Информационная поддержка системы оперативного управления авиаремонтным предприятием

УДК 629.735.015.

ИНФОРМАЦИОННАЯ ПОДДЕРЖКА СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ АВИАРЕМОНТНЫМ ПРЕДПРИЯТИЕМ

Б.А. СОЛОВЬЁВ, Ю.А. БОРИСОВ

В статье обоснована необходимость особого подхода к разработке информационной поддержки управления авиаремонтным предприятием в условиях рыночной экономики. Сформулированы предложения по разработке двух контуров управления: оперативного и стратегического. Дана методология разработки «оперативной модели авиаремонтного предприятия», являющейся базой оперативного диспетчирования авиаремонтного производства. Изложена технология взаимодействия уровней диспетчирования в производственном процессе. Сформулированы предложения по программному и аппаратному обеспечению системы информационной поддержки.

Ключевые слова: информационная поддержка, методология разработки, технология взаимодействия.

В условиях рыночной экономики при наличии конкуренции промышленные предприятия в силу изменения рыночной конъюнктуры и действий конкурентов периодически попадают либо в условия, благоприятствующие развитию бизнеса, либо в условия, представляющие опасность для бизнеса. В первом случае руководство предприятия при наличии резервов должно принять решение о внесении изменений в производственный процесс и, если необходимо, в структуру предприятия, позволяющих реализовать новые рыночные условия. Во втором случае руководство предприятия принимает меры по парированию негативного воздействия рынка. И в первом и во втором случаях решение должно приниматься как можно быстрее. Даже правильное, с опозданием принятое решение может не дать ожидаемого эффекта.

Руководство предприятия сможет принимать правильные и своевременные решения, если будет иметь так называемую информационную поддержку, решающую две задачи.

Суть первой задачи - выдача руководству в режиме online данных о состоянии рынка и статусе конкурентов и прогнозе их поведения на некоторое время вперёд.

Суть второй задачи - обеспечить руководство инструментами, позволяющими спрогнозировать изменение показателей предприятия при различных изменениях производственного процесса и структуры предприятия с тем, чтобы выбрать вариант, наилучший для возникших условий.

Помимо этих двух задач, назовём их стратегическими, информационная поддержка должна обеспечить решение оперативной задачи, т. е. должна обеспечить данными, позволяющими в режиме online определять отклонения производственного процесса от принятого за норму и вырабатывать мероприятия, ликвидирующие эти отклонения.

Укрупнённая схема системы управления предприятием, обеспечивающей решение вышеперечисленных задач информационной поддержки, приведена на рис. 1.

Контур оперативного управления предназначен для обеспечения функционирования предприятия в плановом режиме. В этом контуре ведётся постоянный контроль параметров производственных процессов и соблюдения диспетчерского графика. При обнаружении отклонений параметров от величин, предусмотренных графиком, вся необходимая информация передаётся в блок выработки управляющих воздействий, при реализации которых производственный процесс возвращается в плановое русло.

Рис. 1. Укрупнённая схема системы управления

Практика показывает, что большинство причин, вызывающих отклонения, периодически повторяются. Опыт, накопленный в процессе парирования этих причин, позволяет разработать алгоритмы действий и автоматизировать на их основе составление перечня мероприятий по устранению последствий и его реализацию.

Сложные и редко случающиеся неблагоприятные ситуации рассматриваются опытными экспертами. Эксперты, используя оперативное прогнозирование, формируют наилучший для данной конкретной ситуации вариант управляющих воздействий. В систему входят два контура: контур оперативного управления и контур стратегического управления.

Основой оперативного управления является математическая модель производственных процессов, отражающая технологическую и территориальную архитектуру предприятия (в дальнейшем «оперативная модель предприятия» (ОМП)). Производственный процесс каждого вида продукции, выпускаемой предприятием, представляется в виде технологических цепочек, состоящих, в свою очередь, из технологических элементов (в дальнейшем технологическое представление ОМП). В технологические цепочки помимо элементов могут быть вложены другие технологические цепочки. Технологический элемент соотнесён с технологическим процессом, который от начала до конца выполняется одним специалистом, одной группой специалистов, одной бригадой и т. д.

