Практическая реализация СУБП с использованием причинно-следственной диаграммы в экстремальных условиях эксплуатации

УДК 629.017.083.74

ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СУБП С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИЧИННО-СЛЕДСТВЕННОЙ ДИАГРАММЫ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ

УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

В.М. РУХЛИНСКИЙ, Л.Е. МАЛЫШЕВА

В статье рассмотрена проблема использования причинно-следственной диаграммы Исикавы для исследования факторов риска при эксплуатации в экстремальных условиях. Приведен способ управления эксплуатационной надежностью в рамках предприятия.

Ключевые слова: система управления безопасностью полетов, экстремальные условия эксплуатации.

В настоящее время ИКАО и ИАТА достаточно глубоко проработали идею "управления безопасностью полетов" на основе схемы "управления рисками". В распоряжение эксплуатантов воздушных судов (ВС) предоставлено достаточно полное методическое руководство и различные материалы, необходимые для создания систем типа SMS на уровне авиакомпании и соответствующие руководства типа РУБП (Руководство по управлению безопасностью полетов) -Doc.9859-AN/460 - 2009 г.

Однако в документах ИКАО до сих пор не устранены некоторые несогласованные в разных версиях позиции и положения Системы управления безопасностью полетов (СУБП). Одной из проблем, с которыми сталкивается авиакомпания, является практическая реализация СУБП авиапредприятия.

Наибольших результатов при внедрении рекомендации ИКАО на создание СУБП добились такие авиакомпании, как ОАО "Аэрофлот", "Волга-Днепр", "Трансаэро", ГТК "Россия", АК "Авиашельф". Тем не менее, практическая реализация СУБП вызывает серьезные трудности в авиакомпаниях, аэропортах, центрах технического обслуживания (ТО).

Особо актуальным для России при функционировании систем Экипаж-ВС-Внешняя среда является вопрос управления рисками, связанными с воздействием внешней среды на надежность ВС.

Безопасность - это состояние системы при наличии угроз (определение по IS0-8402), т.е. это состояние опасности, обозначающее, что "безопасная система - это опасная система, но в которой уровень опасности, оцененный в виде риска, ниже приемлемого уровня риска".

Управление безопасностью полетов (БП) на основе методов управления рисками - управление системой обеспечения безопасностью по правилам Системы управления базами данных (СУБД) (при наличии РУБП и на основе "Системы менеджмента качества") путем формирования управляющих воздействий на процесс функционирования авиакомпании с учетом методов управления рисками, принципов политики и культуры безопасности, включая расследование происшествий, подготовку кадров, обучение, страхование, оценку эффективности вложений в обеспечение безопасности и т.д.

С 1960-х годов действует Система менеджмента качества (СМК). В этой области накоплен большой опыт, проведено огромное количество исследований и разработаны десятки методик оценки показателей. По сравнению с СМК Система управления безопасностью полетов (СУБП) довольно молода. Одно из первых официальных изданий ИКАО по СУБП датировано 2006 годом ("Руководство по управлению безопасностью полетов" Doc. 9853). Поэтому считается возможным использовать методики СМК в рамках СУБП. Но, безусловно, для начала необходимо оценить правомерность этого использования - насколько эти две системы взаимозаменяемы. По второй редакции РУБП Doc. 9853 от 2009 года, СМК и СУБП являются взаимодополняемыми системами. Г лобально СУБП отличается от СМК тем, что СУБП делает акцент на безопасность,

человеческий и организационный аспекты организации (т.е. качественное обеспечение безопасности); в то время как СМК делает акцент на продукцию и услуги организации (т.е. качественное обслуживание потребителя).

У СУБП и СМК много общего. Обе эти системы:

- подлежат планированию и управлению;

- зависят от измерений и мониторинга;

- охватывают каждую функцию, процесс и каждого сотрудника в организации;

- нацелены на постоянное совершенствование.

