Моделирование процесса технической эксплуатации самолёта Ан-148 - Студенческий научный форум

IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

Моделирование процесса технической эксплуатации самолёта Ан-148

 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Моделирование процесса технической эксплуатации (ПТЭ) Ан-148 выполняется с целью его совершенствования.

Начальная стадия эксплуатации характеризуется малыми налётами парка Ан-148, а для разработки предложений по совершенствованию ПТЭ модель позволит оценить показатели эффективности для будущей эксплуатации увеличенных парков Ан-148.

Принципы моделирования процесса технической эксплуатации.

При технической эксплуатации самолетов гражданской авиации выполняется большой и разнообразный комплекс мероприятий, связанных с их техническим обслуживанием, ремонтом и подготовкой к полетам. Комплекс мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту самолетов условно можно разделить на две группы: плановые профилактические работы, связанные в основном с предупреждением отказов и неисправностей, т.е. имеющие основной целью поддержание работоспособного состояния; работы по обнаружению и устранению внезапных отказов и неисправностей, т.е. в основном направленные на восстановление работоспособного состояния.

Между этими группами работ на практике могут существовать различные соотношения в зависимости от принятых критериев оптимальности и стратегии в проведении профилактики. Но в любом случае основное требование, предъявляемое к системе технического обслуживания и ремонта в целом, состоит в том, чтобы обеспечить заданный уровень безопасности и регулярности полетов при ограниченных затратах труда, времени и средств для поддержания в исправном состоянии самолетного парка. Грамотное решение этой задачи может быть получено, если существуют способы управления результатами работы авиапредприятия, осуществляющего ТО ЛА. Такую возможность дают структурное описание ПТЭ и математическая модель его функционирования, которые будут рассмотрены ниже.

Структура процесса технической эксплуатации самолетов

Процесс технической эксплуатации ЛА (ПТЭ) представляет собой последовательную во времени смену различных состояний эксплуатации в соответствии с принятой стратегией. Под структурой ПТЭ понимается совокупность его различных состояний и распределение самолетов по этим состояниям.

Изучение структуры реального ПТЭ является необходимым условием для разработки его математической модели. Перечень состояний и их граница определены «Инструкцией по почасовому учету исправности и использования самолетов». Обобщенная структура ПТЭ с возможными группами его состояния приведена на рис. 1.

Группа состояний S1 включает в себя состояния оперативного цикла

ПТЭ самолетов (П, Г, А, М, Е, Об, Тб, У); состояния ПТЭ данной группы характеризует совершенство процесса использования самолетов по назначению и производственной деятельности оперативных цехов АТБ. Группа S2 - включает в себя группу S1 и группу дополнительных состояний ПТЭ (Оп, ТП, Ш, З, ДВ, Ж, Д, С). Состояния ПТЭ группы S2 характеризуют производственную деятельность АТБ в целом, а самолеты, проходящие через указанные состояния, можно назвать действующим парком АТБ.

Группа S3 - включает группы S1 и S2 и группу состояний, характеризующих нахождение самолетов в ремонте (ОР, Р, Ж). Группа S3 характеризует совершенство ПТЭ всего приписного парка самолетов, то есть эффективность работы АТБ и авиаремонтного завода.

Состояние П - полет (использование по назначению) - является целевым для ПТЭ. Среди остальных состояний можно выделить:

состояния ожидания начала обслуживания и ремонта (ОБ, ОП, ОР);

состояния непосредственного обслуживания и ремонта (Е, Тб, Тп, Р, У, Д);

состояния ожидания списания (С);

состояния готовности (Г, А, М).

Следует отметить, что простои самолета в состояниях ожидания начала ТОиР объясняются многими причинами и, прежде всего, отсутствием свободных обслуживающих бригад, недостатками в организации обслуживания, изменениями планов воздушного движения и т.п. Учет простоев и использования приписного парка ЛА возложен на производственно-диспетчерский отдел (ПДО) авиационного предприятия. Для учета и контроля нахождения в состояниях ПТЭ приписного парка ЛА в любой момент времени диспетчером ПДО ведется по установленной форме диспетчерский график, составляемый каждые сутки. В диспетчерском графике для каждого самолета (бортового номера) приписного парка указывается состояние ПТЭ, в которое самолет попадает, и время пребывания в этом состоянии.

