Проблемы машиностроения и надежности машин, 2019, № 5, стр. 77-88
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ
А. А. Ицкович 1, *, И. А. Файнбург 1, Г. Д. Файнбург 1
1 Московский государственный технический университет гражданской авиации (МГТУ ГА)
г. Москва, Россия
* E-mail: aai777@mail.ru
Поступила в редакцию 18.11.2018
Принята к публикации 25.06.2019
Аннотация
Методологические аспекты управления процессами обеспечения надежности сложных машин рассматриваются применительно к авиационной технике и включают: актуальность проблемы и основные задачи, характеристику процессов обеспечения надежности авиационной техники как объектов управления, формирование системы управления процессами обеспечения надежности авиационной техники, анализ статистических методов контроля надежности и вероятностно-статистических характеристик редеющих потоков случайных событий – отказов: выявленных в полете, приведших к наземным сбоям эксплуатации, к заменам воздушного судна и суммарного количества отказов и повреждений, выявленных в полете и на земле. Результаты исследований направлены на повышение надежности, безопасности полетов и эффективности эксплуатации авиационной техники.
1. Актуальность проблемы и основные задачи. Обеспечение надежности авиационной техники гражданской авиации (АТ ГА) является приоритетной проблемой, от ее успешного решения зависят безопасность полетов и эффективность эксплуатации АТ ГА.
В опубликованных работах рассматриваются различные аспекты проблемы обеспечения надежности (ОН) машин: актуальность проблемы ОН [1], ОН на основе современных стандартов [2, 3], контроль и мониторинг надежности АТ [4, 5], надежность и ремонтопригодность оборудования [6], программы обеспечения надежности и технического обслуживания с учетом обеспечения безопасности полетов [7].
Особое место занимают работы, в которых на основе комплексного подхода надежность рассматривается в составе других свойств машин, отражающих их качество: эксплуатационно-технических характеристик воздушных судов (ВС) (отказобезопасность, надежность, эксплуатационная технологичность, эффективность стоимости жизненного цикла) [8], эффективности процессов технической эксплуатации (ТЭ) и поддержания летной годности (ПЛГ) ВС (безопасность и регулярность полетов ВС, безотказность АТ, интенсивность использования ВС, экономичность процессов ТЭ и ПЛГ ВС [9]; в государственных стандартах ГОСТ Р 56079-2014, ГОСТ Р 56080-2014 и ГОСТ Р 56081-2014 (безопасность полета, надежность, контролепригодность, эксплуатационная и ремонтная технологичность).
Однако, в опубликованных работах отсутствует рассмотрение актуальной проблемы управления процессами ОН машин и анализа вероятностно-статистических характеристик редеющих потоков отказов на основе процессного подхода. Настоящая статья посвящена методологическим аспектам этой проблемы, включающим решение основных задач: классификацию стандартизированных терминов ОН машин [6], характеристику процессов ОН АТ как объектов управления, формирование системы управления процессами ОН АТ, анализ статистических методов контроля надежности и вероятностно-статистических характеристик редеющих потоков случайных событий – отказов: выявленных в полете, приведших к наземным сбоям эксплуатации, к заменам ВС и суммарного количества отказов и повреждений, выявленных в полете и на земле.
2. Характеристика процессов ОН АТ как объектов управления. Учитывая основополагающую роль терминологии в области надежности машин, выполнена классификация стандартизованных терминов ОН по ГОСТ 27.002-2015 и ГОСТР27.001-2009, в которой приняты следующие процессы: резервирование; техническое обслуживание, восстановление, ремонт; разработка, обеспечение и анализ; испытания на надежность и управление надежностью (табл. 1). Полужирным шрифтом в табл. 1 выделены процессы ОН АТ, приведенные в ГОСТ 27.002-2015 и ГОСТ Р27001-2009.
Таблица 1.