Именно по этой причине представляется возможным использование инструментов оценки качества, применительно к СУБП. Одним из инструментов оценки качества является причинноследственная диаграмма Каоры Исикавы ("рыбий скелет") - ее предлагается использовать, в частности, для оценки уровня эксплуатационной надежности самолета. Она является инструментом, обеспечивающим системный подход к определению фактических причин возникновения проблем. Главным достоинством ее является то, что она дает наглядное представление не только о тех факторах, которые влияют на изучаемый объект, но и о причинно-следственных связях этих факторов. На рис. 1 показана укрупненная диаграмма Исикавы применительно к эксплуатационной надежности ВС.

При первом рассмотрении практически на все первичные факторы (кроме среды и реальных нагрузок ВС - объективные факторы) оказывает влияние СУБП. Возникает вопрос, как же быть с объективными факторами. С одной стороны, их нельзя ни изменить, ни достоверно спрогнозировать, но в таком случае эксплуатационная надежность ВС всегда будет оставаться загадкой. А с другой стороны, существует возможность выработать механизм воздействия на эти параметры. Точнее, не на сами параметры, а на их последствия.

Рассмотрим конкретный пример: эксплуатация ВС в экстремальных условиях Крайнего Севера и Арктики. В этих условиях важнейшими факторами, влияющими на эксплуатационную надежность ВС, являются температура наружного воздуха, влажность наружного воздуха и

скорость ветра. На северных аэродромах в основном отсутствуют ангары, поэтому стоянка и техобслуживание ВС осуществляется на открытом воздухе. "Эффективная температура ВС" (температура внутри кабины самолета - с определенной погрешностью отображает температурный теплообмен "Внешняя среда - ВС") снижается в зависимости от времени стоянки ВС. Утром же проводится запуск двигателей и их прогрев. Температура начинает расти. В итоге, ВС претерпевает значительный скачок температур, что негативно сказывается на параметрах потока отказов его агрегатов и систем. При анализе диаграммы Исикавы можно (например, путем мозгового штурма или с привлечением третьих лиц) решить эту проблему - рекомендовать установку кондиционеров внутри фюзеляжа, которые бы осуществляли подогрев ВС изнутри во время ночевки или длительной стоянки. В этом случае перепад температур будет не так ощутим. Затем данную рекомендацию следует передать разработчикам ВС с тем, чтобы они предусмотрели установку кондиционеров и выводы на фюзеляж элементов питания (само питание может осуществляться от колонок, установленных на аэродроме). Важно, что при оценке эксплуатационной надежности с помощью диаграммы Исикавы ни один из отрицательных факторов не будет упущен из виду - все они будут наглядно представлены на диаграмме.

Рис. 2. Часть диаграммы Исикавы

На рис. 2 более подробно рассмотрена часть диаграммы Исикавы с точки зрения снижения влияния воздействия внешней среды с помощью ТО. По определению, надежность - это способность самолета выполнять поставленные перед ним задачи с сохранением своих летных и эксплуатационных показателей в заданных пределах в течение заданного промежутка времени. В качестве меры по снижению влияния факторов внешней среды (в экстремальных условиях Крайнего Севера и Арктики) на эксплуатационную надежность воздушного судна можно предложить создание "ангаров в фюзеляже". Эта мера довольно проста, но эффективна. В условиях Крайнего Севера и Арктики очень затратно строить ангары - это будет сопряжено и с увеличением расходов на доставку материалов и рабочей силы к месту работ, и с повышением оплаты труда в экстремальных условиях. Здесь необходимо вспомнить правило "1-10-100", которое говорит о цене ошибки (ведь неучет особенностей реальной эксплуатации - это ошибка проектирования). Таким

образом, следует выработать рекомендации, реализовать которые можно именно на этапе проектирования. Как было сказано выше - рекомендация по установке кондиционеров. Помимо повышения отказобезопасности систем ВС, данное нововведение позволит улучшить условия труда техников и пилотов. Так, например, техник, которому необходимо проверить приборное оборудование на борту ВС сможет работать в более комфортных условиях. А также пилот, поднявшийся на борт перед полетом, сможет осуществлять прогрев двигателя самолета и проверку работы всех систем без предварительного прогрева от наземных источников питания.

