Построение модели ПТЭ и определение характеристик его состояний

Группировка работ по техническому обслуживанию изделий в формы регламента ФС

Определение периодичности технического обслуживания изделий ФС

Под периодичностью ТО изделий (t_ПР) понимается интервал времени или наработки между данным видом ТО и последующим таким же видом или другим большей сложности.

Назначение сроков проведения ТО подразумевает определение оптимальной периодичности выполнения работ по ТО (t_ПР.ОПТ) для каждого изделия заданной ФС в соответствии с принципиальной схемой системы (см. раздел 3.1). В зависимости от эксплуатационно-технических характеристик изделий ФС определение t_ПР.ОПТ производится различными методами (табл. 3.8) c использованием различных критериев оптимизации (табл. 3.9).

Выбор нужного критерия осуществляется в зависимости от:

- вида выполняемых на изделии регламентных работ в соответствии с принятым перечнем;

- условий поставленной задачи (что требуется получить: максимум безопасности, регулярности, исправности, экономической эффективности?).

В большинстве случаев для определения периодичности ТО отдельных изделий используются вероятностные методы.

При решении данной задачи студент определяет оптимальную периодичность ТО для каждого из изделий заданной ФС, подбирая для каждого из них "свой" критерий в соответствии с табл. 3.9.

Таблица 3.8

Классификация методов определения t_ПР.ОПТ для изделий ФС

Таблица 3.9

Математическое обеспечение и критерии оптимизации

N п/п	Математическое обеспечение метода	Критерий оптимизации	Примечание
			задаётся из условия обеспечения безопасности полётов. вероятность безотказной работы за . w0-параметр потока отказ.
			трудоёмкость ТО и Р изделия, чел.-ч.
			вероятность появления неисправности и непоявления отказа изделия за tПР. параметры потока отказов и неисправностей, соответственно.

Для изделий, безотказность которых влияет на безопасность полётов и для которых не представляется возможным определить предотказовое состояние в связи с отсутствием контролируемого параметра или средств диагностирования, рекомендуется применять индивидуальный метод определения t_ПР.ОПТ. Графическая интерпретация метода представлена на рис. 3.6.

Исходной информацией для расчета является характеристика безотказности рассматриваемого изделия - параметр потока отказов w₀(t), значения которого даны в Приложении 3.

Вероятность безотказной работы изделия за период между формами ТО P(t_ПР) определяется подстановкой различных значений t_ПР в основное уравнение метода:

(3.9)

Результаты расчета для изделий, оптимальная периодичность ТО которых определяется по критерию P(t_ПР)³P_НОРМ, сводятся в табл. 3.10.

Таблица 3.10

Результаты расчета t_ПР.ОПТ изделий ФС

Для определения t_ПР.ОПТ рекомендуется использовать P_НОРМ³ 0,999.

P(t_ПР)

P_НОРМ

t_ПР,ч.

t_ПР.ОПТ

Рис. 3.6. Схема определения t_ПР.ОПТ изделий ФС индивидуальным методом

Для изделий, отказы которых не оказывают заметного влияния на безопасность полётов, определение оптимальной периодичности осуществляют с учетом экономических показателей. В данном случае максимизируется отношение вероятности безотказной работы изделия в межпрофилактический период P(t_ПР) к трудоемкости его технического обслуживания (и текущего ремонта) за t_ПР с учетом устранения отказов в случаях их появления (T_ТОиР).

; (3.10)

В данном случае T_ТОиР представляется в виде двух слагаемых:

1) трудоемкости плановых (профилактических) работ T_TO;

2) трудоёмкости работ по устранению неисправностей и отказов

(текущего ремонта) T_P.

T_ТОиР=T_TO+T_P (3.11)

В свою очередь

; (3.12)

; (3.13)

где: `T<sub>TO</sub>, `T_P - средние значения трудоемкости разового планового обслуживания и устранения неисправности или отказа, соответственно; t_ПР - действующая периодичность ТО изделия; t_ПР - варируемая периодичность ТО; w₀ - параметр потока отказов изделия (статистическая оценка).