Математическая модель ПТЭ

Рассмотрим, как строится математическая модель ПТЭ. Обозначим через t1 момент времени, соответствующий началу некоторого состояния ПТЭ, а через t2 - его конец. Очевидно, что интервал X = t2 - t1 есть продолжительность состояния. На практике легко убедиться, что длина интервала Х - величина случайная.

Весь ПТЭ, характеризуется конечным множеством своих состояния Δ. Обозначим через δj состояние процесса, j - порядковый номер состояния. Примем, что 1) смена состояний ПТЭ происходит последовательно и непре-рывно; 2) переходы из состояния в состояние осуществляются мгновенно. Из последнего условия следует, что лучше рассматривать в качестве количественной характеристики не время перехода из j-го состояния в смежное k-е состояние, а относительные частоты Рjк переходов самолета из

j-го состояния в k-е, где k  Δ.

Доказано, что для моделирования ПТЭ ЛА наиболее конкретными являются полумарковские модели. Их характеристиками рассматривают: частоты перехода из состояния в состояние  и вектор частот попадания в состояние .

Для определения Р на достаточно большом фиксированном интервале времени наблюдения ТН за процессом ТЭ определим число попаданий nj процесса в j-е состояние и подсчитаем число непосредственных

(прямых) переходов njk и j-го состояния в k-е состояние.

Тогда относительные частоты переходов можно определить следующим образом для каждого из состояний j, k Δ.

Составив матрицу частот переходов , мы получим описание структуры данного ПТЭ. Доказано, что ПТЭ обладает свойствами стационарности и эргодичности.

Благодаря второму свойству, в соответствии с матрицей ,можем определить частоты πj попадания объектов в j-е состояние ПТЭ за время Тнj Δ:

где N - общее число состояний, наблюдаемых в интервале ТН.

Из значений πj , полученных для всех N состояний, можно составить одностроковую таблицу частот π = (π1 , π2, ...., πn ), которая называется вложенным вектором-строкой частот состояний.

Т.о., совокупность множества Δ {хi}, матрицы P и вектора π является математической моделью рассматриваемого ПТЭ ЛА. Отметим, что

матрица P обладает следующими свойствами :

1) матрица  - квадратная, имеет конечный порядок;

2) вероятности Р jк зависят от состояний j и не зависят от более ранних состояний;

3) все элементы    не отрицательные (Р jк ≥ 0 для всех j и k), а сумма

элементов каждой ее строки равна единице:

Для описания ПТЭ удобно пользоваться графом состояний и переходов G , который можно построить, воспользовавшись матрицей переходов(рис. 2.) Так как матрица  имеет конечный порядок, то число вершин графа G также конечно. Каждая j-я вершина графа соединяется в k-ой вершиной ребром Е = (j,к), если элемент (jк) в   равен 1. Ориентация ребер выполняется в направлении от j-ой вершины к k-ой. Если же элементы (j,к) (к,j) существуют одновременно, то у графа G будет два ориентированных ребра между соответствующими вершинами. Разметка ребер и вершин графа G выполняется с помощью матрицы   и вектора-строки π. Таким образом, модель и граф ПТЭ являются математическим описанием работы авиационного предприятия.

Разработка модели процесса технической эксплуатации Ан-148

Исследуя ПТЭ Ан-148, реализуемый в ГТК "Россия", представляется возможным его моделирование на основе рассмотренных принципов. На рис. 3. представлен граф состояний и переходов реального ПТЭ Ан-148.

Перечень состояний ПТЭ Ан-148:

П - полёт

Е - Оперативное ТО. Форма Е.

- в базовом/конечном аэропорте 1 раз в 2 суток (48 час)

- в базовом/конечном аэропорте при налете не менее 5 часов с момента выполнения Е или W

- после простоя >5 суток, если самолет не ставился на хранение

W - Оперативное ТО. Форма W.