Классификация стандартизированных терминов обеспечения надежности
| Признаки | Термины обеспечения надежности |
|---|---|
| По ГОСТ 27.002-2015 | |
| 1. Резервирование | Резервирование: нагруженное, облегченное, ненагруженное, постоянное, замещением, общее, раздельное, смешанное, без восстановления, с восстановлением, мажоритарное. Резерв: основной элемент, резервный элемент, кратность резерва, нагруженный резерв, облегченный резерв, ненагруженный резерв |
| 2. Техническое обслуживание, восстановление и ремонт | Система технического обслуживания и ремонта. Техническое обслуживание. Восстановление. Самовосстановление. Ремонт. Мониторинг технического состояния. Замена. Запасная часть. Запасные части, инструменты и принадлежности: ЗИП. Комплект ЗИП. Система ЗИП |
| 3. Разработка, обеспечение, анализ | Нормируемый показатель надежности. Нормирование надежности. Распределение требований. Структурная схема надежности. Программа обеспечения надежности. Оценка надежности. Прогнозирование надежности. Контроль надежности. Расчетный метод определения надежности. Расчетно-экспериментальный метод определения надежности. Экспериментальный метод определения надежности. Модель надежности. Анализ отказов. Отбраковочные испытания |
| 4. Испытания на надежность | Испытания на надежность: определительные испытания на надежность, контрольные испытания на надежность, лабораторные испытания на надежность, эксплуатационные испытания на надежность, нормальные испытания, ускоренные испытания. Коэффициент ускорения испытаний. План испытаний на надежность |
| По ГОСТ Р 27.001-2009 | |
| 5. Управление надежностью | Предприятие. Система управления надежностью. Объект системы управления надежностью. Элемент системы управления надежностью. Управление надежностью. Обеспечение надежности. Программа обеспечения надежности |
С учетом терминов и определений, установленных ГОСТ 27.002-2015, ГОСТ Р 27.001-2009 и ГОСТ Р ИСО 9000-2015, на основе процессного подхода [2, 6], дополнительно сформулированы понятия по управлению процессами ОН АТ ГА.
Процесс ОН АТ: совокупность последовательных действий, ориентированных на достижение, поддержание и подтверждение требуемого уровня надежности АТ.
Управление процессами ОН АТ: совокупность координируемых действий, являющихся частью общего управления предприятием в целях выполнения требований к надежности АТ.
Программа управления процессами ОН АТ: документ, устанавливающий комплекс взаимоувязанных организационных и технических мероприятий, методов, средств, требований и норм, направленных на выполнение установленных в документации на АТ требований к надежности.
Процессный подход в ОН АТ включает в себя систематическое определение процессов и управление процессами ОН с их взаимодействием таким образом, чтобы достигать намеченных результатов в соответствии с программой управления процессами ОН АТ.
Надежность закладывается при проектировании, обеспечивается при производстве и поддерживается при эксплуатации. Поэтому процессы ОН АТ на разных стадиях жизненного цикла АТ будем рассматривать в рамках исследования, проектирования, производства и эксплуатации АТ, а нормирование надежности АТ производить с учетом требований норм летной годности ВС и эффективности эксплуатации ВС.
Управляемым процессом ОН АТ называется любая деятельность по ОН АТ, использующая ресурсы и управляемая для обеспечения способности превращать входящие (Вход) элементы в выходящие (Выход) (рис. 1).
Внешний контур (контур программного управления) ${{K}_{1}}$ “настроен” на выполнение требований процесса эксплуатации АТ ГА по обеспечению надежности АТ, в соответствии с которыми на основе априорной информации о конструктивно-эксплуатационных свойствах АТ и ожидаемых условиях эксплуатации формируется программа управление процессами ОН АТ ГА.
Механизм управления процессами ОН АТ включает два контура (рис. 2).
Рис. 2.
Схема управления процессами ОН АТ: K1 – внешний контур (программное управление); K2 – внутренний контур (оперативное управление); 1 – анализ надежности АТ; 2 – программа управления процессами ОН АТ; 3 – процессы ОН АТ; 4 – оценка надежности АТ; 5 – процессы эксплуатации АТ; 6 – нормирование надежности АТ; 7 – контроль надежности АТ; 8 – оперативное управление процессами ОН АТ.
По мере накопления апостериорной информации о техническом состоянии АТ в авиапредприятиях ГА в реальных условиях эксплуатации производится корректировка программы управление процессами ОН АТ.
Внутренний контур (контур оперативного управления) ${{K}_{2}}$ “настроен” на реализацию программы управление процессами ОН АТ ГА с учетом требований процесса эксплуатации АТ конкретного эксплуатационного авиапредприятия, в соответствии с которыми планируются процессы ОН АТ.
3. Формирование системы управления процессами ОН АТ. Система управления процессами ОН АТ: Совокупность всех средств авиапредприятия (разработчика, изготовителя, эксплуатанта АТ) по управлению процессами ОН АТ.
Система управления процессами ОН АТ должна обеспечивать разработку и осуществление мероприятий на всех стадиях жизненного цикла АТ (исследование, проектирование, изготовление, эксплуатация).
Система управления процессами ОН АТ включает: подсистему линейного руководства; целевые подсистемы; функциональные подсистемы; подсистему обеспечения управления (табл. 2).
