Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современные тенденции развития авиационно-промышленного комплекса Российской Федерации и мирового авиационного сообщества в области сопровождения технической эксплуатации авиационной техники
1.1. Методологические проблемы государственного контроля и регулирования процессов технической эксплуатации авиационной техники в Российской Федерации 25
1.2. Сопровождение технической эксплуатации авиационной техники в современных условиях 38
1.3. Информационное обеспечение как системообразующий элемент процесса сопровождения технической эксплуатации авиационной техники 46
1.4. Аутентичность компонентов воздушных судов в системе технической эксплуатации авиационной техники 53
1.5. Сервисное сопровождение технической эксплуатации авиационной техники в современных условиях 63
1.6. Основные направления развития системы сопровождения технической эксплуатации авиационной техники 75
Выводы 80
Глава 2. Информационное пространство системы технической эксплуатации авиационной техники 85
2.1. «Информационные потоки» в системе сопровождения технической эксплуатации авиационной техники 85
2.2. Анализ информационных систем процесса сопровождения технической эксплуатации авиационной техники 91
2.3. Функциональное тестирование информационно-управляющих систем авиапредприятии гражданской авиации
2.4. Разработка концепции информационного сопровождения технической эксплуатации авиационной техники
2.5. Сравнительный анализ основных характеристик вертикально-ориентированной и распределенно-интегрированной системы информационного сопровождения технической эксплуатации авиационной техники 117
Выводы 130
Глава 3. Разработка основных положений мониторинга жизненного цикла компонентов воздушных судов
3.1. Мониторинг жизненного цикла компонентов воздушных судов как определяющий фактор обеспечения безопасной и эффективной технической эксплуатации авиационной техники 134
3.2. Принцип «интегрального мониторинга» 140
3.3. Принцип «адекватного построения и развития системы мониторинга» 143
3.4. Метод «параллельного инжиниринга контроля летной годности воздушных судов» 146
3.5. Принцип «критериального треугольника» построения и функционального развития системы мониторинга 153
3.6. Разработка требований к информационно-управляющим системам информационно-аналитической системы мониторинга летной годности воздушных судов 159
3.7. Единое информационное пространство процесса сопровождения технической эксплуатации авиационной техники 172
Выводы 177
Глава 4. Определение облика информационно-аналитической системы мониторинга жизненного цикла компонентов воздушных судов 179
4.1. Платформа формирования и развития информационно-аналитической системы мониторинга жизненного цикла воздушных судов 179
4.2. Анализ и синтез информационно-аналитической системы мониторинга жизненного цикла компонентов воздушных судов 182
4.3. Матрица состояний мониторинга жизненного цикла компонентов воздушных судов 192
4.4. Концептуальные положения формирования виртуального центра поддержки единого информационного пространства 201
Выводы 209
Глава 5. Разработка рабочей модели информационно-аналитической системы мониторинга жизненного цикла компонентов воздушных судов 211
5.1. Разработка методических и технологических основ мониторинга жизненного цикла компонентов воздушных судов 211
5.2. Архитектура информационно-аналитической системы мониторинга жизненного цикла компонентов воздушных судов 220
5.3. Информационно-аналитическая система оценки аутентичности компонентов воздушных судов 222
5.4. Аналитический комплекс информационно-аналитической системы оценки аутентичности компонентов воздушных судов 227
5.5. Разработка Методики статистического контроля аутентичности компонентов воздушных судов 235
5.6. Разработка системы контроля и регулирования процессов сервисного сопровождения технической эксплуатации авиационной техники 257
5.7. Современные методы и подходы идентификации компонентов ВС в системе мониторинга 268
Выводы
Глава 6. Основные направления функционального развития информационно-аналитической системы мониторинга жизненного цикла компонентов ВС 286
6.1. Информационно-аналитическая система мониторинга жизненного цикла компонентов воздушных судов в задачах оптимизации экспертной системы контроля летной годности 286 воздушных судов
6.2. Мониторинг летной годности воздушных судов при сертификации экземпляра воздушного судна 294
6.3. Мониторинг жизненного цикла компонентов воздушных судов при ремонте авиационной техники 304
6.4. Информационное сопровождение процесса мониторинга жизненного цикла компонентов воздушных судов 306
6.5. Автоматизированное рабочее место руководителя Ространснадзора 309
6.6. Мониторинг жизненного цикла компонентов воздушных судов в процессе технической эксплуатации воздушных судов 316
6.7. Мониторинг процесса сервисного сопровождения технической эксплуатации AT
Выводы 350
Заключение 353
Список использованных источников 372
Перечень приложений
- Сопровождение технической эксплуатации авиационной техники в современных условиях
- Анализ информационных систем процесса сопровождения технической эксплуатации авиационной техники
- Принцип «адекватного построения и развития системы мониторинга»
- Анализ и синтез информационно-аналитической системы мониторинга жизненного цикла компонентов воздушных судов
Введение к работе
В настоящее время авиапионно-промышленный комплекс РФ переживает сложный и противоречивый этап своего развития. Изменение экономических отношений в России, принципов и форм государственного регулирования авиационной отрасли, а также новые организационно-технические проблемы производства, ремонта и поставок компонентов воздушных судов (ВС) начали оказывать негативное воздействие на процесс обеспечения безопасной и эффективной эксплуатации авиационной техники (AT).
В последние десятилетия авиационными властями РФ
предпринималось достаточно много усилий в области реформирования и совершенствования системы государственного контроля и регулирования процессов технической эксплуатации авиационной техники (ТЭАТ) (в сфере ГА за 1991-2004гг. проведено 5 реформ, в сфере промышленности 7). Однако эффективность и фактические результаты этих реформ не в полной мере обеспечивают решение основных задач по повышению эффективности и безопасности полетов (БП) воздушного транспорта (ВТ). Российская AT вытесняется с мирового рынка авиаперевозок. Более того, российские авиакомпании начинают приобретать AT зарубежного производства.
