МЕТОДИКА СОГЛАСОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОДСИСТЕМ АДАПТИВНОЙ СИСТЕМЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СРЕДСТВ АЭРОДРОМНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

УДК 629.083

ГРНТИ 78.25.13

МЕТОДИКА СОГЛАСОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОДСИСТЕМ АДАПТИВНОЙ СИСТЕМЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СРЕДСТВ АЭРОДРОМНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

А.С. КАНИЩЕВ, кандидат технических наук

ВУНЦВВС «ВВА имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)

Рассмотрены вопросы восстановления функционирования средств аэродромно-технического обеспечения, в частности автомобильной и электрогазовой техники, при применении противником средств поражения для блокирования авиации на аэродроме и завоевания господства в воздухе. Предложена методика согласования параметров подсистем адаптивной системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения, позволяющая произвести рациональный выбор структуры и характеристик элементов адаптивной системы восстановления аэродромно-технического обеспечения, которая при этом обеспечит наименьшие суммарные затраты в течение заданного времени и функционирование адаптивной системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения на уровне не ниже требуемого. На основе методики разработан алгоритм согласования параметров, который дает возможность предварительного выбора рационального варианта согласования параметров подсистем адаптивной системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения за счет агрегирования параметров стоимости, результативности и оперативности.

Ключевые слова: аэродромно-техническое обеспечение, автомобильная и электрогазовая техника, оперативность, результативность, система восстановления.

Введение. Анализ современных вооруженных конфликтов показывает, что основной задачей боевой группировки сил противника будет являться блокирование авиации на аэродромах для завоевания господства в воздухе путем нанесения массированных или точечных ударов по аэродрому с использованием высокоточного оружия с кассетной боевой частью. Данные средства поражения нанесут максимальные повреждения как авиационной технике, так и средствам аэродромно-технического обеспечения (АТО), к которым относится автомобильная и электрогазовая техника, что приведет к снижению боевой готовности авиационного формирования в целом [1, 2, 3].

Таким образом, для поддержания боевой готовности, в частности средств аэродромно-технического обеспечения, необходимо проводить восстановительные и ремонтные работы на автомобильной и электрогазовой технике силами и средствами ремонтных органов авиационной части. Однако существующая система восстановления автомобильной и электрогазовой техники в военно-воздушных силах в настоящее время не обладает достаточными производственными возможностями и может выполнить средний ремонт на основных узлах и агрегатов автомобильной техники не более 15.. .20 % от штатной численности. Кроме того, из-за сокращения ремонтных подразделений в авиационных частях невозможно провести ремонт на специальном оборудовании средств АТО.

В связи с этим остро встает вопрос о необходимости эффективного восстановления автомобильной и электрогазовой техники в ходе боевых действий с учетом недостаточных сил и средств (производственных возможностей) ремонтного подразделения авиационной части.

Разрешить данную проблему возможно путем построения перспективной системы восстановления автомобильной и электрогазовой техники на основе научно-обоснованных значений рациональных параметров, при которых обеспечивается требуемая эффективность

функционирования рассматриваемой системы в различных условиях боевых действий в течение заданного времени при минимуме затрат на совершенствование (построение) и функционирование данной системы.

Рисунок 1 - Алгоритм согласования параметров подсистем адаптивной системы

восстановления средств АТО

ы

Актуальность. В работах [4, 5] имеются близкие по тематике исследования, в которых авторы обосновали рациональные параметры и структуру системы восстановления военно-автомобильной техники, но представленный в них научно-методический аппарат не позволяет в полной мере обеспечить эффективность функционирования системы восстановления автомобильной и электрогазовой техники в ходе боевых действий в течение заданного периода времени.

Авторы [6, 7] рассматривали вопросы ремонта автомобильной техники в полевых условиях штатными подразделениями авиационных частей, а также оптимизацию их параметров и методы оценки их эффективности. Данные работы рассматривали совершенствование количественного и качественного состава специалистов-ремонтников, формирование принципов использования специализированных ремонтных бригад, совершенствование технологического процесса ремонта машин, выбор рациональной специализации подвижных ремонтных органов, рациональной загрузки оборудования и средств технологического оснащения. Недостатком данных работ является статичность совокупности сформированных средств ремонта на каждом уровне системы восстановления военно-автомобильной техники.

