CC BY
47
2006
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники.
Безопасность полетов
№99
УДК 621.396
К ОЦЕНКЕ ВЛИЯНИЯ УРОВНЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВЛЕННОСТИ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТАВА НА ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА
Н.В. ГЕВАК, В.Н. ЩЁГОЛЕВ
Статья представлена доктором технических наук, профессором Воскобоевым В.Ф.
Обсуждается задача оценки влияния уровня профессиональной подготовленности инженерно-технического состава на показатели эффективности системы технической эксплуатации и ремонта авиационной техники.
Процесс эксплуатации авиационной техники (АТ) представляет собой целенаправленную деятельность личного состава, в результате которой обеспечивается успешное использование её по назначению. Данный процесс можно представить в виде взаимосвязанных этапов, каждый из которых подразумевает совокупность работ по приёмке изделий, их настройке, применению, восстановлению при их отказе и многое другое.
Оперативность и качество указанных работ зависят от множества факторов, одним из которых является квалификация инженерно-технического состава (ИТС).
Целью настоящей работы является оценка влияния уровня профессиональной подготовленности ИТС на показатели эффективности системы технической эксплуатации и ремонта (СТЭиР).
Исследование проводится с помощью имитационной модели технической эксплуатации (ТЭ) с учётом реальных этапов собственно процесса эксплуатации и применения АТ.
Процесс ТЭ состоит из сменяющих друг друга интервалов времени: использование по назначению (полёт), выполнение операций технического обслуживания (ТО), а также интервалов времени, в течение которых летательный аппарат (ЛА) простаивает в ожидании полёта или ТО. В модели имитируются элементарные этапы, составляющие процесс ТЭ, с сохранением их логических связей и последовательности во времени. Использование этого метода даёт возможность решения задачи оценки влияния классности ИТС на показатели эффективности СТЭиР.
В качестве основных показателей эффективности системы ТЭ в имитационной модели выбраны:
КВПЗ - коэффициент выполнения полётного задания;
КГ - коэффициент готовности;
g - средние удельные затраты времени в процессе эксплуатации, приходящиеся на один час безотказной работы ЛА.
КВПЗ определяется отношением количества выполненных за отчётный период самолёто-вылетов к количеству планируемых на тот же период времени самолёто-вылетов. КВПЗ наиболее полно характеризует возможности ИТС по обеспечению планируемого на определённый период количества самолётовылетов.
КГ определяется отношением среднего времени безотказной работы ЛА за отчётный период к сумме средних величин безотказной работы и восстановления ЛА за тот же период.
Величина g определяется отношением суммарных затрат времени на эксплуатацию ЛА к суммарной наработке его в исправном состоянии за один и тот же период времени [1].
При имитационном моделировании вводится также ряд вспомогательных показателей эффективности:
- суммарное количество отказов ЛА за отчётный период;
tЭКС - суммарные затраты времени на эксплуатацию ЛА;
%ОС - суммарные затраты времени на восстановление ЛА после отказа;
^ИСП - суммарная наработка ЛА в исправном состоянии.
Использование вспомогательных показателей даёт возможность более детально исследовать влияние подготовленности ИТС на эффективность системы ТЭ.
В разработанной имитационной модели длительность работ, проводимых на АТ в день полётов (предполётная подготовка, к повторному полёту и послеполётная), а также работ в специально отведённые дни (целевые осмотры и проверки, периодические работы, контрольные осмотры, юстировочные и радиодевиационные работы и др.), формируется случайным образом по закону бета-распределения в определённых интервалах в зависимости от вида работ. При отказе АТ проводятся восстановительные работы, длительность которых формируется также по закону бета-распределения.
Будем характеризовать классность ИТС величиной моды бета-распределения. В первом приближении параметры бета-распределения целесообразно выбирать такими, чтобы мода для каждого класса ИТС увеличивалась с уменьшением уровня профессиональной подготовленности ИТС. Графически это представлено на рис. 1, где функция £т соответствует классу ИТС ’’Мастер”, А - 1 классу, £2 - 2 классу, £3 - 3 классу.
^(1) £1(1) £2(1) £3(1)
Рис. 1. Вид бета-распределения для 4-х классов ИТС
Определение технического состояния (ТС) ЛА производится измерением некоторых информативных признаков. В качестве информативного признака было выбрано пребывание обобщённого параметра (ОП) 8 в заданной зоне области его определения, представляющей собой интервал от 0 до 1. На рис. 2 представлена зависимость, показывающая изменение параметра 8 с течением времени эксплуатации, где 1Н - среднее время наработки на отказ.
Рассмотрим ЛА, состоящий из 5-и условных систем. ЛА считается работоспособным, если работоспособны все входящие в него системы. Каждая система характеризуется одним обобщённым параметром, поведение которого полностью определяет её ТС. В свою очередь, каждый ОП представляет собой векторный сигнал, содержащий стимулирующие и измеряемые компоненты, определяемые техническим состоянием функциональных элементов, структурой объекта РЭО и обеспечивающие заданный объём диагностирования [1]. Если значение ОП находится в пределах области работоспособности, то есть от 0 до 1, то система считается исправной, при достижении границ этой области фиксируется отказ системы и принимается решение о проведении восстановительных работ.
Рис. 2. Зависимость параметра 8 от времени эксплуатации
Для описания результатов работ, связанных с ремонтом объекта ЛА, используем такую характеристику, как функция качества восстановления (ФКВ). Характер ФКВ зависит от множества факторов, одним из которых является квалификация ИТС [1].