В РФ система ТЭАТ формально содержит все необходимые компоненты и соответствует рекомендациям ИКАО. Однако фактически имеется ряд системных межотраслевых проблем, сдерживающих развитие AT, требующих скорейшего решения. Одной из таких проблем, безусловно, является проблема контроля жизненного цикла AT.
Существующая в РФ система обеспечения безопасной ТЭАТ была создана более 50 лет назад. Основой ее был «принцип безопасного ресурса» и жесткий контроль жизненного цикла ВС и компонентов ВС.
Эволюция организационной структуры ГА последнего десятилетия, связанная с выделением из некогда единой авиакомпании «Аэрофлот» сотен авиакомпаний (в настоящее время более 190 авиакомпаний), дезинтеграция и резкое сокращение производства AT, появление сотен посреднических фирм, работающих на авиационном рынке услуг, послужили катализатором центробежных сил, направленных на потерю контроля за жизненным циклом компонентов ВС.
Анализ официальных материалов Межгосударственного авиационного комитета (МАК), ФСНСТ МТ РФ, Федерального агентства по промышленности Минпромэнерго России, а также исследования, проведенные специалистами ГосНИИ ГА при выполнении работ по увеличению ресурсов и сроков службы, переводу агрегатов и комплектующих изделий (АиКИ) на эксплуатацию по техническому состоянию в 2001-2004 годах, показывают, что в настоящее время выявляется от 3 до 10% компонентов ВС с ограниченным ресурсом с неявным жизненным циклом (фальсифицированная пономерная документация, переработка ресурсов и т.д.). За последние несколько лет произошло несколько серьезных авиационных инцидентов, связанных с данной проблематикой.
В настоящее время процесс контроля жизненного цикла компонентов ВС в ГА РФ осуществляется в целом бессистемно.
Отсутствие координации работы всех субъектов ГА и авиационной промышленности, вовлеченных в данный процесс, предопределено недостатком объективной информации по проблеме.
Авиапионно-промышленный комплекс РФ на современном этапе своего развития представляет собой сложную динамическую систему, состоящую из большого числа взаимодействующих объектов, в которой можно выделить несколько прогрессирующих тенденций. С одной стороны, усиление интеграционных процессов на уровне создания конечного продукта (AT, объем авиаперевозок) в рамках авиастроительных и авиатранспортных альянсов, с другой стороны, обострение противоречий между эксплуатантами AT и изготовителями отечественной AT, связанных с высокими международными требованиями к техническим и эксплуатационным характеристикам AT.
В условиях обострения конкурентной борьбы эффективность эксплуатации AT во многом связана с информационным обеспечением процессов ТЭАТ и сервисным сопровождением эксплуатации AT (ССЭАТ).
Анализ стремительного и успешного развития гражданской авиации США и Евросоюза убедительно показывает, что эти успехи в значительной степени связаны с обеспечением поступательного внедрения системы принятия технически и экономически обоснованных решений в области разработки, производства и эксплуатации AT. Обеспечивается это, в частности, за счет широкомасштабного внедрения авиапредприятиями информационных технологий (CALS - технологий) с одновременным государственным контролем и стимулированием процесса.
Расширение масштабов авиационной деятельности и усложнение взаимосвязей между входящими в него элементами объективно приводит к тому, что некоторые крупные проблемы не могут бьпь эффективно решены с помощью изолированных частных мер. Дальнейшее углубление интеграционных тенденций мирового авиационного сообщества определяет необходимость не только внутригосударственного, но и межгосударственного взаимодействия в области информационного обеспечения технической эксплуатации ВТ.
В значительной степени проблемы контроля за жизненным циклом AT, повышения эффективности системы государственного контроля и регулирования процессов ТЭАТ, реализаций требований международного авиационного сообщества, совершенствования системы сервисного сопровождения эксплуатации авиационной техники (ССЭАТ), связаны с недостаточной теоретической и научной проработкой методов информационно-аналитической поддержки ТЭАТ.
Используемые ранее подходы и методы, основанные на «бумажных» технологиях и административно-командном управлении авиапионно промышленным комплексом становятся неэффективными и невостребованными в современных условиях.
С развитием телекоммуникационной и цифровой техники появилась возможность качественно перестроить организационную и технологическую составляющие обеспечения безопасной и эффективной эксплуатации AT на основе информационно-аналитической системы (ИАС) мониторинга летной годности ВС.
Организация мониторинга летной годности ВС, базирующегося на объективной производственной информации, полученной путем использования систем мониторинга параметров ВС и процессов, происходящих в авиационно-промышленном комплексе, в современных условиях является необходимым условием принятия технически обоснованных решений о возможности безопасной и эффективной эксплуатации AT.
Разработка ИАС мониторинга летной годности ВС является сложной научной задачей, решение которой требует поэтапной разработки, апробации и внедрения отдельных функциональных элементов системы по предметным областям контроля летной годности (ЛГ) ВС.
Скорейшая разработка и внедрение ИАС мониторинга летной годности ВС связана с преодолением межотраслевой технической дезинтеграции предприятий авиапионно-промышленного комплекса, участвующих в процессе ТЭАТ.
Такая постановка проблемы выдвигает необходимость поиска новых методов и механизмов обеспечения решения вышеуказанных задач и связана с решением важной научной и технической проблемы, сущность которой заключается в создании научно-методического аппарата для формирования и развития информационно-аналитической системы мониторинга жизненного цикла компонентов ВС (ИАС МЖЦ КВС).
Особенностью данной работы является то, что впервые предложен и реализован качественно новый системно-интегрированный подход по обеспечению управления и регулирования основными целевыми функциями процесса сопровождения ТЭАТ («контроль ЛГ» и «поддержание ЛГ») на основе перекрестного анализа информационных потоков, полученных путем интеграции объективных производственных информационных ресурсов гетерогенных информационно-управляющих систем авиапредприятий гражданской авиации в рамках единого информационного пространства ТЭАТ.
