автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.22, диссертация на тему:Разработка системы инженерно-технического обеспечения безопасности полетов в авиапредприятиях

На правах рукописи

Али Махамат Зен Ворими

Разработка системы инженерно-технического обеспечения безопасности полетов в авиапредприятнях

Специальность 05.02.22 - Организация производства (транспорт)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2007

003068220

Работа выполнена в Московском Государственном техническом университете гражданской авиации на кафедре «Безопасность полетов и жизнедеятельности»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Зубков Б.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Коняев Е.А.

кандидат технических наук Волков А.В.

Ведущая организация Федеральное государственное унитарное предприятие «ГосНИИГА»

Защита состоится « »_^ А-_ 2007 года в 15 часов на

заседании диссертационного совета Д.223.011.01 при Московском Государственном техническом университете гражданской авиации по адресу: 125993, Москва, Кронштадтский бульвар, д. 20.

С Диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ ГА.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета Доктор технических наук профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Основным показателем качества функционирования авиационной транспортной системы является безопасность полетов, обеспечение которой рассматривается как актуальная, наиболее сложная проблема в области эксплуатации воздушного транспорта. Современное состояние работ в области безопасности полетов характеризуется созданием общей теории безопасности полетов и переходом из области анализа в область целевого управления.

Большой вклад в решение этих проблем внесен специалистами НИИ, учебных заведений и предприятий ГА, авиационной промышленности и военно-воздушных сил, а также работами Сакача Р.В., Барзиловича Е.Ю., Смирнова H.H., Воробьева В.Г., Зубкова Б.В., Шапкина B.C., Вороновича А.П., Жулева В.И., Лысенко Н.М. и других ученых. В то же время созданию новых и развитию уже существующих автоматизированных информационных систем мешают недостаточное методическое обеспечение, отсутствие научно-обоснованных методов управления факторами безопасности полетов и критериев оценки уровня безопасности полетов, позволяющих решать оптимизационные задачи я проводить оценку соответствия авиационной техники и ее эксплуатации требованиям безопасности полетов. Разработка таких систем и методов, позволяющих повысить эффективность инженерно - авиационного обеспечения безопасности полетов соискатель и посвятил свои научные исследования, основные результаты которых представлены в настоящей диссертации.

Объект исследования. Организация более совершенной системы инженерно-технического обеспечения безопасности полетов в эксплуатационных предприятиях.

Предмет исследования. Методы анализа деятельности служб авиапредприятий и их взаимодействия по вопросам безопасности полетов.

Цель исследования. Повышение безопасности полетов ВС за счет факторов инженерно-технического обеспечения на уровне авиапредприятия.

Основные задачи исследования. Для достижения указанной цели в работе поставлены следующие задачи исследования:

—современное состояние проблемы инженерно-технического обеспечения БП ВС; —разработка модели информационного обеспечения, методики анализа и управления факторами инженерно-технического обеспечения БП;

—разработка методики анализа причин отказов и повреждений и оценки их влияния

на БП;

—использование статистических показателей БП и реализация результатов исследования.

Методы исследования. Поставленные задачи решались на основе использования аналитических и экспериментальных методов исследования. В качестве аналитических использовались методы, применяемые в теории сложных систем, теории планирования эксперимента, теории вероятностей и математической статистики.

В качестве экспериментальных - метод пассивного эксперимента в реальных эксплуатационных условиях, метод экспертных оценок. При разработке расчетных алгоритмов использовались методы математического моделирования.

Научная новизна работы состоит в разработке:

—методики анализа деятельности служб авиапредприятий и их взаимодействия по вопросам БП;

■—информационной модели системы анализа и управления факторами БП;

—критериев оценки уровня БП и соответствия их требованиям безопасной эксплуатации воздушных судов;

—методики оценки мероприятий по повышению уровня БП в авиапредприятиях ГА.

Практическая значимость исследования. Результаты и выводы, сделанные на основании проведенных исследований, позволяют:

1. Оценивать и координировать деятельность различных служб инженерно-технического обеспечения БП с учетом требований летной годности.

2. Использовать разработанную методику и критерии для оценки уровня БП и летной годности ВС в авиапредприятии.

3. Повысить эффективность использовании полетной информации для оценки уровня БП и летной годности ВС.

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

Апробация результатов исследования. Основные результаты работы опубликованы в 4 научных статьях (в том числе 3 в изданиях рекомендованных ВАК), обсуждались и получили положительную оценку на международных научно-технических конференциях, научных семинарах кафедры.

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 авиапредприятий.

Разработанные методики анализа деятельности служб авиапредприятий и их взаимодействия по вопросам БП, а также оценки мероприятий по повышению уровня БП рекомендованы Межгосударственным авиационным комитетом и авиационной администрацией Республики Чад 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 117 машинописных страниц и содержит 4 таблицы, 18 рисунков. Библиографический список включает 28 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформированы основная цель и соответствующие задачи, подлежащие решению, определены объект, предмет и методы исследования, охарактеризованы научная новизна и практическая значимость диссертационной работы.

В первой главе проведен анализ состояния инженерно - авиационного обеспечения безопасности полетов ВС, определяемого нарушениями и отклонениями при их техническом обслуживании. Выявлены основные причины/факторы, влияющие на БП, дана их классификация. Показано, что использование современной информационной базы на уровне авиапредприятия не дает возможность объективно оценивать уровень БП и летной годности и решать вопросы повышения эффективности инженерно - авиационного обеспечения полетов.

