ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ АВИАЦИОННОЙ. ТЕХНИКИ В УСЛОВИЯХ ЕЕ МАССОВОЙ. ЭКСПЛУАТАЦИИ
-4.1. Применение теории массового обслуживания
для планирования восстановления
неисправной авиационной техники
Планирование работ по обеспечению заданных уровней надежности и готовности авиационной техники, а также изыскание наиболее эффективных форм организации инженерно- авиационного обеспечения полетов при определенных допущениях могут быть решены методами теории массового обслуживания. При этом наиболее полное рассмотрение этих вопросов с точки зрения практического применения может быть сделано путем анализа работы авиационной техники в условиях эксплуатации групп летательных аппаратов различной численности. Теория массового обслуживания была специально разработана для того, чтобы прогнозировать состояния системы, которая предназначена обеспечить обслуживание случайно возникающих требований.
Функционирование системы массового обслуживания заключается в удовлетворении поступающего в нее потока случайных требований на выполнение работ определенного вида и объема. Требования поступают одно за другим в случайные моменты th Обслуживание поступившего требования продолжается какое-то время т,, после чего люди и средства, производившие обслуживание, освобождаются и снова готовы для приема следующего требования. Каждая система массового обслуживания в зависимости от квалификации и числа людей, совершенства средств и организации обслуживания обладает какой-то пропускной способностью, позволяющей в той или иной мере удовлетворять (обслуживать) поступающие требования.
Теория массового обслуживания устанавливает зависимости между интенсивностью потока требований, числом бригад н пропускной способностью как отдельных бригад, так н всей системы в целом. Обычно рассматривают абсолютную и относительную пропускную способность системы. Под абсолютной пропускной способностью системы понимают среднее число требований, которое система может обслужить в единицу времени; под относительной пропускной способностью — среднее. отношение числа обслуженных требований к числу поданных.
Как абсолютная, так и относительная пропускные способности системы зависят не только от характеристик системы, но и от интенсивности потока требований. В реальных условиях моменты поступления требований случайны, случайна и длительность обслуживания требований. В связи с этим процесс работы системы протекает нерегулярно: в потоке требований образуются Местные сгущения и разрежения. Сгущения могут привести либо к отказам в обслуживании, либо к образованию очередей на обслуживание. Разрежения могут привести к непроизводительным простоям отдельных бригад или системы в целом. Таким образом, процесс функционирования системы массового обслуживания представляет собой случайный процесс, изучение и математическое описание котрого позволяет определить наиболее эффективную органн — шцию системы обслуживания.
Для математического описания процесса функционирования систем массового обслуживания пользуются допущениями о простейшем потоке требований и о показательном распределении времени обслуживания. Эти допущения позволяют получить простые аналитические формулы для исследования систем массового обслуживания.
Для того чтобы использовать методы теории массового обслуживания для решения задач надежности авиационной тех* пики, планирования и организации инженерно-авиационного обеспечения полетов, необходимо сделать следующее:
1. Заменить слова «требование» и «обслуживание», употребляемые в общем смысле, более конкретными по своему смысловому значению словами или фразами — «отказ», «окончание полета самолета», «окончание полета группы самолетов», «выработка межрегламентного срока», «выработка назначенного ресурса» и т. д,, поскольку каждое из них по смыслу является4 требованием на соответствующее обслуживание. Так, отказ элемента есть требование на восстановление но работоспособности, окончание полета самолета есть требование на выполнение работ к последующему вылету, выработка межрегламентного срока есть требование на выполне — кие регламентных работ и выработка назначенного ресурса элемента есть требование на его восстановительный ремонт или списание и т. д.
2. Определить параметр входящего потока требований <размеры, характер требований) и среднее время, потребное для обслуживания каждого требования.
3. Выяснить, в какой мере принятые допущения о простейшем входящем потоке требований и о показательном распределении времени обслуживания приемлемы для изучения реального потока требований.
4. Если входящий поток является потоком различных по размеру требований, то нх приводят к «среднему взвешенному» размеру (тср).
В условиях эксплуатации авиационной техники ситуации массового обслуживания возникают при выполнении инженерно-техническим составом следующих комплексов работ:
1. Подготовка самолетов к полету. В этот комплекс входят послеполетная, предварительная, предполетная подготовки к полету, подготовка к повторному (последующему) вылету.
2 Восстановление элементов бортовых систем, подверженных приработочным, износовым и внезапным отказам. В данный комплекс входят работы по предупреждению, выявлению и устранению отказов, которые появляются в пределах технического ресурса той или иной .бортовой системы или планера. Эти работы выполняются в периоды проведения послеполетной, предварительной подготовок и в периоды выполнения регламентных работ и профилактических ремонтов, а также при комплексных и целевых осмотрах.