Другой особенностью технологического элемента является полное обеспечение всем необходимым (детали, расходные материалы и др.) до начала выполнения. В процессе выполнения дополнительного обеспечения не требуется.

Каждый технологический элемент характеризуется рядом параметров: количеством и квалификацией специалистов, номенклатурой и количеством деталей и расходных материалов, стоимостью, длительностью и рядом других. Некоторые параметры детерминированы, некоторые имеют вероятностную природу.

Графически ОМП представляет собой сетевой график. Ветви модели «привязываются» к производственным помещениям, в которых выполняются технологические операции. В результате создаётся территориальное представление ОМП. При совмещении территориальных представлений ОМП разных видов продукции удаётся сформировать модели производственных подразделений предприятия.

Запуск модели с начальными параметрами, соответствующими технологической норме, и с нормальной работой производственных коллективов позволяет сформировать вектор нормального (нормативного) состояния производства. Вектор представляет собой комплект параметров, характеризующих все стороны технологических элементов, технологических

цепочек и производственных подразделений ^ = {аг,Г = 1,2,3,":>т}, где т - общее число параметров, характеризующих модель в целом. Этот вектор является образцом, с которым сравнивается вектор реального состояния.

Вектор реального состояния Я = {Ъг,г = 1,2,3,..,т} формируется в результате опроса (автоматизированного и ручного) производственных подразделений о величине параметров, входящих в вектор состояния. Опрос производится либо с периодичностью, принятой на предприятии, либо по заданию ЛПР (лицо, принимающее решение).

Если при сравнении реального вектора состояния с вектором нормального состояния обнаруживается отличие Я Ф N (Ъг Ф аг,г = 1,2,3,..,т), в работу вступает блок выработки управляющих воздействий, реализация которых устранит отклонения и вернёт производство в нормированное состояние.

Блок выработки УВ работает в двух режимах. Если отклонения вызваны уже встречавшимися причинами, перечень управляющихся воздействий формируется автоматически по заложенным в блоке алгоритмам. Если картина отклонений не соответствует ни одной из причин, находящихся в блоке выработки УВ, вся информация об отклонениях выдаётся группе экспертов для анализа и принятия решения. Эксперты формируют несколько вариантов воздействия, «проигрывают» их на «оперативной модели предприятия», выбирают и реализуют лучший вариант.

Оперативное управление предприятием полностью обеспечивает информацией потребности диспетчерской службы и по запросу снабжает оперативной информацией все службы предприятия.

Большинство опубликованных работ по управлению производством [1,2,3] относится к предприятиям, выпускающим однородную и массовую продукцию. Результаты, полученные в этих работах, не могут быть применены в полной мере к производственному процессу авиаремонтных предприятий гражданской авиации из-за ряда отличий. Эти отличия характерны для всех авиаремонтных предприятий, независимо от типов ремонтируемых летательных аппаратов. Поэтому эти особенности достаточно рассмотреть на примере одного конкретного предприятия. Пусть это будет упрощённый вариант предприятия ОАО «СПАРК», специализирующегося на ремонте вертолётов.

Итак, особенности производственного процесса этого авиаремонтного предприятия:

1. Наличие нескольких видов продукции - капитально-восстановительный и восстановительный ремонт всех модификаций вертолётов семейства Ми-8, капитальновосстановительный и восстановительный ремонт всех модификаций вертолётов семейства Ка-32, капитально-восстановительный и восстановительный ремонт узлов и агрегатов этих вертолётов, снятых с вертолетов во время эксплуатации.

2. Индивидуальность комплектации практически каждого вертолёта, поступающего в ремонт.

3. Сохранность комплектности основных узлов и агрегатов в процессе ремонта.

4. Различия в нормативной ремонтной документации разных модификаций вертолётов одного семейства.

Указанные особенности предъявляют особые предприятия. ОМП должна обеспечить учёт в процессе и каждого узла или агрегата, отдельно поступившего в индивидуальность комплектации и технологического Кроме этого, ОМП должна учитывать структурные, особенности предприятия.

