Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Мониторинг и обеспечение безопасности полетов с учетом изменения функциональных свойств и факторов рисков сложных технических систем : авиационных систем Евдокимов, Владимир Григорьевич

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Евдокимов, Владимир Григорьевич. Мониторинг и обеспечение безопасности полетов с учетом изменения функциональных свойств и факторов рисков сложных технических систем : авиационных систем : диссертация ... доктора технических наук : 05.22.14, 05.26.02 / Евдокимов Владимир Григорьевич; [Место защиты: Гос. науч.-исслед. ин-т гражд. авиации].- Москва, 2013.- 329 с.: ил. РГБ ОД, 71 14-5/46

Содержание к диссертации

Введение

РАЗДЕЛ 1. Системный анализ методов и средств обеспечения безопасности сложных технических систем (авиационных систем) 24

1.1 Состояние безопасности полетов в ГА и факторы, влияющие на показатели безопасности 24

1.2 Авиационная транспортная система гражданской авиации России... 31

1.2.1 Особенности современной авиационной системы России 31

1.2.2 Состав и структура функциональных систем гражданской авиации 35

1.2.3 Особенности создания и развития авиационной системы гражданской авиации

1.2.4 Анализ построения современной авиационной системы 38

1.2.5 Безопасность авиационной системы и пути ее обеспечения... 42

1.3 Концептуальная модель мониторинга и управления безопасностью авиационной системы 45

1.4 Состояние и перспективы совершенства авиационных систем 50

1.4.1 Современное состояние исследований в области управления и мониторинга безопасности авиационной системы 50

1.4.2 Перспективы развития управления и мониторинга состояния авиационной системы 55

1.4.3 Пути совершенствования авиационной системы как сложной технической системы 58

1.4.4 Особенности требований к модулю автоматизации управления и мониторинга состояния авиационной системы 60

Выводы по разделу 1 з

Раздел 2. Теоретическое обоснование концептуальной модели и методологии построения системы мониторинга и обеспечения безопасности полетов с учетом изменения функциональных свойств и факторов рисков сложных технических систем (авиационных систем) 63

2.1 Разработка концепции модели и метода мониторинга безопасности (работоспособности) авиационной системы с элементами адаптивного управления 63

2.1.1 Факторы, влияющие на изменение состояния и качество функционирования авиационной системы 63

2.1.2 Закономерности изменения состояния и функциональных свойств авиационной системы 2.1.3 Особенности закономерности процесса восстановления авиационной системы после функционирования в нештатном режиме 72

2.1.4 Система и структура мониторинга и управления состоянием (безопасностью) авиационной системы 74

2.1.5 Особенности управления и мониторинга состояния авиационной системы 77

2.1.6 Общая характеристика управления и мониторинга безопасности (состояния) авиационной системы 80

2.1.7 Распознавание технического состояния авиационной системы

в режиме управления и мониторинга 83

2.1.8 Критерий распознавания в системе управления и мониторинга состояния авиационной системы 86

2.1.9 Структура управления и мониторинга состояния и функционирования авиационной системы 2.1.10 Параметрическое управление состоянием авиационной системы 93

2.1.11 Контур структурного управления состоянием авиационной системы 94 2.1.12 Особенности управления и мониторинга состояния авиационной системы с включением элементов адаптированного управления 97

2.1.13 Авиационная система в классе квазистационарных систем... 103

2.1.14 Структура подсистемы адаптивного управления при реализации сигнально неопределенных воздействий 104

2.1.15 Структура подсистемы адаптивного управления и мониторинга при воздействиях, имеющих параметрическую и сигнальную неопределенность ПО

2.1.16 Метод оценки способности авиационной системы достижения цели в зависимости от вида состояния 112

2.1.17 Метод оценки оперативности обнаружения изменения функциональных свойств авиационной системы 114

2.2 Разработка прямого метода управления и мониторинга безопасности (работоспособности) авиационной системы с элементами адаптивного управления 118

2.2.1 Обоснование структуры модели и метода управления и мониторинга безопасности (работоспособности) авиационной системы с элементами адаптивного управления 118

2.2.2 Разработка метода управления и мониторинга безопасности авиационной системы с элементами адаптивного управления и тестирования 121

2.2.3 Синтез рекуррентной модели идентификации состояний работоспособности авиационной системы по результатам функционирования в нештатных состояниях, моделируемых при тестировании 124

2.2.4 Организационно-техническая система управления и мониторинга безопасности (работоспособности) авиационной системы с элементами адаптивного управления 128

2.2.5 Особенности построения системы управления и мониторинга безопасности (работоспособности) авиационной системы 131

2.2.6 Модель управления и мониторинга безопасности (работоспособности) авиационной системы 135

2.2.7 Формализация пространств концептуальной модели управления и мониторинга безопасности (уровня работоспособности) авиационной системы с элементами адаптивного управления 140

2.2.8 Пространственно-временная модель процесса возникновения и развития нештатного состояния 141

2.2.9 Модель обнаружения, идентификации и устранения нештатных состояний 145

2.2.10. Графы переходов нештатных состояний авиационной системы 148

2.2.11 Классификация нештатных состояний, используемых при тестировании 150

2.2.12 Методика выбора вида состояния (вида нештатного состояния) для тестирования авиационной системы при мониторинге 154

2.2.13 Переменные информационного пространства выходных реакций авиационной системы 158

2.3 Разработка теоретических положений и методических основ для

решения задач безопасности с учетом оценок рисков 160

2.3.1 Взаимосвязь теории безопасности и теории надежности 160

2.3.2 Модель взаимосвязи изменений состояния авиационной системы при функционировании 162

2.3.3 Особенности управления и мониторинга безопасности авиационной системы с учетом рисков 168

2.3.4 Мониторинг риска событий в деятельности авиакомпа нии 171

2.3.5 Обобщенная методика оценки риска 174

2.3.6 Особенности оценки риска методами вероятностного анализа безопасности 175

2.3.7 Многомерная модель оценки значимости рисков как «количества опасности» 179

2.3.8 Взаимосвязь остаточного риска с качеством формирования авиационной системы 181

2.3.9 Критерии качества функционирования авиационной системы

с учетом уровня риска 183

2.3.10 Влияние «размытости» хвостов плотности вероятности на значение рисков 185

2.3.11 Основные теоретические и методические положения новой доктрины «Надежность, риски, безопасность» 189

2.3.12 Направления внедрения доктрины «Надежность, риски, безопасность» и стандартизации положений 192