Настоящая работа содержит научно-методологические положения и системные разработки, полученные автором в ходе исследований и внедрения научных идей в эксплуатационных предприятиях ГА и авиационной промышленности РФ.
Работа базируется на результатах теоретических, экспериментальных и практических исследований, полученных в разные годы Арепьевым АН., Воробьевым В.Г., Голубевым И.С, Громовым М.С., Драздовым С.А., Зубковым Б.В., Ипковичем АА, Сакачем Р.В., Смирновым Н.Н., Чинючиным Ю.М., Шапкиным B.C., Шарыповым АН. и другими ведущими специалистами, а также на рекомендациях ИКАО и требованиях европейской (EASA) и американской (FAA) авиационных администраций в области технического обслуживания (ТО), ремонта, производства ВС ГА.
Целью работы является разработка методологии построения и функционального развития информационно-аналитической системы мониторинга жизненного цикла компонентов ВС (методология), обеспечивающей решение задач повышения эффективности и безопасности полетов AT путем совершенствования системы информационно-аналитического сопровождения ТЭАТ.
Разработка методологии позволит получить решение важных научных и государственных задач, определенных «Основами политики Российской Федерации в области авиационной деятельности на период до 2010 года», Федеральной целевой программой «Модернизация транспортной системы России (2002-2010 годы), подпрограммой «Гражданская авиация»,
Федеральной целевой программой «Электронная Россия (2002-2010гг.)», Федеральной программой «Концепция использования информационных технологий в деятельности федеральных органов государственной власти до 2010г.», Федеральной целевой программой «Развитие гражданской авиационной техники России до 2010 года и на период до 2015 года» и заключающихся в формировании единого информационного пространства в области ТЭАТ; совершенствовании системы государственного контроля и регулирования процессов ТЭАТ; совершенствовании ССЭАТ отечественного производства.
Дня достижения цели работы были поставлены и решены следующие основные задачи:
- анализ современных тенденций развития авиапионно-промышленного комплекса РФ и мирового авиационного сообщества в области сопровождения ТЭАТ;
- анализ информационного пространства в сфере ТЭАТ и функциональных возможностей информапионно-управляющих систем (ИУС) авиапредприятий ГА;
- разработка концепции информационного сопровождения ТЭАТ;
- разработка основных положений мониторинга жизненного цикла компонентов ВС;
- анализ и классификация функциональных возможностей ИУС, информационных потоков, задач субъектов, участвующих в процессе сопровождения ТЭАТ;
- разработка критериев соответствия информапионно-управляющих систем (ИУС) как основного элемента единого информационного пространства в области ТЭАТ;
- разработка методов поддержания интегрированной информационной среды на основе идеологии виртуального центра;
- разработка принципов и методов построения ИАС МЖЦ КВС;
- разработка методов структурирования данных о компонентах ВС;
- разработка рабочей модели ИАС МЖЦ КВС;
- разработка программного комплекса, алгоритмов обработки и оптимизации информационных потоков о компонентах ВС и процессах;
- разработка методики статистического контроля аутентичности компонентов ВС;
- разработка матрицы состояний ИАС МЖЦ КВС;
- проведение эспериментально-промышленной апробации рабочей модели ИАС МЖЦ КВС;
- разработка методов и процедур оценки аутентичности компонентов ВС;
- разработка основных направлений функционального развития и использования ИАС МЖЦ КВС;
- оптимизация процедур системы государственного контроля и регулирования процессов ТЭАТ;
- разработка и внедрение системы добровольной сертификации поставщиков АТИ.
В работе использован комплексный метод исследования,
включающий расчетно-экспериментальный метод, методы системного анализа, методы и приемы эвристического программирования и исследований, а также составления алгоритмов.
Достоверность результатов теоретических исследований данной работы обоснована корректным применением методологии системного анализа, теории открытых систем, а также их апробацией представленной базой экспериментальных данных по оценке аутентичности компонентов ВС, сертификации поставщиков АТИ, материалах, полученных при практическом использовании методов и технологий в эксплуатационных предприятиях ГА.
Значительная часть представленных материалов прошла рецензирование в ряде ведомств (ФСНСТ МТ РФ, ранее ГСГА МТ РФ, Российском аэрокосмическом агентстве, МАК, ФГУП ГосНИИ ГА), внедрена в десятках предприятий авиапионно-промышленного комплекса РФ и Минтранса РФ.
Научной новизной, рассматриваемой в диссертационной работе и имеющей важное стратегическое значение в процессе развития авиапионно-промышленного комплекса РФ, является разработка теоретических основ формирования и функционального развития целостной системы сопровождения ТЭАТ, включающей в себя процесс государственного контроля и регулирования ТЭАТ с использованием современных телекоммуникационных и информационных технологий на основе ИАС МЖЦКВС.
В работе впервые поставлены и решены следующие задачи:
1. Разработана концепция информационного сопровождения ТЭАТ.
2. Сформулирована и доказана возможность формирования в РФ единого информационного пространства в области ТЭАТ.
3. Разработана методология формирования и функционального развития ИАС МЖЦ КВС.
4. Предложен новый подход оптимизации процедур контроля ЛГ ВС на основе системы мониторинга летной годности ВС.
Научная новизна диссертационной работы заключается также в том, что была сформулирована новая постановка проблемы (проблема формирования системы информационного сопровождения ТЭАТ с позиций интегрального подхода), были использованы новые методы решения поставленных задач с использованием современных телекоммуникационных технологий. В результате теоретических и экспериментальных исследований создана рабочая модель ИАС МЖЦ КВС, впервые получены уникальные объективные обобщенные данные по проблеме аутентичности КВС и процессах в области ССЭАТ, вскрыты системные проблемы, определены пути их решения.