Помимо вышеизложенной рекомендации может быть выдвинут и ряд других, касающихся, например, уже эксплуатации ВС. Так может быть рекомендовано учитывать направление движения ветра на аэродроме, и в зависимости от этого параметра располагать ВС на стоянке, т.к. если расположить ВС по направлению движения ветра, то скорость его охлаждения будет меньше, чем при расположении поперек движения воздушных масс.

Тем не менее, температурное состояние самолета является управляемым фактором (воздействием), который может варьироваться в достаточно широких пределах.

Но температура является не единственным параметром, оказывающим влияние на техническое состояние самолета. Для комплексного описания влияния внешних условий на техническое состояние самолета в работе предложена "эффективная температура" самолета (1:э), которая учитывает влияние параметров: —н,сн,УН . Данный обобщающий критерий, как показано выше, управляем за счет воздействия на самолет управляемых эксплуатационных факторов (обогрева , уменьшения инфильтрационных потерь £, ориентации самолета согласно направления ветра на стоянках 5, интенсивности эксплуатации I и т.п.). В результате наблюдений за период 1978...1983 гг. был установлен характер зависимости <й = /(—э). Таким образом, имея регулируемый аргумент — э, мы можем оказывать управляемое воздействие на ю, а значит, и на безотказность авиационной техники. При этом, поддерживая определенные значения —э, достигается ютт , а следовательно, и минимальный ущерб от отказов С.

Сложность задачи заключается в том, что — э может регулироваться только в определенных границах при конкретных внешних условиях. Таким образом, необходимо определять tэopt для

конкретных условий, при которых обеспечивается (йтт. Следуя такому методу, по прогнозам внешних условий можно оценивать и прогнозировать уровень значений ю и, следовательно, регулировать нормативы запасных частей, способствовать повышению регулярности полетов, снижению простоев самолетов в неисправном состоянии.

На рис. 3 представлена в общем виде схема управления надежностью самолета за счет использования рациональных режимов эксплуатации. Оптимальное воздействие управляемых факторов на самолет позволяет выдерживать требуемые значения его "эффективной температуры" и компенсировать отрицательное влияние экстремальных условий Крайнего Севера.

Рассмотрим подробнее схему управления надежностью объекта эксплуатации. В качестве объекта управления выбран сам самолет.

Задачу синтеза оптимального управления надежностью можно в общих чертах сформулировать в следующем виде. Имеется некоторый динамический объект управления (ОУ). На этот объект, помимо векторного случайного управляющего воздействия  V(—) , действует еще

векторное случайное возмущающее воздействие  VB (V) .

Задача управления объектом состоит в том, чтобы его выходные характеристики  У0(—)  возможно точнее воспроизводили желаемые значения характеристик  Vж (—), которые, в свою очередь, являются результатом преобразования Л—, задаваемого векторным слу-

Т

чайным воздействием VЗ (—), при этом —0 < Т < —.

Рис. 3. Схема управления надежностью самолета

В измерительно-преобразующем устройстве (ИПУ) происходят измерения поступающих воздействий УЗ (/) и используемых для управления и формирования режима V(?). Погрешности, вносимые измерительно-преобразующими устройствами, являются аддитивными и в совокупности представляют собой векторный случайный поток Vn (/). В управляющем устройстве

(УУ) под воздействием реализуемого на его входе потоке У(1:) вырабатывается управляющее воздействие и(1:). Объект управления, измерительно-преобразующее устройство и управляющее устройство составляют замкнутую систему управления, где

ОУ - типы ВС (Ту-134, Ан-24, Ан-26 и т.д.);

VB (^) - характеристика степени влияния факторов внешней среды;

VИ (е) - замеряемые значения характеристик внешней среды;

п

V(^) - управляющие воздействия оператора ( JT, JN, Jt ; Е <, и т-д.);

2=1

Vж ^) - оптимальные значения целевой функции <Итт, полученные расчетным путем по предложенной выше методике;

кэ (t) - характеристика технического состояния ВС ("эффективная температура" ВС);

VBпр - прогнозируемые значения характеристик внешней среды;

ЗУ - задающее устройство (ВЦ предприятия);

VЗ ^) - оптимальные значения аргументов, полученные расчетным путем по предложенной выше методике;

t, t0 - отрезок времени, на которое прогнозируется VЗ .