Выводы по разделу 2 193

Раздел 3. Разработка методов мониторинга и обеспечения безопасности полетов с учетом изменения функциональных свойств и факторов рисков сложных авиационных систем 195

3.1 Теоретическое обоснование построения концептуальной модели системы мониторинга безопасности авиационной системы 195

3.1.1 Концептуальная модель мониторинга безопасности авиационной системы на основе вычислительной модели 195

3.1.2 Концептуальная модель построения (создания) системы мониторинга безопасности 197

3.2 Теоретические обоснования метода построения интегрированной авиационной системы (ИАС) 199

3.2.1 Интегрированная авиационная система 199

3.2.2 Интегрированная система в двухмерном пространстве технических характеристик 201

3.3 Теория построения системы мониторинга безопасности авиационной системы 203

3.3.1 Анализ существующих направлений по созданию систем мониторинга состояния авиационной системы 203

3.3.2 Математическая постановка задачи построения системы мониторинга 205

3.3.3 Модель классификации состояний объекта мониторинга 209

3.3.4 Метод распознавания состояний объекта при мониторинге 210

3.4 Построение модели и метода СМБ с определенными техническими характеристиками 213

3.4.1 Построение модели системы мониторинга безопасности 213

3.4.2 Модель определения рациональной структуры СМБ 216

3.4.3 Метод построения системы мониторинга безопасности 219

3.4.4 Метод построения рациональной структуры СМБ с минимальным количеством показателей 220

3.4.5 Метод определения оптимальной структуры СМБ 223

3.4.6 Метод формирования вариантов различного сочетания СМБ 223

3.5 Разработка методов и способов синтеза управления сложной системой - авиационной системой 224

3.5.1 Метод адаптивного управления на основе предельных состояний системы 224

3.5.1.1 Разработка теоретических положений метода адаптивного управления на основе предельных состояний системы 224

3.5.1.2 Общий случай расположения поверхностей эксплуатационного и предельного состояний 228

3.5.2 Теоретические разработки методов мониторинга, управления и способов синтеза управления авиационной системой 229

3.5.2.1 Синтез управления с обратной связью в задаче 0 управляемости линейной стационарной конечномерной системы 23

3.5.2.2 Синтез управления линейной О-управляемой дискретной системы с ограничениями 251

3.5.2.3 Способ синтеза управления дискретных систем с ограничениями 265

Выводы по разделу 3 295

Раздел 4. Прикладные результаты применения методов мониторинга и обеспечения безопасности полетов с учетом изменения функциональных свойств и факторов рисков сложных авиационных систем 297

4.1 Методические рекомендации к формированию системы логистической поддержки процессов послепродажного обслуживания вертолета Ка-32 297

4.2 Алгоритм построения интегрированной авиационной системы 301

4.3 Практические рекомендации внедрения доктрины «Надёжность, риски, безопасность» 305

Выводы по разделу 4 306

Заключение 307

Библиографический список использованной литературы

Введение к работе

з

Актуальность исследования. Согласно докладу Межгосударственного авиационного комитета (МАК) «...в 2012 г. абсолютные показатели состояния безопасности полетов остались практически на уровне 2011 г.». Однако абсолютные показатели аварийности в 2011 г., по сравнению с 2010 г., ухудшились: 50 авиационных происшествий, в том числе 28 катастроф (в 2010 г. - 43 авиационных происшествия, 20 катастроф). Относительный показатель аварийности при выполнении пассажирских перевозок на тяжелых транспортных самолетах в 2011 г. является самым высоким за 5 лет по количеству АП, по количеству катастроф -показатель значительно увеличился и превзошел практически в 2 раза показатели последних пяти лет. В 2012 г. в ГА государств-участников Межгосударственного Соглашения о ГА и об использовании воздушного пространства произошло 51 авиационное происшествие (АП), в том числе 30 катастроф (К). В коммерческой авиации: 21 АП, в том числе 11 катастроф. В авиации общего назначения: 30 АП, в том числе 19 катастроф. По итогам 2012 г. Россия заняла первое место по показателю количества авиационных катастроф на страну.

По данным фирмы Боинг, полученным в результате анализа статистических данных по авиационным происшествиям и их причин, следует, что, несмотря на снижение относительного показателя количества авиационных происшествий на 1 млн полетов, в будущем возможно увеличение количества авиационных происшествий, если не будут внедрены дополнительные меры по обеспечению безопасности полетов.

Анализ причин аварийности, снижения уровня безопасности в гражданской авиации свидетельствует о повторяемости авиационных происшествий по одним и тем же причинам в течение последних лет. Это указывает на то, что в авиационной системе действуют отрицательные факторы, которые к настоящему времени не полностью выявлены и не устранены.

Применяемые в настоящее время в России и за рубежом методы организации обеспечения безопасности авиационных систем позволяют:

обеспечивать безопасность в определенных пределах, но не исключают полностью авиационные происшествия;

во многом удовлетворять потребности эксплуатации.

Регистрируемые в эксплуатации авиационные происшествия оказывают отрицательное влияние на моральное состояние личного состава, на безопасность полетов и готовность. Поэтому проблема обеспечения безопасной эксплуатации ВС имеет большое значение для страны.

Состояние безопасности авиационных систем в настоящее время, не исключающее авиационные происшествия, обусловлено:

- отсутствием комплексных теоретических работ, системно исследующих безопас
ность сложных технических систем (авиационных систем) в интегрированной системе логи
стической поддержки;

- недостаточной степенью совершенства аналитических и расчетных методов оценки

уровня безопасности и рисков;

- особенностями авиационных систем, связанных с жесткой структурой и недостаточ
ной их гибкостью;

- несовершенством существующих отечественных нормативных документов, регламентирующих требования по обеспечению безопасности и недостаточной степенью учета международных стандартов по безопасности.

О недостаточной эффективности используемых методов и средств обеспечения безопасности авиационного транспорта в современных условиях, определяющих рост актуальности проблемы безопасности авиационных систем, указано в Комплексном исследовании по формированию «Национального плана развития науки и технологий в авиастроении Российской Федерации на период до 2030 года»: «Повышение уровня безопасности авиационного транспорта является одной из стратегических целей в области авиационной деятельности».

В условиях растущих потребностей авиационных систем, постоянного роста требований к повышению уровня безопасности и роста факторов, способствующих увеличению риска и росту ущерба от авиационных происшествий, требуются более совершенные подходы к обеспечению безопасности.