Для решения поставленной задачи была разработана оригинальная методика прямого поиска оптимальных решений специальной структуры восстановления автомобильной и электрогазовой техники [8], рациональные значения которой нецелесообразно выбирать в качестве характеристик системы восстановления средств автомобильной и электрогазовой техники в целом, поскольку они не учитывают взаимовлияния подсистем. Для учета данного влияния необходимо решить задачу пространственно-временной координации, под которой понимается процедура согласования параметров подсистем из состава системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения, характеризующих их расположение и функционирование в пространстве и времени с целью достижения требуемого уровня боевой готовности средств аэродромно-технического обеспечения в течение заданного времени минимальными затратами ресурсов. Подобный подход позволит значительно сократить трудоемкость вычислений, поскольку поиск рациональных характеристик системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения будет осуществляться в областях Парето-оптимальных альтернатив подсистем [9]. При этом для решения данной задачи целесообразно использовать метод последовательных уступок [9, 10].

Алгоритм согласования параметров подсистем адаптивной системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения в соответствии с предложенной методикой представлен на рисунке 1.

Алгоритм включает в себя 25 блоков, которые позволяют проводить расчет единой функции затрат на создание и функционирования адаптивной системы, расчет показателя результативности и оперативности.

Порядок согласования подсистем из состава адаптивной системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения в соответствии с методом последовательных уступок заключается в следующем.

Шаг 1. Блок ввода исходных данных предназначен для задания параметров расчета, к которым относятся конструктивно-технологические характеристики, тактико-технические характеристики, ремонтно-технологические характеристики автомобильной и электрогазовой техники, а также эксплуатационные факторы, воздействующие на автомобильную и электрогазовую технику.

Шаг 2. После ввода начальных параметров происходит формирование Парето-оптимальных множеств решений выбора рациональных характеристик для каждой подсистемы из состава адаптивной системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения. Поиск и определение рациональных значений данных характеристик этих подсистем осуществляется в соответствии с [9].

ы

В результате решения задач по обоснованию подсистем адаптивной системы восстановления средств АТО были получены оптимальные по Парето решения для каждой из подсистем в отдельности, в которых каждому из значений показателя результативности функционирования подсистемы в течение заданного времени соответствует минимальное

значение стоимости С * :

кк.у. (Ор1опт ) = ^ (С1 ), кб.г. (Оо2опт )= ^ (С2 ), к г. рк. (Зр3опт ) = f (С3 ).

(1) (2) (3)

Шаг 3. Происходит расчет и формирование единой функции затрат на создание и функционирование адаптивной системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения. Функция минимального значения стоимости может быть записана в виде выражения аддитивной сверки функций затрат на создание и функционирование частных подсистем

С = £ С

(4)

7=1

где - затраты на подсистемы из состава адаптивной системы восстановления средств

аэродромно-технического обеспечения.

Шаг 4. Расчет функции показателя результативности W адаптивной системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения определяется по выражению, которое представлено в [8].

Шаг 5. В результате произведенного расчета на шаге 3 и 4 формируется опорный вариант системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения (Ропорн) с

соответствующими оценками по результативности и оперативности в течение заданного времени.

Шаг 6. На основании полученных значений по результативности и оперативности проводится их проверка в опорном варианте на соответствие требуемым условиям по критерию пригодности системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения:

Ж (G )>Ж

V опорн)— т

треб'

Т(Ропорн ) — Тзад..

(5)

(6)

Если опорный вариант по результативности и оперативности удовлетворяет требуемым условиям по критерию пригодности системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения согласно выражениям (5)-(6), то выполняется шаг 7, а если не выполнятся, то осуществляется переход на шаг 18 (ранжирование подсистем по степени вклада результативности их функционирования в общую результативность адаптивной системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения).

Шаг 7. Осуществляется ранжирование частных подсистем по степени вклада стоимости их реализации в общую стоимость адаптивной системы восстановления средств аэродромно-

технического обеспечения, для чего определяется коэффициент веса каждой подсистемы по уравнению

к - С

С

Ранг подсистемы R определяется следующим образом

уг, кв1 > кв1+1 ^ я, >

(7)

(8)

Шаг 8. По уравнению (8) производится выбор номера подсистемы, имеющей максимальный коэффициент важности.

