СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ГРАФИКА И МАРШРУТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КАРТ ВЫПОЛНЕНИЯ ОПЕРАТИВНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ГРУППЫ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ Российский патент 2024 года по МПК B64F5/00 G06Q10/00 G05B23/02 

Изобретение относится к техническому обслуживанию авиационной техники (AT), и предназначено для организации и выполнения оперативного технического обслуживания (ОТО) группы воздушных судов (ВС). Система позволяет реализовать процесс автоматизированного составления технологического графика (ТГ) и маршрутно-технологических карт (МТК) с рациональной очередностью выполнения работ специалистами при выполнении ОТО группы ВС по критерию минимизации времени их подготовки к полетам в условиях ограниченного количества специалистов, с учетом текущих значений вероятностей отказов ВС и времени их восстановления.

Известен способ определения очередности выполнения ремонтно-профилактических работ на дефектных участках тепловых сетей и зданий, реализуемый в области энергетики, в частности к системам теплоснабжения [патент на изобретение № 2110011 C1 F17D 5/00]. Сущность изобретения заключается в разработке способа определения очередности выполнения ремонтно-профилактических работ на дефектных участках тепловых сетей и зданий включает проведение инфракрасной съемки обследуемых объектов, поиск на полученных материалах ИК-съемки как дефектных, так и смежных с ними бездефектных участков, оцифровку тепловых изображений найденных участков, ввод полученных данных в вычислительное устройство, которое определяет величины избыточного количества тепловой энергии, излучаемого анализируемыми дефектными участками по сравнению с бездефектными. На основании полученных данных определяют очередность проведения ремонтно-профилактических работ на обследованных объектах. Способом предусмотрено проведение следующих операций:

Первая операция: осуществить ИК-съемку обследуемого объекта.

Вторая операция: последовательным просмотром видеозаписи снятого объекта выделить участки температурных аномалий, образуемых на земной поверхности дефектными элементами ТС или аномально излучающие тепло участки наружных поверхностей зданий.

Третья операция: найти изображения смежных и идентичных (по форме, площади и т.п. признакам) участков земной поверхности над элементами ТС, не имеющих дефектов, или однотипных поверхностей зданий.

Четвертая операция: произвести оцифровку выявленных и сравниваемых тепловых изображений.

Пятая операция: записать оцифрованные тепловые изображения на дискеты.

Шестая операция: ввести полученные данные в вычислительное устройство для определения по соответствующей программе искомого избыточного количества тепловой энергии, теряемого на дефектных элементах ТС (зданий), и на этом основании установить очередность проведения ремонтно-профилактических работ, руководствуясь полученными величинами избыточного количества тепловой энергии, теряемой дефектным элементом по сравнению с бездефектным.

Новыми операциями являются третья, четвертая, пятая и шестая.

Способ определения очередности выполнения ремонтно-профилактических работ на дефектных участках тепловых сетей и зданий, включающий проведение ИК-съемки этих объектов с записью их тепловых изображений, позволяет осуществлять поиск как дефектных участков, так и смежных с ними бездефектных участков, оцифровывать тепловые изображения этих участков и вводить эти данные в вычислительное устройство, которое определяет величины избыточных количеств тепловой энергии, сравнивая которые, определять очередность проведения ремонтно-профилактических работ. Недостатком данного способа распределения определения очередности выполнения ремонтно-профилактических работ является отсутствие процедуры учета вероятностей возникновения отказов технических устройств, применяющихся в данном способе распределения, а также отсутствие процедуры учета времени их восстановления.