3. Дефектация и восстановление авиационной техники, имеющей боевые или другие повреждения, не связанные с появлением приработочных, износовых и внезапных отказов.
4. Выполнение доработок на авиационной технике с целью повышения ее надежности, эффективности, живучести и эксплуатационного совершенства.
Таким образом, методы теории массового обслуживания позволяют:
— находить аналитические зависимости между потребностью в восстановлении готовности к полету с возможностью восстановления, которой располагает ииженерио-авиациониая служба;
-— определять допустимый уровень надежности авиационной техники, ИСХОДЯ из требований ГОТОВНОСТИ, стоимости и безопасности полета;
— выбирать из многих вариантов наиболее эффективный вариант системы обслуживания (подготовка к полету, регламентные работы, войсковой и стационарный ремонт неисправной авиационной техники н т. д.);
— находить аналитические зависимости между безотказностью и восстанавливаемостью (ремонтопригодностью) авиационной техники;
— решать задачи, связанные с определением потребных сил, средств и рабочего времени, необходимых для подготовки самолетов к Полету, выполнения регламентных работ, войскового и стационарного ремонта и устранения и предупреждения всех видов отказов и повреждений;
— определять наиболее эффективные организационные построения систем обслуживания и ремонта авиационной техники.
В зависимости от конструкции летательных аппаратов и задач, решаемых летиыми частями, перечисленные работы выполняются авиационными специалистами по различным каналам технического обслуживания и ремонта.
Под каналом обслуживания принято понимать все то, что способно обслуживать в данный момент одно требование. При эксплуатации авиационной техники каналами обслуживания являются группы авиационных специалистов (одна группа, один специалист), которые, используя необходимые технические средства, способны в данный момент обслужить одно требование. Например, при выполнении планов летной подготовки самолеты с выработанными межрегламентными ресурсами являются носителями требований на выполнение регламентных работ, а каналом обслуживания является группа авиа-* иконных специалистов регламентно-ремонтного подразделения іРРП), которая способна выполнить в полном объеме потребные регламентно-ремонтные работы на одном самолете. Если н подразделениях ремонта организовано одновременное выполнение регламентных работ на п самолетах, то такое подразделение представляет собой «-канальную систему обслуживания. Если же выполнение регламентных работ одновременно может производиться только на одном самолете, то в »юм случае будет одноканальная система обслуживания. Однако следует заметить, что одновременное выполнение каких — шбо работ на многих самолетах не всегда определяет систему обслуживания как многоканальную. Так, например, если каждый вылет группы в п самолетов рассматривать как одно требование на подготовку к последующему летному дню, то и саму подготовку удобно рассматривать как функционирование одноканальной системы обслуживания, включая в этот канал все работы, которые технический состав выполняет последовательно (группы обслуживания) и параллельно (технические экипажи). Время обслуживания группы самолетов в этом случае определяется временем подготовки последнего самолета. Следовательно, реальный поток требований на восстановление готовности авиационной техники к полету, который появляется в процессе эксплуатации, можно представить в виде следующих более простых потоков:
— на устранение отказов авиационной техник» и случайных повреждений;
— на подготовку к полету;
— на выполнение регламентных работ;
— на войсковой ремонт;
— иа стационарный ремонт (восстановительный, средний).
В свою очередь, каждый из перечисленных потоков можно
разложить и а потоки с большей степенью конкретизации размера и характера поступающих требований. Например, поток отказов можно разложить на три потока: поток приработоч — ных отказов, поток внезапных отказов и поток отказов из-за износа. Поток требований на подготовку самолетов к полету можно разложить на потоки требований на проведение предварительной, предполетной, послеполетной подготовок, и а проведение подготовки к повторному вылету, проведения комплексных осмотров, парковых дней и т. д.
В зависимости от постановки задачи потоки требований можно классифицировать только по одному какому-либо признаку, например только по размерам трудозатрат, потребных на восстановление готовности, или по характеру и сложности оборудования й средств восстановления, применяемых при ремонте неисправной авиационной техники. В зависимости от величины трудозатрат, потребных на восстановление неисправной техники, общий реальный поток требований на ее ремонт можно разложить на потоки требований на восстановительный, средний, текущий и мелкий ремонты. В зависимости от применяемого оборудования общий поток требований нл ремонт распадается иа потоки требований на стационарный и войсковой ремонты. Рассмотрим примеры разложения общего
потока требований на восстановление готовности самолетов к полету для решения интересующих эксплуатационников задач массового обслуживания.
Допустим, что восстановление готовности к полету группы однотипных самолетов происходит в трех одновременно функционирующих каналах массового обслуживания.