Шаг 9. Осуществляется назначение величины уступки А для показателя результативности выбранной подсистемы.

Шаг 10. Производится пересчет значений затрат, результативности и оперативности выбранной подсистемы и характеристик подсистем, имеющих корреляцию с этой подсистемой.

Шаг 11. Проводится проверка выполнения условий для каждой подсистемы по выражениям:

СМ (ОМ ) < Сг опт ),

Ж, (ОД, ) > Щ,треб,

ТДг (ОМ ) - Тг,зад. ,

(9) (10) (11)

где Сд, (ОМ), Жд, (ОД, ), Т, (ОМ) - значения функции стоимости, результативности,

оперативности функционирования ,-ой подсистемы в зависимости от величины уступки А.

Если условия согласно уравнениям (9), (10) и (11) не выполняются, то на шаге 12 производится последовательное уменьшение величины уступки до заранее заданной величины нечувствительности подсистемы. Если и при этом указанные условия не выполняются, то осуществляется переход на шаг 9 для назначения величины уступки следующей по рангу подсистемы.

Шаг 13. Если условия на шаге 11 выполняются, то осуществляется расчет значений целевой функции и функций ограничения адаптивной системы аэродромно-технического обеспечения с учетом выполненной уступки.

Шаг 14. С учетом выбранной уступки проводится проверка условий по стоимости, результативности и оперативности согласно уравнениям:

С(Од)< с(Оопорн ) Ж(Од)> Жтреб,

Т(Од)-Тзад ,

(12)

(13)

(14)

где ОД - вариант системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения с учетом выбранной уступки.

ы

При невыполнении условий проверки выбранной уступки осуществляется переход на шаг 15, в этом случае делается возврат к предыдущим значениям по назначению величины уступки не ниже показателя заданной величины нечувствительности подсистемы. В случае выполнения условий проверки на шаге 14 осуществляется переход либо на шаг 17 и возврат на шаг 8 для выбора следующей подсистемы (к показателям результативности и оперативности), либо переход на шаг 24, при котором расчеты завершаются, и принимается решение об окончательном рациональном варианте адаптивной системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения.

Если опорный вариант системы не удовлетворяет условию, соответствующему выражению (5) и (6), тогда уступка применяется не к полученным значениям показателей результативности и оперативности подсистем, а к границе области допустимых значений, по сути, уменьшая ее значение. Для этого на шаге 18 производится определение степени вклада результативности функционирования подсистем в общую результативность адаптивной системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения в соответствии с выражением

К =

Щ Щ = Щ треб1 Ш; = тах, у = 1...и,г * ]) ШЩ = тах, ; = 1..п) !

(15)

с их дальнейшим ранжированием в соответствии с выражением (8). Физически вычисление данных коэффициентов веса означает, что для выбранной подсистемы в качестве значения показателя требуемой результативности принимается соответствующая величина Щ треб, а для

остальных подсистем в качестве значения показателя результативности принимается максимально граничное значение с заданными параметрами. Например, для вычисления степени вклада результативности кв в подсистеме управления восстановлением средств аэродромно-технического обеспечения принимается значение ее показателя как равенства кку = ккутреб, а значениям остальных подсистем присваиваются максимально предельные

значения кбг = 1, кг рк = 1. Когда полученное значение показателя результативности Щр

системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения будет соответствовать значениям W всех подсистем, тогда принимаются предельно возможные значения. В результате этого получаем для каждой подсистемы степень ее максимального вклада в общую результативность адаптивной системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения.

На шаге 19 осуществляется выбор первой по рангу подсистемы для требуемого значения показателя результативности, которой на шаге 20 назначается уступка (величина ужесточения требований) для границы показателя результативности выбранной системы. Расчет показателя результативности с назначением уступки определяется по выражению

ЩАтреб Щтреб.г ^ А .