Таблица 2.
Структура системы управления процессами обеспечения (ПО) надежности АТ
| Система управления процессами ОН АТ | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 1. Подсистемы линейного руководства | |||||
| 2. Целевые подсистемы | 3. Функциональные подсистемы | 4. Подсистема обеспечения | |||
| 3.1. Планирование | 3.2. Оперативное управление | 3.3. Оценка и стимулирование | 3.4. Учет и отчетность | ||
| 2.0. Многоцелевые специальные функции | 2.0-3.1-1 | 2.0-3.2-1 | 2.0-3.3-1 | 2.0-3.4-1 | 4.1. Нормативно-правовое |
| 2.0-3.1-2 | 2.0-3.2-2 | 2.0-3.3-2 | 2.0-3.4-2 | ||
| 2.0-3.1-3 | 2.0-3.2-3 | ||||
| 2.1. Управление ПО безотказности АТ | 2.1-3.1-1 | 2.1-3.2-1 | 2.1-3.3-1 | 2.1-3.4-1 | 4.2. Информационное |
| 2.2. Управление ПО долговечности АТ | 2.2-3.1-1 | 2.2-3.2-1 | 2.2-3.3-1 | 2.2-3.4-1 | 4.3. Метрологическое |
| 2.3. Управление ПО ремонтопригодности АТ | 2.3-3.1-1 | 2.3-3.2-1 | 2.3-3.3-1 | 2.3-3.4-1 | 4.4.Материально-техническое |
| 2.4. Управление ПО сохраняемости АТ | 2.4-3.1-1 | 2.4-3.2-1 | 2.4-3.3-1 | 2.4-3.4-1 | 4.5. Научно-методическое |
| 2.5. Управление ПО восстанавливаемости АТ | 2.5-3.1-1 | 2.5-3.2-1 | 2.5-3.3-1 | 2.5-3.4-1 | |
| 2.6. Управление ПО готовности АТ | 2.6-3.1-1 | 2.6-3.2-1 | 2.6-3.3-1 | 2.6-3.4-1 | |
Подсистема линейного руководства осуществляет управление процессами ОН АТ линейными руководителями подразделений авиационных отраслей (отраслевом, региональном, авиапредприятия), специальными органами целевого управления, функциональными подразделениями.
Целевая подсистема в соответствии с основными целями деятельности подразделений по управления процессами ОН АТ включает: управление процессами ОН в целом (многоцелевая подсистема), управление процессами обеспечения: безотказности АТ, долговечности АТ, ремонтопригодности АТ, сохраняемости АТ, восстанавливаемости АТ и готовности АТ. Взаимосвязь специальных функций с целевыми подсистемами показана в табл. 3. Для повышения целенаправленности управления процессами обеспечения надежности используется целевой подход к управлению, в соответствии с которым определяются главная цель управления и ее последующая дифференциация в виде иерархической системы целей (в том числе, по производственным единицам и подразделениям), условия, обеспечивающие достижение целей и организация деятельности трудового коллектива.
Таблица 3.
Перечень специальных функций управления процессами обеспечения надежности АТ
| Шифр специальной функции | Функциональная подсистема и специальные функции | Целевые подсистемы, реализующие специальные функции |
|---|---|---|
| 1. Перспективное и текущее планирование процессов обеспечения надежности АТ | ||
| 2.0-3.1-1 | Анализ надежности АТ | Все целевые подсистемы |
| 2.0-3.1-2 | Прогнозирование показателей надежности АТ | То же |
| 2.0-3.1-2 | Разработка плана повышения надежности АТ | ” |
| 2.1-3.1-1 | Планирование повышения безотказности АТ | Управление безотказностью АТ |
| 2.2-3.1-1 | Планирование долговечности АТ | Управление долговечностью АТ |
| 2.3-3.1-1 | Планирование повышения ремонтопригодности АТ | Управление ремонтопригодностью АТ |
| 2.4-3.1-1 | Планирование повышения сохраняемости АТ | Управление сохраняемостью АТ |
| 2.5-3.1-1 | Планирование повышения восстанавливаемости АТ | Управление восстанавливаемостью АТ |
| 2.6-3.1-1 | Планирование повышения готовности АТ | Управление готовностью АТ |
| 2. Оперативное управление процессами обеспечения надежности АТ | ||
| 2.0-3.2-1 | Контроль надежности АТ | Все целевые подсистемы |
| 2.0-3.2-2 | Анализ причин снижения уровня надежности АТ | То же |
| 2.0-3.2-3 | Формирование управляющих воздействий по повышению надежности АТ | Все целевые подсистемы |
| 2.1-3.2-1 | Оперативное управление безотказностью АТ | Управление безотказностью АТ |
| 2.2-3.2-1 | Оперативное управление долговечностью АТ | Управление долговечностью АТ |
| 2.3-3.2-1 | Оперативное управление ремонтопригодностью АТ | Управление ремонтопригодностью АТ |
