CC BY
69
2009
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Эксплуатация воздушного транспорта. Безопасность полетов
№149
УДК 629.735.015
ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СЛУЖБЫ АВИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ АВИАПРЕДПРИЯТИЯ
С.И. КРАСНОВ
Статья представлена доктором технических наук, профессором Зубковым Б.В.
В статье рассмотрено определение оптимальной структуры инженерно-технического обеспечения авиационной безопасности при различных критериях и ограничениях.
Ключевые слова: оптимизация структуры, авиационная безопасность.
В последние десятилетия во всем мире происходит увеличение количества актов незаконного вмешательства (АНВ) в деятельности гражданской авиации (ГА). Необходимость осуществления противодействия потребовало создать службы авиационной безопасности (САБ). В первую очередь основное внимание уделяется превентивным мерам в реализации проактивного подхода к безопасности.
Выполнение этих мер потребовало разработки и применения технических средств обеспечения авиационной безопасности (ТСО АБ).
Превентивные меры осуществляются авиапредприятиями и аэропортами и эти меры являются наиболее эффективными в противодействии АНВ но в то же время они наиболее трудоемки и затратны.
Динамику развития САБ и ИТО АБ можно было бы представить в виде дерева целей (древовидного графа) или матрицы. Ветки этого графа представляют собой комбинации принимаемых мер и используемых ТСО АБ. Каждую такую ветвь можно назвать стратегией или сценарием принятия адекватных мер по предотвращению АНВ. Этот подход имеет еще одно название - ситуационная модель и он тесно связан с планом мероприятий аварийной обстановки.
Матрица мероприятий по предотвращению АНВ изображена на рис. 1. Символ «1» означает, что данная работа выполняется, символ «0» - не выполняется, г - текущий символ, обозначающий номер выполняемого мероприятия: г = 1, п, п - общее количество мероприятий.
х, х2 X- Хп-1 Хп
0 0 0 0 0
0 0 0 0 1
0 0 0 1 0
0 0 0 1 1
1 1 1 1 1
Л
V 2п-1
комбинаций
У
Рис. 1. Матрица мер по предотвращению АНВ
В настоящее время выбор необходимой комбинации мер противодействия АНВ решен, исходя из практических работ. Это полный набор мер, который изображается матрицей-строкой, содержащей только единицы (нижняя строка матрицы). Таким образом, САБ должна обеспечивать полный набор мероприятий по противодействию АНВ. Тем более, что существуют директивные документы международного и государственного уровней, нормативно-техническая документация, регулярное проведение сертификаций авиапредприятий и аэродромов, которые требуют выполнения полного комплекса мер. Из практических соображений ясно, что директивные указания должны быть выполнены, но каждое мероприятие выполняется индивидуально на каждом авиапредприятии или аэродроме. Эта индивидуальность проявляется в технологических отличиях, в применяемых устройствах из состава ТСО АБ, в организации работ, в персонале и в степени его обученности и ответственности. В конечном итоге это проявляется в конкретной вероятности выполнения своей целевой задачи.
Полный комплекс мер противодействия, это только часть стратегии САБ. Остается еще одна часть стратегии, которая определяет порядок выполнения каждой из мер противодействия. Это более низкий уровень иерархии целей, который может иметь много вариантов исполнения. Данный уровень обеспечивает выполнение основной задачи - принятия превентивных мер. Ситуационная модель, описывающая этот уровень иерархии, является многоальтернативной. Пусть каждое г-е мероприятие имеет ] вариантов реализации. В этом случае матрицу целей можно представить в виде, изображенном на рис. 2.
г = 1 г г = п
]=1 ]=т ]=1 ]=т ]=1 ]=тп
аи а\т а ат ап\ а птп
Рис. 2. Матрица структуры многоальтернативной модели
Каждое мероприятие хц имеет свои технические характеристики:
- вероятность выполнения конкретным рабочим местом своего назначения (конкретное устройство из состава ТСО АБ);
- стоимость этого устройства;
- производительность устройства;
- численность персонала на данном рабочем месте.
Численность устройств ТСО АБ на данном рабочем месте равна а.