Исследования показывают, что новые подходы к организации обеспечения безопасности авиационных систем должны учитывать:

множество дестабилизирующих факторов и особенно факторов, обуславливающих снижение уровня безопасности и рост риска в процессе эксплуатации до недопустимого уровня;

множество состояний авиационных систем, генерируемых в процессе функционирования в результате действия различных факторов;

возможность катастроф с вероятностью «почти - ноль» в пределах «остаточного риска»;

системность анализа рисков и дестабилизирующих факторов;

возможность целенаправленного изменения параметров и структуры авиационных систем в процессе их функционирования с целью поддержания требуемого уровня безопасности, т.е. адаптации системы к условиям применения (адаптивность - целенаправленная приспособляемость систем в изменяющихся условиях функционирования).

Трудность решения проблемы безопасности обусловлена:

сложностью разработки поведенческих моделей многообразных объектов исследования;

сложностью формализации научных задач;

отсутствием достаточной нормативной и методологической базы;

постоянным изменением состояния системы, факторов риска и уровня приемлемого риска.

5 Рациональное решение проблемы безопасности с учетом всех перечисленных выше

факторов в системе обеспечения безопасности возможно, если новая система обладает способностью изменять свое состояние (параметры, структуру) на основе накопления и использования информации об изменении состояния системы и условий среды функционирования, то есть должна содержать элементы адаптивности. С другой стороны, сама система должна рассматриваться как система с непрерывно изменяющимся состоянием и изменяющимися граничными условиями.

Поэтому проблема мониторинга и обеспечения безопасности сложных авиационных систем (технических систем) на всех этапах жизненного цикла является одной из приоритетных и актуальных и имеет существенное значение для безопасности и экономики страны.

Для современных условий качественно новый уровень обеспечения безопасности сложных и многофункциональных авиационных систем может быть достигнут за счет:

  1. Реализации управления процессами мониторинга безопасности авиационных систем с элементами адаптивного управления, учитывающими выше перечисленные факторы, с целью поддержания требуемого уровня безопасности и приемлемого риска.

  2. Совершенствования теоретического, методического аппарата и методик по обеспечению безопасности и эффективности эксплуатации с приемлемым уровнем безопасности и риска, т.е. с учетом изменения граничных условий.

В терминах теории адаптивного управления мониторинг и обеспечение безопасности с элементами адаптивного управления определяется как процесс целенаправленного изменения параметров и структуры авиационной системы. Предусматривается коррекция управляющих воздействий, а также параметров и структуры авиационной системы, системы мониторинга безопасности (СМБ) в процессе функционирования с целью поддержания требуемого уровня безопасности с приемлемым риском.

Степень разработанности вопроса. Значительный вклад в разработку и внедрение систем безопасности, решения задач прогнозирования и предупреждения авиационных происшествий на всех этапах жизненного цикла внесли работы ГосНИИ ГА, 13 ГосНИИ ЭР AT ВВС, ЛИИ им. Громова, МАК, МГТУ ГА (Козлов А.И., Воробьёв В.Г., Зубков Б.В., Елисов Л.Н., Цыпенко В.Г.), СПб ГУГА, МАИ, ОАО «Аэрофлот», «Трансаэро», «Волга-Днепр», «Авиатехприемка» и др., а также работы отечественных ученых, в том числе выполненные под руководством Аронова И.З., Барзиловича Е.Ю.; Воробьева В.Г.; Громова М.С., Гипича Г.Н. Зубкова Б. В.; Ицковича А.А.; Кирпичева И.Г., Куклева Е.А., Матвеева Г.Н., Неймарка М.С.; Петрова А.Н.; Северцева Н.А., Смирнова Н.Н.; Сакача Р.В.; Чинючина Ю.М., Шапкина B.C. и др. Исследованиями этих ученых установлены основные факторы, влияющие на безопасность, на реализацию потенциальных возможностей качества авиационных систем на различных этапах жизненного цикла. В работах Барзиловича Ю.Е., Шапкина B.C., Зубкова Б.В., Гипича Г.Н., Кирпичева И.Г. рассмотрены методы поддержания лётной годности ВС и других образцов авиационной техники с позиций обеспечения безопасности полётов.

6 Задачи построения моделей рисковых ситуаций при эксплуатации теоретически проработаны в работах Куклева Е.А. За рубежом значительный вклад внесли работы, выполненные ИКАО, ИАТА, Всемирным фондом безопасности полетов и другие. Разработки зарубежных ученых в исследуемой области реализованы в виде улучшения технологий ТО и Р, в использовании специальных технологий послепродажного обслуживания для ВС, применения специальных программ. Проводятся исследования по проблеме оценивания вероятностей рисков редких событий при RVSM (работы М. Fujita, Japan, Tokyo-ETWAC 2008).

В опубликованных трудах и выполненных исследованиях недостаточное внимание уделено совершенствованию и разработке теоретического и методического аппарата, обеспечивающего мониторинг и обеспечение безопасности авиационных систем с учетом изменения функциональных свойств и факторов риска.

Следовательно, современная теория и методы мониторинга и обеспечения безопасности авиационных систем, в основе которой лежит теория вероятностей, не обеспечивает достижение высоких показателей безопасности и, как следствие, не гарантирует безопасность авиационных систем с приемлемым риском.

В результате проблема гарантированного обеспечения высокого уровня безопасности авиационных систем с приемлемым риском до настоящего времени не имеет законченного решения.

Таким образом, актуальная научная проблема обеспечения безопасности авиационной системы и эффективности эксплуатации ВС на основе разработки методологии (теории, новой доктрины) мониторинга и обеспечения безопасности авиационной системы с учетом изменения функциональных свойств системы и факторов риска требует дальнейшего развития.

Создание эффективной системы безопасности сложных технических объектов (систем), отвечающей современным требованиям, возможно, если она также разрабатывается с учетом системы интегрированной логистической поддержки.

Наиболее существенным этапами жизненного цикла, определяющими в целом эффективность системы безопасности, являются этапы проектирования и эксплуатации. Поэтому в диссертации основное внимание сосредоточено на исследованиях, связанных с проектированием и эксплуатацией.

Исходя из актуальности научной проблемы обеспечения безопасности авиационной системы и качества эксплуатации ВС, следует.

Объектом исследования является сложная техническая система - авиационная система.

Предметом исследования являются методы и модели исследования и обеспечения безопасности и качества эксплуатации сложных технических систем - авиационных систем.

Цель исследования: теоретическое обобщение методов обеспечения безопасности и разработка методологии и теории мониторинга безопасности авиационных систем с учетом изменения функциональных свойств и факторов рисков. Работа направлена на повышение безопасности полетов и качества эксплуатации с приемлемым риском.