| 2.4-3.2-1 | Оперативное управление сохраняемостью АТ | Управление сохраняемостью АТ |
| 2.5-3.2-1 | Оперативное управление восстанавливаемостью АТ | Управление восстанавливаемостью АТ |
| 2.6-3.2-1 | Оперативное управление готовностью АТ | Управление готовностью АТ |
| 3. Оценка и стимулирование повышения надежности АТ | ||
| 2.0-3.3-1 | Оценка уровня надежности АТ и годового экономического эффекта от ее повышения | Все целевые подсистемы |
| 2.0-3.3-2 | Стимулирование повышения надежности АТ | То же |
| 2.1-3.3-1 | Оценка и стимулирование повышения безотказности АТ | Управление безотказностью АТ |
| 2.2-3.3-1 | Оценка и стимулирование повышения долговечности АТ | Управление долговечностью АТ |
| 2.3-3.3-1 | Оценка и стимулирование повышения ремонтопригодности АТ | Управление ремонтопригодностью АТ |
| 2.4-3.3-1 | Оценка и стимулирование повышения сохраняемости АТ | Управление сохраняемостью АТ |
| 2.5-3.3-1 | Оценка и стимулирование повышения восстанавливаемости АТ | Управление восстанавливаемостью АТ |
| 2.6-3.3-1 | Оценка и стимулирование повышения готовности АТ | Управление готовностью АТ |
| 4. Учет и отчетность управления процессами обеспечения надежности АТ | ||
| 2.0-3.4-1 | Организация учета при управлении процессами обеспечения надежности АТ | Все целевые подсистемы |
| 2.0-3.4-2 | Организация отчетности о выполнении плана повышения надежности АТ | То же |
| 2.1-3.4-1 | Учет и отчетность по безотказности АТ | Управление безотказностью АТ |
| 2.2-3.4-1 | Учет и отчетность по долговечности АТ | Управление долговечностью АТ |
| 2.3-3.4-1 | Учет и отчетность по ремонтопригодности АТ | Управление ремонтопригодностью АТ |
| 2.4-3.4-1 | Учет и отчетность по сохраняемости АТ | Управление сохраняемостью АТ |
| 2.5-3.4-1 | Учет и отчетность по восстанавливаемости АТ | Управление восстанавливаемостью АТ |
| 26-3.4-1 | Учет и отчетность по готовности АТ | Управление готовностью АТ |
Целью системы управления процессами ОН АТ является достижение, подтверждение и поддержание требуемого уровня надежности АТ, установленного в документации на АТ, при минимальных затратах времени, труда и средств на комплекс взаимоувязанных организационных и технических мероприятий, методов и средств ОН АТ.
Степень достижения цели системы управления процессами ОН АТ характеризуется частными и комплексными показателями надежности (ГОСТ 27.002-2015).
Функциональная подсистема характеризуется специализацией управленческой деятельности, целями управления, составом специальных функций управления, составом задач управления по каждой специальной функции и их распределения по органам управления. В состав функциональных подсистем входят: перспективное и текущее планирование процессов ОН АТ; оперативное управление процессами ОН АТ; оценка и стимулирование повышения эффективности процессов ОН АТ; учет и отчетность по процессам ОН АТ.
Шифр специальной функции (табл. 2, 3) состоит из трех цифр ${{X}_{1}} - {{X}_{2}} - {{X}_{3}}$, где ${{X}_{1}}$ – номер целевой подсистемы, ${{X}_{2}}$ – номер функциональной подсистемы, ${{X}_{3}}$ – номер специальной функции в функциональной подсистеме.
Цель управления в функциональной подсистеме устанавливается в соответствии с основными целями управления процессами ОН АТ и составом специальных функций.
Функциональная подсистема включает подразделения всех уровней управления, участвующих в выполнении специальных функций. По каждой специальной функции назначается головное подразделение и устанавливается одно или несколько подразделений, участвующих в выполнении специальных функций: управление, отдел, бюро, группа, специалист.
4. Анализ методов контроля надежности и вероятностно-статистических характеристик редеющих потоков случайных событий. В настоящее время применяются различные статистические методы контроля надежности компонентов ВС в процессе эксплуатации (табл. 4). Анализ этих методов позволяет определить их преимущества и недостатки, наметить пути дальнейшего совершенствования.