Известен наиболее близкий к заявляемому способу (прототип) - способ, основанный на правилах построения линейных технологических графиков подготовок ВС к полетам [методическое пособие «Организация работы инженерно-технического состава частей по технологическим графикам при подготовке авиационной техники к полетам»]. Сущность способа заключается в том, что при их формировании старший инженер инженерно-авиационной службы (ИАС) руководствуется требованиями Федеральных авиационных правил инженерно-авиационного обеспечения государственной авиации, регламента технического обслуживания и руководств по технической эксплуатации, учитывает штатную численность специалистов ИАС. При этом не учитываются такие показатели надежности и ремонтопригодности AT как вероятность отказа и время восстановления, которые оказывают непосредственное влияние на общее время предполетной подготовки. При составлении технологических графиков и маршрутных карт учитывается только время выполнения технологических операций, суммарное значение которых определяет общее время выполнения работ специалистом на маршруте подготовки ВС к полету.

Таким образом, существенными недостатками данного подхода при выполнении работ на ВС не позволяющие достичь минимального времени подготовки являются:

отсутствие учета технического состояния (конкретных показателей надежности и ремонтопригодности) каждого ВС (возможные отказы не прогнозируются, время восстановления не учитывается и, как следствие, в случае выявления отказа общее время подготовки становится случайным, при этом, однозначно большим расчетного);

отсутствие математической обоснованности определения очередности выполнения работ специалистами ИАС.

Система обеспечивает реализацию процедуры формирования ТГ и МТК выполнения ОТО группы ВС по критерию минимума времени подготовки группы ВС, создание специализированного программного обеспечения с дальнейшей интеграцией в существующие автоматизированные системы управления, создание комплекса программно-аппаратурного обеспечения, что позволит уменьшить время подготовки к полету группы ВС за счет автоматизации процесса формирования ТГ и МТК выполнения ОТО AT.

Технический результат изобретения достигается тем, что в системе формирования технологического графика и маршрутно-технологических карт выполнения оперативного технического обслуживания группы воздушных судов реализуется принцип организации и выполнения работ специалистами ИАС на основе использования комплекса программно-аппаратурного обеспечения (фиг. 1), а также алгоритмов учитывающих время-вероятностные показатели, что позволяет достичь изменения физического параметра, а именно сокращение времени выполнения работ специалистами при подготовке группы ВС к полету. Применение предложенной системы обеспечивает подготовку группы ВС к полету за минимальное время учитывая значения вероятностей отказов блоков (систем) и время восстановления за счет автоматизации процесса формирования ТГ и МТК выполнения ОТО группы ВС, а также за счет разработанных алгоритмов и взаимодействия структурных элементов комплекса программно-аппаратурного обеспечения (фиг. 1).

Процесс реализуется в системе управления ИАС с использованием высокоуровневого языка программирования общего назначения с динамической строгой типизацией - «Python».

Система (фиг. 1) включает в себя следующие этапы на которых:

1. В модуле формирования запросов (1.1), который входит в программный комплекс сбора информации о техническом состоянии (1) ВС, формируются запросы, которые через шифратор (2) направляются в сервер хранения данных для получение необходимой информации о техническом состоянии ВС. В предложенной системе к таким данным относятся:

наработка блока (системы) - t_i количество отказов блока (системы) за временной интервал - n_i, время выполнения предполетной подготовки всех i-ых маршрутов на k-ых ВС - время восстановления отказа j-го блока (системы) на i-м маршруте - ; i - количество маршрутов подготовки; k - количество ВС участвующих в предполетной подготовке.

2. В модуле учета результатов запросов (1.2), который входит в программный комплекс сбора информации о техническом состоянии (1) ВС, осуществляется отображение и хранение результатов выполнения запросов;

3. В модуле обработки данных и принятия решения (3.1), входящего в состав программного комплекса принятия решений (3), осуществляются расчеты следующих показателей:

- текущего значения вероятности отказа j-го блока (системы) на i-ом маршруте для k-го ВС - q_jik;

Методика определения которого включает следующие этапы:

а. Распределение количества отказов по интервалам наработки:

где Δt₁=Δt₂=…=Δt₁₀ - интервал наработки n_i; - количество отказов за данный интервал.

б. Построение статистической функции распределения вероятностей отказов:

Где - вероятность отказа при наработке t.

