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 Виды работ Трудоемкость, % при ремонте самолетов при ремонте двигателей Промывка і і Разборка и очистка 10-15 5-Ю Контроль состояния (дефектация) 3-4 5-9 Комплектация в сборку 2 6-8 Ремонт 50-60 50-60 Сборка 20-25 5-10 Испытания и контроль качества 3-4 10-20

Таблица 5.6 Оценки параметров а и о распределения трудозатрат по отдельным видам работ при ремонте самолетов Виды работ Трудозатраты, нормочасы Як-40 Ан-24 а О а а Приемка 69 7,79 49 4,58 Разборка 780 87,66 1092 64,7 Смывка ЛКП 713 81,46 781 34,57 Дефектация планера 224 24,28 304 13,89 Ремонт планера 907 51,5 1374 57,7 Ремонт оборудования 5985 206 9098 252 Сборка и регулировка 2336 104,4 4705 Испытания и контроль качества 345 7,45 435 13,5

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

Рад

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

Твсп(к) = I [°,(/)]> (5-64)

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.