Выявлены основные недостатки информационного обеспечения БП и летной годности при техническом обслуживании ВС определены при повышении эффективности и качества процесса технического обслуживания ВС. Из анализа проведенного в данной главе можно сделать вывод, что уровень БП, зависящий от производственной деятельности ИТС, явно не соответствует предъявляемым требованиям, правилам и нормам, установленным для работников ГА всех профессий и рангов. Основпыми причинами/факторами, влияющими на снижение уровня БП, является научное качество технического обслуживания и его контроль, а также выпуск ВС с неисправностями. Были выявлены основные проблемы в деятельности

инженерно-технического состава (ИТС), способствующие отклонениям, приводящим к снижению уровня БП - недостаточное инженерно-техническое совершенство навыков ИТС в процессе производственной деятельности и недостаточное информационное обеспечение производственной деятельности. Основное внимание в проведенных исследованиях было уделено информационному обеспечению процесса технического обслуживания, для чего был проведен подробный анализ современных отечественных и зарубежных информационных автоматизированных систем управления (АСУ) процессами технического обслуживания в целях повышения уровня БП.

В результате проведенного анализа информационного обеспечения БП при техническом обслуживании авиационной техники в АТЦ можно сделать следующие выводы:

}.В настоящее время назрела настоятельная необходимость в автоматизации процессов управления деятельностью информационного обеспечения БП. Это подтверждается следующими характерными фактами:

—большинство документов составляются вручную, форма документов не позволяет проводить их машинную обработку;

—распределение документов по потокам неравномерное и не носит целенаправленного характера на конкретного адресата;

—оценка сроков прохождения документов не проводится из-за низкой организации контроля за этим процессом;

—обобщающий характер документов и их многообразие не позволяет организовывать качественный контроль их усвоения;

—имеет место дублирование информации по БП в различных документах.

2. Разработанные и внедренные на уровне отрасли и региональных управлений ГА АСУ «Безопасность» не ориентированы на непосредственное использование их информации инженерно-техническим составом авиапредприятий.

3. Проведенный обзор информационного обеспечения БП в эксплуатационных подразделениях АТЦ показал, что структура АСУ «Безопасность» в настоящее время является разомкнутой, т.е. практически отсутствуют информационные связи между различными системами, входящими в ее состав.

4. Для оценки летной деятельности экипажей и контроля за техническим состоянием авиационной техники по результатам ПИ не получили широкого распространения автоматизированные системы. Кроме того, информационный поток, используемый этими системами, ограничен рамками информации, представляемой бортовыми устройствами регистрации.

5. Для изучения вопросов информационного обеспечения БП отсутствует подход, сущность которого применительно к информационному обеспечению авиапредприятий ГА заключается в изучении не только вопросов информирования различных служб, но их взаимосвязей между собой.

6. Существует необходимость более тщательного отбора информации по БП для различных служб и подразделений с целью уменьшения ее потоков, повышения оперативности и эффективности изучения.

Вторая глава посвящается разработке модели информационного обеспечения, методики анализа и управления факторами инженерно-авиационного обеспечения безопасности полетов. Для этого была разработана организационно-структурная схема информационного обеспечения авиационно-технического комплекса (АТК), представлена на рис. 1. Особенностью этой структуры является то, что все цехи и отделы как и исполнители работ являются одновременно и корреспондентами, т.е. как источниками информации так и пользователями.

Рис. 1. Организационная структура АСУ «Безопасность - АТК»

Основные функции и задачи отдельных элементов (отделов) АСУ «Безопасность -АТК» приведены в диссертационной работе. Примеры заполнения соответствующей документации имеются в приложениях.

Организационные формы этих отделов не могут длительное время оставаться неизмененными, они должны непрерывно совершенствоваться и улучшаться, чтобы в полной мере соответствовать той сложной и совершенной авиационной техники, которая поступит в ближайшие годы в эксплуатационные подразделения авиакомпаний. Ее эксплуатация потребует еще более глубокого совершенствования организационных структур авиапредприятия, чтобы обеспечить наиболее гибкое управление производственным процессом ее эксплуатации и технического обслуживания, высокую регулярность и полную безопасность полетов. Практическая ценность рассмотренной схемы организации информационного обеспечения производственного процесса инженерно-технического персонала (ИТП) позволяет устранить этот информационный вакуум, в котором находится в настоящее время ИТП, особенно при подготовке ВС к полету.

Рассмотренная организационная структурная схема информационного обеспечения АТК позволяет перейти к рассмотрению и построению общей и детализированной моделей информационного обеспечения по управлению факторами БП в авиапредприятии.

В основу анализа состояния БП положена декомпозиция общей модели (рис. 2.) системы управления факторами БП, которая включает в себя множество объектов авиапредприятия: управления - Мь центров сбора и обработки информации - Мг; организации и лиц, принимающих решения - Мз; организаций, разрабатывающих проекты мероприятий по повышению БП и предотвращению АП - М5; М4 - организации, устанавливающие нормы и требования по БП, не детализируются, поскольку эти задачи решаются авиарегистром на всех уровнях и по всем направлениям деятельности ГА. Связи между этими объектами обозначены через Кп, Ягз и т.д.

Рис. 2. Обобщенная схема системы управления факторами БП.

В связи с поставленной задачей детализированная схема (рис. 3.) рассматривается на уровне предприятия ГА.

Для декомпозиции модели функциональным направлениям выделено направление деятельности летной и инженерно-авиационной службы, так как эти службы являются основными при анализе БП.

Ставится задача увязать существующие методики с базами данных и функциональными задачами разрабатываемой системы управления факторами БП.

ЯК Э0| 522 1 ж } 322 1 532 232 ♦ * £12

-"5га 003^ зсГ ЗСУ

"зоэ -5зз Г533 %23 ^503 Ь2> эд2. «533

+ 223 1г1 223 133 газ

Рис. 3. Анализ состояния БП на уровне авиапредприятия.

В завершенном виде систему управления факторами БП можно представить как совокупность организационных звеньев и автоматизированных банков данных, в том числе с использованием средств обработки и анализа полетной информации (СО и АПИ).

