ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЦЕЛЕВЫХ РАБОТ НА ФОРМАХ ТОиР ВС
5.4.1. ФОРМИРОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ ЦЕЛЕВЫХ РАБОТ НА ФОРМАХ ТОиР ВС
В соответствии с методом формирования режимов ТОиР, дифференцированных по наработке, перечень целевых работ, подлежащих выполнению на каждой форме ТО (или Р), определяется наработкой ВС и условиями эксплуатации. В общем случае каждой форме ТО (или Р) будет соответствовать определенный перечень целевых работ. Следовательно, возникает задача определить последовательность выполнения целевых работ на каждой форме ТО (или Р). Критериями формирования рациональной последовательности выполнения работ может быть сокращение стоимости, трудозатрат или простоев на ТОиР. Особенности условий эксплуатации ВС характеризуются, в частности, тем, что интенсивность использования парка ВС данного типа в каждом авиапредприятии определяется не только возможными абсолютными размерами потоков грузов и пассажиров, но и хозяйственными потребностями в относительном обеспечении возможности таких перевозок. Это обстоятельство объясняет тот факт, что для различных авиапредприятий страны среднегодовой налет на списочный ВС типа, может отличаться в несколько раз (см. табл. 3.3).
Следовательно, увеличение интенсивности эксплуатации ВС типа не всегда является основной задачей каждого авиапредприятия. С другой стороны, техническое обеспечение регулярной эксплуатации ВС, особенно в летний период, когда интенсивность эксплуатации всех типов ВС резко возрастает, в небольших авиапредприятиях возможно лишь при существующем обеспечении трудовыми ресурсами. Сокращение трудозатрат на ТОиР обеспечивает, как правило, сокращение простоев ВС и стоимости их ТОиР, приходящихся непосредственно на процессы ТОиР. Поэтому при определении последовательности выполнения работ целесообразно использовать методы оптимизации, позволяющие минимизировать трудозатраты на выполнение установленного перечня работ каждой формы ТО (или Р).
Согласно принятой классификации работ (раздел 2.1), применяемые на основе метода ДПН принципы размещения работ по формам ТОиР распространяются только на работы первых трех групп, а именно: возобновление неконструктивных элементов, восстановление и замена конструктивных элементов, работы по осмотру и контролю.
К таким работам относятся: контроль состояния, установление характера неисправностей, регулировка, замена агрегатов и деталей, пополнение запасов рабочих тел, очистка, мойка, восстановление покрытий и т. д. Выполнение этих целевых работ сопровождается выполнением вспомогательных работ, которыми являются: демонтажно-монтажные, по обеспечению доступа, подготовительнозаключительные, контроль функционирования систем и агрегатов после замены или ремонта, реіулировка изделий и агрегатов.
Таблица 5.5 Соотношение трудозатрат по видам работ при ремонте самолетов
|
Таблица 5.6 Оценки параметров а и о распределения трудозатрат по отдельным видам работ при ремонте самолетов
|
Из табл. 5.5 и 5.6, иллюстрирующих распределение трудозатрат при ремонте самолетов, следует, что трудозатраты на вспомогательные работы при ремонте самолетов составляют 40-50% общих трудозатрат. Аналогичные затраты при ТО самолетов составляют соответственно 60-80% [2].
Целевые работы, выполняемые при ТОиР ВС в соответствии с методом ДИН делятся на две группы: определяемые только интервалом наработки ВС и определяемые этапом и интервалом наработки ВС. Рассматривая ФС ВС как сово-
купность составляющих ее элементов, из (3.1) для каждого элемента можно определить верхнюю границу наработки (ВГН) ВС, при достижении которой вероятность возникновения потребности в выполнении конкретной целевой работы на данном элементе достигает заданного предела (т. е. при этой наработке ВС в данных условиях эксплуатации допускаемое минимальное значение функции надежности данного элемента ФС достигается с заданной вероятностью).
При заданной периодичности выполнения форм ТО (или Р) каждая из целевых работ второй группы должна выполняться на форме ТО (или Р), потребная периодичность проведения которой соответствует или непосредственно предшествует ВГН для данной целевой работы. Тогда будут соблюдаться требование обеспечения заданного уровня надежности и основные принципы формирования режимов ТОиР на основе метода ДИН. Размещенные таким образом по формам ТОиР целевые работы второй группы в сочетании с периодически повторяющимися целевыми работами первой группы составят полный перечень целевых работ каждой формы ТОиР.