Развернутое выражение для определения П(t_ПР) имеет вид:

(3.14)

Необходимые для расчета исходные данные можно получить из приложения 3.

Для тех изделий ФС, из числа включенных в приложение 3, оптимальная периодичность ТО которых определяется по критерию П(t_ПР)®max, результаты расчета представляются в форме табл. 3.11.

Таблица 3.11

Результаты расчета T_TOиP, П и t_ПР.ОПТ

В графе 2 задаются различные значения t_ПР. Определяются значения P(t_ПР), T_TOиP, П(t_ПР) и для одного из изделий дается графическое изображение зависимостей P(t_ПР), T_TOиP и П(t_ПР) от t_ПР (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Характер изменения P(t_ПР), T_TOиP, П(t_ПР) в зависимости от t_ПР

Оптимальное значение t_ПР.ОПТ находится в зоне максимального значения П(t_ПР)_max.

Для изделий, влияющих на безопасность полетов, применяется метод, основанный на анализе закономерностей развития отказов. Предполагается, что с устранением неисправностей в установленные сроки предупреждается развитие отказов (рис. 3.8).

t

0 t₁ t₂

Рис. 3.8. Модель развития отказа:

0 - t₁ - время развития неисправности;

t₁ - момент появления неисправности;

t₁ - t₂ - время развития отказа;

t₂ - момент возникновения отказа.

Для оптимизации сроков выполнения ТОиР максимизируется вероятность совместного события - возникновение неисправности и не появление отказа :

; (3.15)

где t_ПР - периодичность ТО;

w_H ,w₀- параметр потока неисправностей и отказов, соответственно.

Необходимые для расчёта исходные данные для тех изделий, периодичность которых определяется по критерию , (w_H и w₀) можно получить из Приложения 3. Результаты расчёта представляются в форме табл. 3.12.

Таблица 3.12

Результаты расчёта

Nп/п	tПР				tПР.ОПТ
...
n

В графе 2 задаются различные значения t_ПР. Определяются значения: ; по выражению (3.14), а для одного из изделий дается графическое изображение зависимостей ,и от t_ПР (рис. 3.9).

Рис. 3.9. Характер изменения в зависимости от

Оптимальные значения t_ПР.ОПТ будут при максимальном значении .

Итоговые результаты определения t_ПР.ОПТ для всех изделий ФС (в соответствии с Приложением 3) с использованием различных методов представляются в форме табл. 3.13.

Таблица 3.13

Результаты определения t_ПР.ОПТ изделий ФС

Примечание: в графе 2 указывается "да", "нет"; в графе 5 проставляются данные табл. 3.10 (графа 6).

При решении задачи группировки работ по техническому обслуживанию следует иметь ввиду следующее: вся совокупность изделий ФС, в зависимости от последствий их отказов при эксплуатации, подразделяется на две группы:

- к 1-й группе относятся изделия, отказ которых оказывает непосредственное влияние на безопасность полетов;

- к 2-й группе относятся изделия, отказы которых не оказывают заметного влияния на безопасность полетов.

В зависимости от этого при группировке работ по ТО изделий в формы регламента используются разные схемы и критерии.

Один из подходов к задаче группировки работ по ТО изделий состоит в том, что наилучший вариант структуры регламента выбирается по критерию минимума дополнительных затрат трудоемкости на проведение технического обслуживания ФС.

Также может использоваться и другой подход, когда наилучший вариант структуры регламента выбирается по критерию минимума дополнительных затрат стоимости ТО.

В конечном счете задача группировки индивидуальных периодичностей ТО изделий (t_ПР.ОПТ) в формы регламента заключается в том, чтобы получить наилучший ( с точки зрения дополнительных затрат в отношении трудоемкости и стоимости) вариант структуры регламента ФС (числа форм ТО и периодичности их выполнения).