(16)

Далее эта система исключается из рассмотрения подсистемы из процедуры ранжирования (шаг 21), а полученные значения выступают в качестве исходных данных формирования спорного варианта адаптивной системы восстановления аэродромно-технического обеспечения и назначение величины уступки. Если опорный вариант не удовлетворяет условию (5) и (6), тогда процедура повторяется для следующей по степени важности подсистемы до тех пор (шаг 22), пока все подсистемы не будут рассмотрены. При необходимости величину уступки корректируют до тех пор, пока условие (5) и (6) не будет выполнено, или уменьшают

требование по всей системе восстановления средств аэродромно-технического обеспечения в целом (шаг 23).

Предусмотренный механизм поиска (балансировки) рациональных значений характеристик системы восстановления средств АТО при согласовании ее подсистем поясняется на рисунке 2.

Точка, соответствующая пи» ж ■ /(\у.) н тис-¿с, (самый дорогой результативный вариант системы)

Точка, соответствующая опорному варианту системы

а)

б)

а) опорный вариант системы восстановления средств АТО удовлетворяет требованию по результативности; б) опорный вариант системы восстановления средств АТО не удовлетворяет требованию по результативности

Рисунок 2 - Порядок поиска рациональных значений характеристик системы восстановления средств АТО при

согласовании ее подсистем

Шаг 24. Решение задачи агрегирования завершается, когда после оценки всех подсистем с учетом проведения последовательных уступок по результатам их функционирования будет достигнута минимально допустимая стоимость адаптивной системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения в целом в течение заданного времени, причем результативность ее не ухудшится.

Выводы. Для эффективного восстановления функционирования средств аэродромно-технического обеспечения после нанесения массированных или точечных ударов по аэродрому с использованием высокоточного оружия с кассетной боевой частью разработана методика согласования параметров подсистем адаптивной системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения. Применение данной методики позволяет произвести рациональный выбор структуры и характеристик элементов системы восстановления за счет формирования опорного варианта и построения множества альтернатив относительно этого варианта путем проведения процедуры последовательных уступок в результативности функционирования ранжированных по степени вклада подсистем в общую результативность, стоимость и оперативность. Выбор рационального варианта восстановления средств аэродромно-технического обеспечения позволяет сделать разработанный на основе методики алгоритм согласования параметров, который дает возможность сократить количество операций и обеспечит наименьшие суммарные затраты на восстановление средств аэродромно-технического обеспечения в течение заданного времени и поддерживать функционирование адаптивной системы восстановления средств аэродромно-технического обеспечения на уровне не ниже требуемого.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шамарин А.В., Бабков А.Н., Авраменко М.Л. Роль оперативно-тактической авиации при поражении объектов системы управления войсками и оружием противника // Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2017. № 1. С. 52-60. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.vva.mil.ru/Izdaniay/VKS-teoriya-i-praktika (дата обращения 30.02.2023).

2. Боевые действия в Персидском заливе. Обзор. М.: Инфо-Тасс, 1992. 18 с.

3. Фисенко Н.А. Анализ влияния тенденций развития средств воздушного нападения противника, форм и способов их боевого применения на живучести базирования авиации // Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2017. № 3. С. 15-32. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.vva.mil.ru/Izdaniay/VKS-teoriya-i-praktika (дата обращения 30.02.2023).

4. Томилов А.А. Организация войскового ремонта средств аэродромно-технического обеспечения полетов. Монография. Воронеж: Изд-во ВВВАИУ (ВИ), ISBN 5-903-100-01-5, 2005. 189 с.

5. Демидов Б.А. Теория и методы военно-научных исследований вооружения и военной техники. Издание ВИРТА. 1990. 557 с.

6. Техническое обеспечение ВВС. Часть 1. / Самусенко В.Н., Шувертков В.В., Вайнилович С.В., Горевич Б.Н. и др. Тверь: ВА ВКО, 2008. 155 с.

7. Руководство по войсковому ремонту ВПРС. Войсковые подвижные средства ремонта автомобильной техники. М.: Воениздат, 1986. 480 с.

8. Канищев А.С. Модифицированный метод прямого поиска в оптимизационных задачах специальной структуры (научная статья) / А.А. Бородин, И.В. Лютиков // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. Journal of Siberian Federal University. Engineering and Technologies. Сибирский федеральный университет. Красноярск, 2016. ISSN: 1999-494X. № 9 (8). С. 1229-1237.

9. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. М.: Мир, 1967. 420 с.

10. Сирота А.А. Компьютерное моделирование и оценка эффективности сложных систем. М.: Техносфера, 2006. 279 с.