«Оперативная модель предприятия» формируется является технологическая последовательность процесса и частично упрощённом варианте приведены на рис. 2.

требования к оперативной модели ремонта каждого экземпляра вертолёта ремонт. ОМП также должна учитывать цикла каждого экземпляра вертолёта. организационные и территориальные

по следующему алгоритму. Основой ремонта, этапы которой в укрупнённом

Рис. 2. Т ехнологический цикл ремонта вертолёта

При таком подходе выделены 6 этапов, четвёртый из которых состоит из 5 подэтапов, выполняющихся одновременно. Ремонт агрегатов и узлов, выполняемых в параллельных подэтапах, может занимать разное время. Однако после выполнения на них необходимых работ узлы и агрегаты должны находиться в режиме ожидания с тем, чтобы одновременно поступить на этап сборки вертолёта вместе с агрегатами, ремонт которых длится дольше остальных.

Каждый этап (подэтап) состоит их технологических цепочек, последовательно и параллельно соединённых между собой в соответствии с технологией ремонта. Каждая технологическая цепочка, в свою очередь, делится на технологические элементы, также соединённые между собой в соответствии с технологией ремонта. В результате этап представляется в виде графа.

Каждый элемент характеризуется набором параметров: комплектом запасных частей и расходных материалов, длительностью выполнения, стоимостью и др. Часть параметров для каждого экземпляра вертолёта определяется по технологии ремонта именно этого экземпляра (Ми-8, Ми-8МТВ, МИ-8АМТ с учётом индивидуальной комплектации). Временные и стоимостные параметры дополнительно учитывают условия конкретного предприятия (интенсивность труда, тарифные ставки и т. д.). Суммируя соответствующие параметры технологических элементов по правилам теории графов, можно получить значения таких же параметров для любой технологической цепочки, этапов и технологического цикла ремонта в целом.

Модель формируется до начала ремонта. Поэтому в модель закладываются среднестатистические значения параметров, характеризующих технологические элементы модели. В процессе ремонта эти параметры могут меняться. По технологии ремонтные действия делятся на обязательные, выполняемые независимо от состояния ремонтируемого объекта, и действия, номенклатура и объём которых определяются состоянием объекта. Истинное состояние деталей, узлов и агрегатов выясняется при диагностике в процессе ремонта.

Результаты суммирования рассылаются по службам предприятия: диспетчерской,

финансовому блоку, службе снабжения, службе кадрового обеспечения и др. Для

диспетчерской службы важны временные параметры - длительность технологических элементов, технологических цепочек, этапов, подэтапов.

Для повышения эффективности контроля за соблюдением выполнения диспетчерского графика и принятия мер по устранению возникших отклонений предусмотрено несколько уровней модели, соответствующих уровням диспетчирования. Первый, самый высокий уровень контролирует выполнение в срок этапов технологического цикла ремонта. Это уровень высшего руководства предприятия. Следующий уровень контролирует своевременное выполнение крупных технологических цепочек, из которых состоят этапы. Это уровень руководителей служб управления производством. Следующий уровень контролирует своевременное выполнение более мелких технологических цепочек, из которых состоят крупные цепочки предыдущего уровня, и так далее. Низшим уровнем диспетчирования является контроль своевременного выполнения технологического элемента.

Модель и её временные характеристики позволяют формировать календарный график выполнения ремонтных работ на данном вертолёте. Рассмотрим процедуру формирования календарного графика с помощью рис. 3.

Рис. 3. Формирование календарного графика

При формировании модели и графика соблюдаются следующие условия: длительность любого технологического элемента кратна одной рабочей смене (при односменной работе одному рабочему дню), периодичность контроля графика также кратна одному рабочему дню. Определение выполняемого этапа технологического цикла конкретного вертолёта на интересующую дату производится с помощью неравенств (в силу технических причин обозначение величин длительности этапов технологического цикла на рис. 3 и в ниже приведённых формулам несколько не совпадают):

Выполняется этап 1, если ї - їнач 1 < АТ.