К I группе относятся изделия, t_ПР.ОПТ которых определяется по критериям

Ко II группе относятся изделия, t_ПР.ОПТ которых определяется по критерию .

Схемы группировки работ по ТО изделий в формы регламента для каждой из групп представлены на рис. 3.10 и 3.11 соответственно.

Рис. 3.10. Схема группировки работ по ТО изделий в формы регламента ФС (для изделий I группы)

На схеме в качестве примера условно представлены значения t_ПР.ОПТ (t₁, t₂, ... t₅) для пяти изделий ФС, отказы которых влияют на безопасность полетов, и трудоемкости работ по ТО T_i (T₁, T₂, ... T₅). Цифрами 1, 2, ..., 5 обозначены номера изделий ФС. Работы по ТО таких изделий связаны с предотвращением появления опасных отказов и должны выполняться с периодичностью, не превышающей t_ПР.ОПТ (t_i £ t_ПР.ОПТ) для каждого i-го изделия.

Рассмотрим случай группировки операций ТО изделий ФС с оптимальной для каждого из них периодичностью t_ПР.ОПТ в заданные формы регламента для ЛА: (Ф-1, Ф-2, Ф-3) выполняемых с периодичностью t_Ф1, t_Ф2, t_Ф3 соответственно. Значения периодичности даны в Приложении 4.

Из рассмотрения схемы, приведенной на рис 3.10, следует, что при группировке работ в соответствующую j-ю форму регламента потеря по наработке для каждого i-го изделия составит Dtij. Трудоемкость Тi , приходящаяся на 1 час наработки i-го изделия, составит Ti/ti. Убытки из-за увеличения трудоемкости от совмещения работ для i-го изделия составят Ti/ti*Dtij.

Для всей группы изделий (группа 1) разовые дополнительные затраты трудоемкости Dопределяются из выражения :

, [чел. ч] (3.16)

где i - порядковый номер изделия;

n_I - количество изделий в I-ой группе;

j - порядковый номер формы регламента ТО;

k - количество форм регламента;

-трудоемкость технического обслуживания i-го изделия;

ti- оптимальная периодичность ТО i-го изделия;

Dtij –потери по наработке от совмещения t пр.опт. с j-й формой регламента.

С учетом того, что за цикл форм ТО, определяемой периодичностью самой трудоемкой формы, менее трудоемкие формы повторяются несколько раз, дополнительные затраты

трудоемкости будут намного больше и составят:

, [чел. ч]

где nj- количество j-й формы регламента повторяющейся за цикл.

Для рассматриваемого примера (рис. 3.10) имеем:

На рис. 3.11 представлены периодичности t_ПР.ОПТ и трудоемкости T_i технического обслуживания 4-х изделий ФС, отказы которых не влияют на безопасность полетов (II группа). Для группировки операций ТО в заданные формы регламента ЛА (Ф-1, Ф-2, Ф-3) с периодичностью t_Ф1, t_Ф2, t_Ф3 используется критерий минимальных трудозатрат (min T_i).

Рис. 3.11. Схема группировки работ по ТО изделий в оптимальные формы регламента ФС (для изделий II группы)

Чтобы обеспечить выполнение критерия min ΔT_i для каждого i-го изделия необходимо построить зависимость T_i = f(t_пр), сравнить убытки по трудоемкости ТО i-го изделия при условии выполнения операций на одной из двух соседних форм регламента (DT_ij) и выбрать DT_{ij min}. Зависимости T_i = f(t_пр) для рассматриваемых изделий можно построить с использованием данных, приведенных в табл. 3.11 (графы 2 и 6) или с использованием формул 3.11 - 3.13.

Величины DT_ij вычисляются подстановкой t_пр=t_фj в расчетные формулы 3.11 - 3.13; t_фj - периодичность выполнения j-ой формы регламента ЛА.