где Ν(t_i) - количество не отказавших элементов при наработке t; N - общее количество объектов в эксплуатации.

в. Определение аналитических выражений линии тренда известными методами и выбор по максимальной степени достоверности .

г. Определение текущего значения вероятности отказа j-го элемента (блока, системы и т.п.) на i-ом маршруте k-ого ВС определяется подстановкой в уравнение линии тренда текущей наработки этого элемента на данном ВС.

- времени восстановления отказа j-го блока (системы) на i-м маршруте - которое определяется по сведениям из карточек учета неисправностей, хранящихся на сервере хранения данных и равно:

где * - количество замеров ;

- с учетом время-вероятностных показателей рассчитывается математическое ожидание времени подготовки всех i-x маршрутов на всех k-ых ВС -

где P_0ik - вероятность нахождения в работоспособном состоянии систем, проверяемых на i-ом маршруте k-го ВС которая равна:

P_jik - вероятность нахождения k-го ВС в неработоспособном состоянии из-за отказа j-го блока (системы) на i-ом маршруте которая определяется из выражения:

С учетом оценок - ТГ подготовки группы ВС к полету будет иметь вид, представленный на фиг. 2.

Для определения рациональной последовательности выполнения работ специалистами необходимо выбрать показатели и критерии эффективности процесса управления ИАС. В качестве такого показателя примем математическое ожидание времени подготовки группы ВС к полету - М[t_подг]. При этом критерием будет являться минимальное значение математического ожидания времени подготовки группы ВС к полету - minM[t_подг].

Значение математического ожидания времени подготовки группы ВС к полету равно максимальному значению математического ожидания времени подготовки k-го ВС в звене и определяется формулой:

где - математическое ожидание времени выполнения предполетной подготовки специалистом i-го маршрута на k-ом ВС; - математическое ожидание времени простоя k-го ВС при s-ной пересменке специалистов ИАС;

- определяются необходимое для расчетов выбранного критерия значение .

При этом полученные при расчете положительные значения определяют продолжительность времени простоя ВС в момент смены специалистов. Под временем простоя ВС будем понимать время, в течение которого не выполняются работы по подготовке ВС к полету по причине неоконченных работ очередного специалиста на предыдущем ВС. Полученные при расчетах отрицательные значения берутся по модулю и определяют время простоя специалиста ИАС, то есть время, в течении которого специалист не выполняет работы на AT по причине еще незавершенных работ предыдущего специалиста. Полученное при расчетах нулевое значение означает отсутствие простоя, следовательно, специалист приступает к выполнению работ на очередном ВС сразу по окончании работ на предыдущем.

Далее формируются блоки, представленные на фиг. 3. со всеми возможными комбинациями выполнения работ согласно заданных условий в модуле формирования запросов. На фиг. 3. в каждом блоке в строке определено k-ое ВС подготавливаемое в составе группы, в столбце определена очередность выполнения работ на k-м ВС специалистом ИАС. Применяются выражений (9), (8) к каждому блоку комбинаций распределения специалистов ИАС определяется блок с minM[t_подг]. На основе выбранной комбинации формируется ТГ выполнения предполетной подготовки группы ВС.

Алгоритм формирования технологического графика выполнения ОТО группы ВС, обеспечивающий минимизацию времени подготовки группы ВС к полету, представлен на фиг. 4.

После формирования ТГ выполнения ОТО группы ВС формируются МТК с очередность выполнения технологических операций для каждого ВС, учитывая показатели надежности. Для этого в модуле обработки данных и принятия решения 3.1 (фиг. 1), при определении рациональной последовательности выполнения работ, все технологические операции, в зависимости от влияния на них факта обнаружения и устранения отказа в процессе выполнения последующих технологических операций делятся на две группы (фиг. 5).

