CC BY
65
УДК 629.735.017.083
ФОРМИРОВАНИЕ ПРОЦЕДУР ВЫПОЛНЕНИЯ РЕГЛАМЕНТНЫХ РАБОТ С ПРИМЕНЕНИЕМ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
А.Р. АЛЕКСАНЯН, Д.Ю. КИСЕЛЁВ, И.А. ФАЙНБУРГ
По заказу редакционной коллегии
Статья представлена доктором технических наук, профессором Ицковичем А.А.
В статье рассмотрено формирование процедур выполнения регламентных работ с применением имитационного моделирования.
Ключевые слова: регламентные работы, формирование процедур выполнения, имитационное моделирование, системы массового обслуживания, транзакт, блок.
В рамках решения проблемы создания методологических основ управления процессами технической эксплуатации и поддержания лётной годности воздушных судов (ВС) [1, 2] выполнено функциональное моделирование ГОБЕО, обеспечивающее структуризацию процедур поддержания летной годности ВС с учётом их иерархической структуры [3]. На основе результатов этих работ и обобщения опыта эксплуатации ВС были разработаны условные алгоритмы формирования процедур поддержания летной годности ВС [4].
В развитие этих работ в настоящей статье решаются задачи формирования процедур выполнения регламентных работ с применением имитационного моделирования.
Имитационное моделирование - это метод исследования, заключающийся в имитации на ЭВМ (с помощью комплекса программ) процесса функционирования системы или отдельных ее частей и элементов. Сущность метода имитационного моделирования заключается в разработке таких алгоритмов и программ, которые имитируют поведение системы, ее свойства и характеристики в необходимом для исследования системы составе, объеме и области изменения ее параметров. Имитационные модели являются дискретными, динамическими и стохастическими одновременно. Такой вид моделей чаще всего называют дискретно-событийными. При имитационном моделировании реализующий модель алгоритм воспроизводит процесс функционирования системы во времени, причем имитируются явления, составляющие процесс, с сохранением их логической структуры и последовательности протекания во времени, что позволяет по исходным данным получить сведения о состояниях процесса в определенные моменты времени, дающие возможность оценить характеристики системы. Имитационное моделирование позволяет осуществлять многократные испытания модели с нужными входными данными, чтобы определить их влияние на выходные критерии оценки работы системы. При таком моделировании компьютер используется для численной оценки модели, а с помощью полученных данных рассчитываются ее реальные характеристики [5].
Имитационное моделирование - это метод, позволяющий строить модели с учётом времени выполнения функций. Полученную модель можно «проиграть» во времени и получить статистику происходящих процессов так, как это было бы в реальности.
В настоящее время имитационное моделирование широко применяется в мире для исследования сложных систем, в том числе на основе решения прикладных задач теории массового обслуживания [6, 7].
Рассмотрим построение имитационной модели одной из процедур поддержания лётной годности воздушных судов - выполнения регламентных работ.
Системы массового обслуживания (СМО), в которых интенсивность потока заявок зависит от состояния СМО, а сами источники заявок являются внутренними элементами СМО, называются замкнутыми. Каждый самолёт порождает пуассоновский поток событий.
Пуассоновским потоком событий называется поток, обладающий двумя свойствами - однородностью и отсутствием последействия. Поток событий называется ординарным, если вероятность того, что на малый участок Д1;, примыкающий к моменту времени І попадает больше одного события пренебрежимо мала по сравнению с вероятностью того, что на этот же интервал времени попадает ровно одно событие (поток самолётов, приземляющихся на прохождение регламентных работ). (Р > 1(1, Д1;)). Д1
------1—1—т------►
0 I 1
Поток называется потоком без последействия, если для любых двух неперекрывающихся участков т1 и т2 число событий, попадающих на один из них, не зависит от того, сколько событий попало на другой.
И-
Допустим, что в авиакомпании базируется 20 самолётов (источников заявок), и имеется ангар для проведения регламентных работ (каналы обслуживания). На каждом самолёте после налёта определённого числа часов требуется проходить форму технического обслуживания А-сЬеск.
Основные блоки программы позволяют производить с транзактами большинство необходимых действий (рис. 1).
Транзакт - это то, что подлежит обслуживанию. В данном случае это воздушные суда.