Таблица 4.
Методы статистического контроля показателей надежности АТ
| Наименование задач | Расчетные формулы | Исходные данные |
|---|---|---|
| l. Определение верхней границы регулирования (ВГР) при распределении Пуассона | ${{P}_{{{\text{зад}}}}} = \mathop \sum \limits_{n = 0}^{{\text{ВГР}}} \frac{{{{{(K_{{1000}}^{{{\text{пл}}}}Ta{\text{/}}100)}}^{n}}}}{{n!}}{{e}^{{ - K_{{1000}}^{{{\text{пл}}}}Ta/1000}}}$ | $K_{{1000}}^{{{\text{пл}}}}$ – плановое значение количества отказов на 1000 ч наработки; $T$ – налет парка ВС за контрольный период; $a$ – число однотипных изделий на ВС, $~n$ – ожидаемое количество отказов за контрольный период. ${{n}_{{{\text{баз}}}}}$ – количество отказов за базовый (предшествующий период), ${{T}_{{{\text{баз}}}}}$ – налет парка ВС за базовый период |
| $K_{{1000}}^{{{\text{пл}}}} = \frac{{{{n}_{{{\text{баз}}}}}}}{{{{T}_{{{\text{баз}}}}}a}} \times 1000$ | ||
| ${{n}_{{{\text{ож}}}}} = K_{{1000}}^{{{\text{пл}}}}\frac{{Ta}}{{1000}}$ | ||
| 2. Определение доверительных границ | $\alpha {\text{*}} = P({{Z}_{{\text{Н}}}} \leqslant {{Z}_{0}} \leqslant {{Z}_{{\text{В}}}})$${{\alpha }_{1}} = P({{Z}_{0}} \leqslant {{Z}_{{\text{Н}}}})$, ${{\alpha }_{2}} = P({{Z}_{0}} \leqslant {{Z}_{{\text{В}}}})$, $\alpha {\text{*}} = {{\alpha }_{1}} + {{\alpha }_{2}} - 1$, при ${{\alpha }_{1}} + {{\alpha }_{2}} = \alpha $ $~\alpha * = 2\alpha - 1$ |
$Z$ – случайная величина; $~{{Z}_{{\text{Н}}}}$ – нижняя и ${{Z}_{{\text{В}}}}$ – верхняя границы генеральной характеристики ${{Z}_{0}}$. ${\alpha *}$ – двухсторонняя доверительная вероятность, ${{\alpha }_{1}}$ и ${{\alpha }_{2}}$ – односторонние доверительные вероятности |
| 3. Определение допустимого количества отказов ndi | ${\chi }_{\alpha }^{2}(2{{n}_{{di}}} + ~2) = 2{{\omega }_{{\text{н}}}}{{T}_{i}}$ | ${\chi }_{\alpha }^{2}(2{{n}_{{di}}} + ~2)$ – квантиль уровня хи-квадрат распределения с 2${{n}_{{di}}} + ~2$ степенями свободы; ${{\omega }_{u}}$ – заданный контрольный уровень надежности, ${{T}_{i}}$ – суммарная наработка в часах совокупности рассматриваемых изделий в –$i$-м квартале |
| 4. Определение допустимого уровня надежности | $\sigma = \sqrt {\frac{{\mathop \sum \nolimits_{i = 1}^n {{{({{Y}_{i}} - Y{\text{*}})}}^{2}}}}{n}} $ | $n$ – количество месяцев, принятых в расчет, ${{Y}_{i}}$ – показатель за $i$‑й текущий месяц, $Y{\text{*}}$ – среднее значение месячного показателя за последние n месяцев, $\sigma $ – стандартное отклонение. k – коэффициент умножения (обычно имеет значение между 2 и 3) |
| $UCL = Y + k~\sigma $ | ||
| или $UCL = Y - k~\sigma $ |
В соответствии с “Методикой статистического регулирования безотказности”, контроль уровня надежности компонентов ВС осуществляется статистическими методами с использованием для расчета верхней границы регулирования (ВГР) распределения Пуассона (п. 1 табл. 4). При статистическом мониторинге надежности компонентов ВС определяются доверительные границы случайных величин (п. 2 табл. 4) для самолетов Як-40 и Як-42 в Научном центре поддержания летной годности ГосНИИ ГА, при контроле надежности для каждого типа компонента, i-го квартала определяется допустимое количество отказов ndiпутем решения уравнения. Текущее число отказов в i-м квартале ${{n}_{i}}$ сравнивается с допустимым уровнем ndi (п. 3 табл. 4).