Решение поставленной задачи позволяет рассмотреть систему в целом и выявить связи между функциональными направлениями деятельности ГА по повышению БП; проанализировать методы сбора, анализа информации, принять решения по службам, а также распространить наиболее эффективные методы на другие службы при разработке автоматизированных подсистем; обосновать требования и рекомендации для проведения теоретических и экспериментальных исследований по разработке новых методов анализа БП и принятия решения в условиях АСУ; определить место СО и АПИ в комплексной системе анализа БП.

В связи с тем, что в СО и АПИ решаются функциональные задачи по направлениям деятельности летной и НАС, более подробно рассмотрим задачи контроля деятельности службы НАС с использованием ПИ.

В качестве объекта управления проанализируем инженерно-техническую деятельность на уровне авиапредприятия (рис. 3.).

Объекты на схеме декомпозиционной модели обозначены буквами М с трехзначным индексом: первая цифра обозначает объект и соответствует обозначениям, принятым в обобщенной модели: вторая - функциональное направление деятельности (1 - инспекции; 2 -летной службе; 3 - инженерно-авиационной службе и др.) третья - иерархический уровень (1 - отраслевой уровень; 2 - региональный уровень; 3 - уровень авиапредприятия ГА).

Все отношения между объектами системы управления БП можно разделить на информирование и управление. Характер этих отношений приведен в таблице 1.

Таблица 1.

Отношение между субъектами

Обозначения Характер отношения

1 2

1. Отношение информирования на уровне предприятия ГА

К(23,233; К|33,233 Представление информации для обработки и анализа ПИ.

1*223,523. Командир ДО систематизирует информацию по использованию базы данных БП.

\ 2

1^523,303. Командир ЛО представляет командиру ОАО (заместителю командира ОАО по ЛС) итоговые данные за месяц (квартал, полугодие, год) по использованию СО и АПИ и планы мероприятий по повышению качества летной эксплуатации ВС.

К-533,303. Начальник АТК представляет командиру ОАО итоговые данные за месяц (квартал, полугодие, год) в части выявления неисправностей и отказов АТ и планов мероприятий по повышению надежности АТ.

1*233,533. Начальник АТК анализирует и систематизирует число выявленных отказов и неисправностей АТ с использованием СО и АПИ.

^■233,303. КРС авиационного предприятия в условиях функционирования СО и АПИ может обращаться к базам данных за справками или получать необходимые данные по специальному расписанию.

1^-233,523 Представление периодически и по запросу в инспекцию УГА результатов обработки ПИ СО и АПИ и планов мероприятий по повышению БП.

1*513,523. Службы предприятий (М513) представляют командиру Л О необходимую информацию для качественного анализа информации СО и АПИ.

К-303302. Представление в УГА из предприятий ГА периодических анализов по БП с отражением результатов использования СО и АПИ и планов мероприятий по повышению уровня БП и эффективности использования СО и АПИ.

1*223,523. ЛС авиационного предприятия получает КИВЦ по вопросам и периодически информацию и результаты обработки показателей техники пилотирования, выполненной СО и АПИ по вновь разработанным методам и алгоритмам качества работы экипажей.

1*223,533 Подразделения и специалисты АТК ИАС авиационного предприятия получают запросы и периодически информацию и результаты обработки данных СО и АПИ в части надежности АТ.

1*523.222. Передача информации из ЛС ОАО в КИВЦ по результатам анализа данных СО и АПИ для корректировки базы данных и формирования массивов длительного хранения.

1*533,232 Передача информации из АТК в КИВЦ по результатам анализа данных СО и АПИ (по контролю состояния АТ) для корректировки базы данных.

1 2

2. Отношения управления на уровне предприятия ГА.

К303,523; йэоэда Командир авиационного предприятия ежеквартально и раз в год издает приказы о состоянии БП с указанием конкретных мероприятий по повышению уровня БП, предупреждению АП и устранению причин появления неблагоприятных событий. Их направляют во все службы предприятий для детального изучения и исполнения.

^523,123. Командиры ЛО реализуют мероприятия, введенные в действия приказом командира авиационного предприятия в части летной деятельности.

На основании анализа отношений информирования можно отметить следующее: 1. Отношения информирования в авиационном предприятии можно разделить на внутреннее и внешнее. Внутреннее отношения в свою очередь делятся на информирование по функциональным направлениям деятельности служб между службами и информирование руководства (командно-руководящий состав) авиационного предприятия. Внешние отношения состояния БП и оперативной информации о неблагоприятных событиях нарушениях, упущениях, ошибочных действиях специалистов и экипажей при подготовке и выполнении полетов.

Для обобщенной модели системы управления БП матрица отношений имеет вид, приведенный на рис. 4.

М М1 м2 м3 М5

М, У

М2 И

М3 И И

М5 и У

Рис. 4. Матрица отношений обобщенной модели системы управления БП.

Здесь символами И и У обозначены отношения соответственно информирования и управления. Эта матрица раскрывает связи между объектами обобщенной модели. Инфор-

мирование по М характеризуется отношениями: Я|,2 (см. рис. 2.) - передача информации для формирования базы данных; К2>з - представление базы данных для принятия решений; -представление данных для разработки мероприятий; 1^,3 - представление проектов мероприятий. Для управления БП характерны отношения: Яз.] - утверждения (введения в действия) мероприятий; Яз,5 - задания на разработку мероприятий.

Из рассмотренных отношений между объектами следует, что для объекта имеется множество входных потоков информации Квх с характеристиками, определяющими алгоритмы их формирования в объектах, из которых они выходят и множество выходных потоков К-вых. с характеристиками, определяемыми алгоритмами работы данного объекта. Следовательно, каждый объект характеризуется множеством алгоритмов Авх., по которым вырабатывается входная информация для получения выходных данных с требуемыми характеристиками.

