ФОРМИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОГРАММ ТО И JP ПЛАНЕРА

Методология .формирования программ. В настоящее время разработаны. и введены в действие • межотраслевые (МАП и — МГА) требования к программам ТО и Р самолета [24]. Кроме •того, созданы отраслевые методики формирования программ ТО и Р самолета, его ФС и планера [22, 23, 28]. Применительно ж планеру целью программы его ТО и Р является поддержание щ восстановление. исправности и работоспособности конструкции и ее отдельных элементов для обеспечения безопасности поле­тов, регулярности ;вылетов, эффективности использования само­лета при минимальных трудовых и финансовых затратах на ТО. и Р.

Под программой ТО и Р понимается документ, устанавлива — дощий стратегии, количественные характеристики видов ТО и Р. и порядок их корректировки на протяжении срока службы.

Типовая. структура программы ТО и Р планера (рис. 3.5) •соответствует общим требованиям к программе ТО и Р самоле­та [22]. Показатели для оценки эффективности и оптимизации программы ТО :и’Р планера представлены в табл. 3.2.

В настоящее время общепризнано, что для решения пробле­мы повышения эффективности процесса технической эксплуата — щии (ПТЭ) серийных и вновь создаваемых самолетов необходи­мы целевые программы ТО и Р, действующие в течение всего периода создания ж эксплуатации самолета вплоть до его спи­сания [16] и базирующиеся на использовании стратегий ТО и Р по состоянию.

Использование стратегии ТО и Р по наработке базируется па действующей :в настоящее время системе испытаний и под­тверждения, назначенного ресурса планера. При этом подтверж­дение назначенного ресурса, увеличение межремонтных ресур-

сов осуществляются поэтапно в течение всего периода эксплуа­тации парка самолетов. Главный недостаток такой системы — ограниченный объем данных о конструктивно-эксплуатационных свойствах планера на ранних этапах его создания и эксплуата­ции. Это сдерживает использование методов ТО и Р по состо­янию.

Т а б ли ца 3.2

Показатели эффективности программы ТО и Р Безопасность полетов Регулярность полетов Интенсивность использования самолета Экономическая эффективность. Qk. c> Qa. c, Qc. cj Р в — вероят- tB — среднее Туд — удель- Qy. y.n ■— вероят- ность своевремен- время восстанов- ная трудоем- ность возникнете- ного вылета по ления планера, ч кость ТО и Р* ния катастрофиче- расписанию (учи- планера, чел-ч/ч. ской, аварийной, тывает задержки налета — сложной ситуаций, рейса только по Ян* — коэффи- Суд — удель- усложнения уело- техническим при- диент использова- ная стоимость вий полета при от- чинам, вызванным ния ТО и Р плане- казах планера внезапными отка­зами планера) Яб. п* — коэф­фициент возмож­ного использова­ния Яп* — коэффи­циент удельных простоев на ТО и Р, ч/ч налета ра, руб/ч нале­та. •*.*-Рассматриваемые показатели вычисляют только для тех случаев; когда ТО и Р планера оказывает доминирующее влияние на простои самолета.

■ Требуемый объем информации для внедрения прогрессивных ‘стратегий ТО и Р может быть получен путем увеличения объ­ема ресурсных испытаний, проведения испытаний на живучесть. .Для информационного обеспечения процесса построения про­грамм ТО и Р планера, базирующихся на использовании стра­тегий ТО и Р по состоянию, рекомендуется структура, представ­ленная в табл. З.’З.

Таблица 3.3

Условные обозначения: ф ■— располагаемая информация; О — потреб­ная информация; Д — располагаемая и потребная информация

Конструкция планера обладает всеми присущими сложным техническим системам особенностями: наличием единой функ­циональной цели, управляемостью критериев эффективности, взаимосвязью элементов, иерархическим характером, структуры. Все это требует использования системного подхода к построе­нию программы ТО и Р планера. Метод базируется на исследо­вании прочностных свойств конструкции, исследовании условий эксплуатации и обязательном выполнении требований к эффек­тивности программы ТО и Р самолета в целом. Построение программы ТО и Р планера осуществляется на взаимосвязан­ных между собой уровнях элементов, зон, планера в целом’ и парка самолетов.