Центральным системообразующим элементом в разработанной методологии является безопасность.

Разработка методологии и теории мониторинга безопасности авиационных систем с учетом изменения функциональных свойств и факторов риска проводилась из условий выполнения требований полноты и непротиворечивости.

Требования полноты разработанной методологии и теории обеспечиваются охватом всех явлений и процессов из предметной области безопасности авиационных систем с соблюдением всех правил их построения, охватывающих в совокупности все существенные стороны и аспекты рассматриваемого объекта.

Требования непротиворечивости в разработанной методологии и теории удовлетворяются за счет соблюдения правила, что все структурные элементы типа постулаты, идеи, принципы, модели и условия логически не противоречат друг другу.

Для достижения цели исследования поставлены и решены следующие научные задачи:

  1. Системный анализ причин снижения уровня безопасности авиационных систем в России и за рубежом, установление основных факторов, снижающих безопасность и влияющих на риск, а также на эффективность эксплуатации.

  2. Разработка концептуальной модели мониторинга безопасности авиационных систем (сложных технических систем), отражающей причинно-следственные связи и основные свойства авиационной системы.

  3. Разработка методологии и теории мониторинга безопасности авиационных систем с учетом изменения функциональных свойств и факторов риска, а также основных положений оценивания рисков, уровней безопасности на основе показателей приемлемого риска, остаточного риска, расчётного риска потенциальных последствий с использований нечётких подмножеств.

  4. Разработка теории и методов синтеза системы мониторинга безопасности авиационных систем, а также построения рациональных структур авиационных систем.

  5. Разработка основных положений доктрины «Надёжность, риски, безопасность», основанной на методологии нечётких множеств и стратегии оценивания рисков при прореак-тивном, проактивном и прогнозном (предактивном) методах.

  6. Разработка математических моделей объекта, учитывающих закономерности изменения состояния, уровня безопасности и риска в процессе эксплуатации, и позволяющие формировать условия для адаптивного управления.

8 7. Разработка рекомендаций по созданию (функции, структуры, области применения)

информационно-управляющей системы мониторинга безопасности авиационных систем с

учетом изменения функциональных свойств и факторов риска.

Методы исследования. В процессе выполнения работы использовались методы математического и системного анализа, общей теории систем, элементы математической логики, теории игр, теории случайных процессов, теории вероятностей и математической статистики, теории нечетких множеств и принятия решений в условиях неопределенности, теории адаптированного управления. Выбор данных методов обоснован необходимостью решения задач для объекта исследования со сложной структурой и многими связями.

Научные результаты, выносимые на защиту:

  1. Концептуальная модель мониторинга безопасности авиационных систем с учетом изменения функциональных свойств и факторов риска.

  2. Методология и теория мониторинга безопасности авиационных систем на основе оценивания рисков, уровней безопасности с учетом показателей приемлемого риска, остаточного риска, расчётного риска потенциальных последствий с использованием нечётких подмножеств.

  3. Теория и методы синтеза системы мониторинга безопасности авиационных систем, а также построения рациональных структур авиационных систем.

  4. Математические модели объекта, учитывающие закономерности изменения состояния, уровня безопасности и риска в процессе эксплуатации.

  5. Алгоритмическое обеспечение, позволяющее построить рациональные структуры системы мониторинга безопасности авиационных систем.

  6. Национальный стандарт «Перечень определений» по СМБ АД.

  7. Рекомендации по созданию (функции, структура, области применения) информационно-управляющей системы мониторинга безопасности авиационных систем с учетом изменения их функциональных свойств и факторов риска.

Научная новизна результатов исследования, полученных лично автором в процессе выполнения данной работы, заключается:

1. В постановке, обосновании и решении:

научной проблемы мониторинга безопасности авиационных систем с учетом изменения функциональных свойств и факторов риска.

2. В разработке:

- новой методологии и теории мониторинга безопасности авиационных систем, в
основу которых положен системный анализ факторов риска и учет изменения функцио
нальных свойств системы;

- теории и методов синтеза системы мониторинга безопасности авиационных систем,
а также построения рациональных структур авиационных систем;

- новой доктрины «Надёжность, риски, безопасность», основанной на методологии

нечётких множеств и стратегии оценивания рисков при прореактивном, проактивном и прогнозном (предактивном) методах;

структуры подсистемы адаптивного управления процессом обеспечения безопасности, учитывающей изменение функциональных свойств авиационной системы и факторов риска;

математических моделей перевода объекта с текущими параметрами состояния системы, уровнем безопасности, уровнем риска в состояние с приемлемым уровнем безопасности и риска при минимальных затратах в рамках новой методологии и теории мониторинга безопасности;

математических моделей авиационных систем с учетом изменения технического состояния и риска в процессе эксплуатации;

алгоритмического обеспечения, позволяющего реализовать теорию и методы синтеза системы мониторинга безопасности авиационных систем, а также построения рациональных структур авиационных систем;

рекомендаций по созданию информационно-управляющей системы мониторинга безопасности авиационных систем.

3. В усовершенствовании:

математических моделей объекта, учитывающих законы формирования состояния, изменения уровня безопасности и риска в процессе эксплуатации;

методов оценки уровня безопасности и риска.

4. В выявлении:

- ограничений на применение вероятностного анализа безопасности и границы пере
хода на применение новой доктрины.

Достоверность и обоснованность полученных научных результатов обеспечиваются строгим обоснованием с использованием современного математического аппарата, корректным применением достижений в области фундаментальных наук, выбором обоснованных положений теории безопасности систем, эксплуатации, математических моделей сложных авиационных систем, а также за счет использования в качестве исходных данных достоверных фактов предметной области.

Теоретическая ценность результатов исследования заключается:

- в дальнейшем развитии научно-методической базы обеспечения безопасности авиа
ционных систем в рамках современных требований к безопасности и надежности;

- в разработке новой методологии и теории мониторинга по методу NASA и ACARS
для обеспечения безопасности авиационных систем, в основу которых положен системный
анализ факторов, влияющих на безопасность и риск, учет изменения функциональных
свойств системы, основных положений теории надежности, а также учет редких и одиноч
ных событий и связи их с остаточным риском;

в разработке основных положений новой доктрины «Надёжность, риски, безопасность», основанной на методологии нечётких множеств и стратегии оценивания рисков при прореактивном, проактивном и прогнозном (предактивном) методах;

в формировании и внедрении гармонизированных с мировым сообществом российских стандартов в области менеджмента логистической и транспортной безопасности на основе международных стандартов по менеджменту рисков;

в установлении факта, что при переходе от теории надежности к теории безопасности, предусматривающего использование категорий нечетких подмножеств, логический детерминированный гиперкуб истинности по Венну с картами Карно заменяется векторным гиперпространством в нечётких подмножествах;

в определении условий перехода к нечёткой логике событий и связи «логических уравнений условий возникновения катастроф» со структурой цепей Дж. Ризона, и построение модели опасности в формализованном виде, в отличие от моделей опасностей, приведенных в документах ИКАО в виде схем.