Работу каждого объекта можно описать логическим соотношением вида:

УД"" => А"Я"

Для объекта Мпз и М133 справедливы соотношения:

^(^123,223 )=> Лгз^523,123 '> ^(^133,233 )="> 4з1 ^Я3.133 ■

Поскольку Мш и Мш представляют собой множество технических и организационных элементов, непосредственно выполняющих и обеспечивающих полеты, то алгоритмы А123 и А133 должны базироваться на таких методах и средствах, которые обеспечивали бы реализацию этими элементами мероприятий 11523,123 и К533.133, направленных на исключение или минимизацию числа неблагоприятных событий, характеризующих БП.

Технология реализации мероприятий обычно входит в содержание мероприятий, поэтому методы и средства реализации мероприятий должны обеспечивать высокое качество и оперативность выполнения предписанной технологии. Таким образом, алгоритмы Аш и А133 должны содержать организационные формы реализации мероприятий с высоким качеством и оперативностью. Эти формы должны предусматривать детальное изучение содержания мероприятий и технологии их выполнения, составление детальных планов - графиков реализации, поэтапный контроль сроков и качества исполнения, а также отчетность о выполнении и эффекте, полученном в результате проведения каждого мероприятия.

Неблагоприятными событиями в области деятельности ИАС являются отказы и неисправности авиационной техиики. Источниками этой информации служат бортовые регистраторы параметров полета, данные членов экипажа о качестве работы авиационной техники

в полете и сведения инженерно-технического персонала, осуществляющего проверки и осмотры авиационной техники.

По своему первоначальному предназначению бортовые регистраторы параметров полета должны были обеспечивать лишь анализ причин аварийных ситуаций, связанных с экипажем. По мере расширения области использования данных бортовых регистраторов для анализа работы авиационной техники и экипажа возникают дополнительные требования по увеличению количества регистрируемых параметров полета. Поэтому в настоящее время актуальной задачей являются обоснование и выбор контролируемых параметров по работе авиационной техники и действий экипажа.

Для объектов М223 и М233 справедливы соотношения:

^(^223,303 > ^223,523 ^123,223 ^

^(^233,533 )=> ^233^133,233

Объекты Миз и Мгзз являются центром обработки данных (ЦОД) по БП на уровне предприятий ГА. В них осуществляются сбор, накопление, хранение и обработка информации по алгоритмам анализа, диагностики и прогнозирования состояния БП, предупреждения и предотвращения в предприятиях ГА авиационных происшествий. Алгоритмы Ащ и Аиз должны базироваться на таких методах и средствах, которые обеспечивали бы прием информации, формирование массивов различной степени готовности и обработку для решения задач оперативного, периодического и нерегламентированиого анализа БП.

Для объектов Мзоз, М523, Мззз справедливы соотношения:

303.302 > "^303,523 > ^303,533 ) ~-^303 (^233,303 > ^523.303 ' ^533,303> ^302,303 )»

523.303 > ^523,212 > ^523,222 ' ^523,123 ) -^523 (^303,523 ' ^522,523> ^223,523 ) 1 533,303 ' ^533,232 > ^533,212 > ^533,133 ) ^ ^533 (^233,533 • ^303,533 > ^532,533 )•

Объектами М30з, М523 и М533 являются должностные лица и специалисты предприятий ГА, принимающие оперативные решения по предупреждению авиационных происшествий и разрабатывающие мероприятия по повышению БП. Они являются источниками информации для объехтов вышестоящих уровней (УГА и Федерального органа воздушного транспорта), т.е. здесь можно рассматривать раздельно алгоритмы управления Ау и алгоритмы информирования Аи.

Процесс информирования и управления для Мзоз осуществляется на основе управляющих воздействий вышестоящего уровня и информации поступающей от служб и ЦОД авиационного предприятия, т.е.

Следует отметить, что для управления необходимого использовать полные исходные данные, поступающие в Мзоэ-

Алгоритмы управления А'т должны включать методические материалы по организации разработки планов мероприятий, а также методики принятия оперативных решений по информации служб и ЦОД авиационного предприятия. Здесь следует иметь ввиду, что руководитель предприятия только организует работу, а непосредственным исполнителем являются специалисты служб. Поэтому алгоритмы А"зоз в основном включают организационные формы по разработке мероприятий, их рассмотрению и утверждению, которые определены действующими руководящими документами (положение и должностными инструкциями). Исключение составляет принятие оперативных решений по оперативной информации ЦОД. В этой части требуется разработать необходимые формы представления руководству предприятия ГА информации, показатели оценки отдельных факторов БП и технологию информирования.

Таким образом, разработка алгоритмов оперативного информирования руководства авиапредприятия для принятия оперативных решений, описываемых соотношением является актуальной задачей.

Оперативное информирование (ОИ) и оперативное управление (ОУ) осуществляется в соответствии со следующими соотношениями:

Для реализации этих соотношений необходимо разработать технологию с использованием технических средств передачи данных, а также создать методики разработки проектов оперативных решений. Процессы управления и информирования для М523 осуществляются на основании управляющих воздействий руководителя предприятия, летного отдела транспортной авиации и инспекции УГА и информации, поступающих от служб ЦОД авиапредприятия, т.е.

"223.303 "

Алгоритмы А*52з должны основываться на методах периодического оперативного контроля и оценки эффективности мероприятий по повышению БП, предотвращению авиационных инцидентов и других неблагоприятных событий.

Алгоритмы информирования Аиреализуются на основании установленных СО и АПИ форм представления данных.

Процессы управления и информирования для М533 могут быть описаны аналогично М523 и имеют вид:

^133.133 ^ А ¡33 (^303.533>^532.533>^П.»э) • ^(^533,31)3 ' ^533,303' ^533,!23 > ^533,532 ) -Л »3 (^233,533 ) •

На основании изложенного можно отметить:

1. В объектах Мш и М133 осуществляется непосредственная реализация мероприятия, направленных на повышение уровня БП, предупреждение и предотвращение авиационных происшествий. Поэтому содержание алгоритмов А123 и А133 должно включать в себя организационные формы реализации введенных в действие мероприятий.