ВГН для ВС в целом, по достижении которой с заданной вероятностью возникает потребность в выполнении конкретной целевой работы на элементах конструкции планера, определяется, согласно положениям главы 3, по результатам исследования закономерностей изменения технического состояния каждого элемента в конкретных условиях его эксплуатации. Формирование полного перечня целевых работ, подлежащих выполнению на каждой форме ТО (или Р), рассматривается в главе 4, поэтому будем считать, что перечни целевых работ каждой формы ТОиР известны.
Рассмотрим структуру формирования трудозатрат на выполнение перечня целевых работ по каждой форме ТОиР при принятых условиях. Затраты труда, времени и средств на поддержание исправного и работоспособного состояния ВС (в том числе однотипных) могут быть весьма различны. Величина затрат зависит от двух причин:
■ от степени технического совершенства конструкций ВС в отношении их приспособленности к выполнению работ по ТОиР в процессе эксплуатации ВС;
■ от условий эксплуатации, методов формирования режимов ТОиР и организации процессов выполнения работ по ТОиР в каждом авиапредприятии. Первая причина является внешней для эксплуатирующей организации как
потребителя авиатехники, а вторая причина является внутренним свойством эксплуатирующей организации и отражает структуру, организацию и процессы ТО в каждом авиапредприятии, обусловленные особенностями условий эксплуатации данного типа ВС. Предприятия разработчика и изготовителя ВС и комплектующих изделий предполагают поддерживать его надежность на требуемом уровне посредством выполнения заданных комплексов целевых работ по ТОиР в заданных условиях эксплуатации. Для этого обеспечивается приспособленность конструкции ВС к выполнению этих работ в определенной последовательности. Уровень приспособленности ВС к проведению заданных работ ТОиР в заданных условиях эксплуатации ВС оценивается количественно, для чего установлена
система определенных показателей, например [5], и качественно — на основе использования имеющегося опыта эксплуатации аналогичных ВС. Для подтверждения эксплуатационных качеств каждого типа ВС на различных этапах конструирования, изготовления, испытаний и эксплуатации выполняются определенные комплексы работ по оценке и подтверждению заданных требований. Задача определения эксплуатационных качеств ВС, отражающих его приспособленность к выполнению работ по ТОиР, решается в следующей последовательности:
■ нормирование технических требований на данный тип ВС;
■ определение программ работ, выполняемых на каждом этапе изготовления и
испытаний ВС с целью достижения заданных требований;
* разработка методов оценки соответствия ВС заданным требованиям;
■ проведение испытаний по подтверждению соответствия ВС заданным требованиям.
Однако любые эксплуатационные качества ВС (надежность, приспособленность к работам по ТОиР, долговечность и т. д.) проявляются, как было показано выше, в конкретных условиях эксплуатации, поэтому основной задачей каждого авиапредприятия является адаптация конструктивных качеств ВС к конкретным условиям его эксплуатации. Учитывая технологическую взаимосвязанность целевых работ, выполняемых при ТОиР любого типа ВС на различных этапах его наработки в различных условиях эксплуатации, необходимо разработать алгоритм, позволяющий определить рациональную с точки зрения трудозатрат технологическую последовательность выполнения перечня целевых работ, инцидентного каждой форме ТОиР в зависимости от конкретных условий эксплуатации каждого экземпляра ВС.
Каждая целевая работа в конечном счете связана с определенным конструктивным элементом. Совокупность конструктивных элементов любой ФС ВС (или совокупность конструктивных элементов, расположенных в определенной конструктивной зоне ВС — (в крыле, в приборном отсеке, в нише шасси и т. д.), допустимо представить как систему при существовании отношения [2]
S<OT, (5.57)
где S — конструктивная зона как объект ТОиР над множеством О и Г;
О — множество входных объектов;
Т — множество выходных объектов.
Полагая, что (5.57) определяет процесс ТО (или Р) элементов ФС (зоны) как процесс функционирования, необходимо разработать информационнологическую модель технологической последовательности выполнения целевых работ по ТОиР конструктивных элементов данной ФС (зоны), которая позволяла бы оценить затраты труда на выполнение совокупности целевых работ, свойственных каждой форме ТО (или Р), и выбрать оптимальную последовательность их выполнения.
Множеством входных объектов будем считать совокупность элементов ФС и конструкции ВС в целом, их структурные и логические соотношения, а множе-
сгвом выходных объектов — трудозатраты на выполнение вспомогательных работ, инцидентных каждой целевой работе, в их технологической последовательности для каждого варианта совокупности целевых работ.