Практическая значимость работы. Разработанные в диссертации теоретические положения новой методологии и теории мониторинга безопасности авиационных систем, концептуальная модель, алгоритмическое обеспечение позволяют научно обоснованно:

создавать рациональные системы мониторинга безопасности авиационных систем;

создавать рациональные авиационные системы;

создавать единое информационное пространство управления безопасностью;

обеспечить требуемый уровень безопасности авиационных систем с учетом приемлемого уровня риска на основе системного анализа факторов риска и изменения функциональных свойств системы.

Полученные результаты могут использоваться:

в эксплуатирующих организациях ГА и МО РФ при расчёте и корректировке уровня безопасности, при оценивании рисков и оценивании уровней безопасности полётов на основе показателей приемлемого риска, остаточного риска, расчётного риска потенциальных последствий с использований нечётких подмножеств из множества атрибутов;

в гражданских НИИ и НИИ министерства обороны РФ при разработке технических требований к создаваемым сложным техническим системам;

- в работе конструкторских бюро, разрабатывающих сложные технические системы, при разработке эксплуатационной документации на вновь создаваемые авиационные системы, при совершенствовании методов технического обслуживания ранее созданных систем;

- в учебном процессе ВУЗов.

11 Соответствие диссертации паспорту научной специальности.

Диссертационная работа выполнена в соответствии паспорта: по специальности 05.22.14 «Эксплуатация воздушного транспорта» п.2 «Разработка методологических основ и инженерно-авиационных методов и средств обеспечения безопасности полетов, расследование авиационных происшествий и инцидентов», п.З «Разработка методов повышения эффективности эксплуатации воздушных судов, их функциональных систем и комплексов, наземных средств обеспечения исправности и работоспособности авиационной техники», п.4 «Системный анализ и управление процессами эксплуатации объектов воздушного транспорта»;

по специальности 05.26.02 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях (на воздушном транспорте)»

п.1 «Исследование актуальных проблем обеспечения безопасности в чрезвычайных ситуациях природного, техногенного, биолого-социального и военного характера», п.4 «Разработка научных основ систематики и классификации чрезвычайных ситуаций, ранжирования потенциально опасных объектов по степени опасности для населения и территорий по показателям риска», п. 5 «Разработка теории и методологии управления риском чрезвычайных ситуаций, обоснование критериев и приемлемых уровней риска».

Апробация. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 5-й международной конференции «Авиация и космонавтика 2006», г. Москва 2006 г.; на Всероссийской научно-технической конференции Академии управления МВД России: 16.06.2006 г., на Международном симпозиуме «Надежность и качество», г. Пенза: 21-31 мая, 2007 г., на отраслевых совещаниях и НТС OAK, Минтранса РФ, Минпромторг РФ, Военно-промышленной комиссии при Правительстве РФ (2004 г., 2006 г., 2010 г., 2011 г., 2012 г., 2013 г.), на Международной конференции во время проведения ILA-2012, г. Берлин (сентябрь, 2012 г.); на совещании - ИКАО (Аппех-19) в корпорации "Боинг", г. Вашингтон (январь 2013 г.), в ГОС НИИ ГА на НТС секции Ученого совета (2012 г.).

Научные результаты диссертационной работы использовались и реализованы:

- в практической деятельности ГА РФ по обеспечению необходимого уровня безо
пасности ВС (Аэрофлот);

в работе делегации России на Международной конференции во время проведения ILA-2012, г. Берлин (сентябрь, 2012);

в работе рабочих групп ИКАО (Аппех-19) и в корпорации "Боинг", г. Вашингтон (январь 2013 г.);

в предложениях на научно-технических совещаниях по обеспечению рационального уровня безопасности авиационных систем с учетом изменения функциональных свойств и факторов рисков;

при разработке Национального стандарта "Перечень определений" по СМБ АД;

- при формировании системы логистической поддержки процессов послепродажного

обслуживания вертолета Ка-32;

Публикации. Основные научные результаты диссертационной работы опубликованы в 35 публикациях, в том числе в 10 научных статьях в научных изданиях из перечня, определённого ВАК, в докладах, сделанных на международных и общероссийских научных конференциях, научно-технических заседаниях НИИ РФ, на совещаниях Минтранса и Мин-промторга РФ, заседаниях экспертного совета по авиации и космонавтике при Комитете по промышленности Государственной Думы РФ.

Личный вклад автора

Автор лично:

научно обосновал необходимость совершенствования системы мониторинга безопасности авиационных систем с учетом изменения функциональных свойств и факторов риска и предложил новый научный подход к решению этой проблемы;

выполнил разработку основных положений новой доктрины «Надёжность, риски, безопасность».

Все научные результаты получены самостоятельно.

Автор принимал личное участие в Международной конференции во время проведения ILA-2012, г. Берлин (сентябрь, 2012 г.) и в работе рабочих групп ИКАО (Annex-19) в корпорации «Боинг», г. Вашингтон (январь, 2013 г.), где обсуждалась идеология обеспечения безопасности с учетом рисков, а также в выполнении научно-исследовательских работ как исполнитель и ответственный исполнитель.

Структура и объём диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырёх разделов, заключения, списка литературы и изложена на 326 страницах машинописного текста. Библиография включает 165 наименований работ отечественных и зарубежных авторов. В приложении представлены фрагменты текста национального стандарта РФ «Термины и определения по СМ БАД», разработанного автором диссертации и утверждённого во ВНИИМАШ.

Анализ построения современной авиационной системы

Другой очень важной особенностью авиационных систем в настоящее время является то, что по мере их развития все большее значение приобретает учет факторов сложности. Центральным в исследовании становится «системный анализ» изменения состояния «сложной системы» в процессе эксплуатации в зависимости от действия различных факторов [18; 26; 32; 37; 98; 128; 140].

Успешное решение возложенных на авиационную систему задач возможно, если система управляема и способна изменять свою структуру (структуры), состояние, параметры, способы функционирования в различных условиях применения.