1. В канале подготовок к полету, в котором выполняются предварительная, предполетная, послеполетная подготовка, подготовка к последующему вылету на старте в летный день (подготовка к повторному вылету), комплексные осмотры и парковые дни.
2. В каналах войскового ремонта и регламентных работ, где выполняются регламентные работы и работы по войсковому ремонту неисправной авиационной техники, а также отчасти доработки исправной авиационной техники.
3. В каналах по выполнению доработок. В этих каналах обслуживания рабочие заводов-изготовителей авиационной техники производят доработки исправной серийной авиационной техники по заранее подготовленной технологии. Целью таких доработок является повышение надежности, живучести и эффективности авиационной техники.
В канале подготовок к полету работы по обслуживанию, как правило, производятся одновременно на тех самолетах группы, которые планируются на полеты. Однако в некоторых случаях обслуживание производится в отдельности одного или двух самолетов (комплексные осмотры, устранение неисправностей, ожидание ремонта и т. д.). В каналах регламентно-ремонтного подразделения производится одновременное іюсстановление нескольких неисправных самолетов. Ограничения в количестве одновременного обслуживания нескольких самолетов связано с требованием готовности к вылету наибольшего числа самолетов группы, а также возможностью РРП. Разложим общий поток требований по действующим каналам восстановления.
В канал подготовок к полету поступают три потока: поток іребоваиий на подготовку к полету, поток требований на проведение комплексных осмотров и поток требований иа проведите парковых дней.
В каналы войскового ремонта и регламентных работ поступают также три потока: поток требований на войсковой ремонт самолетов, имеющих случайные повреждения (неграмотная эксплуатация, отказы), поток требований на выполнение
регламентных работ и поток требований на замену двигателей (преждевременно снятых дпйгателей и двигателей, выработавших установленный межремонтный ресурс).
В канал доработок поступает только один поток требований на доработки исправной авиационной техники. Доработки могут выполняться силами и средствами рабочих бригад заводов-изготовителей авиационной техники. Анализ статистики массовых полётов различных типов летательных аппаратов, собранный в различных условиях их эксплуатации, показал, что потоки вылетов одиночных самолетов, летных дней, требований на выполнение регламентных работ, требований на выявление п устранение "первых отказов, требований на замену авиадвигателей (как выработавших технический ресурс так и досрочно отказавших) близки к простейшим потокам.
Время обслуживания показывает, сколько времени затрачивается на полное обслуживание одного требования одним каналом. Оно зависит от ряда конструктивно-производственных и эксплуатационных факторов. В первую очередь следует подчеркнуть сильную зависимость времени обслуживания от эксплуатационного совершенства (ремонтопригодности) авиационной техники, г. е. or ее приспособленности к выявлению, устранению, предупреждению отказов, а также приспособленности авиационной техники к пополнению материалами, расходуемыми в полете (топливо, смазка, сжатые газы, специальные жидкости и т. д.).
Время обслуживания можно свести к минимуму, если технический состав в процессе обслуживания или ремонта бортовых систем имеет дело с элементами, доступными для осмотра, замены, регулировки и т ц К числу других факторов следует также отнести влияние на время обслуживания специальной подготовки, числа и опыта инженерно-технического состава, .метеорологических и климатических условий базирования, использования средств автоматизации и механизации при обслуживании авиационной техники, организации выпил нения обслуживания, условий хранения и т. д.
Наличие такого большого числа факторов, влияющих па время обслуживания (восстановления), дает основание рассматривать его как случайную величину. В теории массового обслуживания пользуются допущением о показательном законе распределения времени обслуживания. Это допущение может быть принято и для задач, связанных с восстановлением готовности авиационной техники к полету, в силу следующих обстоятельств:
1. Пропускная способность и другие характеристики системы массового обслуживания сравнительно мало или совсем ііє зависят от вида закона распределения времени обслуживания, а зависят главным образом от его среднего значения тср.
2. Гипотеза о показательном распределении времени обслуживания позволяет сильно упростить все расчеты, применяемые для решения задач массового обслуживания, и в некоторых случаях получить простые формулы для определения Пропускной способности системы обслуживания.
3. Близким к показательному распределению является распределение времени поиска и устранения отказов отдельных элементов бортовых систем. Время подготовки к полету, ремонта и выполнения регламентных работ распределено по закону, отличающемуся от показательного. Однако приближенная замена этого закона показательным, как правило, не приводит к большим ошибкам. Поэтому, используя показа — ісльное распределение времени обслуживания, можно в пернем приближении оценить интересующие нас характеристики функционирования системы, что все же бывает совершенно достаточно для выявления слабых сторон принятой организационной. структуры той или иной системы обслуживания.