CC BY
271
УДК 629.735
ПОСТРОЕНИЕ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ОПЕРАТИВНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ В НЕШТАТНОЙ И СБОЙНОЙ СИТУАЦИЯХ
Ю.М. ЧИНЮЧИН, К.Н. ДОДОНОВ
В статье рассматриваются принципы построения технологических графиков обслуживания ВС с использованием имитационных моделей производственных процессов в аэропортах ГА.
Ключевые слова: производственная деятельность авиапредприятий ГА, имитационная модель.
Для выполнения работ, связанных с подготовкой ВС к полёту, в аэропортах ГА формируется система наземного обслуживания воздушных судов (НОВС). Основным требованием, предъявляемым к данной системе, является обеспечение выполнения суточного плана полётов ВС, который рассматривается как исходный нормативный документ, в соответствии с которым организуется работа системы НОВС.
Очевидно, что для успешного выполнения поставленной задачи характеристики исследуемой системы НОВС должны соответствовать параметрам входного потока требований на обслуживание ВС, содержащихся в плане полётов. В качестве таких параметров будем рассматривать тип ВС, характер выполняемого им /-го рейса, объём работ Q по обслуживанию ВС, плановое время прибытия ^ ПРИБ (пЛАН) и отправления ЪОТПР (ПЛАн) ВС. Эти данные позволяют определить последовательность и технологию обслуживания ВС, продолжительность выполнения отдельных операций Ц и всего процесса ТПОд подготовки ВС к полёту в целом, а также потребное количество единиц ресурсов аэропорта т, необходимых для реализации составленного производственного плана. При этом особое значение имеет состояние системы НОВС, в частности, наличие потребного количества единиц ресурсов и их работоспособность.
Процесс функционирования системы НОВС носит стохастический характер, что вызвано влиянием различных случайных факторов, которые можно разделить на две группы: внешние, связанные с изменением характера входного потока требований на обслуживание ВС, и внутренние, определяемые состоянием наземной базы аэропорта.
В результате воздействия указанных факторов возникают ситуации, развитие которых может привести к снижению уровня регулярности и безопасности полётов ВС. Данные ситуации рассматриваются как нештатные, несмотря на то, что они являются весьма характерными для авиапредприятий. Для таких ситуаций также осуществляется планирование наземного обслуживания ВС.
Изменение характера входного потока требований на обслуживание ВС
Модель процесса функционирования системы НОВС в нештатной ситуации при обслуживании ВС с использованием «комплекса ресурсов» аэропорта представлена на рис. 1. В данной модели имитируется внесение в СПП двух дополнительных транзитных рейсов, что представляет собой изменение характера входного потока требований на обслуживание ВС. В качестве «комплекса ресурсов» здесь рассматривается совокупность всех единиц ресурсов аэропорта, задействованных в процессе обслуживания данного авиарейса.
Очевидно, что обеспечение выполнения действующего СПП без его корректировки меньшим количеством «комплексов» оказывается невозможным. Система НОВС использует дополнительный «комплекс ресурсов» для обеспечения выхода из нештатной ситуации. Формирование нового производственного плана работы авиапредприятия приводит к изменению (относительно штатной ситуации) основных показателей, характеризующих процесс функционирования системы НОВС:
Т ранзитный Транзитный
Транзитный | | Транзитный ^ Начальный
Начальный
Конечный
XV
9.00
10.00
11.00
Начальный
12.00
Транзитный
1?.0 Т, час
Транзитный
Конечный
Транзитный
Начальный
Транзитный
2
3
4
Т.