Блок - графическое изображение некоторого действия над транзактами.
Процесс - блок, производящий некоторое действия с транзактом. Хотя на первый взгляд может показаться, что процесс - это аналог прибора из теории массового обслуживания, такое сравнение не совсем правильно.
Ресурс - этим понятием обозначается всё, что накладывает ограничения на прохождение транзактов через процесс. Ресурсы являются аналогом обслуживающих приборов из теории массового обслуживания.
Самолёты прибывают в авиакомпанию для прохождения очередного регламентного обслуживания в среднем каждые 12 часов. После проведения ряда работ по принятию и оценке технического и ресурсного состояния ВС, по проверке наличия и соответствия программы ТОиР и НТД, по вводу пунктов регламента в АСУ ресурсного состояния, осуществления перспективного планирования выполнения работ и сверке НТД проводится анализ возможности проведения регламентных работ в условиях авиакомпании или сервисного центра. Вероятность выполнения работ в авиакомпании или в сервисном центре 75% на 25%.
Если работы с вероятностью 75 % выполняются в авиакомпании, то составляется перечень ЗПЧ, расходных материалов, оборудования и инструмента. Производят обеспечение необходимыми ЗПЧ, расходными материалами, оборудованием и инструментом, а также необходимой нормативно-технической документацией, сертифицированным персоналом, другими ресурсами. Подготавливаются карт-наряды на выполнение регламентных работ. Далее выполняются регламентные работы по формам, осуществляется контроль качества выполненных работ и оформляется рабочая документация. Работы будут считаться выполнены, если ресурс (в данном случае это - ведущий инженер) свободен и может принять карт-наряд, внести информацию в АСУ ресурсного состояния ВС. Информировать о готовности самолёта, оформить формуляр самолёта и двигателей.
В том случае, если работы с вероятностью 25% будут выполняться в сервисном центре, то осуществляется запрос, согласование и утверждение выполнения регламентных работ в услови-
ях сервисного центра. Выполнение работ будет согласовано, если ресурс (в данный момент это сервисный центр) свободен и готов принять самолёт. В этом случае выполняется регламентное обслуживание в условиях сервисного центра.
На рис. 2 представлена имитационная модель выполнения регламентных работ.
Рассмотрим более подробнее наиболее интересные модули или блоки.
>Этот блок-Сгеа1е-отвечает за генерацию транзактов и введение их в систему обслуживания. Блок имеет следующие настройки:
Entity Type - тип сущности, позволяет задать, к какому типу будут относиться создаваемые транзакты.
Time Between Arrivals - время между поступлениями, задаёт длительность временных интервалов между моментами, в которые создаются транзакты.
Type - тип распределения длительности интервала:
• Random (Expo) - экспоненциальное распределение с плотностью распределения р(х) = Хе~ъ ;
• Schedule - заданные расписанием длительности интервалов;
• Constant - постоянная длительность интервала;
• Expression - позволяет задать выражение для длительности интервала. В данном случае пуассоновский поток событий. Время поступления в среднем 12 часов.
Entities per Arrival - количество транзактов, которое создаётся за одно поступление.
Max Arrivals - ограничение на максимальное число поступлений за симуляцию. По достижению указанного значения симуляция автоматически останавливается, и предлагается рассматривание отчётов.
First Creation - временный интервал между началом симуляции и самым первым поступлением.
Create
Name: (Имя блока)
Entity Nape: (Тип сущности)
Воздушное судно
Воздушные суда
Time Between Arrivals (Время между поступлениями)
Type:(THH распределения) Expression:(Длит. инт.) Ш^:(Единиы изм.)
Expression
POIS (12)
Hours
Entities per Arrival:
Max Arrivals:
First Creation:
Infinite
0.0
OK
Cancel
Help
1
Рис. 1. Свойства блока "Create" Воздушные суда
Воздушные суда
В ыполнение Регламентные работы
регламентных работ выполнены
Aircraft
і . A fulfilment of
0 scheduled tasks
The scheduled tasks are performed
Рис. 2. Имитационная модель выполнения регламентных работ
На рис. 3 представлена подмодель выполнения регламентных работ.
Далее рассмотрим создание блока Process. Выполнение регламентных работ.
A fulfilment of \ scheduled tasks
При помощи блока процесса выполняется ряд вышеуказанных работ.