Теоретическая значимость результатов исследований заключается в том, что предложенные результаты исследований в виде матрицы состояний МЖЦ КВС, рабочей модели МЖЦ КВС могут бьпь использованы для разработки информационно-аналитической системы мониторинга летной годности воздушных судов; аналитических исследований и прогнозирования в области технической эксплуатации, производства и ремонта AT; разработки новых методов, алгоритмов и программных комплексов контроля ЛГ КВС; изучения и оптимизации логистических цепей поставок АТИ; исследования и совершенствования методов ТЭАТ.
Практическая ценность работы состоит в том, что разработанные экспериментальные методы функционального применения ИАС МЖЦ КВС позволили впервые получить объективные обобщенные данные по проблемам аутентичности КВС и поставок АТИ, обеспечить адекватный современным реалиям контроль жизненного цикла компонентов ВС в условиях эксплуатации и ремонта AT, обеспечить совершенствование экспертной системы государственного контроля и регулирования процессов ТЭАТ, а также развитие системы сопровождения ТЭАТ.
Основные научные результаты, полученные в диссертационной работе, внедрены 72 эксплуатационными и ремонтными предприятиями ГА, 30 заводами авиационной промышленности, 40 предприятиями-поставщиками АТИ и реализованы в виде нормативных документов, введенных в действие авиационными властями РФ:
- Методика оценки аутентичности компонентов ВС № 24.10-966ГА, утв. ГС ГАМТРФ 24.12.05г., утв. Роспромом23.11.05г.;
- Приказ МАК от 02.06.2003г. № 17 «О Системе добровольной сертификации»;
- Указание ГСГА МТ РФ от 19.03.2004г. № 24.10-35ГА «Об организации проведения работ по оценке аутентичности компонентов ВС в соответствии с Решением Совета ГС ГА Минтранса России от 17.12.03 № 16»;
- Указание ГСГА МТ РФ от 17.09.2001г. № 24.10-235ГА «О дополнении процедур индивидуального продления ресурсов и эксплуатации
воздушных судов по техническому состоянию»,
а также имеют учебно-методическое значение, что подтверждается их использованием на:
- курсах СПиПК «Эксплуатация и ремонт AT» Центра ППКК ВТ МГТУ ГА и в учебном процессе по специальности 160901, по направлению 160900 на кафедре «Техническая эксплуатация летательных аппаратов и авиадвигателей»;
- семинарах МАК «Обеспечение предприятий гражданской авиации авиапионно-техническим имуществом»;
- курсах ГосНИИ ГА по подготовке экспертов ССГА по сертификации экземпляра ВС;
- инструктивных занятиях-семинарах с представителями и кандидатами в представители Авиарегистра МАК по инспектированию производства в Организациях, выполняющих ремонт гражданской AT.
Основные положения работы, научные и практические результаты исследований докладывались и получили положительную оценку на VI Международной научно-практической конференции «Применение ИПИ-технологий для повышения качества и конкурентоспособности наукоемкой продукции (ИПИ-2004)»; семинаре МАК «Вопросы информационного обеспечения безопасности полетов и надежности авиационной техники» в сентябре 2005 года; Международной конференции «Программные продукты информационного обеспечения безопасности полетов, надежности и технической эксплуатации авиационной техники», Москва, 2006г.; 6-м и 7-м Международных авиационно-космических салонах «МАКС-2003», «МАКС-2005»; 5-й, 6-й Международной выставке и научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2004», «Гидроавиасалон-2006»; Международных научно- технических конференциях МГТУ ГА 30-31 мая 2001г.; 18-19 мая 2006г; 25-м, 26-м, 32-м заседаниях Технического комитета Ассоциации эксплуатантов РФ; Ассоциации поставщиков АТИ в 2001 году; Отраслевых научно-технических семинарах в 15 территориальных управлениях ВТ Минтранса России в 2004 году; Рабочей комиссии Министерства Транспорта РФ и Росавиакосмоса по выполнению решений совместной Коллегии Росавиакосмоса и МТ РФ от 30.12.2002 № 18/8р; научно-технических советах НЦ ПЛГ ВС ГосНИИ ГА и ГосНИИ ГА; Рабочих совещаниях в МАК, ГС ГА МТ РФ, Росавиакосмосе в период с 1999-2005гг.
По результатам исследований опубликованы две монографии и более 30 научных работ.
На защиту выносится Методология построения и функционального развития информационно-аналитической системы мониторинга жизненного цикла компонентов ВС, которая включает в себя следующие основные теоретические научно-технические положения и методы: концепцию информационного сопровождения ТЭАТ; метод параллельного
инжиниринга; методику оценки аутентичности компонентов ВС; принцип адекватного построения и развития; принцип интегрального мониторинга; критерии соответствия информационно-управляющих систем; метод поддержки информационной среды виртуальным центром; матрицу состояний МЖЦ КВС; методику статистического контроля аутентичности компонентов ВС; принцип «критериального треугольника»; метод объектного представления множества возможных векторных состояний МЖЦ КВС.
На защиту также выносится:
- рабочая модель НАС МЖЦ КВС и экспериментальные результаты исследований, полученные с помощью НАС МЖЦ КВС;
- система добровольной сертификации поставщиков АТИ. Структура диссертационной работы представлена на рисунке 1. В первой главе представлены результаты анализа современных
тенденций развития авиапионно-промышленного комплекса РФ и мирового авиационного сообщества в области сопровождения ТЭАТ, выявлены проблемы и предложены подходы к их решению.
Во второй главе проведен анализ информационных потоков в сфере ТЭАТ, показателей качества информации и стратегий развития, а также разработана концепция системы информационного сопровождения ТЭАТ.
В третьей главе разработаны основные положения, принципы и подходы построения ИАС МЖЦ КВС.
Четвертая глава посвящена определению облика ИАС МЖЦ КВС, разработке метода объектного представления множества возможных векторных состояний МЖЦ КВС и матрицы состояний МЖЦ КВС.
Пятая глава посвящена разработке рабочей модели ИАС МЖЦ КВС, а также методических и технологических аспектов процесса МЖЦ КВС.