Число таких комбинаций, т. е. строк в этой матрице может быть очень большим. Из всего обилия комбинаций надо отобрать только те комбинации, которые могут быть приемлемыми по вероятности выполнения стратегии ] с максимальной вероятностью предотвращения АНВ, со стоимостью не выше заданной, с производительностью не меньшей плановому пассажиропотоку и т. д.
Такие стратегии САБ называются доминирующими стратегиями. Принимаются следующие обозначения:
(Ху - количество устройств данного типа из состава ТСО АБ;
Р - вероятность предотвращения АНВ при использовании устройства данного типа (вероятность работы операторов входит в эту вероятность);
Су - стоимость устройства данного типа;
Qtj - производительность (пропускная способность) устройства данного типа; qij - численность персонала для организации работы на ij рабочем месте;
Р - вероятность предотвращения САБ АНВ;
Q - суммарная стоимость всех устройств ИТО АБ;
qS - суммарная численность персонала, обслуживающего ТСО АБ;
N - плановый пассажиропоток;
Рзад -заданная вероятность предотвращения АНВ персоналом САБ;
Сзад - заданная суммарная стоимость ТСО АБ.
Принимая допущение о последовательном соединении элементов в вероятностном смысле и учитывая организацию работ САБ, можно записать следующие соотношения:
m n m
С* = Z Cjaj, i=const; Сг = Z Z Cjaj;
j=i i=i j=i
mi n mi
Q = Z j > N, qs=Z Z qx;
j=1 i=1 j=i
n n mi
p=npj p =П Ш' •
i=1 i=1 j=1
Все выражения линейны, за исключением формулы для вычисления вероятности предотвращения АНВ. Ее можно привести к линейной форме с помощью искусственного приема. Для этого надо прологарифмировать эту формулу по основанию а. Для того, чтобы остаться в первом октанте переменных, основание должно удовлетворять соотношению 0 < а < 1, т.к. 0 < P < 1. Тогда:
n mi
logap = ZZXj logарц .
¿=1 j=1
Введение такого преобразования позволяет свести это ограничение к линейному выражению относительно неизвестных переменных Xj .
Полученные выражения позволяют поставить задачу линейного программирования. Исходя из технического смысла неизвестных переменных Xj - это задача целочисленного линейного
программирования. Практическое значение имеют следующие задачи:
1. Задача обеспечения максимума вероятности АНВ при следующих ограничениях:
nmi
ZZ X logaP ® min;
2=1 j=1
mi __
Z Qna4 > N, i=1 n;
j=1
n mi
ZZCXj< C ;
i=1 j=1
0 < РУ < 1, a > 0, Q > 0, N > 0, CS> 0, Cy > 0.
V V ’ S ’У
2. Задача обеспечения минимума затрат на ИТО АБ при следующих ограничениях:
n mi
ZZ C уау ® min;
i=1 У =1 n mi
ZZa logap. <logaP3ad;
=1 У =1
nm
ZZ Qa> n ;
=1 . =1
0 < P < 1 a. > 0, Qj > 0, N > 0, Рзад > 0, C У > 0 0 < Рзад < 1.
Возможны и другие постановки, связанные с численностью персонала и т.д. Это задачи целочисленного линейного программирования. Решение таких задач выполняется методом Г омо-ри. Для решения этих задач существуют стандартные прикладные программы.
Решение позволит получить оптимальную структуру САБ, доминирующую стратегию по критериям заданной стоимости и заданной вероятности предотвращения АНВ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Авиационная безопасность: учеб. пособие; под общ. ред. Ю.М. Волынского-Басманова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : НУЦ «АБИНТЕХ», 2005.
2. Руководство по управлению безопасностью полетов (РУБП). ИКАО. Дос. 9859. 1-е изд., 2006.
THE OPTIMIZATION OF THE MAINTENANCE SUPPORT OF THE AIRLINE FLIGHT SAFETY SERVICE
Krasnov S.I.
The optimization of the airline’s flight safety service maintenance support structure at different criteria and assumptions is considered in the paper.
Сведения об авторах
Краснов Сергей Иванович, 1959 г.р., окончил Всесоюзный юридический заочный институт (1985), кандидат философских наук, ректор УВАУ ГА, автор более 20 научных работ, область научных интересов - комплекс философских, юридических и технико-экономических вопросов обеспечения авиационной безопасности.