Также происходят следующие действия:
• задержка транзакта на определённый временной интервал;
• захват транзактом ресурсов;
• освобождение транзактом ресурсов.
Если процесс предусматривает захват ресурсов, то перед процессом возникает очередь. В очереди стоят транзакты, ожидающие освобождение ресурсов.
Процесс выполнения регламентных работ является подмоделью, т.е. содержит в себе другие блоки более низкого уровня иерархии.
Рассмотрим свойства одного из блоков. Например: принятие и оценка технического и ресурсного состояния ВС.
Acceptance and assessment
Откроем свойства.
Name - имя блока "Принятие и оценка".
Type - тип блока:
• Standard - обычный блок, способный задерживать транзакт, а также захватывать для него ресурсы;
• Submodel - подмодель, при выборе которой ниже перечисленные параметры становятся недоступными.
Logic - логика работы процесса.
Action - действие, выполняемое процессом или находящимся в нём транзактом:
• Delay - простая задержка;
• Seize Delay - захват ресурса и задержка;
• Seize Delay Release - захват ресурса, задержка, освобождение;
• Delay Release - задержка и освобождение ресурса.
0
0
Принять и оценить
техническое и ресурсное состояние В С.
Проверить наличие и со ответ ствие программы ТОиР и НТД.
Ввести пункты регламента в АСУ ресурсного состояния, осуществить перспективное планирование
1
Acceptance and assessment. Stocktaking and conformity. To enter maintenance points and to execute planning.
Анализ возможности проведения регламентных работ в условиях авиакомпании или сервисного
Осуществить запрос, согласование и утверждение выполнения регламентных работ в условиях сервисного центра.
Выполнение работ согласовано?
Обеспечение необходимыми запасными частями, расходными материалами, оборудованием и инструментом.
Обеспечить необходимой нормативно-технической документацией, сертифици-р ованным пер соналом, другими ресурсами.
Составить перечни запасных тнст ей, расхо дных мат ериалов, оборудования и инструмента.
Compose a consumable materials list and master tools list.
По дг отовить карты-наря ды на выполнение perлвментньп работ.
Tо make a request
to p erform
scheduled tasks.
О существить контр оль качества выполненных работ и оформить рабочую документацию.
Quality control of performed works and to issue documentations.
1 1
Providing ofnecessaiy Providing documentations Prepare
consumabl e maten ais and certificated personnel Maintenance Job
and master tools. and resources. Satnmerv ïïhet
Выполнить регламентное обслуживание в условиях сервисного центра.
То make scheduled tasks.
В ыпо лнить р егламентные работы в авиакомпании.
The perform scheduled tasks in an airline company.
Принять карт -наряд, внести информацию в АСУ ресурсного состояния В С. Информировать о готовности самолёта, оформить формуляр самолёта и двигателей.
Preparation of an aircraft.
Рис. 3. Подмодель выполнения регламентных работ
Для нашего процесса приёмки и оценки технического и ресурсного состояния ВС выбран Seize Delay Release, поскольку ресурсом является комиссия и после выполнения работы она освобождается.
Priority - приоритет процесса при ожидании ресурса. Процесс с наивысшим приоритетом сможет захватить ресурс для транзакта первым.
Приоритет задаётся любым натуральным числом, или выражением. Чем меньше число, тем выше приоритет.
В нашем случае приоритет выбран средний (Medium (2)). Смысл выбора приоритета заключается в том, что если ресурс назначен для использования в нескольких процессах, то очерёдность его применения будет определяться приоритетом.
Process ■ ■
Name: ■ Type: m
Acceptance and assessment ¡l^rll Standard |l^rll
Logic: 1 ■
1 1 1 1 Action: Priority: 1 1 1
1 1 1 1 1 Seize Delay Release Medium (2) Щ\\
Resource, Commission,1 <End of list>
Add...
Edit...
Delete
Delay Type:
Units:
Allocation:
Expression
Hours
Value Added
Expression
POIS (10)
OK
Cancel
Help
Рис. 4. Свойства блока "Acceptance and assessment" - принять и оценить техническое и ресурсное состояние ВС
Resources - список захватываемых и (или) освобождаемых ресурсов, т. е используемых ресурсов. Кнопками Add, Edit, Delete мы управляем этим списком.
