CC BY
71
УДК 004.891.3
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТИ НА САМОЛЁТЕ
© 2018 О.В. Перфильев, С.Г. Рыжаков, В.А. Должиков Ульяновский филиал конструкторского бюро ПАО «Туполев»
Статья поступила в редакцию 01.11.2018 г.
В статье представлена интеллектуальная система для поиска неисправности на борту самолета, оборудованная сетью, которая разделена на защищенную зону, называемую зоной авионики, и открытую зону. Программный модуль открытой зоны содержит математическую модель оборудования самолёта, имеет возможность вводить в неё отказы, фиксировать её состояние, сравнивать его с записью в бортовом журнале, генерировать представление страниц электронного документа технического обслуживания и передавать их в первый компьютер при совпадении состояния математической модели с записью в бортовом журнале. Ключевые слова: интеллектуальная система, самолет, поиск неисправностей.
Термины и определения
Бортовой журнал - компьютерное мобильное программное приложение с удобным интерфейсом на планшете, смартфоне летчика или авиатехника, в нем размещен электронный документ с описанием неисправности.
Математическая модель оборудования самолёта - математическая модель, реализующая функцию O = Ф (П).
Область значений функции Ф - множество отказов оборудования, которые могут быть зафиксированы экипажем или собраны компьютером закрытой зоны за время полёта всего парка самолётов данного типа. К ним относятся: несвоевременное прохождение (не прохождение) индикации (сигнализации) работы устройств, агрегатов, функций; сообщения об отказах быстросменных блоков; несвоевременное включение (отключение) устройств и агрегатов, функций блоков.
Область определения функции Ф - множество причин отказов компонентов (отказы проводников электрических соединителей, автоматов защиты и предохранителей, сигнализаторов, переключателей, источников питания, электро-радио элементов в конструкции самолётных электросборок).
Математическое моделирование отказа -введение в математическую модель компонентов отказов и задержек распространения сигналов в линиях электрических связей.
Программный модуль компьютера открытой зоны - содержит математическую мо-
Перфильев Олег Владимирович, кандидат технических наук, инженер-конструктор 2 категории. E-mail: oleg_perfiliev@mail.ru
Рыжаков Станислав Геннадьевич, кандидат технических наук, директор.
Должиков Владимир Александрович, первый заместитель директора поЭРАНО.
дель оборудования самолёта, выполняет математическое моделирование отказа, сравнивает её с записью в бортовом журнале, изменяет область значений и область определения функции Ф по команде оператора.
Код отказа - перечень отказов в виде цифр, регистрируемых бортовой системой технического обслуживания (БСТО) с указанием номера системы и подсистемы.
Задачи исследования:
- с помощью математической модели оборудования установить взаимно однозначное соответствие между неисправностью, записанной в бортовом журнале и множеством причин, которые к ней могут привести;
- в течение жизненного цикла изделия наращивать список рассматриваемых неисправностей (значений функции) и список причин (область определения функции).
ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА
Система состоит из двух частей, 1 и 2, соответственно находящихся в зоне (ЗА) авионики и в открытой зоне (03). Зона авионики включает в себя рабочее место оператора 7, первый компьютер 4 и бортовой журнал 5.
В качестве первого компьютера 4, например, может выступать бортовая система технического обслуживания (БСТО), в которой регистрируются отказы, случившиеся в полёте.
Открытая зона включает в себя:
- второй компьютер 3, например компьютер базового аэропорта авиакомпании;
- рабочее место оператора 8;
- программный модуль 6, содержащий математическую модель оборудования самолёта.
Первый компьютер 4 взаимодействует с программным модулем 6 второго компьюте-
ра 3, который связан с первым компьютером 4 из зоны авионики 1 через однонаправленную линию связи, проходящую от зоны авионики до открытой зоны. Программный модуль 6 содержит математическую модель оборудования самолёта.