В шестой главе представлены материалы исследований, полученные при экспериментально-промышленной эксплуатации рабочей модели ИАС МЖЦ КВС в процессе работ по оценке аутентичности компонентов ВС и мониторинга процесса сервисного сопровождения ТЭАТ, рассматриваются основные направления функционального развития и совершенствования ИАС МЖЦ КВС.
В приложении приведены рабочие материалы аналитических исследований, разработанные автором и введенные в действие методические, технологические и нормативно-технические документы, материалы практической апробации рабочей модели ИАС МЖЦ КВС, а также описание аппаратно-программного комплекса ИАС МЖЦ КВС.
Сопровождение технической эксплуатации авиационной техники в современных условиях
Применительно к настоящей работе под сопровождением ТЭАТ понимается комплекс мероприятий, проводимых авиационными властями, разработчиками AT, эксплуатантами AT, изготовителями AT, организациями по ремонту AT, Организациями-поставщиками авиапионно-технического имущества (АТИ), а также другими участниками процесса поддержания летной годности воздушных судов (ГТЛГ ВС), направленных на обеспечение эффективной и безопасной эксплуатации гражданской AT.
Проведение этих мероприятий предусматривает наличие системы взаимодействия вышеперечисленных субъектов в заданном факторном пространстве в соответствии с принятой системой нормативно-правовой и нормативно-технической документации. Система взаимодействия субъектов процесса сопровождения ТЭАТ предусматривает комплекс организационно-технических мероприятий, обеспечиваемых информационно-аналитическим механизмом.
Эффективность системы взаимодействия и, соответственно, эффективность системы сопровождения ТЭАТ, в значительной степени определяется уровнем развития и совершенствования юридических, технических и организационных элементов механизма (инструмента) взаимодействия.
Базовый элемент системы сопровождения ТЭАТ, формирующий основу для принятия решения, - это информационное сопровождение ТЭАТ, в котором определяющим для гражданской авиации является разработка системообразующего механизма (инструмента) - мониторинга летной годности ВС. В настоящее время именно этот элемент системы сопровождения ТЭАТ проработан недостаточно с позиций современных требований и уровня развития мирового авиапионно-промышленного комплекса.
Под процессом поддержания летной годности воздушных судов гражданской авиации понимается совокупность процессов и мероприятий, своевременное и качественное выполнение которых гарантирует, что в любой момент своего жизненного цикла ВС соответствует действующим требованиям к летной годности и его состояние обеспечивает безопасную эксплуатацию [1].
Процесс поддержания летной годности воздушных судов. Процесс ПЛГ ВС является функцией трех составляющих: обеспечение летной годности, сохранение летной годности, сервисное сопровождение эксплуатации авиационной техники.
Обеспечение летной годности - совокупность процессов и мероприятий, выполняемых разработчиком и изготовителем ВС, направленных на обеспечение требований летной годности и безопасности эксплуатации ВС на этапе разработки и производства ВС [13].
Сохранение летной годности - совокупность процессов и мероприятий, выполняемых эксплуатантом и организацией по техническому обслуживанию и ремонту (ТО и Р) ВС, направленных на обеспечение требований летной годности и безопасности эксплуатации ВС на этапе эксплуатации ВС [13].
Сервисное сопровождение эксплуатации AT - совокупность процессов и мероприятий, выполняемых Организацией-поставщиком АТИ, направленных на обеспечение комплекса дополнительных работ и услуг в области производства и эксплуатации AT.
Система сертификации до и после принятия федерального закона № 184-ФЗ «О техническом регулировании» С 1 июля 2003 года вступил в действие Федеральный закон № 184-ФЗ «О техническом регулировании», который внес радикальные изменения в систему государственного контроля и регулирования процессов ТЭАТ (рис. 1.6). С введением этого Федерального закона изменились принципы стандартизации и правовое поле их функционирования на территории Российской Федерации (рис. 1.7). В этом законе применительно к проблеме сопровождения ТЭАТ можно отметить два принципиальных положения: первое - о недопустимости совмещения полномочий органа государственного контроля (надзора) и органа по сертификации; второе - федеральные органы исполнительной власти вправе издавать в сфере технического регулирования акты только рекомендательного характера, за исключением случаев, установленных данным Федеральным законом.
Нарушение фундаментальных основ процесса стандартизации, связанное с переходом к добровольному выполнению стандартов без создания альтернативной рабочей и понятной системы, основанной на обязательном выполнении регламентов, приводит к многочисленным противоречиям, возникающим на различных уровнях системы и технологических процессов.
Неотрегулированное и нерегламентированное соотношение и статус основополагающих документов «Регламента», Федеральных авиационных правил и Авиационных правил и соответственно различного рода Постановлений, Распоряжений, Положений, Инструкций, Стандартов и т.д., введенных в действие Правительством и различными ведомствами, в значительной степени затрудняют формирование и развитие современной системы ТЭАТ понятной и соответствующей требованиям и уровню мирового авиационного сообщества.
Анализ информационных систем процесса сопровождения технической эксплуатации авиационной техники
Одна из ключевых проблем, которую необходимо решить при создании информационно-аналитической системы мониторинга летной годности ВС,-формирование в РФ «цифрового менталитета» эксплуатации ВС. Необходимо признать, что в настоящее время подавляющее большинство субъектов авиапионно-промышленного комплекса РФ (особенно изготовители авиационной техники) еще не обладают возможностями по широкомасштабному внедрению ИПИ-технологий, поэтому в эксплуатацию пока не поступило ни одного «цифрового воздушного судна».
Большинство предприятий- изготовителей AT не имеют автоматизированных информационных систем учета выпуска компонентов ВС, что не позволяет формировать на стадии производства «электронный паспорт» компонента ВС. Вместе с тем, опыт работы изготовителей авиационной техники (AT) на внешнем рынке (где просто не востребована AT без «цифрового информационного обеспечения»), а также опыт ведущих эксплуатантов РФ, приобретающих зарубежную AT, говорит о необходимости скорейшего внедрения современных информационных технологий в процессы эксплуатации AT отечественного производства.