Delay Type - тип распределения длительности задержки. Будем считать, что задержка (т.е. время выполнения процесса - приёмка и оценка технического и ресурсного состояния ВС) определяется пуассоновским законом распределения с интервалом в среднем 10 часов.
Units - единицы, в которых измеряются числа в полях ввода Minimum, Maximum.
Allocation - в каком атрибуте разместить время, на которое транзакт задерживается процессом:
• Value Added - добавить время (или стоимость процесса) задержки к атрибуту Value Added Time;
• Non-Value Added - добавить время (или стоимость процесса) задержки к атрибуту NonValue Added, т.е. не добавлять.
Report Statistics - фиксировать статистику для данного процесса.
Далее блок Decide - ветвление. Рассмотрим свойства одного из блоков модели. Например: An execution of works agreed - выполнение работ согласовано.
Транзакт, попадающий в блок, направляется в одну из 2-х ветвей. Ветвление может быть условным (ветвь выбирается по некоторому условию) или вероятностным (заданы вероятности перехода в каждую из ветвей).
На рис. 5, 6 свойства модуля для двух случаев, когда ветвь выбирается по некоторому условию и задана вероятность перехода в каждую из ветвей соответственно.
Decide
Name:
An execution of works agreed
Type:
2-way by Condition
If:
Expression
Value:
STATE(service centre) == IDLE_RES
OK
Cancel
Help
Рис. 5. Свойства блока "An execution of works agreed" - выполнение работ согласовано
Decide ШІВ1
Name: Type:
Decide 1 1 2-way by Chance | u\
Percent True (0-100):
II 75 Ш| %
OK 1 1 Cancel II |f Help 1
і
Рис. 6. Свойства блока "Decide" - анализ возможности проведения регламентных работ в условиях авиакомпании или сервисного центра
Name - имя блока.
Type - тип ветвления:
• 2-way by Chance - вероятностное ветвление, выбор одной из двух ветвей. В поле Percent True записывается вероятность перехода транзакта на ветвь True (в процентах);
• 2-way by Condition - условное ветвление, выбор одной из двух ветвей. В поле If записывается то, что подлежит проверке.
Expression - выполнение условия определяется выражением, записываемым в поле Value: STATE(service centre) == IDLE_RES.
Это означает, что выполнение работ будет согласовано, если ресурс (в данный момент это сервисный центр) свободен и готов принять самолёт. В этом случае выполняется регламентное обслуживание в условиях сервисного центра.
Далее выходной блок Dispose - утилизация транзакта. Используется для подсчёта количества объектов на выходе. Рассмотрим блок "Регламентные работы выполнены".
<The scheduled tasks are performed
Блок имеет следующие настройки:
Name - имя блока;
Record Entity Statistics - если данный флажок установлен, то данные обо всех выводимых транзактах попадают в статистику и учитываются при построении отчётов.
Dispose ■ ■
Name: ■
The scheduled tasks are performed
1 Щ ■ I ■ ■ ■ ■
OK II Cancel II Help 1
Рис. 7. Свойства блока "The scheduled tasks are performed" - регламентные работы выполнены
Интерпретация результатов имитационного моделирования выполнения регламентных работ представлена в табл. 1.
Таблица 1
Средняя продолжительность пребывания самолётов в системе (ч) Среднее число самолётов в очереди (кол) Средняя продолжительность пребывания самолётов в очереди (ч) Среднее число самолётов на обработке (кол)
131.71 7.18 126.28 7.18
Среднее число самолётов в системе равно среднему числу самолётов в очереди + среднее число самолётов на обработке, то есть 7,18 + 7,18 = 14,36.
Время выполнения операций представлено в табл. 2.