Входные объекты можно описать полным взвешенным графом связей элементов [45,46,47]
G= (О, Т) , (5.58)
в котором множество узлов соответствует элементам ФС (зоны),
т. е. 0 = {£,’ + £"; G/^G/V), (5.59)
а множество дуг включает дуги вида
(5.60)
где Ti(j) = а, — если целевая работа, выполняемая на элементе 0„ технологически взаимосвязана с целевой работой, выполняемой на элементе Oj;
Ti(j) = Р, — если выполнение целевой работы на элементе О, не взаимосвязано с элементом Oj.
Весом каждой дуги являются м. о. трудозатрат на вспомогательные работы, обеспечивающие выполнение целевых работ на инцидентных этой дуге конструктивных элементах. Таким образом, дуги могут быть как ориентированными (если они связывают конструктивные элементы, выполнение целевых работ, на которых сопровождается выполнением общей вспомогательной работы), так и неориентированными (если выполнение целевых работ не взаимосвязано). Если все дуги, связывающие элемент О, с другими элементами совокупности, неориентированные, то данный элемент исключается из совокупности узлов графа (5.58).
Совокупность элементов 1-й ФС ВС образует определенное конструктивное пространство, выполнение работ в котором связано с наличием некоторых ограничений. Можно выделить два вида ограничений:
■ функциональные, которые определяют последовательность выполнения целевых работ как этапов восстановления технического состояния ФС. Например, проверка функционирования системы должна производиться после замены или регулировки какого-либо элемента данной ФС;
■ технологические, которые определяют возможность выполнения каждой целевой работы в конструктивном пространстве элементов і — й ФС. Например, контроль состояния агрегатов планера можно производить, предварительно обеспечив к ним доступ.
Поэтому характер связей между инцидентными конструктивными элементами и целевыми работами допустимо представить в виде булевого вектора
где у — компоненты вектора по элементам.
Тогда состав связей, обусловливающих возможность выполнения целевой работы на элементе О, относительно элемента Oj, описывается булевым вектором Д i(jj, компонентами которого являются значения (5.61). Если выполнение целевой работы на элементе О, связано с наличием нескольких ограничений, инцидентных элементам О, (j=l,2…m) данной совокупности, то булевой вектор Д {т) этой целевой работы относительно всех вспомогательных работ, связанных с этими элементами, определится как
Д/Ы = РД*0)- (5.62)
Если Д? (т) = 0, то целевая работа на элементе О, может быть выполнена при условии, что этому не препятствуют элементы других ФС ВС.
Жесткие ограничения на размещение элементов ФС в планере ВС (вследствие ограниченного объема и определенных геометрических форм планера и его агрегатов) вынуждают к плотной компоновке агрегатов и элементов нескольких ФС в каждой конструктивной зоне планера. Поэтому выполнение целевых работ на элементах одной ФС может сопровождаться вмешательством в элементы другой ФС, расположенной в данной конструктивной зоне планера ВС. В дальнейшем целесообразно рассматривать задачу оптимизации последовательности выполнения перечня работ по форме ТОиР по зональному признаку расположения элементов ФС.
Для описания конструктивных элементов, технологически не связанных с выполнением целевой работы на элементе О,, но препятствующих ее выполнению в данной конструктивной зоне, дуги, связывающие элемент О,- с этими элементами, представим в виде
где Ріф =1, если логическая связь инцидентных этой дуге элементов О, и Oj препятствует выполнению целевой работы на элементе О, . В противном случае Ріф =0. Весом каждой дуги будут являться затраты труда на выполнение вспомогательных работ при переходе от выполнения целевой работы на элементе О, к выполнению целевой работы на элементе Oj. При этом необходимо каждую вспомогательную работу поставить в соответствие с инцидентными ей элементами. Если вспомогательная работа выполняется внутри конструктивной зоны планера, то инцидентные этой работе элементы определяются следующим образом. Начало дуги ставится в соответствие элементу зоны, относительно которого
выполняется данная вспомогательная работа (например, крышка люка, ШР), а окончание дуги соответствует элементу, на котором будет выполняться целевая работа. Если вспомогательная работа выполняется вне конструктивного пространства зоны (например, подготовка СНО или КПА, вскрытие люков), такая работа является началом любой технологической последовательности и ставится в соответствие элементу, относительно которого она заканчивается. И наконец, если целевая работа выполняется вне конструктивной зоны планера (например, лабораторная проверка агрегатов АиРЭО), начало дуги ставится в соответствие элементу зоны установки агрегатов, а ее конец — данному агрегату.