2. Общих подходов к решению задачи разработки организационных форм на научной основе не существует. Основпыми показателями организационных форм являются качество и оперативность выполнения мероприятий.

3. В условиях создания СО и АПИ на базе современных ЭВМ необходимо решить ряд задач теоретического и экспериментального характера. Наиболее актуальными и сложными задачами является формирование и ведение базы данных, а также повышение достоверности выдаваемой информации.

В третьей главе разработана методика анализа причин отказов и повреждений с оценкой их влияния на БП. Для этого использовалась теория экспертных оценок относительного предпочтения методом Черимена - Акофа, основанного на последовательном выполнении двух процедур: производство оценок путем сравнения каждого объекта (службы, процесса) с «наилучшим» и теста на логичность, состоящего в парном сравнении каждого объекта с комбинацией других объектов. В качестве примера использования этого метода была разработана анкета. Для обработки аналитических экспертных оценок использовались статические методы. Получение с привлечением эвристических методов анализа результаты дали возможность, используя аппарат факторного анализа, построить некоторые модели,

связывающие между собой уровень БП в авиапредприятии и параметры, характеризующие их деятельность.

В общем виде исследуемая модель записывается следующим образом:

у = В, + + В2Х, +... + В}Х+ В„Х„ + , (1)

где: у - зависимая переменная (показатель уровня БП);

- независимая переменная (П/Ф); / - 0,1 ...т ;

- параметр модели; - ошибка модели.

Под X1 подразумевается в общем случае и любые произведения переменных, чье влияние на зависимую переменную исследуется.

Задача состоит в определении оценок параметров путем обработки имеющих результатов наблюдений. При этом в качестве процедуры оценивания используется метод наименьших квадратов, что позволяет получать несмешанные оценки, обладающие минимальными дисперсиями.

Рассмотрим метод регрессивного анализа на примере одномерного случая, т.е. случая, когда исследуемая модель имеет вид:

у = Р,+Р[Х + е (2)

Тогда предсказываемое значение зависимой переменной выражается уравнением:

у = Ь0+Ь,х (3)

где у - предсказываемое значение зависимой переменной.

Для получения оценок Ь„ и Ъ1х результаты наблюдений представляются в уравнении

(2);

(4)

Оценки по методу наименьших квадратов находятся путем минимизации по параметрам и суммы квадратов отклонений от действительной зависимости:

£ = -А*,)' (5)

1.1 1.1

где 8 - сумма квадратов отклонений от действительной зависимости. Из решения получаемой при этом системы двух уравнений находятся выражения для коэффициентов уравнения регрессии (3)

Ь„=у-Ъ{х,

где I и у математические ожидаиия величин х и у; (дг, - - у) центрированные значения величин.

Для оценки точности полученного уравнения (3) анализируется основное уравнение дисперсионного анализа:

р.-уУ^-^^у.-у) О

Которое получается возведением в квадрат и последующим суммированием обеих

частей.

У, ~У* = У, ~У1 "(Я ~У) (8)

Очевидно, что чем ближе к 1 отношение

1[у.-у)г

ы

тем более пригодно полученное уравнение регрессии при использовании для целей предсказания значений зависимой переменной. Отношение И2 в общем многомерном случае называют множественным коэффициентом корреляции и обычно выражают в процентах.

Другая характеристика точности уравнения регрессии - средний квадрат относительной регрессии Б2 - дает оценку дисперсии относительно регрессии 52, которая при достаточно большом числе наблюдений представляет ошибку, с которой любое значение (у) представляется для данного значения (х) по уравнению (3).

Под средним квадратом здесь понимается отношение суммы квадратов

к количеству ее степеней свободы. (Количество степеней свободы показывает, как много независимых элементов информации, получающих из п независимых чисел, требуется для образования данной суммы квадратов). Все выше сказанное можно обобщить для многомерного случая.

Описанный алгоритм множественного регрессионного анализа программно можно реализовать с применением ПЭВМ, а разработанная программа позволяет:

1. Формировать массив исходных данных по нарушениям для каждой из служб авиапредприятия;

2. Производить выборку из массива исходных данных значений тех переменных, которые принимаются за зависимую и независимые переменные;

3. Проводить корреляционный анализ статистических данных;

4. Идентифицировать зависимости показателей БП от П/Ф;

5. Определять точностные характеристики получаемых регрессионных уравнений.

Четвертая глава посвящена использованию статистических показателей безопасности полетов. При этом решены следующие задачи:

—проведен анализ статистических показателей и дана их классификация;

—предложена математическая модель базовой функции изменения определяющих статистических показателей;

—приведена сравнительная оценка тенденции изменения определяющих показателей по их базовым функциям и текущим показателям;

—используя предложенные методы и критерии проведен анализ материалов по отказам и неисправностям в АТБ Домодедово.

Полученные в 4 главе результаты исследований позволяют сделать следующие выводы:

1. Использование существующих показателей для оценки уровня БП имеет определенные недостатки: оценка уровня БП выполняется после совершившегося события (АН, инцидентов и т.д.); принятая методика не позволяет произвести дифференциальную оценку изменения уровня БП, что приводит к тому, что эффективность применения отдельных мероприятий, направленных на уменьшение вредного воздействия того или иного фактора, оценить практически невозможно; в полученных статистических показателях не содержится информации для прогнозирования тенденции изменения уровня БП.

2. Предложенная методика оценки изменения определяющих статистических показателей может быть использована в АТК (АТБ), где происходит систематизация отказов и неисправностей по трем группам факторов (личностному, техническому и окружающей среды), что позволит руководящему составу своевременно вмешиваться в деятельность подразделе-

ний и давать рекомендации в случае ухудшения тенденций изменения уровня БП по тому или иному фактору.