При использовании в авиакомпаниях ВС иностранного производства, в соответствии с рекомендациями Международной организацией гражданской авиации ИКАО, применяются Программы обеспечения надежности (Maintenance Reliability Program – MRP) [4], цель которой состоит в том, чтобы контролировать и поддерживать ВС, эксплуатируемые авиакомпанией, в пределах приемлемых уровней летной годности, надежности и экономичности (п. 4 табл. 4).
Однако, эти методы не учитывают взаимосвязь показателей надежности на разных этапах эксплуатации АТ (периодическое ТО, оперативное ТО, полет) и не оценивают эти этапы в качестве защиты от возникающих в процессе эксплуатации отказов.
Система управления процессами ОН АТ должна предусматривать многоуровневую защиту от возникающих в процессе эксплуатации отказов. Обеспечивается такая защита при проведении различных видов технического обслуживания и ремонта (ТОиР), рассматриваемых в общем виде в качестве барьеров в модели профессора Д. Ризона, качественное описание которой нашло отражение в “Руководстве по управлению безопасностью полетов” (Документ ИКАО Doc 9859) AN/474 Издание третье – 2013. Реализация такой защиты при проведении оперативного и периодического ТО, приводящих к разрежению потока отказов, показана на схеме модифицированной модели Д. Ризона (рис. 3).
Разрежение потоков случайных событий происходит в результате выполнения планируемых и не планируемых видов оперативного и периодического технического обслуживания (ТО), отражающих связь надежности АТ с безопасностью и регулярностью полетов, эффективностью использования АТ.
Для описания потока случайных событий – отказов: выявленных в полете, приведших к наземным сбоям эксплуатации, к заменам ВС и суммарного количества отказов и повреждений, выявленных в полете и на земле, определения их вероятностно-статистических характеристик можно использовать модель редеющих потоков случайных событий [10].
Моделирование редеющего потока случайных событий – последовательности событий, возникающих одно за другим в случайные моменты времени и разрежаемых при выполнении работ по ТОиР ВС, отражает количественные характеристики механизма защиты. Для информационного обеспечения системы управления процессами ОН АТ в ГА используется система сбора, обработки и использования информации об отказах, повреждениях АТ, реализующая обратную связь авиапредприятий ГА с организациями и предприятиями авиационной промышленности.
Предельная теорема для суммы нескольких потоков случайных событий утверждает сходимость суммы независимых, ординарных, стационарных потоков к простейшему потоку. При этом суммируемые потоки случайных событий должны удовлетворять условиям: среди них не должно быть потоков с очень большой интенсивностью (по сравнению с суммарной интенсивностью всех остальных); интенсивности суммируемых потоков не должны становиться исчезающе малыми по мере увеличения номера потока.
В стационарном пуассоновском потоке (простейшем потоке) интервал времени между любыми двумя соседними событиями распределен по экспоненциальному закону с параметром $\lambda $ $f(t) = {\lambda }{{e}^{{{\lambda }t}}}$.
Интенсивность ${{\lambda }_{Р}}$ разреженного потока $\bar {I}$ равна интенсивности исходного потока ${\lambda }~$ умноженной на вероятность сохранения события в потоке $P$: ${{{\lambda }}_{Р}} = {\lambda }P$.
Для оценки вероятностно-статистических характеристик редеющих потоков случайных событий используются данные эксплуатационных наблюдений при наработке парка ВС $H~$ о количестве отказов: выявленных в полете $~{{n}_{{\text{П}}}}$, приведших к наземным сбоям эксплуатации (задержки, отмены рейсов, возвраты с рулевой дорожки, прерванные взлеты плюс замены ВС) ${{n}_{{{\text{НС}}}}}$, отказов, приведших к заменам ВС (неисправных по техническим причинам, с целью предотвращения возможной задержки или отмены рейса или для сокращения времени задержки) ${{n}_{{{\text{ЗАМ}}}}}$, и суммарном количестве отказов, выявленных в полете и на земле ${{n}_{{\text{С}}}}$.