Для всей группы изделий (группа 2) разовые дополнительные затраты трудоемкости определяются из выражения:

(3.17)

где DT_{ij min} - минимальные убытки по трудоемкости ТО i-го изделия на j-ой форме регламента;

i - порядковый номер изделия;

n_II - количество изделий во II-ой группе;

j - порядковый номер формы регламента ТО;

k - количество форм регламента.

Для рассматриваемого примера (рис. 3.11) имеем:

для изделия 1: DT_{11 min}=DT₁₁;

для изделия 2: DT₂₁<DT₂₂; DT_{21 min}=DT₂₁;

для изделия 3: DT₃₂<DT₃₃; DT_{32 min}=DT₃₂;

для изделия 4: DT_{43 min}=DT₄₃.

Здесь так же, как и для изделий 1-й группы, следует учесть повторяемость за цикл форм технического обслуживания Ф-1 и Ф-2.

Следовательно, дополнительные затраты трудоемкости для всех изделий 2-й группы составят:

Для изделий 2-й группы так же, как и для 1-й группы, выполняются те же варианты расчета, с тем же числом форм ТО и с той же периодичностью их проведения. Из всех вариантов выбирается наилучший ().

Наилучший вариант регламента с учетом двух групп изделий выбирается по критерию:

В качестве основы для решения задачи группировки операций ТО изделий ФС в оптимальные формы регламента используются следующие варианты:

1) базовый, при котором для группировки принимается действующая периодичность форм регламента ЛА в соответствии с Приложением 4;

2) расчетный , при котором число форм регламента ФС и периодичность выполнения форм выбираются студентом самостоятельно на основе анализа материалов, полученных в подразделе 3.4.1, и в табл. 3.13.

Результаты расчетов для каждого варианта регламента по I и II группам изделий оформляются по форме табл. 3.14.

Таблица 3.14

Выбор оптимального регламента ФС

В результате оценки дополнительных затрат трудоемкости ТО при реализации базового и расчетного вариантов из них выбирается наилучший:

при DT_баз<DT_расч - базовый ;

при DT_баз >DT_расч - расчетный.

3.5. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛА И РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТИ

Конечной целью курсовой работы является проектирование эффективного процесса технической эксплуатации (ПТЭ) ЛА в соответствии с заданными условиями эксплуатации (Приложение 7).

ПТЭ ЛА представляет собой последовательную во времени смену состояний эксплуатации: полет, техническое обслуживание, ремонт, ожидание технического обслуживания, доработки, готовность и др. Для оценки эффективности ПТЭ применяется совокупность показателей, представленных в табл. 3.15.

Таблица 3.15

Совокупность показателей эффективности ПТЭ ЛА

Обеспечение эффективности проектируемого ПТЭ ЛА производится по схеме, представленной на рис. 3.12.

Оценка эффективности проектируемого ПТЭ конкретного типа ЛА производится сравнением рассчитанных показателей эффективности с их нормативными значениями. В случае, если расчетные значения показателей эффективности проектируемого ПТЭ превышают нормативные (П_НОРМ£П_РАСЧ) - цель достигнута, проектируемый ПТЭ действительно эффективен. В противном случае необходимо дополнительно разработать мероприятия, повышающие эффективность проектируемого ПТЭ, скорректировать его характеристики и заново рассчитать показатели. Задача считается выполненной при соблюдении условия П_НОРМ£П_РАСЧ.

Для оценки эффективности технической эксплуатации используется полумарковская модель ПТЭ. Состояния ПТЭ и последовательность переходов ЛА из состояния в состояние иллюстрируется графом. На рис. 3.13. представлен примерный граф состояний и переходов ПТЭ ЛА. Перечень возможных состояний и их границы определены Инструкцией по почасовому учету исправности и использования самолетов (табл. 3.16). При построении модели проектируемого ПТЭ ЛА используются: примерный граф (рис. 3.13); перечень возможных состояний ПТЭ ЛА (табл. 3.16); заданные условия эксплуатации парка ЛА (приложение 7), а также данные, полученные в предыдущих разделах курсовой работы.