Рис. 1. Модель процесса функционирования системы НОВС в нештатной ситуации при обслуживании ВС с использованием «комплексов ресурсов» аэропорта
1. V - необходимое количество «комплексов ресурсов», которыми должно располагать авиапредприятие для обеспечения своевременного обслуживания ВС Рг и выполнения СПП; 2. ТПРОц гИ - продолжительность наземного обслуживания ВС, выполняющего 1-й рейс, с использованием И-го «комплекса ресурсов» аэропорта; 3. ТНАР и - наработка И-го «комплекса ресурсов» аэропорта в течение рассматриваемого периода; 4. ТНАР V - суммарная наработка всех «комплексов ресурсов» V аэропорта при обслуживании ВС Рг в течение рассматриваемого периода. Другими словами - суммарная продолжительность обслуживания всех авиарейсов, предусмотренных СПП; 4. Т1 ПРОСТ и - абсолютная продолжительность простоя И-го «комплекса ресурсов» аэропорта в течение рассматриваемого периода; 5. Т2ПРОСТ И - продолжительность простоя И-го «комплекса ресурсов» аэропорта относительно суммарной наработки всех «комплексов ресурсов» V; 6. К1 НАР и - коэффициент наработки И-го «комплекса ресурсов» аэропорта относительно рассматриваемого периода; 7. К2НАР и - коэффициент наработки И-го «комплекса ресурсов» аэропорта относительно суммарной наработки всех «комплексов ресурсов» V; 8. К1 ПРОСТ и - коэффициент простоя И-го «комплекса ресурсов» аэропорта относительно рассматриваемого периода; 9. К2ПРОСТ И - коэффициент простоя И-го «комплекса ресурсов» аэропорта относительно суммарной наработки всех «комплексов ресурсов» V. 10. т - потребное количество единиц каждого вида ресурсов / необходимое для обеспечения своевременного обслуживания ВС и выполнения СПП; 11. tОПЕРуг - продолжительность использованияу-й единицы ресурса при обслуживании ВС, выполняющего г-й рейс; 12. ТНАРу - продолжительность использования у-й единицы ресурса при обслуживании ВС в течение рассматриваемого периода; 13. ТНАР / - суммарная продолжительность использования /-го вида ресурсов при обслуживании ВС в течение рассматриваемого периода; 14. Т1 ПРОСТу - абсолютная продолжительность простоя у-й единицы ресурса в течение рассматриваемого периода. 15. Т2ПРОСТу - продолжительность простоя у-й единицы ресурса относительно суммарной продолжительности использования /-го вида ресурсов; 16. К1 НАРу - коэффициент использованияу-й единицы ресурса относительно рассматриваемого периода; 17. К2НАР у - коэффициент использования у-й единицы ресурса относительно суммарной продолжительности использования /-го вида ресурсов; 18. К1 ПРОСТу - коэффициент простоя у-й единицы ресурса относительно рассматриваемого периода; 19. К2ПРОСТу -коэффициент простоя у-й единицы ресурса относительно суммарной продолжительности использования /-го вида ресурсов.
Аналогичным образом может быть построена модель процесса функционирования системы НОВС в нештатной ситуации при обслуживании ВС с использованием конкретных единиц ресурсов аэропорта.
Ограничение количества единиц ресурсов аэропорта
Данное условие предполагает отсутствие потребного количества единиц т каждого вида ресурсов аэропорта /, необходимых для обеспечения своевременного обслуживания ВС и выполнения СИЛ. Функционирование системы НОВС в таких условиях неизбежно приводит к возникновению нештатной ситуации, когда обслуживание всех рейсов, предусмотренных СИИ, оказывается невозможным. Решением данной проблемы является корректировка СИИ и изменение времени начала и окончания обслуживания авиарейсов Рг таким образом, чтобы обеспечить выполнение всех требуемых работ в полном объёме.
Основные показатели эффективности функционирования системы НОВС в нештатной ситуации были приведены выше, однако в данном случае дополнительно используются следующие характеристики: 1. ЫПЕРВС - количество перенесённых (задержанных) авиарейсов; 2. 1ПЕР г -время задержки (переноса) 1-го рейса, ч; 3. ТПЕР ВС - суммарное время задержки (переноса) всех рейсов, ч.
Для определения значений указанных характеристик используются следующие формулы
N
ПЕР г = ^ОТПР(ФАКТ)
- 1ОТПР( ПЛАН) г ; Т
ПЕР ВС
ПЕРВС
^ 1 ПЕР г / =1
Данные характеристики используются при анализе нештатной ситуации, определении финансовых и материальных затрат, необходимых для обеспечения выхода из неё, и компенсационных выплат. С использованием рассматриваемых характеристик производится анализ процесса функционирования системы НОВС в нештатной ситуации с целью определения степени её надёжности. Очевидно, что для надёжной системы НОВС выполняются следующие условия: 1перг=0 ; ер вс = 0.
Модель процесса функционирования системы НОВС в нештатной ситуации при ограниченном количестве «комплексов ресурсов» аэропорта представлена на рис. 2.
Транзитный
Транзитный
Начальный
Начальный
Т I I
Конечный
9.00
10.00
11.00
12.00
13.00
Т, час
Начальный
Транзитный
Начальный
Транзитный
Конечный
! Начальный
ТБАЗ
3
Рис. 2. Модель процесса функционирования системы НОВС в нештатной ситуации при ограниченном количестве «комплексов ресурсов» аэропорта
В данном случае в течение рассматриваемого периода установлено ограничение на количество используемых «комплексов ресурсов» аэропорта, т.е. обслуживание всех авиарейсов, предусмотренных СИИ, должно осуществляться с использованием двух «комплексов». Отметим, что привлечение третьего «комплекса ресурсов» было связано с необходимостью обслуживания начального рейса, время отправления которого составляет 12 ч 50 мин. С целью выполнения ограничения обслуживание данного рейса необходимо произвести с использованием
первого «комплекса ресурсов», однако это оказывается возможным только по окончании обслуживания транзитного рейса. Таким образом, выполнение требуемых работ по обслуживанию начального рейса в полном объёме обеспечивается при переносе времени отправления ВС на 30 мин. по сравнению с плановым, что также должно отражаться в СИИ. Отметим, что в данном случае при планировании наземного обслуживания ВС решалась задача распределения и оптимального использования ограниченных ресурсов аэропорта, которая характеризует процесс функционирования системы НОВС в нештатной ситуации.