Однотипность задач, решаемых на каждом из этапов пост­роения программы ТО и Р (ТЗ — макет — рабочее проектиро­вание — производство — испытания — эксплуатация), предпо­лагает возможность использования типового цикла, пригодного, для реализации на любом из указанных этапов.

На уровне элементов определяют и рассчитывают: физическую сущность отказов;

ресурс, параметры допустимых повреждений и живучесть-;; вероятность обнаружения повреждений неразрушающими ме­тодами контроля;

влияние повреждений на безопасность и регулярность по­летов;

стратегии и режимы (периодичность) ТО и Р; трудоемкость, стоимость и продолжительность работ по ТО и Р, в том числе и операций контроля;

показатели эффективности программы для различных вари­антов использования стратегий, режимов ТО и Р и средств кон­троля;

оптимальные варианты ТО и Р.

На уровне зон планера оценивают: число опасных элемен­тов в данной зоне; возможность группировки однотипных работ ТО и Р элементов, расположенных в данной зоне.

На уровне планера оценивают и выбирают: число опасных зон (формируется перечень опасных зон); возможность группировки локальных режимов- (периодично­стей) ТО и Р элементов и зон в общие режимы’для планёра ві целом;

варианты программы ТО и Р для совокупности элементов;; показатели эффективности вариантов программ’ ТО и Р пла­нера.

На уровне парка самолетов анализируют и определяют: влияние допустимых повреждений на уровень безопасности: полетов с учетом заданных требований; ;.

характеристики (количество и наработка) выборочного кон­троля планера;

эффективность, в том числе — экономический’ эффект от реа — 76

3.6. Алгоритм построения программы ТО и Р планера

лизадии вариантов программы ТО и Р в конкретном эксплуата­ционном подразделении ГА. , .. …

Методика построения программы ТО и Р включает три уров­ня (рис. 3.6).

Оценка эффективности и оптимизации вариантов программ.

Программа ТО и Р планера является структурной единицей бот лее низкого уровня, чем программы ТО и Р самолета. Поэтому эффективность программы ТО и Р планера следует оценивать, по влиянию на эффективность программы ТО и Р самолета или эффективность ПТЭ парка самолетов. Для оценки эффективно­сти программы ТО и Р планера используется совокупность пот казателей, предлагаемая в (24]. В отдельных случаях можно

■оценивать эффективность программы ТО и Р на любом уровне, используя лишь один из критериев. В частности, в качестве це­левой функции молено использовать минимальные удельные тру­довые или материальные затраты на ТО и Р (туд или суд), а остальные критерии применять в качестве ограничений по безо­пасности полетов, регулярности вылетов и использованию само­лета (‘Qkc, Р в, Ки).

Таким образом, в качестве целевой функции молено исполь­зовать любое из требований, задаваемых для оценки эффектив­ности программы ТО и Р. Однако более предпочтительной явля­ется оценка эффективности по совокупности показателей, тем более что среди них есть также разнородные показатели, ха­рактеризующие безопасность полета и удельную трудоемкость ТО и Р. Такой подход обоснован и изложен в 1[24] применитель­но к оценке эффективности программы ТО и Р для парка са­молетов на основе моделирования полумарковского процесса. Рекомендации работы (24] широко используются, поэтому здесь основное внимание будет уделено вопросу возможности не только оценки эффективности, но и оптимизации вариантов про­граммы ТО и Р планера.

Оценку эффективности и выбор оптимального варианта про­граммы ТО и Р целесообразно выполнять на 3 уровнях. При этом на уровнях элементов и планера предлагается использо­вать многокритериальный метод «локальной» оптимизации, а на уровне парка самолетов проводить оценку эффективности в соответствии с методом моделирования ПТЭ |[29]. Рассмотрим более подробно особенности использования многокритериальной ■оптимизации программы ТО и Р на уровнях элементов. Для проведения такой оптимизации необходимо прежде всего сфор­мировать для элемента планера варианты программы его ТО и Р, используя в качестве переменных следующие характеристи­ки: стратегии ТО и Р; режимы (периодичность) ТО и Р и сред­ства контроля.