Тогда количество отказов на 1000 ч налета оценивается по формулам:
для отказов, выявленных в полете
для отказов, приведших к наземным сбоям эксплуатации для отказов, приведших к заменам ВС для суммарного количества отказов и повреждений, выявленных в полете и на землеЗадача оценки вероятностно-статистических характеристик редеющего потока отказов решается поэтапно:
1) определение зависимостей показателей безотказности (1–4): ${{K}_{{1000~\,{\text{ЗАМ}}}}}({{K}_{{1000\,{\text{НС}}}}})$, ${{K}_{{1000\,{\text{НС}}}}}({{K}_{{1000\,{\text{П}}}}})$, ${{K}_{{1000\,{\text{П}}}}}~({{K}_{{1000\,{\text{С}}}}})$;
2) определение вероятности того, что отказ:
2.1) из суммарного количества отказов перейдет в редеющий поток отказов, выявленных в полете
2.2) из отказов, выявленных в полете, перейдет в редеющий поток отказов, приведших к наземным сбоям эксплуатации
2.3) из отказов, приведших к наземным сбоям эксплуатации, перейдет в редеющий поток замен ВС
(7)
${{P}_{{{\text{НС}}\,{\text{ЗАМ}}}}} = {{K}_{{1000\,{\text{ЗАМ}}}}}{\text{/}}{{K}_{{1000\,{\text{НС}}}}},$2.4) из суммарного количества отказов, не перейдет в редеющий поток отказов, выявленных в полете
2.5) из отказов, выявленных в полете, не перейдет в редеющий поток отказов, приведших к наземным сбоям эксплуатации
(9)
${{q}_{{{\text{П}}\,{\text{НС}}}}} = 1 - ({{K}_{{1000\,{\text{НС}}}}}{\text{/}}{{K}_{{1000\,{\text{П}}}}}),{\text{\;}}$2.6) из отказов, приведших к наземным сбоям эксплуатации, не перейдет в редеющий поток замен ВС
(10)
${{q}_{{{\text{НС}}\,{\text{ЗАМ}}}}} = 1 - ({{K}_{{1000\,{\text{ЗАМ}}}}}{\text{/}}{{K}_{{1000\,{\text{НС}}~}}}).$Анализ вероятностно-статистических характеристик предложенной модели редеющего потока случайных событий рассмотрим на примере показателей надежности парка самолетов нового поколения, отечественного производства, RRJ-95B ПАО “Аэрофлот” (табл. 5).
Таблица 5.
Показатели надежности парка самолетов RRJ-95B ПАО “Аэрофлот”
| Показатели | Период (мес. год) | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 12.17 | 01.18 | 02.18 | 03.18 | 04.18 | 05.18 | 06.18 | 07.18 | 08.18 | 09.18 | 10.18 | 11.18 | 12 мес. | |
| ${{K}_{{1000\,{\text{С}}}}}$ | 105.3 | 104.8 | 108.2 | 105.7 | 103.8 | 105.6 | 109.8 | 94.51 | 97.52 | 91.88 | 91.72 | 93.18 | 101.0 |
| ${{K}_{{1000\,{\text{П}}}}}$ | 41.55 | 52.26 | 47.15 | 43.44 | 44.37 | 46.01 | 51.06 | 40.55 | 36.39 | 34.71 | 38.48 | 38.39 | 42.86 |
| ${{K}_{{1000\,{\text{НС}}}}}$ | 22.76 | 28.44 | 26.48 | 19.08 | 17.50 | 23.47 | 24.12 | 21.89 | 20.78 | 13.88 | 15.48 | 17.75 | 20.97 |
| ${{K}_{{1000\,{\text{ЗАМ}}}}}$ | 5.51 | 7.56 | 6.83 | 5.10 | 5.43 | 6.79 | 6.26 | 7.50 | 6.95 | 3.75 | 5.40 | 4.74 | 5.99 |
При определении суммарного количества отказов и отказов, выявленных в полете, в расчет принимались отказы функциональных систем с относительно высокой частотой наземных сбоев эксплуатации (доля наземных сбоев от отказов, выявленных в полете не менее 0.1). Поэтому не учитывались отказы по функциональным системам: пилотажно-навигационное, связное и приборное оборудование, освещение.
Использование предложенной модели редеющих потоков случайных событий позволили по данным табл. 5 получить регрессионные зависимости: а)${\text{\;}}{{K}_{{1000\,{\text{ЗАМ}}}}}({{K}_{{1000\,{\text{НС}}}}})~$, б) ${{K}_{{1000\,{\text{НС}}}}}({{K}_{{1000\,{\text{П}}}}})$, в) ${{K}_{{1000\,{\text{П}}}}}({{K}_{{1000\,{\text{С}}}}})$ и коэффициенты корреляции, приведенные на рис. 4. Анализ этих зависимостей показывает, что между рассматриваемыми показателями существуют корреляционные взаимосвязи (с коэффициентами корреляции от ${{R}^{2}}$ от 0.63 до 0.69), что подтверждает корректность построения модели редеющих потоков случайных событий.