 - 1 раз в 15+5 суток при выполнении хотя бы одного полета в сутки, в срок до 30 суток

T - Оперативное ТО. Форма Т.

- перед каждым полётом

A- Периодическое ТО. Форма А. Периодичность - 750₋₅₀ час

С - Периодическое ТО. Форма С. Периодичность - 7500 час час

3С - Периодическое ТО. Форма 3С. Периодичность 30000 час.

У - Устранение неисправностей

З - Отсутствие запчастей

Г - В резерве

Ар - Неиспользованное время

ЗВ - Задержка вылета

При моделировании имеется возможность задавать следующие параметры:

  • Периодичность А
  • Периодичность С
  • Периодичность 3С
  • Периодичность W
  • Периодичность Е
  • Количество ВС
  • Средний годовой налёт на списочный ЛА
  • Средняя длительность беспосадочного полёта.

Разработанная модель позволяет моделировать ПТЭ Ан-148 в условиях эксплуатации ГТК "Россия"

Были рассмотрены следующие возможные варианты эксплуатации парка Ан-148:

  1. для парка в количестве четырёх бортовых номеров
  2. для парка в количестве шести бортовых номеров
  3. для парка в количестве шести бортовых номеров с увеличенным налётом часов на списочный самолёт.

Рассматривался один календарный  год эксплуатации.

Определялись характеристики ПТЭ Ан-148

ti - время пребывания в состоянии, ч;

ni - количество попаданий в состояния.

Значения характеристик для трёх вариантов моделирования представлены в табл. 1, 2, 3. Там же представлены рассчитанные характеристики, отражающие частоту попаданий .

Разработка предложений для совершенствования процесса технической эксплуатации Ан-148 по результатам моделирования.

Эффективность ПТЭ - это результаты работы авиапредприятия по поддержанию требуемого уровня безопасности полетов, регулярности полетов, использования самолетного парка, исправности самолетного парка и

экономичности эксплуатации.

Эффективность ПТЭ - сложное комплексное свойство, характеризующее работу АП по обслуживанию самолетов. Оно распадается на ряд отдельных свойств, которые назовем "критерии эффективности".

Из формулировки определения эффективности ПТЭ следует перечень критериев эффективности:

  1. безопасность полетов;
  2. регулярность полетов;
  3. использование самолетного парка;
  4. исправность самолетного парка;
  5. экономичность эксплуатации.

                                                                                                                   Таблица 1. Характеристики модели ПТЭ Ан-148 (для парка из 6 ВС)

Состояния

ni

πi

ti

μi

τi

πi·μi

πi·τi

П

6570

0,399241623

13140

2

 

0,798483

 

Т

7227

0,439165786

2168

0,299986

5

0,131744

2,195829

Е

201

0,012214241

2190

10,89552

10

0,133081

0,122142

W

138

0,008385897

585

4,23913

14

0,035549

0,117403

A

16

0,000972278

340

21,25

100

0,020661

0,097228

C

1

6,07674E-05

360

360

2100

0,021876

0,127611

3C

1

6,07674E-05

500

500

5000

0,030384

0,303837

Ар

657

0,039924162

4377

6,6621

 

0,265979

 

Г

985,5

0,059886243

12100

12,27803

 

0,735285

 

У

328,5

0,019962081

2700

8,219178

12

0,164072

0,239545

З

2,7

0,000164072

3100

1148,148

 

0,188379

 

Зв

328,5

0,019962081

11000

33,48554

 

0,668441

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сумма

16456,2

1

52560

 

 

3,193933

 

           

Периодичность А

           

750

ч.

Показатели

       

Периодичность С

Р100

0,95

 

Средний годовой

 

7500

ч.

КИ

0,25

 

налёт на списоч-й ЛА

 

Периодичность 3С

КИР

0,542199

 

2190

ч.

 

30000

ч.

КВИР

0,855689

       

Периодичночть W

КП

0,532725

       

14

сут.

КИСПР

0,866819

       

Периодичночть Е

КТ

8,0121

       

10

сут.

               
   

Общее число пер. форм

 

Средняя длит-ть

   

18

 

беспосадочного

           

полёта

           

2

ч.