Математическая модель оборудования создаётся на основе конструкторской документации разработчика самолёта и загружается в программный модуль компьютера 3 открытой зоны.
Коды отказов, случившихся в данном полёте, в базовом или транзитном аэропорте передаются из первого компьютера 4 зоны авионики (см. Рис.1) во второй компьютер 3 открытой зоны. Второй компьютер 3 с помощью программного модуля 6, запускает имитацию отказов компонентов из области определения функции Ф математической модели ВС, фиксирует появление значения функции Ф, совпадающее с анализируемым кодом отказа. Фиксирует компоненты, отказы которых соответствуют данному значению функции Ф.
Соответствующие этому значению функции Ф отказы компонентов являются причинами рассматриваемого отказа.
Выявив компоненты, отказы которых приводят к данному отказу (неисправности), программный модуль 6 генерирует соответствующие технологические карты по их обслуживанию и передаёт по защищённой сети Интернет на ноутбук, планшет или смартфон на рабочее место оператора технического обслуживания 7 для устранения отказа компонентов.
В том случае, если после выполнения предписанных операций по технологическим картам (ТК), устранения отказа не произошло, поиск причин отказа выполняется традиционным способом. После устранения отказа, оператор с рабочего места 7, по защищённой сети Интернет направляет отчёт на рабочее место оператора 8 для уточнения области определения функции Ф математической модели оборудования. Отчёт оператора 7 представляет собой словесное описание установленной причины отказа.
Рис. 1. Работа компьютерной системы технического обслуживания: 1 - зона (ЗА) авионики; 2 - открытая зона (03); 3 - второй компьютер; 4 - первый компьютер; 5 - бортовой журнал; 6 - программный модуль; 7 - рабочее место оператора; 8 - рабочее место оператора ТО
В том случае, если программный модуль второго компьютера 3 не обнаружил код отказа по результатам работы математической модели, то программный модуль второго компьютера 3 добавляет этот код (тип) отказа в область значений функции Ф, сообщает по защищенной сети Интернет на ноутбук, планшет или смартфон на рабочее место оператора технического обслуживания 7 о необходимости поиска и устранения причин отказа традиционным способом (Рис. 2). Однако, после определения причин данного отказа, оператор с рабочего места 7 по защищенной сети Интернет направляет отчёт на рабочее место оператора 8 для уточнения области определения функции Ф математической модели оборудования и алгоритма моделирования.
Сведения об отказе, записанные экипажем в бортовой журнал 5, передаются оператором 7 оператору 8 открытой зоны по защищенному каналу сети Интернет. Оператор 8 формирует с помощью программного модуля 6 второго компьютера 3 код отказа и запускает имитацию отказов компонентов из области определения
функции Ф математической модели самолёта. Выявив компоненты, отказы которых приводят к данному отказу, программный модуль генерирует соответствующие технологические карты по их обслуживанию и передает по защищенной сети Интернет на ноутбук, планшет или смартфон на рабочее место оператора технического обслуживания 7 для устранения отказа компонентов. Дальнейшее устранение причин отказа и уточнение функции Ф происходит в соответствии с алгоритмом (Рис.2, 2а).
Как видно из алгоритма работы системы, поиск причин неисправности и генерирование соответствующих технологических карт ведётся автоматически вторым компьютером 3 открытой зоны с помощью программного модуля 6. При этом нет необходимости иметь в первом компьютере 4 зоны авионики программный модуль с деревом отказов и выполнять его уточнение в процессе жизненного цикла самолёта. Все возможные причины отказа, встретившиеся в течение жизненного цикла всего парка самолётов, вычисляются программным модулем 6 во втором компьютере Ъ открытой зоны, а сам
устрзнЛ^ —
Рис. 2
Рис. 2а
Рис. 2, 2а. Алгоритм работы компьютерной системы технического обслуживания: 4 - первый компьютер; 6 - программный модуль; 7 - рабочее место; 8 - оператор ТО
программный модуль 6 обновляется в соответствии с описанным алгоритмом.