Таким образом, построенная имитационная модель позволяет учитывать состояние наземной базы аэропорта, которое накладывает ограничение на количество ресурсов, используемых в процессе функционирования системы НОВС. Кроме того, результаты применения данной имитационной модели в процессе планирования наземного обслуживания ВС могут использоваться не только при составлении производственного плана работы авиапредприятия, но и при формировании расписания движения ВС в аэропорту (СИИ).
Модель процесса функционирования системы НОВС в сбойной ситуации
Ироцесс функционирования аэропорта как системы наземного обеспечения авиаперевозок имеет стохастический характер. Наибольшее влияние на данный процесс оказывает характер входного потока требований на обслуживание ВС, на основании которого формируется производственный план работы аэропорта. Характер входного потока определяется множеством различных факторов. Формирование производственного плана работы аэропорта осуществляется с учётом фактического состояния его наземной базы и особенностей функционирования системы НОВС. Сочетание неблагоприятных факторов может привести к возникновению ситуации, когда система НОВС окажется не в состоянии обеспечить обслуживание входного потока требований. Если при этом нарушаются производственные планы работы аэропортового комплекса в целом, то такая ситуация рассматривается как сбойная.
Сбойная ситуация характеризуется нарушением расписания движения ВС, в результате которого происходит скопление ВС и пассажиров в аэропорту. Данное определение характеризует состояние авиатранспортной системы в целом, поскольку отражает лишь внешнее проявление сбойной ситуации; внутреннее проявление связано со сбоем в работе системы НОВС. Однако возникновение сбойной ситуации в аэропорту может прогнозироваться, так как сбойная ситуация является развитием нештатной ситуации. Следовательно, возникновение сбойной ситуации можно предупредить путём соответствующего воздействия на систему НОВС с целью оптимизации процесса её функционирования в реальных условиях. Тем самым обеспечивается выполнение СИИ и восстановление характеристик авиатранспортной системы. Отметим, что воздействие на систему НОВС может быть как ресурсным, так и информационным.
Сбойная ситуация может возникнуть, например, в результате временного закрытия аэропорта. Закрытие аэропорта сопровождается нарушением производственного плана работы системы НОВС. Модель процесса функционирования системы НОВС в сбойной ситуации при обслуживании ВС с использованием «комплексов ресурсов» аэропорта представлена на рис. 3.
Ири моделировании процесса функционирования системы НОВС будем предполагать, что прибытие всех авиарейсов, предусмотренных СИИ, осуществляется до момента закрытия аэропорта, которое происходит в 10 ч 30 мин. Очевидно, что вылет всех ВС, находящихся на аэродроме, возможен только после открытия аэропорта в момент 1;отКр, в соответствии с которым определяется фактическое время отправления ВС, выполняющих г-е рейсы (1г ОТПР (ФАКТ)). В этом случае подготовка ВС к полёту осуществляется в соответствии с технологическими графиками, разработанными с учётом времени и ОТПР (ФАКТ), что предполагает повторное планирование наземного обслуживания ВС.
8 СНЕГ
Начальный
^ Транзитный А
Начальный
9.00 10.00 і 11.00 12.00 | 13.00 Т, час
Начальный Транзитный
Транзитный
1 ОЧИСТКА ВПП
Конечный
2
Начальный
3
Т
Т
Т
Т
V + шт.