               
           

Количество ВС

           

6

шт.

 

                                                                                                                                         Таблица 2. Характеристики модели ПТЭ Ан-148 (для парка из 4 ВС)

Состояния

ni

πi

ti

μi

τi

πi·μi

πi·τi

П

4380

0,399241623

8760

2

 

0,798483

 

Т

4818

0,439165786

1900

0,394355

5

0,173187

2,195829

Е

134

0,012214241

2190

16,34328

10

0,199621

0,122142

W

92

0,008385897

585

6,358696

14

0,053323

0,117403

A

10

0,000911511

340

34

100

0,030991

0,091151

C

1

9,11511E-05

360

360

2100

0,032814

0,191417

3C

1

9,11511E-05

500

500

5000

0,045576

0,455755

Ар

438

0,039924162

4377

9,993151

 

0,398968

 

Г

657

0,059886243

3228

4,913242

 

0,294236

 

У

219

0,019962081

2700

12,32877

12

0,246108

0,239545

З

1,8

0,000164072

3100

1722,222

 

0,282568

 

Зв

219

0,019962081

7000

31,96347

 

0,638057

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сумма

10970,8

1

35040

 

 

3,193933

 

           

Периодичность А

           

750

ч.

Показатели

       

Периодичность С

Р100

0,95

 

Средний годовой

 

7500

ч.

КИ

0,25

 

налёт на списоч-й ЛА

 

Периодичность 3С

КИР

0,566495

 

2190

ч.

 

30000

ч.

КВИР

0,783533

       

Периодичночть W

КП

0,799087

       

14

сут.

КИСПР

0,800228

       

Периодичночть Е

КТ

8,274658

       

10

сут.

               
   

Общее число пер. форм

 

Средняя длит-ть

   

12

 

беспосадочного

           

полёта

           

2

ч.

               
           

Количество ВС

           

4

шт.

 

Таблица  3. Характеристики модели ПТЭ Ан-148 (для парка из 6 ВС с увеличенным налётом часов)

Состояния

ni

πi

ti

μi

τi

πi·μi

πi·τi

П

9000

0,401718462

18000

2

 

0,803437

 

Т

9900

0,441890309

1900

0,191919

5

0,084807

2,209452

Е

194

0,008659265

2000

10,30928

10

0,089271

0,086593

W

131

0,005847235

585

4,465649

14

0,026112

0,081861

A

22

0,000981978

340

15,45455

100

0,015176

0,098198

C

2

8,92708E-05

360

180

2100

0,016069

0,187469

3C

1

4,46354E-05

500

500

5000

0,022318

0,223177

Ар

900

0,040171846

3800

4,222222

 

0,169614

 

Г

1350

0,060257769

2500

1,851852

 

0,111588

 

У

450

0,020085923

2455

5,455556

12

0,10958

0,241031

З

3,75

0,000167383

3100

826,6667

 

0,13837

 

Зв

450

0,020085923

5500

12,22222

 

0,245495

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сумма

22403,75

1

41040

 

 

1,831836

 

           

Периодичность А

           

750

ч.

Показатели

       

Периодичность С

Р100

0,95

 

Средний годовой

 

7500

ч.

КИ

0,438596

 

налёт на списоч-й ЛА

 

Периодичность 3С

КИР

0,667641

 

3000

ч.

 

30000

ч.

КВИР

0,82115

       

Периодичночть W

КП

0,375278

       

14

сут.

КИСПР

0,835404

       

Периодичночть Е

КТ

7,893

       

10

сут.

               
   

Общее число пер. форм

 

Средняя длит-ть

   

25

 

беспосадочного

           

полёта

           

2

ч.

               
           

Количество ВС

           

6

шт.

Повышение эффективности ПТЭ ЛА заключается в сокращении количества отказов авиационной техники в полете, задержек отправлений, простоев и затрат на ТО, в повышении интенсивности использования самолетов.