Использование программного модуля 6 с математической моделью оборудования позволяет повысить эффективность поиска неисправности, так как второй компьютер 3 выявляет все компоненты бортовой кабельной сети, являющиеся причиной данного отказа. Нет необходимости разрабатывать дерево отказа, создавать дорогостоящие и малоэффективные Руководства по диагностике неисправности (РДН) и поддерживать их в актуальном состоянии.
На Рис. 3 представлена модификация системы, содержащая третий компьютер 9, например сервер разработчика самолета, предназначенный для:
- формирования и модификации математической модели оборудования самолёта в ходе выполнения опытно-конструкторских работ;
- хранения актуальных релизов математической модели оборудования самолёта и резервирования данных;
- поиска неисправности с помощью математической модели оборудования самолёта программного модуля;
- обеспечения соединения по протоколу TCP/IP с рабочим местом оператора технического обслуживания (ТО);
- аутентификации и авторизации оператора технического обслуживания при подключении и тестировании программного модуля (моделирование отказов);
- обеспечения защиты данных от взлома
На Рис. 4, 4а представлена модификация алгоритма работы программного блока 6 второго компьютера и оператора 7
В том случае если оператору 7 не удалось найти причину отказа традиционным способом, он направляет код отказа по защищённой сети Интернет в третий компьютер 9, для получения дополнительных рекомендаций по устранению отказа. После определения причин данного отказа, оператор с рабочего места 7 по защищён-
Рис. 3. Работа модифицированной компьютерной системы технического обслуживания: 1 - зоне (ЗА) авионики; 2 - открытая зона (03); 3 - второй компьютер; 4 - первый компьютер; 5 - бортовой журнал; 6 - программный модуль; 7 - рабочее место оператора ТО; 8 - рабочее место оператора; 9 - третий компьютер
Рис. 4. Алгоритм поиска неисправности
ной сети Интернет направляет отчёт на рабочее место оператора 8 и в третий компьютер 9, для уточнения области определения функции Ф компьютера 2 и области определения функции Ф компьютера 3 математической модели оборудования и алгоритма моделирования.
Наличие третьего компьютера 9 и его связь с оператором технического обслуживания 7 обеспечивает совершенствование математической модели в течение жизненного цикла самолёта и повышение глубины и точности поиска неисправных компонентов оборудования.
Рис. 4а. Алгоритм поиска неисправности
Применение системы позволит:
- не обращаться постоянно к иногда устаревшей (неактуальной) эксплуатационно-технической и ремонтно-технической документации (в бумажном или сканированном виде);
- максимально устранить необоснованные демонтажно-монтажные работы на борту;
- отказаться от последовательного перебора всех возможных причин при поиске неисправностей, что значительно сэкономит время;
- постоянно наращивать и актуализировать программный комплекс актуальной информацией по нахождению неисправностей в течение жизненного цикла парка самолётов.
INTELLECTUAL TROUBLESHOOTING SYSTEM BY PLANE
© 2018 O.V. Perfilev, S.G. Ryzhakov, V.A. Dolzhikov
Ulyanovsk Branch of the Design Bureau of PJSC «Tupolev»
The article presents an intelligent system for troubleshooting on board an aircraft, equipped with a network that is divided into a protected zone, called an avionics zone, and an open zone. The open zone software module contains a mathematical model of aircraft equipment, has the ability to enter failures into it, record its state, compare it with the entry in the logbook, generate a presentation of the electronic maintenance document pages and transfer them to the first computer when the mathematical model state matches the entry logbook. Keywords: intelligent system, aircraft, troubleshooting
Oleg Perfilyev, Ph.D., Design Engineer 2 cat. E-mail: oleg_perfiliev@mail.ru Stanislav Ryzhakov, Ph.D., Director. Vladimir Dolzhikov, Vice-Director of ERANO.