Затем для каждого из вариантов определяют показатели эффективности.

В случае отсутствия аналитических зависимостей между пе­ременными характеристиками программы ТО и Р и показателя­ми ее эффективности можно рекомендовать использование ме­тода балльных оценок в соответствии с подходами, указанны­ми в (20]. Варианты программы ТО и Р в сочетании со значе­ниями показателей эффективности для любого элемента плане­ра можно представить в виде матрицы. Выбор оптимального варианта в этом случае будет относиться к классу задач много­критериального принятия решения (6, 20].

В данной книге для решения указанной задачи предлагается использовать метод ELECTRA (29, 20]. В литературе отмечается, что этот метод — один из наиболее отработанный для реали-

задии на ЭВМ и показательных даже в тех случаях, когда оцен­ки вариантов не количественные, а качественные.

Преимущества метода применительно к оптимизации про­граммы ТО и Р следующие:

возможность представления показателей эффективности ва­риантов программы ТО и Р элементов планера в смешанном виде. При этом они могут содержать величины, полученные рас­четным путем, и балльные оценки, полученные методом эксперт­ного опроса. Например, удельная трудоемкость ТО и Р может быть рассчитана, а вероятность попадания в катастрофическую ситуацию определена экспертным опросом;

учет «веса важности» каждого показателя эффективности и возможность варьирования приоритетом показателей относи­тельно друг друга в соответствии с требованиями заказчика;

выявление в результате оптимизации лучшего варианта и ранжирование всех остальных по степени их эффективности.

Используя выкладки, изложенные в i[20], построим алгоритм процедуры оптимизации программы ТО и Р элементов планера следующим образом:

определяют перечень показателей Г = {yi… уп} эффективно­сти программы ТО и Р (‘QKC, Рв, Кп, туд и т. д.);

назначают «веса важности» Wi каждого показателя у; при И

условии, что Б Wi = 1, где п — число показателей эффектив — / = 1

ности;

выбирают показатели, подлежащие максимизации Рв и ми­нимизации (‘Qk. o Кп, Туд) ;

формируют исходную матрицу Е = {ei… еа} значений пока­зателей всех вариантов программы ТО и Р:

УіУ2-Уп

Єї

__ ва»

где п и а — числа показателей и вариантов соответственно; осуществляют переход к единой шкале измерений:

‘•<•./ = Уы7 у Ду2ы, (3.3)

где і и I — места показателя в строке и в столбце.

Итогом этой операции является нормализованная матрица’;-

формируют взвешенную нормализованную матрицу ; -•

\Vi. i = Wiri:ii-, (3,4)

Щ

определяют согласованное и несогласованное множества по исходной матрице (пункт 4) в соответствии с выражениями:

Сее’ = {/’ | Уе/ <у/Л: (3.5)

! Dec’ = {/ІУе/ < Уе’і}, (3.6)

где е и е’ — пара вариантов, подлежащих сравнению’,’

.рассчитывают и формируют матрицу согласия

Сее’ = 2 TCysV/. (3.7)

/єСее’ 1 1

‘Индекс согласия (конкордации) Сее, отражает важность е над е7. Чем выше Сее,, тем более е пердпочтительнее е7; вычисляют и составляют матрицу несогласия

mas

/ є=77ее’ | Ке/

dec’ ~ -—-—————

mas

/Є

Чем больше dee,, тем е менее предпочтительно, чем е7; определяют матрицу предпочтения по согласованию. При этом вначале рассчитывается индекс согласования (порог срав­нения) :

G="2 2 Сее і [п {а — 1)]; (3.9)

е = 1 Є ‘ = 1

составляют матрицу предпочтения по несогласованию. При этом вначале рассчитывается индекс несогласования (порог сравнения):

Р= 2 2 dee’l[n(a — 1)]. (3.10)

Є = 1 Є’ =1

Формируют обобщенную матрицу предпочтений (£7) путем совмещения матриц предпочтений по согласованию и несогла­сованию. Анализируют Е’ по вертикали и горизонтали, отбра­сывая менее предпочтительные альтернативы. В результате строится орграф предпочтения вариантов. Пример расчета при многокритериальной оптимизации приведен в.§ 5.3.