Рис. 4.
Зависимости показателей надежности парка самолетов RRJ-95B ПАО “Аэрофлот”: (а)${\text{\;}}{{K}_{{1000\,{\text{ЗАМ}}}}}({{K}_{{1000\,{\text{НС}}}}})$, (б) ${{K}_{{1000\,{\text{НС}}}}}({{K}_{{1000\,{\text{П}}}}})$, в) ${{K}_{{1000\,{\text{П}}}}}({{K}_{{1000\,{\text{С}}}}})$.
Наличие корреляции позволяет прогнозировать рост показателей регулярности полетов при сокращении общего количества отказов в результате совершенствования процессов ТОиР ВС.
Выполнена оценка вероятностей сохранения (не сохранения) событий в редеющем потоке по формулам (5–7) и (8–10) и данным, приведенным в табл. 5.
Получены следующие значения вероятностей сохранения событий в редеющем потоке: ${{P}_{{{\text{СП}}}}}$ = 0.424; ${{P}_{{{\text{ПНС}}}}}$ = 0.489; ${{P}_{{{\text{НС}}\,{\text{ЗАМ}}}}}$ = 0.285 и соответственно, значения вероятностей не сохранения событий: ${{q}_{{{\text{СП}}}}}$ = 0.576; ${{q}_{{{\text{ПНС}}}}}$ = 0.511; ${{q}_{{{\text{НС}}\,{\text{ЗАМ}}}}}$ = 0.715, что свидетельствует о значительном разрежении потока отказов и эффективности работ по ТО ВС.
Заключение. Рассмотренные в статье методологические аспекты управления процессами ОН АТ ГА, которые содержат характеристику процессов ОН АТ как объектов управления, структуру системы управления процессами ОН АТ, вероятностно-статистический анализ редеющих потоков случайных событий, предназначены для применения предприятиями и организациями ГА и авиационной промышленности при разработке и внедрении системы управления процессами ОН АТ. Методологические аспекты управления процессами ОН АТ ГА направлены на повышение эффективности процессов эксплуатации и безопасности полетов ВС и могут найти применение для других видов машин.
Список литературы
Абрамов Д.В. Актуальность проблемы ОН // Ж. Надежность и качество сложных систем. 2014. № 3. С. 3.
Ицкович А.А., Файнбург И.А., Файнбург Г.Д. Классификация стандартизованных терминов надежности технических объектов // Сборник статей Международной научно-практической конференции “Технические науки на службе созидания и прогресса”. Уфа: Аэтерна, 2017. С. 109.
Ho M., Hodkiewicz M. Glossary of Reliability Terms and Definitions for maintenance of inservice assets. 2nd Edition 2013/ University of Western Australia Perth, Australia 6009 & CRC Mining, Australia.
Далецкий С.В., Далецкий Е.С. Обеспечение функциональных задач контроля надежности АТ в эксплуатации // Ж. Научный вестник МГТУ ГА. 2008. № 127(3). С. 16.
Ицкович А.А., Файнбург И.А., Алексанян А.Р. Анализ методов контроля надежности компонентов ВС // Ж. Научный вестник МГТУ ГА. 2010. № 160(10). С. 54.
Houshyar A. Reliability and Maintainability of Machinery and Equipment, Part 1: Accessibility and Assessing Machine Tool R&M / Performance International Journal of Modelling and Simulation, V. 25, 2005, Issue 1. P. 201.
Marusic A., Alfirevic I., Pita O. Maintenance Reliability Program as Essential Prerequisite of Flight Safety/ Promet – Traffic&Transportation. V. 21, 2009, № 4. P. 269.
Петров А.Н. Методология поддержания летной годности воздушного судна на основе управления эффективностью системы его технического обслуживания и ремонта // Ж. Научный вестник МГТУ ГА. 2008. № 130. С. 34.
Ицкович А.А., Чернов А.О., Файнбург Г.Д., Файнбург И.А. Повышение эффективности процессов поддержания летной годности ВС на основе методологии управления проектами // Ж. Научный вестник МГТУ ГА. 2017. Т. 20. № 1. С. 26.
Ицкович А.А., Титов И.В., Файнбург И.А. Моделирование редеющих потоков событий при формировании программ поддержания летной годности воздушных судов // Научный вестник МГТУ ГА. 2013. № 197(11). С. 68.
Дополнительные материалы отсутствуют.
Инструменты
Проблемы машиностроения и надежности машин
Пн.-пт.: 10.00-19.00