В реально существующей авиационной системе это может реализоваться с помощью управляющих воздействий, формируемых в рамках соответствующих систем управления подсистемами и системой в целом, которые бы позволили реализовать «Главную функцию авиационной системы» - обеспечение безопасности и эффективности эксплуатации ВС с приемлемым уровнем риска в полном объеме.

Рациональное решение проблемы управления и мониторинга безопасности в этих условиях возможно, если новая система обладает способностью: - адекватно изменять свое состояние (параметры, структуру) на основе накопления и использования информации об изменении состояния системы и условий среды функционирования, то есть должна содержать элементы адаптивности; - учитывать множество дестабилизирующих факторов и особенно факторов, обуславливающих снижение уровня безопасности и рост уровня риска в процессе эксплуатации до недопустимого уровня.

Следовательно, система управления и мониторинга безопасности авиационной системы должна состоять из управляющей подсистемы и объекта управления. В самой управляющей подсистеме должны быть подсистема мониторинга состояния авиационной системы, подсистема формирования и реализации управляющих воздействий (входное воздействие на объект управления), предназначенные для достижения цели управления, и т.п. Однако в настоящее время существует ряд нерешенных научных проблем, связанных с качеством функционирования авиационной системы, которые затрудняют реализацию «Главной функции авиационной системы», в частности [44; 46; 49; 50; 51; 52; 56]: - не сформированы структура и принципы управления и мониторинга безопасности авиационной системы; - отсутствуют методы исследования динамики авиационной системы при изменении граничных условий; - отсутствует методология анализа эффективности функционирования авиационной системы и обобщенного показателя качества эффективности функционирования авиационной системы; - отсутствуют современные способы, модели, алгоритмы и средства управления и мониторинга безопасности авиационной системы с приемлемым риском.

Взаимосвязанные подсистемы, обеспечивающие функционирование авиационной (транспортной) системы России, а также ее основных структурных частей, но напрямую с ней не связанные, образуют функциональную авиационную систему гражданской авиации Российской Федерации (рисунок 1.10).

В нее входят подсистемы (элементы) государственного регулирования гражданской авиации, вспомогательные и обеспечивающие организации, такие как лизинговые и страховые компании, туроператоры, агентства по продажам билетов, авиационный топливно-заправочный комплекс. Каждую из перечисленных подсистем (элементов) можно рассматривать как отдельную самостоятельную подсистему с присущей ей особенностью, своей реакцией на управление, формой возможного отклонения от программы, способностью реагировать на различного рода воздействия. Функциональная система гражданской авкациг

Основополагающим актом, регулирующим деятельность гражданской авиации на территории Российской Федерации, является Воздушный кодекс РФ. В соответствии с Воздушным кодексом РФ разрабатываются и утверждаются в установленном Правительством РФ порядке федеральные правила использования воздушного пространства и федеральные авиационные правила - нормативные акты, регулирующие отношения в области использования воздушного пространства и в области авиации.

Обеспечение безопасности международных полетов базируется на использовании одинакового технологического режима, что возможно только на основе единообразных правил международной аэронавигации. Эту работу сегодня осуществляет ИКАО путем принятия технико-нормативных документов, содержащих технико-юридические требования к воздушным судам, их экипажу и аэронавигационным службам. Эти требования отражаются в стандартах, рекомендуемой практике, правилах для аэронавигационных служб, рекомендациях и процедурах.

Хотя технико-юридические требования и предписания, в какой бы форме они ни закреплялись, являются рекомендательными, между ними существует четкая иерархия взаимоотношений. Стандарт содержит высшие эталонные требования, которым необходимо следовать в интересах безопасности международной аэронавигации.

Анализ истории создания авиационной системы показывает, что она создавалась: - без теоретического обоснования; - без строгой оценки на этапе разработки качества ее функционирования; - без оценки рациональности структуры. Система по существу создавалась стихийно и формально как набор подсистем для обеспечения определенного уровня безопасного воздушного движения и эффективности эксплуатации.

В соответствии с определением авиационной системы в классических учебниках и руководствах по безопасности полетов [82], авиационная система является сложной технической системой. Она представляет собой совокупность упорядочение взаимодействующих элементов, обладающих свойствами, не сводящимися к свойствам отдельных элементов, и предназначена для выполнения определенных полезных функций.

Система и структура мониторинга и управления состоянием (безопасностью) авиационной системы

Функционирование авиационной системы постоянно сопровождается воздействиями внешних и внутренних возмущающих факторов. Эти воздействия носят как объективный, так и субъективный характер и являются: - первопричиной изменения состояния авиационной системы и определяют характер и последовательность реализации управляющих воздействий для компенсации влияния возмущающих факторов; - генератором в формировании системы мониторинга состояния (безопасности) авиационной системы.

Как в первом, так и во втором случае, модели управления и мониторинга состояния должны учитывать с различной степенью детализации и в различной форме эти возмущающие факторы. Поэтому знание закономерностей формирования возмущающих факторов играет важную роль для построения моделей и методов. Внешние возмущающие воздействия (факторы) по источникам возникновения подразделяются на две группы: - нецеленаправленные возмущающие воздействия; - целенаправленные возмущающие воздействия.

В группе целенаправленных возмущающих воздействий выделяются воздействия антагонистического характера, воздействия, препятствующие функционированию системы, и воздействия неантагонистического характера.

Нецеленаправленные внешние возмущающие воздействия подразделяются на естественные и техногенные.

К естественным нецеленаправленным внешним возмущающим воздействиям относятся явления гео-, гидро-, метео- и биосферы, а также источники космического происхождения. К источникам возмущений: - геосферы относятся землетрясения, оползни, лавины; - гидросферы - атмосферные осадки, наводнения, паводки и селевые потоки; - метеосферы - температура, давление, влажность, а также плотность, скорость и направление ветра, запыленность и загрязненность атмосферы.

В качестве источников возмущений биосферы рассматриваются насекомые, грызуны, птицы и млекопитающие.

Среди источников возмущений космического происхождения выделяется влияние больших и малых объектов солнечной системы: Солнца, Земли, Луны и других планет, а также естественных (метеориты, астероиды, кометы и т.д.) и искусственных тел (космический мусор).

В качестве внешних нецеленаправленных техногенных источников возмущений могут выступать объекты индустриальных производств и ремонтно-строительной деятельности.

Среди внутренних возмущающих факторов важную роль играют источники возмущений, обусловленные недопустимыми отклонениями технических и эксплуатационно-технических характеристик авиационной системы.