Первая группа - операции, которые не требуют повторного выполнения (независимые), то есть при возникновении отказа, после его устранения необходимо произвести заново проверку только той технологической операции при проверке которой был выявлен отказ, работы, которые были выполнены ранее повторной проверке не подлежат (фиг. 5а);

Вторая группа - операции, которые требуют повторного выполнения (зависимые), то есть при возникновении отказа, после его устранения необходимо заново произвести проверки всех технологических операций, которые были завершены ранее (фиг. 5б).

Выявление отказа при выполнении технологических операций, относящихся к первой группе, увеличит общее время работ на время обнаружения отказа и время его устранения.

Где - время выполнения t-ой технологической операции на i-ом маршруте; - время обнаружения j-го отказа на i-ом маршруте; - время восстановления j-го отказа на i-ом маршруте.

При этом выявление отказа вначале или в конце работ никак не повлияет на общее время, что показано на фиг. 6.

Следовательно, очередность выполнения технологических операций, относящихся к первой группе, не имеет значения, но для раннего выявления возможного отказа очередность определяется в порядке убывания вероятностей отказа q₁>q₂>…>q_n.

Проявление отказа при выполнении технологических операций, относящихся ко второй группе будет увеличивать общее время выполнения работ на время обнаружения отказа, время его устранения и время повторной проверки технологических операций, выполненных до выявления отказа.

Где - время повторной проверки t-ой технологической операции на i-ом маршруте.

Поэтому очередность данных работ устанавливается строго в порядке убывания вероятности возникновения отказа q₁>q₂>…>q_n.

Это обуславливается тем, что суммарное время технологических операций, завершенных до выявления отказа будет повторно прибавляться в общую продолжительность обслуживания и, следовательно, чем раньше будет обнаружен отказ, тем меньше технологических операций необходимо повторить (фиг. 7).

Следовательно, при определении очередности выполнения технологических операций определенных маршрутно-технологической картой выполнения ОТО, технологические операции, относящиеся к первой группе, проводятся в первую очередь затем выполняются технологические операции, относящиеся ко второй группе и очередность данных операций, устанавливается в порядке убывания вероятностей отказа.

Алгоритм формирования маршрутно-технологических карт выполнения ОТО на ВС с очередностью выполнения технологических операций обеспечивающий минимизацию времени подготовки ВС при возникновении отказа представленный на фиг. 8.

4. В модуле формирования управляющего воздействия (3.2), входящего в состав программного комплекса принятия решений (3), формируется ТГ подготовки группы ВС и МТК с очередностью выполнения технологических операций. Сформированные документы передаются исполнителям для выполнения работ.

Система реализуется следующим образом.

1. На этапе планирования, в модуле формирования запросов 1.1 (фиг. 7), который входит в программный комплекс сбора информации о техническом состоянии 1 (фиг. 7) ВС, формируются запросы, которые через шифратор 2 (фиг. 7) направляются в сервер хранения данных для получение необходимой информации о техническом состоянии ВС.

2. На этапе получения и хранения информации, в модуле учета результатов запросов 1.2 (фиг. 7) входящего в состав программного комплекса сбора информации о техническом состоянии 1 (фиг. 7) ВС, осуществляется отображение и хранение результатов выполнения запросов, полученных с модуля формирования запросов 1.1 (фиг. 7).

3. На этапе разработки предложений по организации инженерно-авиационного обеспечения, в модуле обработки данных и принятия решения 3.1 (фиг. 7), входящего в состав программного комплекса принятия решений 3 (фиг. 7), после получения необходимых исходных данных с модуля учета результатов запросов 1.2 (фиг. 7) осуществляются расчеты требуемых показателей.

4. На этапе доведения решения до исполнителей, в модуле формирования управляющего воздействия 3.2 (фиг. 7), входящего в состав программного комплекса принятия решений 3 (фиг. 7), формируется ТГ подготовки группы ВС и МТК с очередностью выполнения технологических операций, которые передаются исполнителям для выполнения работ.