3. Проведенный анализ материалов по отказам и неисправностям в АТК Домодедово показал, что состояние уровня БП нельзя оценивать только по среднегодовым показателям. Снижение показателей БП в этом случае может не отвечать действительному положению дел, поэтому следует оценивать работу парка ВС ежеквартально, что позволит своевременно выявлять ухудшение тенденции изменения показателей БП.

4. Имитационное моделирование статистических показателей на ЭВМ, использующее идею перевыборки наблюденных реализаций показателей, позволяет повысить достоверность оценки и прогноза ЬП.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате исследований получены следующие научные результаты:

1. Проведенный анализ уровня БП в авиапредприятиях свидетельствует о недостаточном информационном обеспечении БП при техническом обслуживании воздушных судов. Определены основные факторы влияющие на БП при техническом обслуживании ВС и приведены недостатки информационного обеспечения БП в АТК (АТБ).

2. Проведенный обзор информационного обеспечения БП показал, что в настоящее время практически отсутствуют информационные связи между различными элементами входящих в состав авиационно-технического комплекса (АТК).

Для изучения вопросов информационного обеспечения применен системный подход, сущность которого заключается в изучении не только вопросов изучения информации служб АТК, но и их взаимосвязи между собой.

3. Разработанные и внедренные на уровне отрасли и региональных управлений ГА АСУ «Безопасность» не организованны на непосредственное использование их информации инженерно-техническим составом авиапредприятия. В рамках АСУ «Безопасность» предлагается ввести подсистему АСУ «Безопасность - АТК», основные принципы которой приведены в данной работе.

4. Проведен априорный и экспертный анализ деятельности авиапредприятия по обеспечению БП.

5. Разработаны алгоритмы факторного анализа показателей БП от причин/факторов.

6. Дана оценка мероприятий по повышению уровня БП в предприятиях ГА.

7. На основе проведенного анализа систем управления факторами БП при ТО ВС предложена структурная схема и модель информационного обеспечения АТК авиапредприятия.

8. На основе анализа существующих статистических показателей БП разработана математическая модель базовой функции изменения определяющих статистических показателей. Дана сравнительная оценка тенденции изменения определяющих статистических показателей по их базовым функциям и текущим отклонениям на примере АТБ Домодедово.

По содержанию диссертации опубликованы следующие основные работы.

В изданиях рекомендованных ВАК для опубликования основных результатов диссертации:

1. Али Махамат Зен Ворими, Дьяконов К.А., Дерюгин А.О. Система определения показателей качества при техническом обслуживании авиационной техники в инженерно-авиационной службе. II Научный Вестник МГТУ ГА - №75 (9). 2004. с. 73-^77.

2. Али Махамат Зен Ворими, Дьяконов К.А., Дерюгин А.О. Структура и методика системы управления качеством технического обеспечения авиационной техники. II Научный Вестник МГ'ГУ ГА - 75 (9). 2004. с. 77ч-83.

3. Али Махамат Зен Ворими. Математическая модель обеспечения заданной вероятности безопасности полетов на борту воздушного судна II Научный вестник МГТУ ГА - 108, 2006 с.

В других изданиях:

4. Али Махамат Зен Ворими. Обеспечение безопасности полетов и летной годности ВС в Республики Чад. II ГА на современном этапе развития науки, техники и общества, МГТУ ГА, 2006, с. 6

Подписано в печать 23.03.07г. Печать офсетная Формат 60x84/16 1,16 уч.-изд. л. 1,25 усл.печ.л._Заказ №331/ _Тираж 70 экз.

Московский государственный технический университет ГА 125993 Москва, Кронштадтский бульвар, д. 20 Редакционно-юдателъский отдел 125493 Москва, ул. Пулковская, д,6а

© Московский государственный технический университет ГА, 2007

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ИНЖЕНЕРНО-АВИАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЁТОВ ВС.

1.1. Анализ нарушений и отклонений, снижающий уровень БП при техническом обслуживании ВС.

1.2. Основные недостатки информационного обеспечения безопасности полетов при техническом обслуживании ВС.

1.3. Анализ существующих информационных систем, применяемых при техническом обслуживании ВС в целях повышения уровня БП.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ, МЕТОДИКИ АНАЛИЗА И УПРАВЛЕНИЯ ФАКТОРАМИ ИНЖЕНЕРНО-АВИАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ.

2.1. Организационно-структурная схема информационного обеспечения авиационно-технического комплекса.

2.2. Обобщающая модель управления факторами БП.

2.3. Отношения между объектами.

2.4. Алгоритмы работы объектов.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ АНАЛИЗА ПРИЧИН ОТКАЗОВ И ПОВРЕЖДЕНИЙ И ОЦЕНКА ИХ ВЛИЯНИЯ НА БЕЗОПАСНОСТЬ ПОЛЕТОВ.

3.1. Априорный анализ структуры авиапредприятия и его подразделений с точки зрения ее влияния на безопасность полетов.

3.2. Методика проведения экспертных оценок деятельности авиапредприятия по обеспечению безопасности полетов.

3.3. Алгоритм факторного анализа показателей безопасности полетов от причин-факторов.

3.4. Оценка мероприятий по повышению уровня безопасности полетов к авианредпрни тиях ГА.

ГЛАВА 4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ.

4.1. Анализ существующих статистических показателей безопасности полётов.

4.2. Математическая модель базовой функции изменения определяющих статистических показателей.

4.3. Сравнительная оценка тенденции изменения определяющих показателей по их базовым функциям и текущим показателям.

4.4. Анализ материалов по отказам и неисправностям в АТБ Домодедово за 1991-1992 гг.

Актуальность темы. исновным показателем качества функционирования авиационной транспортной системы является безопасность полетов, обеспечение которой рассматривается как актуальная, наиболее сложная проблема в области эксплуатации воздушного транспорта. Ее современное состояние характеризуется созданием общей теории безопасности полетов и переходом из области анализа в область целевого управления.