Поставим в соответствие каждому классу профессиональной подготовки свою собственную ФКВ: ФКВ - 1 - после восстановления значение ОП равно номинальному (полное восстановление);
ФКВ - 2 - значение ОП распределено равномерно от 0 до 0,33;
ФКВ - 3 - значение ОП распределено от 0 до 0,66;
ФКВ - 4 - значение ОП равномерно распределено от 0 до 1.
Графически данные распределения ОП представлены на рис. 3 соответственно.
Б
1
0
0,33
Б
1
0,66
▲ Б А і
1 —
► 0
Рис. 3. Распределение значений ОП Б
Длительность отчётного периода, в течение которого эксплуатировалась АТ, составляет 1 год. Моделирование проводилось отдельно для каждого из 4-х классов ИТС.
В результате проведённого исследования были получены следующие усреднённые оценки показателей эффективности СТЭиР, (табл. 1, рис. 4).
Таблица 1
Усреднённые оценки показателей эффективности СТЭиР
Б
1
0
р
р
б
а
0
р
р
г
в
Классность ИТС 2-е количество запланированных вылетов 2-е количество несостояв-шихся вылетов Квпз Кг 8 2-е количество отказов
Мастер 12480 3237 0,85 0,72 1,74 3219
1 3877 0,83 0,65 1,92 3514
2 5175 0,80 0,54 2,32 4011
3 6235 0,76 0,43 2,72 4698
Как видно из таблицы, чем ниже профессиональный уровень ИТС, эксплуатирующего АТ, тем заметнее снижаются такие показатели, как коэффициент выполнения полётного задания КВПЗ, коэффициент готовности КГ; при этом средние удельные затраты времени в процессе эксплуатации возрастают. Одновременно было установлено, что классу ИТС с более низкой подготовкой соответствует большее суммарное число отказов (рис. 5).
Вследствие того, что результаты моделирования приводят к получению статистических оценок введённых показателей, необходимо проверить, имеется ли реальное различие между ними. Это было выполнено на основе проверки гипотезы о равенстве двух центров распределения [3].
3
2,5
2
,5
2,72
.,5/'
0,5-/
,5-
0-
1,92 2,32 -О р
1,74 _/у £
1 1 “Ё Л | 1 у нь
Мастер 1 1 класс 1 2 класс 3 класс
■ ср. Квпз В ср.Кг
□ ср^(труд/з)
/
Рис. 4. Диаграмма коэффициентов КВПЗ, КГ , g
мастер
1 класс ф 3514
2 класс
3 класс 4698
( ) 2000 4000 6000
Рис. 5. Распределение отказов по классам подготовленности ИТС
Проводилось попарное сравнение двух соседних оценок: ’’Мастер” - 1 класс, 1 класс - 2 класс и т.д.; в результате было установлено, что расхождение между средними существенно.
Таким образом, исследования процесса ТЭ при помощи имитационной модели позволили количественно оценить влияние уровня профессиональной подготовленности ИТС на процесс подготовки и применения АТ. Так, значение коэффициента КВПЗ при условии, что АТ эксплуатирует ИТС с уровнем ”3 класс”, снижается на 11% по отношению к ИТС с классом ’Мастер”. При тех же условиях значение коэффициента КГ снижается на 40%, значение g возрастает на 56%, а количество отказов увеличивается на 46%. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что профессиональная подготовленность ИТС оказывает существенное влияние на эффективность процесса эксплуатации АТ. Эффективность и качество инженерно-технической подготовки (ИТП) зависят от используемых форм и методов обучения, которые должны учитывать постоянную модернизацию эксплуатируемой АТ и возрастающую сложность устанавливаемого на ней оборудования. Одной из возможностей повышения качества ИТП является внедрение перспективных эмулирующих тренажёров (ЭТ), в основе которых лежит использование метода эмуляции оборудования [5]. Применение ЭТ позволит более наглядно и детально представить обучаемым технологию проведения множества работ, связанных с подготовкой к применению, использованию по назначению, а также работ по восстановлению АТ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Барзилович Е.Ю., Воскобоев В.Ф. Эксплуатация авиационных систем по состоянию. - М.: Транспорт, 1981.
2. Статистические модели в инженерных задачах / Г.Хан, С.Шапиро / Под ред. В.В. Налимова. - М.: Мир, 1969.
3. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики. - М.: Наука, 1969.
4. Соломонов П.А. Технические вопросы обеспечения безопасности полётов. - М.: Военное издательство, 1975.
5. Применение метода эмуляции оборудования - путь к снижению стоимости процесса обучения // Бортовые системы и специальное оборудование. НТИ, 1998, № 5.
HOW TO ESTIMATE THE EFFECTS OF SKILLS LEVEL OF MAINTENANCE PERSONNEL ON THE EFFECTIVENESS PARAMETERS OF THE MAINTENANCE AND REPAIR SYSTEM
Gevak N.V., Schegolev V.N.
The paper discusses the problem of estimating maintenance personnel skill level effect on the effectiveness parameters of the aircraft maintenance and repair system by statistic simulation methods.
Сведения об авторах
Гевак Николай Владимирович, 1967 г.р., окончил КВВАИУ (1989), кандидат технических наук, заместитель начальника факультета ВВИА им. Н.Е. Жуковского, автор 18 научных работ, область научных интересов -эксплуатация сложных технических систем и современные информационные технологии.
Щёголев Вячеслав Николаевич, 1977 г.р., окончил ВВИА им. Н.Е. Жуковского (2003), адъюнкт, автор 2 научных работ, область научных интересов - эксплуатация сложных технических систем.
