Управляющий орган системы управления безопасностью полетов

В системе управления БП управляющим органом являются лица и организации, принимающие решения по повышению уровня БП: Гос — авианадзор СССР, Министерство ГА, УГА и руководящий состав ОАО (объекты множества М^). Он характеризуется иерархической структу­рой.

На вход управляющего органа поступают потоки информации в виде данных о состоянии БП (со), проектов мероприятий, разработанных НИИ ГА и организациями промышленности (Z), предложений спе­циалистов МГА, УГА и ОАО к планам, приказам, указаниям и требо­ваниям (I), норм и требований по БП (N).

Запишем векторы входа: со = (со^, со,,…, сой);

Z=(ZVZ2…………… Zn); L =(L i, L2 ,. . .,L J,…,Nn).

Выходом управляющего органа являются утвержденные планы L работ, приказы и указания по повышению БП авиапредприятиям (t/j), постановления, приказы, задания, требования, планы для НИИ ГА и орга­низаций промышленности на разработку мероприятий по БП (U5), приказы и указания о введении в действие разработанных НИИ ГА и промышленностью мероприятий (Uf).

Векторы выхода имеют вид:

Связь между выходом и входом определяется алгоритмом принятия решения.

Постановка задачи принятия решений по БП. Необходимость приня­тия решения диктуется целью — обеспечить заданный уровень БП. Для достижения этой цели могут быть несколько путей и способов, т. е. лица и организации, принимающие решения по БП, находятся в усло­виях альтернатив, которые характеризуются различными ограни­чениями .

При принятии решений по БП действует ряд ограничений, среди которых наиболее существенными являются: 1) экономические фак­торы, связанные с ресурсами: время, денежные средства, трудовые ресурсы, производственные возможности; 2) технические факторы: прочность, надежность, веса, габариты и т. п.; 3) социальные факто­ры: политическая и социальная целесообразность, человеческая этика и мораль.

В соответствии с теорией принятия решений [12] необходимо сде­лать следующие замечания:

решение или стратегия принятия решений по БП не могут быть оп­тимальными, поэтому понятие "оптимальное решение” следует рассмат­ривать как наилучшее в узком смысле, определяемом принятым крите­рием оптимальности, которым в данном случае является уровень БП;

у лица или в организации, принимающей решение по БП, имеются помощники-специалисты, которые готовят и представляют предложе­ния, делают количественные их обоснования; они имеют право лишь совещательного голоса. В данном случае в ГА на каждом иерархичес­ком уровне все начальники имеют аппарат управления, отделы, службы, которые готовят материалы для принятия начальником решения. На ре­шение начальника, кроме критерия оптимальности, могут оказать влия­ние и другие факторы, в первую очередь ограничения. В задачах приня­тия решений по БП отдельные ограничения часто становятся настолько сильными, что они могут выступать как критерии, например, время, технические возможности, социальные факторы. При этом задача ста­новится многокритериальной.

Процесс принятия решений по БП на каждом иерархическом уровне имеет свои особенности. Так, принятие решения о требованиях к про­мышленности и о заданиях НИИ ГА на разработку мероприятий по БП и о введении их в действие осуществляется на верхнем уровне. На уров­не УГА и ОАО принимаются решения о путях реализации утвержденных

МГА мероприятий и о введении в действие мероприятий, разработанных на этих уровнях по заданию МГА или по материалам анализов БП, вы­полненных в УГА и ОАО.

Алгоритмы принятия решений по БП. При указанных особенностях алгоритмы принятия решений по БП, когда проблема сформулирована, цель определена и критерии оптимальности выбраны, включают следую­щие этапы.

1. Разработка мероприятий по БП непосредственно управляющим органом и формирование планов, приказов, указаний, заданий и требо­ваний к НИИ ГА и организациям промышленности на разработку меро­приятий по БП (алгоритмы Glj и С5) :

определение перечня наиболее актуальных типов событий, причин и факторов БП;

анализ состояния и уровня БП по статистическим данным об АП, ПАП, АВС, ЧПа (для уровня МГА), об отказах и неисправностях АТ и отклонениях персонала (для уровней УГА и ОАО);

определение направлений для разработки мероприятий по БП; выбор способа формирования документа; разработка предложений к плану (приказу, указанию и др.); априорная оценка предложений по критериям БП; отбор предложений для включения в план (приказ и др.) с учетом ограничений;

технико-экономическое обоснование планируемых разработок; оформление, согласование и утверждение планов (приказов и др.); контроль выполнения работ.

2. Введение в действие проектов мероприятий, разработанных НИИ ГА и организациями промышленности (алгоритм G ) :

проверка соответствия представленных проектов мероприятий требованиям руководящих документов;

анализ результатов априорной оценки эффективности представлен­ных проектов мероприятий на корректность оценивания и на соответст­вие требованиям и нормам БП; определение ограничений;

отбор проектов для внедрения с учетом ограничений; разработка, согласование и утверждение документа о внедрении мероприятий по БП;

контроль внедрения мероприятий;

оценка эффективности мероприятий по материалам текущей ста­тистики об АП, ПАП, ПВС, ЧПа.