Выполняется этап 2, если АТ1 (ї - їнач 1 < А Т + АТ2 .

Выполняется этап 3, если АТ1 + АТ2 (ї - їнач 1 < АТ1 + АТ2 + АТ3.

Выполняется этап 4, если АТ1 + АТ2 + АТ3 (ї - їнач 1 < АТ1 + АТ2 + АТ3 + АТ4 .

Выполняется этап 5, если АТ1 + АТ2 + АТ3 + АТ4 (ї - їнач 1 < АТ1 + АТ2 + АТ3 + АТ4 + АТ5.

В этих неравенствах: ї - дата временного среза модели;

нач.1

дата начала технологического цикла ремонта;

АТ - длительность этапа технологического цикла ремонта, индекс соответствует номеру этапа.

Этот алгоритм может быть применён для следующего уровня диспетчирования, чтобы определить технологическую цепочку этапа, выполняемую в день контроля. Последовательно опускаясь на более нижние уровни диспетчирования, можно получить перечень технологических элементов и данные для обеспечения всем необходимым выполняемых в этот день работ.

Обычно в ремонте на разных стадиях технологического цикла находятся несколько вертолётов. Совмещение индивидуальных моделей вертолётов для формирования календарного графика выполнения ремонтных работ на всех находящихся в ремонте вертолётов показано на рис. 4.

Рис. 4. Процедура совмещения индивидуальных моделей оперативного управления для нескольких вертолётов

Подобное совмещение индивидуальных моделей оперативного управления всех ремонтируемых на предприятии вертолётов разных типов и всех ремонтируемых комплектов агрегатов позволяет спрогнозировать для каждого рабочего дня перечень всех ремонтных работ, которые должны выполняться на предприятии.

Для выполнения работ технологического элемента должно быть рабочее место, оборудованное всем необходимым (стол, ложементы, инструменты, измерительные устройства, стенды и т. д.).

Обычно рабочие места сосредотачиваются в подразделениях предприятия, которые отвечают за выполнение работ на этих рабочих местах (например, участок разборки вертолёта, цех ремонта планера, участок покраски и т.д.). Поэтому в перечень характеристик технологического элемента включёны: индекс рабочего места, индекс месторасположения и индекс структурной принадлежности. При наличии такой индексации, выполняемые в этот день работы (технологические элементы) легко распределяются по рабочим местам и по структурным подразделениям предприятия. В результате подразделения получают прогноз о степени загруженности своих рабочих мест и рабочих коллективов. Глубина прогноза определяется политикой, принятой на данном производстве. Например, цех имеет месячный прогноз, бригада - недельный и т.д.

Взаимодействие между уровнями диспетчирования осуществляется следующим образом. Исполнитель, получив ремонтируемый объект (деталь, узел, агрегат) и необходимые запчасти и расходные материалы, сообщает об этом в вышестоящий уровень системы диспетчирования и начинает работу. О завершении работы исполнитель также сообщает в вышестоящий уровень системы диспетчирования. Если появляется причина, не позволяющая завершить работу в срок, и исполнитель не может устранить её собственными силами, он сообщает о возможной задержке в вышестоящий уровень диспетчирования.

Причин задержки может быть множество. Например: недопоставка некоторых позиций запчастей, болезнь нескольких специалистов, занятость рабочего места и/или специалистов на других работах и прочее другое. Куратор вышестоящего уровня системы диспетчирования, получив сигнал о возможности отклонения или уже об отклонении технологического элемента от графика, анализирует ситуацию. Резервы, которыми он обладает на курируемом им уровне диспетчирования (обеспечение недостающими запчастями, усиление дополнительными специалистами, организация сверхурочных работ и другое), могут быть достаточны, чтобы курируемая им технологическая цепочка в целом была выполнена по графику.

Если этих средств недостаточно, сигнал об отклонении от графика курируемой им цепочки куратор передаёт на следующий, более высокий уровень диспетчирования. Куратор этого уровня действует аналогично. Если сообщение об отклонении от графика доходит до верхнего уровня, и нет возможности сохранить график технологического цикла, производится корректировка модели.