В настоящее время сложилась парадоксальная ситуация: информационный образ ВС создается и сопровождается эксплуатантами AT на этапе технической эксплуатации AT с использованием информационно-управляющих систем технического обслуживания и ремонта AT (ТОиР AT). Сложность задач по поддержанию летной годности и связанная с этим ответственность заставили эксплуатантов в срочном порядке внедрять информационные технологии. Они начали «цифровую модернизацию процесса эксплуатации AT» без участия авиационной промышленности. На сегодняшний день более 90% авиационных предприятий ГА, эксплуатирующих ВС 1 класса, имеют информационно-управляющие системы технического обслуживания и ремонта авиационной техники (ИУС ТОиР AT). Некоторые авиационные предприятия начали формировать объектно-ориентированные БД с целью контроля жизненного цикла компонентов ВС.
В настоящее время в области разработки и эксплуатации ИУС авиапредприятий ГА сложилось следующее положение: с одной стороны, квалификация коллективов разработчиков ИУС ТОиР AT как системных аналитиков и программистов достаточно высока, с другой стороны, недостаточное знание ими предметной области не обеспечивает полномасштабное эффективное использование всех функциональных возможностей ИУС.
Использование различного рода информационных систем эксплуатантами AT, разработанных без учета требований контроля летной годности ВС, с одной стороны, и недопустимо низкие темпы внедрения «фирменных» информационных систем технической поддержки эксплуатации AT изготовителями AT, с другой стороны, определяют необходимость корректировки этого процесса с позиций комплексного подхода обеспечения процессов сопровождения ТЭАТ на этапе эксплуатации AT.
Необходимость создания единого информационного пространства в области технической эксплуатации AT и реализации максимальной эффективности функционирования ИУС ТОиР AT выдвинула проблему разработки методологии интеграции гетерогенных информационных систем, используемых в ГА. Основными методологическими вопросами являются: 1. Разработка критериев оценки соответствия ИУС ТОиР AT. 2. Разработка требований к ИУС ТОиР AT, используемым в системе мониторинга летной годности ВС. 3. Разработка методов структурирования данных о ВС. Выбор и оценка ИУС ТОиР AT представляет собой сложную многопараметрическую задачу, от грамотного решения которой во многом зависит эффективность работы авиапредприятия в области обеспечения процессов ПЛГ ВС и информационно-аналитической системы мониторинга летной годности ВС. В настоящее время авиапредприятия ГА используют несколько десятков различного рода информационных систем, ориентированных на решение проблем технической эксплуатации AT. Информационные системы, использующиеся в ГА, условно можно разделить на четыре группы: 1. ИУС информационной поддержки ТОиР ВС. На сегодняшний день в большинстве авиакомпаний используется ИУС: -ЭРЛАН-1; - РУСЛАН; -ТРИАДА; - ЭРЛАН-2; - ИС «Авиакомпания» или «Аэро бит» и др. 2. ИС отраслевого уровня. К таким информационным системам относятся: - Информационная система «Воздушный транспорт» (ИСВТ); - Информационная система «Надежность»; - Информационная система «Учет дефектов». 3. Справочные информационные системы: - «Авиамедиа»; - Авиакосмический справочник издательского дома «Аэросфера». 4. Информационные системы зарубежного производства: - IFS Applications; - Oracle Applications; - BOLD; - Portable Maintenance Aid (PMA); - VISAER; - Portable Document Query System (PDQS) и т.п.. - Анализируя указанные системы, можно сказать следующее. Во-первых. С точки зрения решения прикладных задач, задач контроля летной годности компонентов ВС и с точки зрения современных требований функциональности, информационные системы второй, третьей и четвертой группы практического интереса не представляют по следующим причинам:
1. Информационные системы «Воздушный транспорт», «Надежность», «Учет дефектов» не могут рассматриваться как источник объективной, актуальной и достаточной информации, удовлетворяющий требованиям, ориентированным на формирование и развитие единого информационного пространства современной системы сопровождения ТЭАТ. В основу формирования баз данных этих систем заложен изначально порочный принцип. Они формируются на основе предварительно обработанных (интегральных) бумажных носителей и по сути своей представляют «Отчет отчетов». Оценить объективность информации при таком подходе крайне сложно, поэтому информативная составляющая этих систем в современных условиях недостаточна для решения задач контроля летной годности компонентов ВС и обеспечения сопровождения технической эксплуатации AT (ТЭАТ) со стороны изготовителей AT и разработчиков AT.
2. Информационные системы «Воздушный транспорт» просто не предусматривают наличие какой-либо информации о компонентах ВС. ИСВТ предназначена для обеспечения информационной поддержки процедур сертификации и инспектирования эксплуатантов, поэтому в базу данных ИСВТ вводится информация только об основных изделиях (ВС и двигателях) и их ресурсном состоянии.
3. «Надежность» и «Учет дефектов» содержат недостаточный объем информации. Кроме того, они построены на платформе, не обеспечивающей интеграцию в единое информационное пространство.
Состав информации в БД системы «Надежность» в значительной степени совпадает с составом информации БД ИУС авиапредприятий в части формулярных данных изделий AT и условий возникновения неисправностей, но ни в одном из проверенных авиапредприятий не реализована интеграция между базами данных этих систем. Это означает, что в авиапредприятиях параллельно ведутся базы данных, содержащие одну и ту же информацию об одних и тех же событиях, а отсутствие интеграции между ними препятствует реализации функции логического контроля качества информации. Это является существенным препятствием для обеспечения полноты и достоверности информации.
Аналогично «Надежности», ИСВТ тоже не интегрирована в БД ИУС авиапредприятий, а ведется автономно, что не исключает передачу во внешние БД противоречивых данных.
4. Третья группа информационных систем также не может быть в чистом виде включена в перечень активных отраслевых информационных ресурсов в силу чисто справочной направленности. Во-вторых. Контроль и поддержание летной годности ВС невозможны без надлежащего сопровождения эталонной эксплуатационной технической документации (ЭТД).