Изложенное позволяет процессы принятия решений по БП управляю­щим органом записать в следующем виде:

uumGf(Z,’“10’%);

Щ, *C5 I z

где GJ. p и co. g — априорные оценки эффективности предложений и проектов меро­приятий соответственно.

Определение направлений для разработки мероприятий осуществ­ляется, как уже отмечалось выше, на основании перечня актуальных типов событий, полученных по результатам анализа состояния и оце­нок уровня БП. Здесь обычно не возникает альтернатив и, следователь­но, нет задачи принятия решений, оно очевидно, так как для анализа используется матрица статистических данных, в столбцах которой отражаются типы событий, а в строках — группы причин (факторов). По данным столбцов, где указаны числовые характеристики событий, можно однозначно определить те типы событий, по которым необхо­димо разрабатывать мероприятия.

При разработке предложений к плану (приказу и др. ) по каждому направлению учитываются те ограничения, по которым исполнитель компетентен принимать решения (например, прочность, надежность, масса, габариты и т. п.) и некоторые экономические факторы (производ­ственные возможности, сроки разработки и др.). На этом этапе имеют­ся альтернативы, среди которых необходимо искать наилучшие решения. Сущность этих альтернатив состоит в том, что одни и те же причины и факторы имеют место при нескольких типах событий, но с различными числовыми характеристиками.

Лица, принимающие решения о внедрении представленных ему пред­ложений или проектов мероприятий наряду с факторами, учитываемыми исполнителем, интересуются такими органичениями, которые находят­ся в их компетенции (например, средства, трудовые ресурсы), а также социально-политическими факторами.

Математическое описание принятия решений по БП. При математи­ческом описании принятия решений по БП в соответствии с алгоритма­ми Gs, G^ и Cf рассмотрим однокритериальную, статическую, детер­минированную задачу, которая является общей для указанных алго­ритмов.

Лица, принимающие решения по БП, издают руководящие докумен­ты: планы мероприятий, приказы, задания, требования и т. д. Содержа­ние каждого документа Г/., включающее «компонент (пунктов), можно представить в виде и-мерного вектора: U. =((/.j, U-^, „ о . , U- , . . . ,

Uin)’

На компоненты наложен ряд ограничений, обусловленных указан­ными выше факторами. Ограничения запишем в следующем виде:

gt — Et (BF U.) ,=,>}/; і (1.9)

т {<, =, >| п,

где Я. — массив параметров, характеризующих ограничения (время, деньги, люди, прочность, надежность, масса, габариты и др.).

Эти ограничения определяют некоторую область допустимых реше­ний при формировании документа U. Оптимальность разрабатываемого документа будем оценивать по критерию БП, который запишем в виде следующей функции-

РБП =F(ui’C)< (1-Ю)

где С — массив параметров априорной оценки уровня БП.

Предположим, что Bi и С неслучайные и известные величины. Цель принятия решений состоит в максимизации критерия оптимальности, т. е. РБП ->тах. Эта цель достигается выбором (//из области _ Следовательно, задача заключается в том, чтобы найти значения Uf вектора Щ иРБП, функции РБп, удовлетворяющих условию

РБ п= FfUi С) = max F (Uj С). (1.11)

Uj Є

Соотношения (1.9), (1.10) и (1.11) представляют математическую модель принятия решений управляющим органом системы управления факторами БП при утверждении руководящих документов (планов, приказов и др.) на разработку мероприятий и введения их в действие в случае однокритериальной, статической, детерминированной задачи.

Модель принятия решений по безопасности полетов при ограничен­ных ресурсах. Построим математическую модель для случая ограничен­ных ресурсов на разработку и внедрение мероприятий по БП. Такая постановка задачи является актуальной, так как разработчики ограни­чены ресурсами и это приводит к увеличению сроков разработки, чго мри решении вопросов повышения БП является серьезным недостатком. Начальник, принимающий решение, заинтересован в максимизации уровня БП, но он ограничен ресурсами, которые потребуются при раз работке мероприятий или их реализации. Располагаемые ресурсы иргд-

сталим в виде w-мерного вектора Б = (Ві) где Bj — величина распола­гаемого г’-го вида ресурсов і = І, т.

Оценки предложений (мероприятий) представим л-мерным векто­ром С = (Q), характеризующим повышение уровня БП за счет внед­рения j-го предложения (мероприятия), где/ Є 1, л, и матрицей удель­ных расходов А размера тп:

— N»

на рассматриваемом отрезке времени; а — расход г-го вида ресурса на разработку или внедрение /’-го предложения (мероприятия) „

Предполагается, что Bj, Cj и являются неслучайными величина­ми и полностью известны лицу, принимающему решение, по крайней мере, плановым органам МГА. Исключением является величина Су, которая оценивается вероятностными критериями, но для упрощения іадачи будем считать ее постоянной. Это допущение, естественно, сни­жает точность решения задачи, поскольку надо оценивание производить только для одного фактора (причины) или одного типа событий. Пред­полагается при этом, что каждое мероприятие (пункт плана) направлено на повышение уровня БП только по одному фактору и не касается дру — I их, тогда как любое мероприятие, разрабатываемое в интересах како­ю-либо одного или группы факторов, оказывает влияние и на ряд других.