Таблица 2
Название операций Средняя величина времени обслуживания (ч) Средняя величина, проведённая в очередях Суммарное время, проведённое в системе
Принять и оценить техническое и ресурсное состояние ВС 10.4590 0.000 10.4590
Проверить наличие и соответствие программы ТОиР и НТД 1=1 7.7667 1.1000 8.8667
Проверить наличие и соответствие программы ТОиР и НТД 1=1 7.9831 26.9348 34.92
Составить перечни запасных частей, расходных материалов, оборудования и инструмента 1 1 7.1707 0.000 7.1707
Обеспечение необходимыми запасными частями, расходными материалами, оборудованием и инструментом 10.6819 17.2722 27.9541
Продолжение табл. 2
Название операций Средняя величина времени обслуживания (ч) Средняя величина, проведённая в очередях Суммарное время, проведённое в системе
Обеспечить необходимой нормативно-технической документацией, сертифицированным персоналом, другими ресурсами 1 1 7.3677 9.6628 17.0305
Подготовить карты-наряды на выполнение регламентных работ 1 1 8.2222 0.01759 8.2398
Выполнить регламентные работы в авиакомпании 1 1 6.2222 34.4441 40.6663
Осуществить контроль качества выполненных работ и оформить рабочую документацию 1.9630 0.000 1.9630
Принять карт-наряд, внести информацию в АСУ ресурсного состояния ВС. Информировать о готовности самолёта, оформить формуляр самолёта и двигателей 1 1 0.8889 34.3704 35.2593
Осуществить запрос, согласование и утверждение выполнения регламентных работ в условиях сервисного центра | | 1.8889 0.0000 1.8889
Выполнить регламентное обслуживание в условиях сервисного центра 1 1 2.0588 0.0000 2.0588
Рис. 8. График среднего времени, затраченного на обслуживание по операциям
Из табл. 2 и рис. 8 можно определить на какую операцию по выполнению регламентных работ затрачивается наибольшее количество времени и, проанализировав её, можно предложить мероприятия по сокращению её продолжительности, с учётом сохранений требований по обеспечению безопасности полётов.
Применение имитационного моделирования для формирования процедур поддержания летной годности ВС дает возможность определить количественные характеристики процедур и предложить мероприятия по повышению их эффективности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ицкович А.А. Управление процессами технической эксплуатации летательных аппаратов: учеб. пособие. - М.: МГТУ ГА. - 1994. - Ч. 1. - 2002. - Ч. 2, 3.
2. Файнбург И.А. Управление процессами поддержания лётной годности воздушных судов в центрах технического обслуживания и ремонта авиационной техники // Научный Вестник МГТУ ГА. - 2006. - № 100. - С. 29-36.
3. Алексанян А.Р., Ицкович А.А. Мониторинг процессов поддержания лётной годности воздушных судов на основе применения методов моделирования ГОЕГ0 // Научный Вестник МГТУ ГА. - 2010. - № 162. - С. 51-58.
4. Алексанян А.Р. Разработка алгоритмов формирования процедур поддержания лётной годности воздушных судов // Научный Вестник МГТУ ГА. - 2011. - № 173.
5. Лоу А.М., Кельтон В. Д. Имитационное моделирование. - СПб.: Питер, 2004.
6. Вентцель Е.С. Исследование операций. - М.: Сов. радио, 1972.
7. Овчаров Л. А. Прикладные задачи теории массового обслуживания. - М.: Машиностроение, 1969.
THE FORMATION OF PROCEDURES OF SCHEDULED TASKS FULFILMENT WITH APPLICATION OF INFORMATION TECHNOLOGY OF IMITATING MODELING
Aleksanyan A.R., Kiselev D.Y., Faynburg I.A.
In the article is considered formation of procedures of scheduled tasks fulfillment with application of imitating modelling. Key words: Imitating modeling, systems of mass service, the unit.
Сведения об авторах
Алексанян Армен Размикович, 1976 г.р., окончил магистратуру МАИ (2007), аспирант кафедры технической эксплуатации летательных аппаратов и авиадвигателей МГТУ ГА, автор 7 научных работ, область научных интересов - поддержание лётной годности воздушных судов.
Киселев Денис Юрьевич, 1983 г.р., окончил СГАУ им. академика С.П. Королева (2006), кандидат технических наук, доцент кафедры эксплуатации авиационной техники СГАУ им. академика С.П. Королева, автор 9 научных работ, область научных интересов - совершенствование организации производственных процессов.
Файнбург Инна Александровна, окончила МИИВТ (1989), кандидат технических наук, доцент кафедры технической эксплуатации летательных аппаратов и авиадвигателей МГТУ ГА, автор 40 научных работ, область научных интересов - управление процессами технической эксплуатации и поддержания летной годности летательных аппаратов.