Рис. 3. Модель процесса функционирования системы НОВС в сбойной ситуации при обслуживании ВС с использованием «комплексов ресурсов» аэропорта: SСНЕГ - толщина снежного покрова, образовавшегося в результате выпадения осадков при неблагоприятном метеоявлении; 8КР - критическая толщина снежного покрова, при достижении которой аэропорт закрывается для приема и выпуска ВС, определяется в зависимости от типа ВС согласно РЛЭ
Для определения эффективности функционирования системы НОВС в сбойной ситуации используются следующие основные показатели: V, ТПрОц /н, ТНАР н, ТНАР V, Т1 ПРОСТ н,
Т ПРОСТ Ь К НАР Ь К НАР ^ К ПРОСТ Ь К ПРОСТ Н; т, ^ОПЕР ji, ТНАР ], ТНАР /, Т ПРОСТ ], Т ПРОСТ ], 12 12 К нар j, К нар j, К прост j, К прост j; NПер вс, (пер /, Тпер вс- Сбойная ситуация характеризуется с использованием следующих параметров: ТСС - продолжительность сбойной ситуации, мин. ТСС = ТЗАКР + ТВых; ТЗАКР - продолжительность периода, в течение которого аэропорт был закрыт для приёма и выпуска ВС, мин. ТЗАКР = 1ОТКР - tЗАКР, ТВЫХ - продолжительность периода, в течение которого осуществлялся выход из сбойной ситуации, мин. ТВЫХ = Ьых - tОТКР, где tЗАКР - время (момент) закрытия аэропорта; tОТКР - время (момент) открытия аэропорта; ^ых - время (момент) нормализации работы авиапредприятия в соответствии с установленным расписанием движения ВС и производственным планом.
После открытия аэропорта необходимо обеспечить выпуск всех задержанных авиарейсов, что требует привлечения дополнительных ресурсов для ликвидации сбойной ситуации. Следовательно, помимо «комплексов ресурсов» V, обслуживающих ВС в штатной ситуации, авиапредприятие должно располагать дополнительными «комплексами» С. В этом случае процесс функционирования системы НОВС при ликвидации сбойной ситуации характеризуется следующими показателями: V - количество «комплексов ресурсов» аэропорта, используемых при обслуживании ВС в штатной ситуации; С - дополнительное количество «комплексов ресурсов» аэропорта, используемых при обслуживании ВС в сбойной ситуации (в процессе её ликвидации); ТНАР с - суммарная наработка дополнительных «комплексов ресурсов» аэропорта С, используемых при обслуживании ВС в сбойной ситуации (в процессе её ликвидации):
П
Тнар а = ^ Тпроц 1а , где ТпрОц с - продолжительность использования «комплекса ресурсов» С
/ = 1
при обслуживании ВС, выполняющего /-й рейс.
Рис. 4. Модель возникновения, развития и ликвидации сбойной ситуации в работе системы НОВС: 0пЛАН - объем работ по обслуживанию ВС, выполняемый системой НОВС в соответствии с производственным планом; QФAКТ - объем работ по обслуживанию ВС, фактически выполняемый системой НОВС при возникновении сбойной ситуации; AT - период возникновения и развития сбойной ситуации; ТВых - период, в течение которого осуществляется выход из сбойной ситуации (восстановление характеристик системы НОВС); ТСС - продолжительность сбойной ситуации
Для обеспечения бесперебойной работы системы НОВС, выполнения СПП и повышения уровня регулярности полётов ВС необходимо сокращать продолжительность сбойной ситуации ТСС и значения связанных с ней параметров (ТЗАКР, ТВыХ). Уменьшение ТВыХ сопровождается увеличением количества ресурсов аэропорта, используемых системой НОВС для ликвидации сбойной ситуации (рис. 4). Следовательно, планирование наземного обслуживания ВС в сбойной ситуации должно осуществляться, чтобы обеспечить оптимальное количество привлекаемых дополнительных ресурсов и продолжительность выхода из сбойной ситуации.
Выводы
Процессы функционирования системы НОВС хорошо поддаются формализации и моделированию, что позволяет осуществлять оперативное планирование и управление наземным обслуживанием ВС. Применение имитационных моделей производственных процессов позволяет обосновывать рациональность принимаемых решений с использованием количественных показателей.
INKING A SIMULATION MODEL OF PROCESS OF AIRCRAFT MAINTENANCE IN OFF-OPTIMUM SITUATION AND ERROR CONDITION
Chinuchin U.M., Dodonov K.N.
The article is devoted to concept of construction of aircraft maintenance graphs with application of simulation models of production processes in civil aviation airports.
Key words: production activities of civil aviation airports, simulation model.
Сведения об авторах
Чинючин Юрий Михайлович, 1941 г.р., окончил КуАИ (1965), профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой технической эксплуатации летательных аппаратов и авиадвигателей МГТУ ГА, автор более 300 научных работ, область научных интересов - техническая эксплуатация и поддержание летной годности воздушных судов, повышение эксплуатационно-технических свойств авиационной техники.
Додонов Константин Николаевич, 1987 г.р., окончил МГТУ ГА (2009), аспирант МГТУ ГА, автор 4 научных работ, область научных интересов - оперативное техническое обслуживание воздушных судов на перроне аэропорта, комплексная подготовка воздушных судов к полёту.