Характерным источником возмущений технической группы является выход за установленные пределы свойств элементов и подсистем авиационной системы в процессе эксплуатации, обусловленный различными причинами. Возмущения, относящиеся к эксплуатационно-технической группе, возникают как при нарушении организации процесса эксплуатации авиационной системы, так и вследствие несоблюдения установленных эргономических требований. К источникам возмущений организационно-технического вида относятся нарушения режимов эксплуатации, контроля технического и метрологического состояния. Среди источников возмущений, связанных с организацией работы персонала авиационной системы, можно выделить нарушения графика работы и отдыха дежурных смен авиационной системы, напряженность работы, технологической дисциплины, требования по квалификации персонала, а также организации всех видов материально-технического обеспечения эксплуатационного состава.

К возмущающим факторам, вызванным нарушениями эргономических требований, относятся нарушения гигиенических, антропометрических, физиологических, психофизиологических и психологических требований. При построении моделей объектов возмущающие факторы могут задаваться в виде [129]: - переменных и функций, имеющих числовую и нечисловую форму описания; - сценариев изменения внешней (по отношению к объектам) обстановки, описанных на содержательном (вербальном) либо формальном уровне.

Существует несколько подходов (концепций) описания возмущающих факторов (воздействий) в рассматриваемых моделях.

Проведенный анализ показал, что при построении моделей управления и мониторинга состояния авиационной системы для описания возмущающей среды в наибольшей степени подходит системно-кибернетическая концепция. В этом случае все входные воздействия, оказывающие на нее влияние, разбиваются на два класса: - управляющие воздействия; - возмущающие воздействия.

Все возмущающие факторы трактуются с учетом факторов неопределенности, относятся к среде, в которой функционирует авиационная система. Поэтому в рамках системно-кибернетической концепции под средой понимается не физическое окружение объектов, а абстрактная модель совокупности факторов, о которых у нас нет достоверной информации. Природа неопределенности этих факторов может быть различной. Обычно их делят на две группы: неопределенные факторы, имеющие стохастическую природу; неопределенные факторы нестохастической природы.

Если неопределенные факторы описываются в виде случайных величин (переменных, функций, полей) с известной функцией распределения, то в этом случае говорят, что возмущающие воздействия статистически определены. Случайные величины с неизвестными распределениями можно разделить на два вида: - с известными параметрами (характеристиками) распределения; - с неизвестными параметрами (характеристиками) распределения. Неопределенность нестохастического характера может возникать из-за сле дующих обстоятельств: - наличия целенаправленного противодействия со стороны конкурирующей системы, способы действия которой неизвестны. Эта неопределенность поведения конкурента определяется как поведенческая; - недостаточной изученности явлений, сопровождающих процесс функционирования исследуемой системы. Эта неопределенность определяется как природная; - неопределенности, вызванной нечеткостью мышления и знаний человека, исследующего систему; - неопределенности знаний и выводов в искусственных интеллектуальных системах. Анализ действия неопределенных факторов показывает, что наиболее перспективным путем их учета в моделях мониторинга состояния авиационной системы является путь, в котором комплексно используются все адекватные способы и формы представления данных факторов.

Синтез управления с обратной связью в задаче 0 управляемости линейной стационарной конечномерной системы

Под управлением состояния и функционирования авиационной системы понимается целенаправленный процесс изменения управляющих воздействий, внутренних параметров и структуры авиационной системы с целью достижения оптимальных параметров по безопасности и эффективности эксплуатации воздушных судов, т.е. достижения оптимального качества функционирования по заданному критерию [13; 77; 96; 188].

Совокупность функциональных свойств и выходных параметров авиационной системы в некоторый фиксированный момент времени определяет ее техническое, функциональное состояние и качество функционирования.

Как показывают исследования, изменения состояния авиационной системы и функциональных свойств целесообразно характеризовать структурными и параметрическими изменениями.

Параметрические изменения обусловлены непрерывным изменением свойств и технического состояния подсистем авиационной системы, их элементов и в целом авиационной системы вследствие процессов деградации, а также от действия внешних возмущающих воздействий. Эти параметрические изменения приводят к непрерывному накоплению параметрических отклонений и, как следствие, к изменению запаса работоспособности системы. Каждому уровню работоспособности системы ставится в соответствие определенное состояние.

Структурные изменения, в отличие от параметрических изменений, приводят к накоплению структурных отклонений и, как следствие, к потере одного или нескольких свойств подсистем и их элементов, что отражается на изменении структуры системы и в конечном счете приводит к нарушению качества функционирования и уровня работоспособности.

Качество и эффективность функционирования авиационной системы определяются способами управления процессами параметрических и структурных из 91 менений, формирования и сохранения ее необходимых свойств и значений параметров на всех стадиях жизненного цикла.

В соответствии с ранее введенной в данной работе классификацией состояний управление авиационной системой может быть достигнуто с помощью трех контуров управления состоянием: параметрического, структурного и корректирующего (рисунок 2.10).

Развернутая обобщенная структура прямого управления и мониторинга состоянием и функционированием авиационной системы (АС): Yk - выходные параметры; Хк - параметры состояния системы; ТО - техническое обслуживание; Р - ремонт Параметрическое управление предполагает целенаправленное воздействие на внутренние параметры X(t) авиационной системы. Структурное управление предполагает целенаправленное управляющее воздействие на изменения структуры, состава элементов подсистем авиационной системы и (или) связей между ними. Координатное управление предполагает целенаправленное воздействие на изменение параметров входных сигналов U и параметров внешних воздействий V, определяющих условия эксплуатации авиационной системы.

При оперативном управлении принятие оперативного решения (БОР) осуществляется с учетом критерия качества функционирования К авиационной системы. Оценка качества функционирования авиационной системы производится на основе оценки текущей информации Д1,Д2,...,Дп, в которых представляется информация об изменениях уровня безопасности, факторов риска, причин АП, технического состояния, постепенных и внезапных изменениях функциональных свойств (отказах) элементов авиационной системы и др.

По оперативной информации определяется необходимый объем технического обслуживания (ТО), восстановление качества функционирования (ремонт), а также виды структурного и параметрического синтеза.

Параметрический синтез и управление реализуется в виде функций изменения внутренних параметров X авиационной системы с учетом обеспечения оптимального технического решения по заданному критерию.

Структурный синтез реализуется в виде функций реконфигурации структуры системы и аварийной защиты. Структурный синтез проводится с учетом поиска варианта оптимального технического решения по заданному критерию.