Повышение эффективности ПТЭ ЛА означает предоставление возможности увеличения налета имеющихся самолетов за счет сокращения простоев на ТО, что позволяет увеличить объем перевозок без увеличения парка самолетов. При этом имеется в виду, что соответственно возрастающий объем технического обслуживания будет обеспечиваться не за счет привлечения дополнительных трудовых и материальных ресурсов, а засчет сокращения удельных затрат труда и средств на ТО при выполнении требований по безотказности авиационной техники и регулярности отправлений.

Для оценки эффективности ПТЭ ЛА используется система показателей (табл. 4.)

Для рассмотрения вариантов моделирования ПТЭ Ан-148 рассчитывались значения этих показателей. Результаты расчёта представлены в табл. 1, 2, 3. Для расчёта использовались формулы

 Таблица 4.Показатели эффективности ПТЭ ЛА

Критерий эффективности ПТЭ

Показатели эффективности ПТЭ ЛА

обозначение

наименование

определение

Единицы измерения

1

2

3

4

5

1. Регулярность вылетов ЛА

Р100 ТП

Коэффициент регулярности вылетов

Отношение количества вылетов, выполненных без задержки по техническим причинам, к общему количеству вылетов за рассматриваемый период эксплуатации.

 

%

2. Использование ЛА

 

 

 

 

 

 

 

 

           

КИ

 

 

 

 

КИР

 

 

 

 

 

 

КВИР

 

Коэффициент использования ЛА по назначению.

 

Коэффициент использования ЛА в рейсах

 

 

 

 

Коэффициент возможного использования в рейсах

Отношение налёта парка самолётов к календарному фонду времени их эксплуатации за рассматриваемый период эксплуатации.

Отношение налёта парка самолётов и их простоев в состояниях, связанных с обеспечением полётов, к календарному фонду времени эксплуатации за рассматриваемый период.

Отношение налёта парка самолётов, их простоев в состояниях, связанных с обеспечением полётов, и простоев в исправном состоянии к календарному фонду времени эксплуатации за рассматриваемый период.

 

 

         %

 

 

 

 

         %

 

 

 

 

 

 

         %

3. Исправность парка ЛА

КП

Удельные суммарные простои на ТОиР

Отношение суммарных простоев на ТОиР к налёту парка ЛА за рассматриваемый период эксплуатации.

ч/ч.нал.

КИСПР

Коэффициент исправности

Отношение фонда времени ЛА в исправном состоянии, включая полёты, к общему календарному фонду времени за рассматриваемый период.

%

4. Экономичность ТОиР

КТ

Удельная суммарная трудоёмкость ТОиР.

Отношние суммарной трудоёмкости ТОиР к налёту парка ЛА за рассматриваемый период эксплуатации.

чел.-ч/

ч.нал

Для разработки предложений по дальнейшему повышению эффективности ПТЭ Ан-148 по результатам моделирования определялись доминирующие характеристики  (ч) и  (чел-ч). Обобщение результатов моделирования представлено в табл. 5. (Приложение)

Результаты моделирования отражают возможности ГТК "Россия" по проведению ТО Ан-148, которые зависят от многих факторов: квалификация исполнителей, организация рабочих мест, наличие приспособлений и оборудования, поставка запасных изделий.

Разработанная модель ПТЭ Ан-148 для ГТК "Россия" позволяет моделировать процесс на будущий календарный период, т.е осуществлять прогнозирование эффективности ПТЭ и управлять им. Управление будет направлено на совершенствование ПТЭ при реализации конкретных выбранных мероприятий.

На основании результатов моделирования для совершенствования процесса технической эксплуатации н-148 в ГТК "Россия" был разработан перечень предложений:

1) для уменьшения времени пребывания в состояниях:

  • мероприятия по сокращению задержек вылетов;
  • планирование расписания рейсов, использованиевозможности дополнительных рейсов;

2) для уменьшения трудозатрат:

  • совершенствование технологических графиков выполнения предполётного обслуживания;
  • уменьшение трудоёмкости предполётного обслуживания за счёт прогрессивного оборудования, повышения квалификации исполнителей, производительности труда;
  • повышение безотказности функциональных систем и их изделий

3) для повышения эффективности ПТЭ по всем показателям:

  • увеличение годового налёта на списочный самолёт.
Просмотров работы: 310