Искомое содержание разрабатываемого руководящего документа представим в виде л-мерного вектора U = (Uj). Его компоненты Uj лилиіотся пунктами руководящего документа (плана, приказа, указа — мин, задания, требований), которым ставится задача на разработку мероприятий или мероприятия, принятые к внедрению.

I о| да условие ограничения ресурсов примет вид:

>ю условие определяет область допустимых решений. Очевид­нії пи исличина критерия БП

(1.13)

< нгдоишсльно, лицо, принимающее решение об утверждении руко — ікінішіііп документа на разработку или внедрение мероприятий, опре-

деляет оптимальный перечень D = (Uj) при максимальном значении ^5 п, удовлетворяющем условию

‘бп — WQ-шв [ S CjUf, (1.14)

І/ Є Ну ) = t

ще Г2уопрсделяется условием (1 .12) .

Стохастическая модель принятия решений по повышению БП. В слу­чае учета вероятностного характера критериев оценки уровня БП необ­ходимо рассматривать стохастическую однокритериальную статическую задачу. При ее решении будем полагать, что число возможных проек­тов мероприятий или предложений к каждому пункту плана и число оценок уровня БП для каждого мероприятия (предложения) конеч­ны. Это условие отвечает реальной картине, поскольку для оценивания используются случайные события, характеризующие БП. Данную опе­рацию удобно анализировать в соответствии с рекомендациями работы [12] по таблице.

В левом столбце таблицы помещены предложения (проекты меро­приятий) Uv и2, . . ик, . . ., Ut, в верхней строке — типы событий (причины — факторы) S^, S2, ■ ■ ■> Sj.,…, Sr. Предложение (мероприя­тие) Uk, к Є l, f представляет собой одно из возможных значений векто­ра U = (Ц, … , Un), принадлежащего области Г2 и его допустимым значениям. В клетках таблицы записаны значения оценок эффектив­ности предложений для каждого типа событий (Рк) и вероятности появления /-го типа событий при реализации к-го предложения (Ик[). Заметим, что здесь Рк1 — условная вероятность появления аварийной ситуации при 1-м типе события. Методы определения указанных коли­чественных характеристик должны обеспечивать априорную оценку по статистическим данным, полученным из эксплуатации аналогичных систем и устройств. Следовательно, методы априорной оценки должны базироваться на прогнозировании случайных процессов с использо­ванием статистического моделирования. Предполагаем, что такие ме­тоды существуют и указанные вероятности известны.

В теории принятия решений [12] рассматриваются два пути реше­ний данной задачи — это искусственное сведение стохастической схе­мы к детерминированной и применение метода ’’оптимизации в сред­нем”.

При искусственном сведении стохастической задачи к детермини­рованной все случайные факторы заменяются приближенными неслу­чайными характеристиками этих факторов, обычно их математически­ми ояощаниями.

Эффективность мероприятия по БП оценивается функцией вида Pkl=P(U,9,Cv…,Cq), (1.15)

где U — вектор управления; 9 — массив детерминированных факторов (так назы­ваемых режимов работы АЭС); Cv С — реализации параметров случайных факторов.

Следовательно, оценка эффективности мероприятий зависит от многих факторов и таких, как режимы полета ВС или режимы работы АЭС, которые имеют обычно большие диапазоны изменения. Замена их характеристик приближенными средними значениями будет да­вать весьма грубые оценки.

При методе ’’оптимизации в среднем” берут математическое ожи­дание показателя эффективности, а к-я стратегия (решение начальни­ка) определяется по формуле:

^БП =М =F (Uk) = jfj pklhkl’k& 1>Л (116)

В качестве оптимального решения U при методе ’’оптимизации в среднем” выбирается такое из Г предложений (мероприятий), кото­рое удовлетворяет условию:

Ръп F (U) = шах [F(Uk)] = max [ £ Pklhkl]. (1-17)

KKl 1 < *

Необходимо учитывать, что метод ’’оптимизации в среднем” в дан­ном случае применяется только для одноразовой операции, так как операция выбора наилучшей стратегии (наилучшего предложения или мероприятия) осуществляется один раз, поскольку включение того или иного предложения в план или введение в действие того или иного проекта мероприятий является одноразовым решением. Поэтому надо считаться с возможностью риска принятия ненаилучшего решения. Следовательно, кроме математического ожидания показателя эффек­тивности, полезно оценивать и его дисперсию.

Нетрудно заметить, что в данном случае задача принятия решения в условиях риска также свелась к детерминированной постановке. Отличие в том, что детерминизация здесь проведена на уровне теории оценки эффективности мероприятия, а при искусственном методе — на уровне факторов БП. Следовательно, для решения задачи приня­тия решений по БП при указанной выше постановке могут быть ис­пользованы методы решения детерминированной задачи. Центральной проблемой при этом явл тется разработка метода априорной оценки эффективности мероприятий по БП и получение критериев эффектив­ности в аналитической форме.