ы

REFERENCES

1. Shamarin A.V., Babkov A.N., Avramenko M.L. Rol' operativno-takticheskoj aviacii pri porazhenii ob'ektov sistemy upravleniya vojskami i oruzhiem protivnika // Vozdushno-kosmicheskie sily. Teoriya i praktika. 2017. № 1. pp. 52-60. ['Elektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: http://www.vva.mil.ru/Izdaniay/VKS-teoriya-i-praktika (data obrascheniya 30.02.2023).

2. Boevye dejstviya v Persidskom zalive. Obzor. M.: Info-Tass, 1992. 18 p.

3. Fisenko N.A. Analiz vliyaniya tendencij razvitiya sredstv vozdushnogo napadeniya protivnika, form i sposobov ih boevogo primeneniya na zhivuchesti bazirovaniya aviacii // Vozdushno-kosmicheskie sily. Teoriya i praktika. 2017. № 3. pp. 15-32. ['Elektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: http://www.vva.mil.ru/Izdaniay/VKS-teoriya-i-praktika (data obrascheniya 30.02.2023).

4. Tomilov A.A. Organizaciya vojskovogo remonta sredstv a erodromno-tehnicheskogo obespecheniya poletov. Monografiya. Voronezh: Izd-vo VVVAIU (VI), ISBN 5-903-100-01-5, 2005. 189 p.

5. Demidov B.A. Teoriya i metody voenno-nauchnyh issledovanij vooruzheniya i voennoj tehniki. Izdanie VIRTA. 1990. 557 p.

6. Tehnicheskoe obespechenie VVS. Chast' 1. / Samusenko V.N., Shuvertkov V.V., Vajnilovich S.V., Gorevich B.N. i dr. Tver': VA VKO, 2008. 155 p.

7. Rukovodstvo po vojskovomu remontu VPRS. Vojskovye podvizhnye sredstva remonta avtomobil'noj tehniki. M.: Voenizdat, 1986. 480 p.

8. Kanischev A.S. Modificirovannyj metod pryamogo poiska v optimizacionnyh zadachah special'noj struktury (nauchnaya stat'ya) / A.A. Borodin, I.V. Lyutikov // Zhurnal Sibirskogo federal'nogo universiteta. Tehnika i tehnologii. Journal of Siberian Federal University. Engineering and Technologies. Sibirskij federal'nyj universitet. Krasnoyarsk, 2016. ISSN: 1999-494X. № 9 (8). pp.1229-1237.

9. Feller V. Vvedenie v teoriyu veroyatnostej i ee prilozheniya. M.: Mir, 1967. 420 p.

10. Sirota A.A. Komp'yuternoe modelirovanie i ocenka " effektivnosti slozhnyh sistem. M.: Tehnosfera, 2006. 279 p.

© Канищев А.С., 2023

Канищев Александр Сергеевич, кандидат технических наук, начальник факультета средств аэродромно-технического обеспечения полетов, Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж), Россия, 394064, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54А, [email protected].

UDK 629.083

GRNTI 78.25.13

AN AIRFIELD TECHNICAL SUPPORT MEANS RESTORATION ADAPTIVE

SYSTEM SUBSYSTEMS PARAMETERS COORDINATION METHODOLOGY

A.S. KANISCHEV, Candidate of Technical Sciences

MESC AF «N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy» (Voronezh)

The issues of restoring the functioning of airfield technical support facilities, in particular automotive and electric gas equipment, when the enemy uses means of destruction to block aviation at the airfield and gain air supremacy are considered. The methodology of matching the parameters of the subsystems of the adaptive system for the restoration of aerodrome maintenance facilities, which allows making a rational choice of the structure and characteristics of the elements of the adaptive system for the restoration of aerodrome maintenance, which at the same time will ensure the lowest total costs for a given time and the functioning of the adaptive system for the restoration of aerodrome maintenance facilities at a level not lower than the required is proposed. Based on the methodology, an algorithm for parameter matching, which makes it possible to pre-select a rational option for matching the parameters of the subsystems of the adaptive system for restoring airfield maintenance facilities by aggregating the parameters of cost, productivity and efficiency, has been developed.

Keywords: airfield technical support, automotive and electric gas equipment, efficiency, efficiency, recovery system.