Принцип «адекватного построения и развития системы мониторинга»
В последние годы отмечается тенденция нарушения системной целостности контроля летной годности ВС при проведении работ по увеличению ресурсов и сроков службы ВС, техническому обслуживанию ВС, сертификации ВС и т.д., в части, касающейся контроля жизненного цикла компонентов ВС. Теоретическое обоснование этого процесса связано с ссылками на обобщение опьпа эксплуатации и данных функциональных расчетов отказоспособности ВС. В целом такая постановка вопроса правомерна, но при условии адекватного внедрения в процессы эксплуатации системы мониторингаЖЦ КВС.
Вместе с тем, в настоящее время отмечается прямо противоположная тенденция. Ключевой процедурой, обеспечивающей наиболее эффективный государственный контроль ЛГ ВС, является в настоящее время процедура продления ресурса ВС [14],[2],[105].
Основная часть работ по мониторингу приходится на общие статистические данные по ВС (ресурс, условия эксплуатации и т.д.), а также на мониторинг технического состояния планера ВС (документирование технического состояния, паспорт коррозийного состояния и т.д.). Мониторинг компонентов ВС осуществляется в рамках других процедур (Приказ 137 ФАС России от 26.06.92 и Решения об эксплуатации компонентов ВС по техническому состоянию).
Данные системные нарушения начали приводить к разрыву производственных и информационных связей эксплуатантов AT с разработчиками и изготовителями компонентов ВС, что в свою очередь начало приводить к новым проблемам в эксплуатации, связанным с аутентичностью компонентов ВС, ЭТД, ремонтом и т.д.
Одной из основных фундаментальных причин развития этого процесса, безусловно, является потеря управляемости функциональными элементами системы сопровождения ТЭАТ и контроля их темпов развития. Расхождение темпов развития работ по мониторингу требует организации специальных мероприятий, направленных на демпфирование возникающих системных противоречий между функциональными элементами системы сопровождения ТЭАТ. В общем виде эти мероприятия предусматривают несколько направлений: 1. Корректировка программ работ с учетом возможностей функциональных элементов. 2. Планирование работ с учетом трудоемкости выполняемых работ. 3. Оптимизация «оценочного процесса» путем разработки дополнительных алгоритмов формализации процесса.
Таким образом, одним из условий формирования эффективной системы мониторинга ЛГВС должен бьпь «принцип адекватного построения и развития системы мониторинга».
Современные негативные тенденции развития авиапионно-промышленного комплекса говорят о том, что необходимо искать новые пути и методы обеспечения функционирования фундаментальных отраслевых основ. Вместе с тем реальная действительность такова, что периодичность возникновения проблем и новых требований в области обеспечения безопасности полетов и в области обеспечения эффективности эксплуатации ВС не оставляет времени для разработки новых систем. В связи с этим, принципы, аккумулирующие опыт решения многих конкретных задач, в первую очередь, оказываются понятны и востребованы, являются наиболее функциональными, наиболее важными.
Одним из таких путей может стать формирование в стране «института информационно-аналитической поддержки решения фундаментальных отраслевых проблем», основанного на интеграции и обработке отраслевых и межотраслевых информационных ресурсов о технической эксплуатации ВС.
Государство регистрации ВС должно создать систему, обеспечивающую эффективный контроль летной годности ВС. Данная система реализуется посредством двух основных функций: функция контроля и функция регулирования.
Эффективный контроль должен обеспечивать необходимую и своевременную оценку состояния объектов контроля и перспектив развития процессов при минимальных затратах времени и усилий. Таким образом: - функция контроля должна бьпь обеспечена достаточными информационными ресурсами для принятия технически обоснованных решений; - функция регулирования должна бьпь обеспечена достаточными аналитическими ресурсами для формирования технически обоснованных предупреждающих воздействий.
В общем случае существует несколько методов решения задач государственного контроля и регулирования процессов ГШГ ВС и сопровождения ТЭАТ:
1. Увеличение штата инспекторов (экспертов) - экстенсивный путь. До настоящего времени авиационные власти РФ идут именно по этому пути. В стране формируется сеть центров по сертификации экземпляра ВС, Организаций по ТОиР, эксплуатантов, в которые привлекаются специалисты для вьшолнения работ по оценке соответствия объектов контроля. Следует отметить, что данный подход имеет серьезные недостатки, связанные с квалификацией специалистов и отсутствием эталонной формализованной информации об объектах контроля.
2. Внедрение целевых методов сбора отчетной информации и последующей ее обработки (предоставление авиапредприятиями отчетных данных о состоянии ВС и т.д.).
3. Разработка и внедрение информационно-аналитических систем поддержки принятия решений.
Очевидно, что в настоящее время назрела прямая необходимость использования унифицированного подхода формирования системы государственного контроля и регулирования, процесса сопровождения ТЭАТ. Отличительной особенностью этого подхода становятся единые принципы, критерии и требования в области ТЭАТ, а также гибкое использование различных методов.
Наиболее эффективный метод контроля - метод, не требующий внимания до тех пор, пока не пройдут отклонения от норм. При этом обеспечивается минимальное вмешательство в производственный процесс с минимальными затратами. Залог эффективности системы контроля летной годности ВС - наличие объективной, достаточной и актуальной информации, обеспечивающие экспертную систему.
Анализ и синтез информационно-аналитической системы мониторинга жизненного цикла компонентов воздушных судов
Единое информационное пространство в области ТЭАТ строится исходя из понимания и необходимости стать составляющей информационного пространства в области технической эксплуатации мирового авиационного сообщества. Это требует учета и анализа международных требований и сотрудничества с ведущими авиационными державами и международными организациями.
Информационные ресурсы авиапредприятий являются основой единого информационного пространства в области ТЭАТ. Они должны образовать систему взаимоувязанных ресурсов, использующих на первом этапе все традиционные информационные технологии и носители информации.