Для математической, модели, определяющей последовательность выполнения целевой работы, инцидентной конструктивному элементу данной конструктивной зоны, условие возможности ее выполнения может быть выражено следующим образом:
[Д?(«)=о] Л = б]. (5.63)
В общем случае последовательность выполнения целевых работ представляется последовательностью узлов графа (5.58). Из технологий следует, что любая последовательность выполнения целевых работ есть простой (т. е. не пересекающийся и не ветвящийся) путь графа (5.58).
При условии, что величина средних трудозатрат на выполнение каждой целевой работы определена и не меняется при изменении последовательности ее выполнения, оптимальным по трудозатратам вариантом выполнения перечня целевых работ для конкретной формы ТО (или Р) в данной конструктивной зоне планера считается тот, который минимизирует объем вспомогательных работ. Количество возможных вариантов последовательности выполнения (п) целевых работ на данной форме ТО (или Р) в данной конструктивной зоне равно числу перестановок, т. е. к — п
Простой путь графа (5.58) является последовательностью выполнения целевых работ, если для всех узлов этого пути выполняется условие (5.63). Суммарные трудозатраты на вспомогательные работы каждого варианта определяются как
м
где tx — м. о. трудозатрат на вспомогательные работы, выполняемые при
переходе от целевой работы О, к работе О/, п — длина маршрута.
Оптимальный вариант:
Твсп = min }гвсп(к)J k = 1, п! (5.65)
На основе изложенного разработан следующий алгоритм поиска оптимального по трудозатратам маршрута выполнения целевых работ на каждой форме
ТО (или Р) в каждой конструктивной зоне ВС с использованием эвристического метода моделирования.
1. Из всей совокупности ‘Nk целевых работ данной /-й формы ТО (или Р) выделяются пк работ, выполняющихся в данной конструктивной зоне ВС (в отсеке агрегатов топливной системы, в приборном отсеке, в кабине экипажа, в нише шасси и т. д.).
2. С помощью логического анализа содержания целевых работ выделяются функциональные ограничения на условия выполнения целевых работ на элементах каждой 1-й ФС данной конструктивной зоны. Целевым работам, для которых выделены ограничения, присваиваются опорные индексы
дфу] 0′ = и,..д)
3. Согласно классификации элементов (см. раздел 2.2) определяется полный перечень конструктивных элементов { Et}, составляющих данную конструктивную зону, которые и представят все узлы графа (5.58). Выявляются технологические ограничения на выполнение каждой работы О, (і = 1, пк ), которым присваиваются индексы р, (0,.) по (5.62).
4. Находятся все возможные варианты размещения работ 0{Nk) (Nk =12,…,л* — к) среди опорных работ Oj при условии, что для каждого перехода от одной целевой работы к другой выполняется (5.63).
5. По (5.64) определяются трудозатраты на вспомогательные работы для каждого варианта последовательности их выполнения.
6. Выбирается оптимальный по трудозатратам вариант последовательности выполнения целевых работ (5.65).
Программа поиска оптимального варианта с применением ЭВМ была разработана и апробирована [48].
Наибольшее затруднение при расчете оптимальной последовательности выполнения целевых работ представляет оценка м. о. трудозатрат на вспомогательные работы Ґ [о,(у)] при каждом переходе от целевой работы О, к Oj. В общем
случае для совокупности пК целевых работ необходимо иметь пк оценок м. о. трудозатрат на вспомогательные работы. Однако наличие большого числа функциональных и технологических ограничений на последовательность выполнения работ О,- и Oj существенно сокращает объем информации, необходимой для применения предложенного алгоритма. Кроме того, как показывает практика, оптимальным вариантом последовательности выполнения целевых работ в конструктивной зоне обычно является тот, при котором достигается максимальное совмещение вспомогательных работ, являющихся общими при выполнении нескольких целевых работ. Обычно при ТО ВС число необходимых оценок м. о. трудозатрат на вспомогательные работы при выполнении перечня целевых работ конструктивной зоны не превышает 5-10, что вполне приемлемо для практических расчетов. Следовательно, предложенный метод позволяет выбрать рациональный вариант последовательности выполнения любого переменного набора целевых работ, подлежащих выполнению на данной форме ТО (или Р) в данной конструктивной зоне ВС.
Однако распределение целевых работ по формам ТО (или Р) только из условия обеспечения требуемого уровня надежности и безопасности полетов в заданных условиях эксплуатации ВС без учета эксплуатационной технологичности данного типа ВС не всегда может способствовать сокращению удельных трудозатрат на ТОиР, величина которых является основным показателем совершенства конструкция ВС и процессов ТОиР.