Анализ авиационных происшествий в ГА показывает, что большинство их произошло по вине личного состава. Основными причинами авиационных происшествий, связанных с личностными факторами, являются: неудовлетворительная организация летной работы, низкий уровень дисциплины членов экипажей, недостаточный уровень профессиональной подготовки части летного состава к пилотированию воздушного судна и эксплуатации его систем в усложненных условиях.

В ГА обработка полетной информации играет важную роль в деле повышения безопасности полетов и экономичности работы воздушного транспорта. Полетная информация является единственным объективным источником информации о деятельности экипажа в течении всего полета, поэтому систематический контроль и оценка летной деятельности экипажа на основе обработки полетной информации обеспечивает значительное повышение уровня профессиональной подготовки экипажей. В инженерно-авиационной службе систематическая обработка полетной информации и особенно каждого полета может привести к существенному изменению методов технического обслуживания и ремонта воздушных судов.

В перспективе при доработке систем объективного контроля с целью регистрации и обработки параметров работы силовой установки (частоты вращения ротора высокого давления, вибрации) возможно осуществить диагностику прогнозирования авиадвигателей и на этой основе определять фактическое их техническое состояние.

Улучшение организации летной работы и состояния авиационной техники на основе средств объективного контроля предусматривает систематический контроль каждого выполненного полета, выявление и систематизацию нарушений со стороны экипажей и разработку эффективных мероприятий по повышению уровня безопасности полетов. Основу средств объективного контроля составляет наземная обработка полетной информации.

Решить проблему значительного увеличения числа контролируемых полетов в рамках существующей системы обработки полетной информации не предоставляется возможным. Требуется создание современных систем обработки и анализа полетной информации на базе современных средств вычислительной техники.

Главным средством ДЛЯ осуществления этого направления выступает научно-технический прогресс в ГА. На прежней материально технической основе координальных перемен добиться невозможно.

Поэтому, важнейшим фактором, определяющим ускорение научно-технического процесса в ГА, является создание И оснащение отрасли новой авиационной техникой, которая по своему техническому уровню должна обеспечить высокий уровень эффективности ее технической эксплуатации.

Большой вклад в решении указанных проблем внесен специалистами НИИ, учебных заведений и предприятий ГА, авиационной промышленности и ВВС, а также работами Сакача Р .В., Вороновича А.П., Воробьева В.Г., Барзиловича Е.Ю., Хамракулова И.В., Зубкова Б.В., Кузнецова В.И., Лысенко Н.М., Жулева В.И., Иванова B.C. и других ученых. В то же время созданию новых и развитию уже существующих автоматизированных информационных систем мешают недостаточное методическое обеспечение, отсутствие научно-обоснованных методов управления факторами безопасности полетов и критериев оценки уровня безопасности полетов позволяющих решать оптимизационные задачи и проводить оценку соответствия авиационной техники и ее эксплуатации требованиям безопасности полетов. Разработке таких систем и методов позволяющих повысить эффективность инженерно-авиационного обеспечения безопасности полетов соискатель и посвятил свои научные исследования, основные результаты которых представлены в настоящей диссертации. В настоящее время оценка БП в основном осуществляется по неблагоприятным событиям типа "Авиационное происшествие" и "Инцидент". При этом существующие показатели характеризуются низкой информативностью, что особенно проявляется на нижних иерархических уровнях авиационной транспортной системы. Повышение точности и объективности оценок БП связывается с расширением их информационной базы за счет неблагоприятных событий более низких рангов.

Из выше изложенного следует, что повышение объективности оценки БП и эффективности управления ее состоянием возможно на основе учета параметров функционирования авиационной транспортной системы. Перспективным направлением решения этих задач является совершенствование системы управления факторами БП на основе системы обработки и анализа полетной информации.

Таким образом, актуальность темы диссертационной работы обосновывается необходимостью совершенствования системы управления факторами БП путем разработки и внедрения методов повышения качества и эффективности использования полетной информации в эксплуатационных предприятиях ГА, для разработки новых методов информирования лиц, разрабатывающих мероприятия и принимающих решения по повышению БП, надежности авиационной техники, качества работы экипажей и инженерно-технического состава по предупреждению авиационных происшествий.

Цель диссертационной работы - повышение безопасности полетов ВС за счет факторов инженерно-авиационного обеспечения на уровне авиапредприятия.

Основные задачи исследования. Для достижения указанной цели в работе поставлены следующие задачи исследования:

1. 1 .Современное состояние проблемы инженерноавиационного обеспечения БП ВС.

2. 2.Разработка модели информационного обеспечения, методики анализа и управления факторами инженерно-авиационного обеспечения БП.

3. 3.Разработка методики анализа причин отказов и повреждений и оценки их влияния на БП.

4. 4.Использование статистических показателей БП и реализация результатов исследования.

Методы исследования. Поставленные задачи решались на основе использования аналитических и экспериментальных методов исследования. В качестве аналитических использовались методы, применяемые в теории сложных систем, теории планирования эксперимента, теории вероятностей и математической статистики.

В качестве экспериментальных - метод пассивного эксперимента, в реальных эксплуатационных условиях, метод экспертных оценок. При разработке расчетных алгоритмов использовались методы математического моделирования.

Научная новизна работы состоит в разработке:

- методики анализа деятельности служб авиапредприятий и их взаимодействия по вопросам БП;

- информационной модели системы анализа и управления факторами

БП;

- критериев оценки уровня БП и соответствия их требования безопасной эксплуатации воздушных судов;

- методики оценки мероприятий по повышению уровня БП в авиапредприятиях ГА.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы.

Выводы

1. Использование существующих показателей для оценки уровня БП имеет определенные недостатки: оценка уровня БП выполняется после свершившегося события (АН, инцидентов и т.д.); принятая методика не позволяет произвести дифференциальную оценку изменения уровня БП, что приводит к тому, что эффективность применения отдельных мероприятий, направленных на уменьшение вредного воздействия того или иного фактора, оценить практически невозможно; в полученных статистических показателях не содержится информации для прогнозирования тенденции изменения уровня БП.

