С., Сакач Р.В., Логинов Е.Л., Пинаев Е.Г. Исследование операций в гражданской авиации. М.: Транспорт, 1980.

10. Т. Крохин, Ф.И.Скрипник, В.З.Шестаков. Инженерно-организационные основы обеспечения безопасности полетов гражданской авиации.- М.: из-во Транспорт, 1987.

11. Инструкция по подготовке руководства по производству полетов эксплуа-танта. Приложение к Сборнику «Безопасность полетов, сертификация и лицензирование» № 22. Москва.: ФАС России, 1999.

12. Кармызов В.П. Совершенствование системы инженерно-технического обеспечения безопасности полетов в условиях авиапредприятия. М.: МГТУ ГА, 1996.

13. Карандаев И.С., Малыхин В.И., Соловьев В.И. Прикладная математика. — М.: ИНФРА-М, 2002.

14. Каталог изданий и аудиовизуальных учебных средств ИКАО. Канада, ИКАО, 1998.

15. Комплексное планирование в гражданской авиации. Под ред. Р.В.Сакача, В.А. Соломатина. М.6 Транспорт, 1982.

16. Лапшов Б.Ф. Автоматизированные системы контроля авиационной техники. К.: КИИГА, 1989. 116с.

17. Летная годность воздушных судов. Приложение 8 к Конвенции о международной гражданской авиации. ИКАО, 1983.

18. Логико-методологические проблемы технической эксплуатации летательных аппаратов и обеспечения безопасности полетов: Материалы науч. докл. науч.-практ. конф. МИИГА, -М., 1992.

19. Люлько C.B. Обоснование и разработка адаптивных методик оценки безопасности полетов воздушных судов. — M.: Ml ТУ ГА, 2003.

20. Manual on the Use of the Collision Risk Model (CRM) for ILS Operations. (Doc 9274) 328 pp. English, French, Russian, Spanish ISBN 92-9194-101-8

21. Миндрин С.И. Экономические аспекты безопасности полетов. Л: ОЛА-ГА, 1985.

22. Научный вестник МГТУ ГА № 7: Серия Безопасность полетов. -1998.

23. Научный вестник МГТУ ГА № 19: Серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов. -1999.

24. Научный вестник МГТУ ГА № 20: Серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов. -1999.

25. Научный вестник МГТУ ГА № 75 (9) Серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов. — 2004.

26. Никулин Н.Ф. Обеспечение безопасности полетов в ожидаемых условиях и особых ситуациях. СПб.: ОЛАГА, 1993.

27. Никулин Н.Ф. Нормативно-правовое управление и регулирование безопасности полетов на воздушном транспорте Ч. 3: Система предупреждения авиационных происшествий в гражданской авиации Российской Федерации, 2002.

28. Новожилов Г.В. Безопасность полета самолета: Концепция и технология/ Новожилов Г.В., Неймарк М.С., Цесарский Л.Г. -М.: Машиностроение, 2003.

29. Нормативные и организационно-методические документы по сертификации и управлению качеством. М.: ВНИИС, 1997.

30. Овчаров В.Е. Специальные методы оценки процесса пилотирования. — М.: Изд-во Полиграф, 2001.

31. Полтавец В.А. Безопасность полетов и методы ее обеспечения: Учеб. пособие. -М.: Изд-во МАИ, 1995.

32. Под ред. к.т.н. Чугаева Ю.Г. Комплексная автоматизированная система управления эксплуатационным авиапредприятием. — М.; Транспорт, 1986.

33. Под ред. к.э.н. Степановой Н.И. Экономика гражданской авиации.- М.: МГТУ ГА 2003.

34. Постановление № 2320/2002 Парламента и Совета Евросоюза от1612.2002г., устанавливающие правила безопасности в области ГА. М.: ГС ГА, 26.12.03 № КР 13/1428 ГА.

35. Проблемы надежности летательных аппаратов. Под ред. И.Ф. Образцова, А.С.Вольмира.-М.: Машиностроение, 1985.

36. Розов С.А. Определение уровня безопасности полетов с учетом проявле ния человеческого фактора, внешней среды и безотказности авиационной техники. -М.: Транспорт, 2001.

37. Руководство по процедурам эксплуатационной сертификации и контроля. Doc. 8335. ИКАО. 3-е изд. 1983.

38. Руководство по типовым правилам национального регулирования произ водства полетов и сохранения летной годности воздушных судов. Doc. 9388. Повторное издание. 1993.

39. Руководство по организации работ в области летной годности. Doc. 9389. ИКАО. Повторное издание. 1993.

40. Руководство по сохранению летной годности. Doc. 9642. ИКАО. 1-е изд. 1995.

41. Руководство по предотвращению авиационных происшествий. Канада, ИКАО, 1988.

42. Руководство по эксплуатации системы «Безопасность 1». - М.; Воздуш ный транспорт, 1984.

43. Рыбалкин В.В. Безопасность полетов Ч. 1,2. — М.: Изд-во МИИГА,1994.

44. Сакач Р.В. Использование автоматизированных информационно-управляющих систем для обеспечения безопасности полетов. -М.: МИИ ГА, 1989.

45. Р.В. Гасленко, С.Н. Спивак. Пособие по дисциплине «ТЭО решений в сфере эксплуатации ВС». М.; МГТУГА 2000.

46. Система сертификации ГОСТ Р регистр систем качества. Инспекционный контроль за сертифицированными системами качества и производствами.-М.: Госстандарт России, 1996.

47. Сборник нормативно-справочных и методических материалов по воздуш ному транспорту. Выпуск 1. —Санкт-Петербург, 1995.

48. Сохранение летной годности воздушных судов в эксплуатации. Циркуляр ИКАО, Пятое издание, 1983.

49. Техническое руководство по летной годности. Международная организа ция гражданской авиации ИКАО, Первое издание, 1974.

50. Техническое руководство по летной годности. Doc. 9051. ИКАО. 2-е изд. 1987.

51. Факторный анализ: К. Иберла, перевод с немецкого В.М. Ивановой М.: ц издательство «Статистика» 1980. г. Москва.

52. Федеральные Авиационные Правила. — М., 1997.

53. Хамракулов Н.В., Зубков Б.В. Эффективность использования полетной информации. М.; Транспорт, 1991.

54. Холявко Э.И. Исследование, разработка и анализ систем автоматизации планирования ПВГТТ с использованием критерия безопасности полета. — М., Изд-во МГТУ ГА 1996.

55. Хомоненко А. Д., Гридни В. В. Microsoft Access. Быстрый старт. — СПб.: БХВ-Петербург, 2002.

56. А. Оуэне Летная эксплуатация. Перевод с английского И.М.Алавдина.-^ М.: Транспорт, 1987.

57. Шалыгин А.С., Палагин Ю.И. Прикладные методы статистического моде лирования. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1986.

58. Эффективность технической эксплуатации самолетов гражданской авиа ции, С.В. Далецкий, О.Я. Деркач, А.Н. Петров., М- Воздушный транспорт 2002.