Основу информационного пространства составляют ИУС авиапредприятий и информационно-аналитические системы, способные обеспечить информационную поддержку принятия решений как в сфере производственной, так и в сфере обеспечения безопасной ТЭАТ.
ИУС представляют собой мощное интеллектуальное средство поддержки и контроля эксплуатации компонентов ВС, но ввиду того, что в процессе их разработки ставились частные задачи, решаемые конкретными подразделениями и отдельными специалистами авиапредприятий, в настоящее время в РФ мы имеем совокупность несвязанных ИУС, отвечающих отдельным требованиям, целям и задачам авиапредприятий, реализующих отдельные этапы жизненного цикла компонентов ВС.
Проблема формирования и поддержки интегрированной информационной среды - проблема актуализации и контроля за новыми свойствами ВС и компонентов ВС, приобретенных ими в процессе эксплуатации, ТОиР и т.д. Реализовать данный принцип в рамках одного предприятия (путь, по которому в настоящий момент идет развитие этого процесса в РФ) практически невозможно, поэтому возникает необходимость разработки интегральной модели данных (информационного образа ВС), единого для всех участников процесса сопровождения ТЭАТ.
Информационный образ ВС (ИО) оптимизированная
совокупность информационных ресурсов о ВС и процессах, связанных с ТЭ данного типа ВС, представленная в заданном формате. Информационный образ включает в себя эталонные модули и актуальные модули.
«Информационный образ ВС» состоит из эталонных и актуальных модулей. Разработка оптимальных механизмов и процедур контроля летной годности компонентов ВС базируется на анализе взаимоувязанной совокупности актуальных и эталонных модулей «интегрированной модели данных».
Таким образом, интегрированная модель данных, с точки зрения идеологии построения, должна сочетать в себе по меньшей мере два аспекта: - поддержка независимых взглядов («точек зрения») на данные, например, взгляд эксплуатанта эксперта, изготовителя и т.д.; - возможность использования накопленной информации о компонентах ВС.
Анализ информационных составляющих информационного образа ВС (Приложение 5.3) говорит о том, что они недостаточно структурированы для решения прикладных задач в области контроля летной годности компонентов ВС и совершенствования системы ТЭАТ, например, задач авторского сопровождения, задач сопровождения эксплуатации компонентов ВС по техническому состоянию, задач сертификации экземпляра ВС, задач продления ресурсов и т.д. Поэтому необходимо разработать «адаптивные модели данных» по предметным областям. Примером может служить модель данных «оценка аутентичности компонентов ВС» (рис. 3.8).
«Адаптивные модели данных задач» - оптимизированный набор данных о процессах и параметрах компонентов ВС, выделенный из информационного образа ВС, исходя из заданных граничных условий предметной области и программы работ.
1. Одним из стратегических направлений повышений эффективности ТЭАТ на современном этапе развития авиации является переход от концепции «абсолютного риска» к концепции приемлемого риска. При этом необходимо путем динамического регулирования системы ТЭАТ обеспечить контролируемый баланс показателей эффективности и безопасности ТЭАТ. Обеспечение контролируемого баланса возможно при условии внедрения современных информационных технологий и мониторинга ЛГ ВС.
2. Для реализации сбалансированной (эффективность-безопасность) технической политики эксплуатации AT необходима актуальная и достоверная информация о величинах параметров компонентов ВС и тенденциях их изменений во времени, а также информация о процессах, связанных с разработкой, производством, ремонтом и технической эксплуатацией компонентов ВС. Поэтому одним из условий формирования эффективной системы мониторинга определен «Принцип интегрального мониторинга».
3. Ключевой задачей в процессе развития системы контроля летной годности и информационного сопровождения ТЭАТ является внедрение информационных технологий в технологические процессы разработки, производства и эксплуатации AT. При этом процедуры сертификации и сертификационные требования, регламентирующие процесс ТЭАТ должны бьпь ориентированы, в том числе, на оценку соответствия информационного сопровождения ТЭАТ и ИУС авиапредприятий ГА.
4. В целях обеспечения эффективной работы системы мониторинга жизненного цикла компонентов ВС необходима реализация «принципа адекватного построения и развития системы мониторинга».
5. Значительная часть целей и задач процесса сопровождения ТЭАТ, реализуемых авиационными властями РФ (государственный контроль), изготовителями AT, разработчиками AT и эксплуатантами AT по своему содержанию и основным параметрам совпадают, поэтому целесообразно в рамках разрабатываемой системы мониторинга ЖЦ КВС «запараллелить» эти процедуры с использованием «Метода параллельного инжиниринга». Метод основан на использовании и последующем анализе объективных производственных информационных ресурсов ИУС авиапредприятий.
6. Определяющим фактором возможности интеграции гетерогенных ИУС в единое информационное пространство является наличие единых требований и стандартов, ориентированных на современный уровень информационных технологий (РШИ-стандарты), международные требования в области ПЛГ ВС, фактический уровень развития информационных систем и технологий в авиапионно-промышленном комплексе РФ.
Поэтому в рамках настоящей работы разработаны основные требования к качеству, составу, формату, возможности интеграции в ЕИП, программному обеспечению, контролю летной годности ВС информационно-управляющих систем, ориентированных на работу информационно-аналитической системы мониторинга жизненного цикла компонентов ВС.
7. Информационные ресурсы авиапредприятий являются основой единого информационного пространства в области ТЭАТ, в котором они должны образовывать систему взаимоувязанных ресурсов, использующих на первом этапе все традиционные информационные технологии и носители информации.
Поэтому в целях обеспечения гибкого перехода от вертикально ориентированной к распределенно-интегрированной системе информационного сопровождения ТЭАТ и сохранения информационной целостности системы ТЭАТ разработан подход к формированию ЕИП на основе интеграции гетерогенных информационных систем авиапредприятий путем разработки интерфейсов обмена и реализации минимальных требований по совершенствованию используемых в настоящее время ИУС.