2. Предложенная методика оценки изменения определяющих статистических показателей может быть использована в АТК (АТБ), где происходит систематизация отказов и неисправностей по трем группам факторов (личностному, техническому и окружающей среды), что позволит руководящему составу своевременно вмешиваться в деятельность подразделений и давать рекомендации в случае ухудшения тенденций изменения уровня БП по тому или иному фактору.

3. Проведенный анализ материалов по отказам и неисправностям в АТК Домодедово показал, что состояние уровня БП нельзя оценивать только по среднегодовым показателям. Снижение показателей БП в этом случае может не отвечать действительному положению дел, поэтому следует оценивать работу парка ВС ежеквартально, что позволит своевременно выявлять ухудшение тенденции изменения показателей БП.

4. Имитационное моделирование статистических показателей на ЭВМ, использующее идею перевыработки наблюденных реализаций показателей, позволяет повысить достоверность прогноза БП.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований получены следующие научные результаты:

1. Проведенный анализ уровня БП в авиапредприятиях свидетельствует о недостаточном информационном обеспечении БП при техническом обслуживании воздушных судов. Определены основные факторы влияющие на БП при техническом обслуживании ВС и приведены недостатки информационного обеспечения БП в АТК (АТБ).

2. Проведенный обзор информационного обеспечения БП показал, что в настоящее время практически отсутствуют информационные связи между различными элементами входящих в состав авиационно-технического комплекса (АТК).

Для изучения вопросов информационного обеспечения применен системный подход, сущность которого заключается в изучении не только вопросов изучения информации различных служб АТК, но и их взаимосвязи между собой.

3. Разработанные и внедренные на уровне отрасли и региональных управлений ГА АСУ "Безопасность" не организованы на непосредственное использование их информации инженерно-техническим составом авиапредприятия. В рамках АСУ "Безопасность" предлагается ввести подсистему АСУ "Безопасность-АТК" основные принципы которой приведены в данной работе.

4. Проведен априорный и экспертный анализ деятельности авиапредприятия по обеспечению БП.

5. Разработаны алгоритмы факторного анализа показателей БП от причин-факторов.

6. Дана оценка мероприятий по повышению уровня БП в предприятиях

ГА.

7. На основе проведенного анализа систем управления факторами БП при ТО ВС предложена структурная схема и модель информационного обеспечения АТК авиапредприятия.

8. На основе анализа существующих статистических показателей БП разработана математическая модель базовой функции изменения определяющих статистических показателей. Дана сравнительная оценка тенденции изменения определяющих статистических показателей по их базовым функциям и текущим отклонениям на примере АТК Домодедово.

1. Балашов Н.И.,Белюнов А.Н., Солодихин Г.М. Натуральный эксперимент. М; Радио и связь, 1982.-304 с.

2. Бурков В.Н. Экспертные оценки в управлении. М; Наука, 1977, 124 с.

3. Длин A.M. Математическая статистика в технике,М; Советская наука, 1951,-292 с.

4. Дьяков Н.С.,Круг Г.Я., Применение метода ранговой корреляции при исследовании сложного производственного процесса.

5. Иващенко М.И., Юдина Л.Я. Систематизация и обработка экспертных оценок. Труды МЭИ, вып. 635 М; 1975 10 с.

6. Инструкция по организации на предприятиях ГА систематического сбора, обработки, обобщения и анализа полетной информации. М; Воздушный транспорт, 1984, 183 с.

7. Маликов А.Г. Основы построения АСУ М; Высшая школа, 1981, 248 с.

8. Методы экспертных оценок, М; Наука, 1975 47 с, 9. Методика анализа надежности авиационной техники на эксплуатационных предприятиях ГА М; МГА, 1979, 32 с.

9. Наставление по технической эксплуатации и ремонту авиационной техники в Гражданской авиации России (НТЭРАТ ГА-93) М; ТОО "Триада,ЛТД" по заказу АО "Интерпроект" 1994 г.

10. Прокофьев А.И., Надежность и безопасность полетов, М; Машиностроение; 1965 180 с.

11. Руководство по эксплуатации системы "Безопасность-1" М; Воздушный транспорт; 1964 216 с.

12. Себер Д.Ж. Линейный регрессивный анализ М; Мир, 1980, 320 с.

13. Сакач Р.В.,Зубков Б.В., Давиденко и др. Безопасность полетов, М; Транспорт, 1989 -239 с.

14. Трухаев Р.И., Торшаков И. С, Факторный анализ в организационных системах., М; Радио и связь, 1965, 185 с.

15. Уильсон Р. Введение в теорию графов., М; Мир, 1977,-208

16. Хамракулов И.В.,Зубков Б.В., Эффективность использования полетной информации. М; Транспорт, 1991, 174 с.

17. Черимен И., Акор Р., Арноф JI. Введение в, исследование операций. М; Наука 1968,-52 с.

18. Яноши Л., Теория и практика обработки результатов измерений, М; Мир, 1968,-462 с.

19. Digital Magnetic Таре Instrumentation System used for the Flight Development of the Hawrer Siddely Harrier 6ln IAIS Crenfield. England, 1970, March.

20. Prac. 6th Internal Aerospace Instrumentation Symposium Crenfield, England, 1970, March.

21. Vicrery 61enn L. F-16 avionica maintenance concept and multinational aspect "AUTOTEST CON878, Int. Automat. Test. Conf., San Diego, 1978, Conf. rec." New York, NY. 1978, p.336-339

22. Tiley P.L. Bubble gum, ailing wire and ASIP "Aerospace Safety", 1980, 36, n.2,p 22-23.

23. Илюшин В.Б.,Чадеев B.M. Идентификация по вероятностному критерию. Автоматика и телемеханика, 1995, №6.113