На объект управления действуют случайные возмущающие факторы внешней среды, которые прогнозируются на ближайшие сутки в Авиационной метеорологической станции гражданской (АМСГ) предприятий с определенной погрешностью и поступают в задающее устройство (ЗУ). По определенной методике рассчитываются оптимальные значения управляемых эксплуатационных факторов с учетом конструктивных особенностей ВС: интенсивности подогрева, интенсивности эксплуатации, выбора оптимального графика движения самолетов и оптимального времени стоянок с целью поддержания в требуемом диапазоне значений "эффективной температуры" ВС.

Рис. 4. Обеспечение управления надежностью самолета в эксплуатационном предприятии

Полученная информация поступает в ИПУ, где уточняется с учетом фактических значений факторов внешней среды измеренных с определенной погрешностью ^(1) и сложившихся возможностей авиапредприятий. Сформированный оптимальный режим управления У(1) передается в оперативные смены авиационно-технической базы (АТБ) и закладывается в график движения самолета производственно-диспетчерским отделом (ПДО) совместно с производственнодиспетчерской службой предприятия (ПДСП) на текущие сутки, которая оперативно контролирует выполнение режима управления техническим состоянием. Оценка полученных результатов с расчетными значениями производится отделом технического контроля (ОТК) АТБ и вычислительным центром предприятия. По результатам оценки вырабатываются дополнительные меры по усовершенствованию процесса управления техническим состоянием парка ВС (рис. 4).

Общие положения методики управления эксплуатационной надежностью и безопасностью полетов являются справедливыми для аэропортов, базирующихся в условиях Крайнего Севера, Арктики и Сибири. Для конкретных авиапредприятий эти положения должны быть скорректированы с учетом характеристик реального парка ВС, средств ТО, структуры предприятия, географии полетов и других особенностей базирования ВС.

Построение причинно-следственной диаграммы Каоры Исикавы позволяет в полном объеме установить связь эксплуатационной надежности ВС с экстремальным воздействием факторов внешней среды.

Предлагаемый метод управления надежностью ВС обеспечивает приемлемый уровень риска в экстремальных условиях эксплуатации.

ЛИТЕРАТУРА

1. Руководство по управлению безопасностью полетов (РУБП) (Doc. 9859-AN/460). - изд. 2-е. - ИКАО, 2009.

2. Рухлинский В.М., Чинючин Ю.М. Оптимизация процесса технической эксплуатации в экстремальных условиях // Научный Вестник МГТУ ГА, серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов. - 2008. - №127. - С. 24-31.

3. Рухлинский В.М., Гипич Г.Н., Куклев Е.А. Методические положения классификатора "терминов и определений по SMS" в сфере управления безопасностью полетов // BIAS-2009. - Бишкек, 2009 / www.bias.kg.

4. Eichland V.L., Strommen N.S., Sicrasan S.G. Precipitation probabilities as indices of climatic variation over the eastern United States. Prof. Georg., v. 23, № 4, 301-307 pp.

PRACTICAL REALIZATION OF SMS USING THE CAUSE-AND-EFFECT DIAGRAM IN EXTREME SERVICE CONDITIONS

Rukhlinsky V.M., Malysheva L.E.

In this article the problem of the use of cause-and-effect diagram of Isikava for the study of risk factors in extreme service conditions is contemplated. Here is also given a method for service reliability management inside an organization.

Key words: safety management system, extreme operating conditions.

Сведения об авторах

Рухлинский Виктор Михайлович, 1946 г.р., окончил МАИ им. Орджоникидзе (1973), доктор технических наук, председатель комиссии по связям с ИКАО, международными и межгосударственными организациями Межгосударственного авиационного комитета, автор более 70 научных работ, область научных интересов - безопасность полетов, эксплуатационно-технические характеристики гражданской авиационной техники и поддержание летной годности самолетов гражданской авиации.

Малышева Лилия Евгеньевна, окончила МАИ им. Орджоникидзе (2010), ведущий специалист комиссии по связям с ИКАО, международными и межгосударственными организациями Межгосударственного авиационного комитета, область научных интересов - безопасность полетов и поддержание летной годности самолетов гражданской авиации.