Исходная информация для проектирования ПТЭ ЛА.

Нормативные Стратегии ТО Заданные хар-ки

знач.показа- изделий ФС ПТЭ ЛА

телей эффек-

тивн. ПТЭ ЛА

Заданные ус- Оптимальный Констр.-экспл.

ловия эксплу- регламент ТО характеристики

атации парка ЛА ФС ЛА

Построение модели Нормирование пока-

проектируемого ПТЭ зателей ЭТ ЛА

Определение характерис- Требования к ЭТ ЛА

тик ПТЭ

Расчет показателей эф-

фективности проектиру-

емого ПТЭ

П_РАСЧ

П_НОРМ ^ДА

П_НОРМ£П_РАСЧ Проект ПТЭ ЛА

нет

Разработка предложений по

повышению эффективности ПТЭ

Рис. 3.12. Блок-схема обеспечения эффективности проектируемого ПТЭ ЛА

Таблица 3.16

Перечень возможных состояний ПТЭ ЛА

Использование по назнач. (полёт)	Ожидание ТО и Р	ТО и Р	Ожидание использова-ния (готовность, резерв)	Подго-товка к полёту	Задерж-ка вылета	Использо-вание по назнач. (полёт)

Рис. 3.13. Примерный граф состояний и переходов ПТЭ ЛА

Обозначения состояний по табл. 3.15.

Основными характеристиками модели являются: количество состояний проектируемого ПТЭ - N; количество попаданий ЛА в каждое из состояний - n_i; относительная частота попаданий в состояние -p_i; среднее время пребывания в состоянии -m_i; средние трудозатраты в состояниях ТО и Р -t_i.

Характеристики модели проектируемого ПТЭ: n_i, p_i, m_i, t_i , а также p_i×m_i, p_i×t_i определяются для каждого из состояний N (1,2, ..., i, ..., N) за рассматриваемый период эксплуатации (1 год) всего парка ЛА с учетом условий их эксплуатации, заданных в Приложении 7.

Определение характеристик модели осуществляется с использованием данных табл. 3.16.

Последовательно определяются характеристики: n_i - по формулам табл. 3.17;

(из приложения 8, 9); .

Таблица 3.17

Формирование характеристик проектируемого ПТЭ ЛА

Характеристика	Способ определения формула	Примечание
N п/п	Наименование	Обознач.
	Количество состояний ПТЭ	N	Определяется по количеству состояний графа проектируемого ПТЭ с учётом заданных условий эксплуатации(номер варианта).	Заданные условия эксплуатации парка ЛА за 1 год эксплуатации (приложение 7)
	Кол-во попаданий в состояния	ni		TГСС – средний годовой налёт на списочный ЛА (приложение 4) NЛА – заданный объём парка ЛА (приложение 11) `tБП - средняя длительность беспосадочного полёта (приложение 4) tБ – периодичность выполнения формы Б в сутках (приложение 4) tФ1,tФ2,tФ3 – периодичность выполнения Ф1, Ф2, Ф3, рассчитанная для оптимального регламента (табл. 3.13). Данную периодичность условно можно принять и для ЛА в целом. nПФ – общее число попаданий ЛА на периодические формы ТО.

Продолжение табл. 3.17

Характеристика	Способ определения формула	Примечание
N п/п	Наименование	Обознач.
	Относительная частота попадания в состояния	pi
	Среднее время пребывания в состоянии, час.	mi		ti-суммарное время пребывания парка ЛА в i-ом состоянии(при- ложение 8).*)
	Средние трудозатраты в состоянии ТОиР, чел.-ч	ti	Значения ti определяются по приложению 9.

^*) Примечание. Перед тем, как определять m_i по состояниям, необходимо проверить условие:.При не достающий объём часов следует добавить к состоянию А.

Сформированные характеристики состояний ПТЭ ЛА должны быть представлены по форме табл. 3.18.

Таблица 3.18

Характеристики проектируемого ПТЭ ЛА