При постановке задачи на подготовку группы ВС к полету руководящим составом ИАС определяется необходимое для ее выполнения количество ВС. Далее производится уточнение, имеющегося в распоряжении количества специалистов ИАС для формирования предложений по организации ИАО. Проводится уточнение: времени выполнения предполетной подготовки всех i-ых маршрутов на k-ых ВС, текущего значения вероятности отказа j-го блока (системы) на i-ом маршруте для k-го ВС, времени восстановления отказа j-го блока (системы) на i-м маршруте, нормативных сроков выполнения работ по подготовке группы ВС к полету. После сбора и уточнения всей необходимой информации на основе алгоритмов формирования ТГ и МТК выполнения ОТО группы ВС формируются ТК и МТК выполнения работ специалистами ИАС. После завершения формирования технологического графика и маршрутно-технологических карт данные документы передаются исполнителям.

Задача формирования ТГ и МТК выполнения ОТО группы ВС решается комплексным применением процедур сбора, ввода и обработки исходной информации по разработанным алгоритмам, входящих в состав комплекса программно-аппаратурного обеспечения.

Преимущество использования системы формирования технологического графика и маршрутно-технологических карт выполнения оперативного технического обслуживания группы воздушных судов, состоит в снятии ограничений по полной укомплектованности группы ВС специалистами, в учете текущих значений вероятностей отказов ВС и времени их восстановления, влияющих на общее время их подготовки в составе группы, а также в использовании комплекса программно-аппаратного обеспечения для автоматизации процесса управления ИАС.

Таким образом, разработанная система формирования технологического графика и маршрутно-технологических карт выполнения оперативного технического обслуживания группы воздушных судов, включает: математическую модель процесса распределения специалистов при выполнении ОТО AT с учетом ее технического состояния, в условиях ограниченного количества специалистов ИАС и разработанные на ее основе алгоритмы формирования технологического графика и маршрутно-технологических карт выполнения ОТО ВС, а также реализация данных алгоритмов в комплексе программно-аппаратурного обеспечения. В системе реализована процедура выполнения ОТО группы ВС по критерию минимума времени подготовки, которая обеспечивает возможность создания специализированного программного обеспечения с дальнейшей интеграцией в существующие автоматизированные системы управления, создание комплекса программно-аппаратурного обеспечения, что позволит уменьшить время подготовки к полету группы воздушных судов за счет автоматизации процесса формирования технологического графика и маршрутных карт выполнения оперативного технического обслуживания авиационной техники.

Система формирования технологического графика и маршрутно-технологических карт выполнения оперативного технического обслуживания группы воздушных судов содержит модуль сбора информации о техническом состоянии воздушных судов, входящий в состав программного комплекса сбора информации о техническом состоянии воздушных судов, модуль учета результатов запросов, входящий в состав программного комплекса сбора информации о техническом состоянии воздушных судов, модуль обработки данных и принятия решения, входящий в состав программного комплекса принятия решений, модуль формирования управляющего воздействия, входящий в состав программного комплекса принятия решений, выполненные определенным образом. Обеспечивается уменьшение времени подготовки к полету группы воздушных судов. 8 ил.

Система формирования технологического графика и маршрутно-технологических карт выполнения оперативного технического обслуживания группы воздушных судов, содержащая:

- модуль сбора информации о техническом состоянии воздушных судов, входящий в состав программного комплекса сбора информации о техническом состоянии воздушных судов и выполненный с возможностью формирования запросов, которые через шифратор направляются в сервер хранения данных для получения необходимой информации о техническом состоянии воздушных судов;

- модуль учета результатов запросов, входящий в состав программного комплекса сбора информации о техническом состоянии воздушных судов и выполненный с возможностью отображения и хранения результатов выполнения запросов;

- модуль обработки данных и принятия решения, входящий в состав программного комплекса принятия решений и выполненный с возможностью осуществления расчетов требуемых показателей;

- модуль формирования управляющего воздействия, входящий в состав программного комплекса принятия решений и выполненный с возможностью формирования технологического графика подготовки группы ВС и маршрутно-технологических карт с очередностью выполнения технологических операций для передачи исполнителям для выполнения работ.