Технологические элементы и технологические цепочки, параметры которых удержать в принятых значениях не удаётся, заменяются на аналогичные, но с параметрами, реально полученными в процессе ремонта на момент контроля. Модель просчитывается заново и становится основой диспетчирования.

В качестве примера причины, вынуждающей внести изменения в модель, можно привести следующую ситуацию. На конкретном вертолёте, поступившим на капитальный ремонт, установлен двигатель, выработавший межремонтный ресурс. Этот двигатель после разборки вертолёта должен быть отправлен на двигательный ремонтный завод и после ремонта поставлен на вертолёт. Время и другие характеристики ремонта двигателя, которые используются при формировании первоначального варианта модели технологического цикла данного вертолёта (до начала ремонта), принимаются либо по имеющейся на предприятии статистике, либо по договору с двигательным ремонтным заводом. Однако завод не выдержал договорных сроков и сообщил о задержке двигателя в ремонте. Сборка вертолёта может начаться лишь после возвращения отремонтированного двигателя на предприятие. Все остальные узлы и агрегаты, уже отремонтированные, будут ждать этого момента. Естественно, что временные характеристики модели технологического цикла этого вертолёта должны быть скорректированы.

Прогноз не является величиной постоянной, а периодически обновляется по двум причинам. Первая причина - введение в технологический цикл ремонта очередного вертолёта или очередного комплекта агрегатов. Вторая причина - принятие руководством решения об изменении параметров технологических элементов модели вертолёта, уже находящегося в ремонте. Скорректированный прогноз сразу заменяет предыдущий и становится рабочим.

Для внедрения предлагаемой информационной поддержки системы оперативного управления авиаремонтным предприятием необходимо разработать программный продукт, реализующий описанную выше методику. В качестве аппаратного обеспечения потребуется локальная сеть с установкой в каждом подразделении экранного терминала, с помощью которого будет оперативно вводиться информация о начале и окончании работ. Через этот же терминал будет передаваться распорядительная диспетчерская информация.

Заключение

Только учёт особенностей авиаремонтного производства позволит создать адекватную систему информационной поддержки оперативного управления (краткосрочного прогнозирования и диспетчирования) капитально-восстановительным ремонтом авиационной техники.

ЛИТЕРАТУРА

1. Батищев В.И., Яговкин Н.Г. Методология поддержки принятия решений при управлении интегративными крупномасштабными производственными системами. - Самара: Российская академия наук, Самарский научный центр, 2008.

2. Остроух А.В. Основы построения систем искусственного интеллекта для промышленных и строительных предприятий: монография. - М.: Техполиграфцентр, 2008.

3. Хаймович И.Н. Информационные системы в экономике и управлении: монография. - Самара: Российская академия наук, Самарский научный центр, 2006.

INFORMATION SUPPORT OF CURRENT MANAGEMENT SYSTEM AT THE AIRVRAFT OVERHAUL COMPANY

Borisov U.A., Solovjev B.A.

The article demonstrates the approach which market economy uses for the information support of an aircraft overhaul company management. It suggests the development of daily and strategic management frames; shows the concept of the aircraft overhaul company current model, being a basis for the day-to-day dispatching survey of the overhaul procedure; describes the interaction of dispatching levels the course of the work; offers options for hard- and software to be used in the information support system.

Key words: information support, working out methodology, technology of interaction.

Сведения об авторах

Соловьёв Борис Александрович, 1932 г.р., окончил ЛКВВИА им. А. Ф. Можайского (1956), доктор технических наук, профессор СПб университета гражданской авиации, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, автор более 100 научных работ, область научных интересов - поддержания летной годности воздушных судов, современные образовательные технологии.

Борисов Юрий Александрович, 1956 г.р., окончил РИИГА (1978), кандидат технических наук, генеральный директор СПАРК, автор 10 научных работ, область научных интересов - поддержание летной годности воздушных судов, современные технологии управления производствами в сфере авиационных услуг.