Рассмотренный процесс управления состоянием и функционированием авиационной системы является замкнутым. Важнейшей задачей, как это видно из структуры процесса управления состоянием авиационной системы, является реализация процессов параметрического, структурного и корректирующего управления состоянием авиационной системы. Для рационального управления этими процессами необходима разработка теории, методов и средств по комплексному решению задач управления и мониторинга авиационной системы на различных этапах жизненного цикла. В разделах 2 и 3 диссертации приведены результаты работы в указанных направлениях. 2.1.10 Параметрическое управление состоянием авиационной системы

Процесс управления является итерационным и предполагает неоднократное решение задач анализа, позволяющих оценить состояние при различных вариантах ее структуры и некоторых фиксированных значениях внутренних параметров. Такая оценка возможна в результате выделения опорных значений параметров, к которым относятся: Хном- номинальное значение (служит началом отсчета отклонений); Хдоп - допустимое наибольшее или наименьшее значение, при достижении которого недопустимо снижается качество функционирования авиационной системы; X - предельное значение, которое определяет невозможность физической реализации авиационной системой. Для опорных значений параметров X справедливо соотношение \Х X ДОП X (2.14) К опорным параметрам выходных параметров Y и внутренних параметров Zv, являющихся переменными состояния на выходах элементов авиационной системы, относятся: доп( доп)" Допустимое значение параметра, которое определяется техническими требованиями, устанавливаемыми при составлении технического задания на стадии проектирования авиационной системы или ее элемента. Их нарушение ведет к снижению эффективности применения авиационной системы по назначению; Y lzv \ - предельное значение параметра, т.е. такое расчетное наибольшее или наименьшее его значение, при достижении которого функционирование авиационной системы, с точки зрения выполнения возложенных на нее функций, становится невозможным;

Алгоритм построения интегрированной авиационной системы

Авиационное происшествие происходит при определенном сочетании целого ряда способствующих этому событию факторов в авиационной системе [1; 18; 88; 159; ПО; 167]. Каждый из этих факторов сам по себе не способен вызвать авиационное происшествие, но является необходимым элементом в этой цепочке событий. Поэтому определение истинных причин, вызывающих авиационные происшествия, должно проводиться на основе исследования всей авиационной системы (рисунок 2.26).

Факторами, способствующими авиационному происшествию, являются недостатки конструкции объекта эксплуатации, ошибки и нарушения человека при принятии решения в процессе функционирования авиационной системы.

Для защиты авиационной системы от различных недостатков объекта, ошибочных действий в нее на всех уровнях встраивают различные «средства защиты». Они могут быть на уровне конструкции объекта, на рабочих местах непосредственных исполнителей, на уровне администраторов и т.п.

Факторы, способствующие авиационному происшествию, могут быть вызваны активными недостатками на эксплуатационном уровне либо скрытыми условиями, способствующими преодолению заложенных в этой системе мер защиты. Большинство происшествий вызывается как активными, так и скрытыми условиями, которые формируют небезопасные действия.

Скрытое условие является результатом действия или решения, принятого задолго до происшествия. Его последствия могут не проявляться в течение длительного времени. Взятые в отдельности эти скрытые условия обычно неопасны и проявляются только тогда, когда разрушаются средства защиты системы. Они могут присутствовать в системе задолго до возникновения происшествия и обычно порождаются директивными, нормативными органами, а также другими людьми, далеко отстоящими от происшедшего события, как во времени, так и в пространстве.

Формирование небезопасных действий происходит в результате: - несовершенства авиационной системы, конструкции ВС, оборудования; - плохо поставленной задачи или противоречивых целей; - нечеткой организации полетов или неправильных управленческих решений. Небезопасные действия могут быть лишь симптомами проблем с обеспечением безопасности, а не их причинами. Поэтому эффективное управление безопасностью должно быть нацелено на выявление и уменьшение последствий этих скрытых небезопасных условий во всей системе, а не на принятие локальных мер по минимизации небезопасных действий отдельных лиц.

Большинство скрытых небезопасных условий порождаются лицами, принимающими решения, которым свойственны субъективность, пределы возможностей и на которых влияют реальные ограничения: недостаток ресурсов; величина бюджета; ограничение времени; политика и т. д.

Поскольку какое-то число таких небезопасных решений предотвратить невозможно, необходимо предпринимать шаги для их обнаружения и ослабления их неблагоприятных последствий.

В реальных системах, даже в высоконадёжных системах, при определенных обстоятельствах возможно возникновение случайного события типа аварии, катастрофы, наступление которого несёт нежелательные последствия или ущерб. Эти случайные события в высоконадёжных системах происходят вследствие того, что в них изначально заложена реализация реальной опасности при определенных условиях. Катастрофа, заложенная в системе, «ждёт» условий для своего проявления в виде результата развития цепей событий по определенным схемам (путям), приводящим к неблагоприятным последствиям. Процесс функционирования такой системы формально можно представить в виде процесса смены состояний от начального qQ до конечного дконечн в заданных условиях применения.

Сам процесс смены состояний, способствующих нежелательным последствиям или ущербам, определяется условиями эксплуатации и состоянием элементов системы в каждый момент времени эксплуатации.

Условиями эксплуатации системы являются: - режим работы объекта эксплуатации; - метеоусловия (ветер, ливни, туман, состояние взлетно-посадочной полосы, обледенение элементов неопределенность информации о состоянии объекта и системы; - внешние случайные факторы; - отрицательное влияние человеческого фактора на функционирование объекта и системы; - ошибки пилотов и диспетчеров; - отказы отдельных элементов авиационной системы; - факторыконструкции самолетов); -, способствующие нештатным ситуациям.

Процесс смены состояний от начального q0 до j-то состояния qQ г. развивается по определенной цепочке смены состояний, где 0 - начальное состояние, / - номер цепочки событий; j - номер события в /-й цепочке.

Если рассматривается упрощенная модель авиационной системы, то качество ее функционирования можно проводить, полагая, что каждое изменение состояния происходит дискретно и с двумя исходами (рисунки 2.27, 2.28).

Первый исход: Переход события qQ.. в событие q0. +1 без ущерба для авиационной системы с вероятностью исхода PQ{qQ i+1) Второй исход. Переход события ?0. в событие q0. +1 с ущербом для авиационной системы с вероятностью исхода Р 0. ). Процесс перехода события qQ г в событие qQ. без ущерба для авиационной системы определяет процесс нормального ее функционирования с допустимым уровнем безопасности. Процесс перехода события qQi-B событие qQ, с ущербом для авиационной системы определяет исход со снижением уровня безопасности полета и авиационное происшествие с определенным ущербом.

Похожие диссертации на Мониторинг и обеспечение безопасности полетов с учетом изменения функциональных свойств и факторов рисков сложных технических систем : авиационных систем