Оценка эффективности технического состояния авиационных изделий

дежности. Они связаны с выбором правильных режимов эксплуатации АИ, их технического обслуживания и ремонта, квалификацией обслуживающего персонала и качеством его работы.

Объективные факторы отражают: условия работы АИ, включающие значения и периодичность повторения эксплуатационных нагрузок (статистических и динамических), испытываемых агрегатами и узлами в процессе нормальной эксплуатации; температурные режимы; физико-химические свойства рабочих жидкостей; воздействие окружающей среды (температура, влажность, давление). Характеристики эксплуатационных факторов изменяются в широких пределах, и их воздействие на техническое состояние АИ носит случайный характер. Влияние эксплуатационных факторов проявляется в виде отклонений от номинала их параметров вследствие износа, старения деталей и разрегулировки агрегатов.

Многообразие и стохастический характер воздействия эксплуатационных факторов на функциональные системы АИ приводят к тому, что при одной и той же наработке или продолжительности эксплуатации функциональные системы АИ имеют различное фактическое состояние. В связи с этим наработка или календарный срок службы не характеризуют однозначно техническое состояние АИ в процессе эксплуатации. При этом к состояниям эксплуатации следует отнести: использование по назначению (полет), техническое диагностирование, техническое обслуживание, ремонт, готовность, ожидание попадания в каждое из указанных состояний и др.

Из теории надежности известно, что неисправное состояние характеризуется несоответствием любого параметра (признака) требованиям, установленным нормативно-технической документацией. Неработоспособное состояние означает несоответствие требованиям, установленным НТД только тех параметров функциональных систем АИ, которые характеризуют способность выполнять заданные функции надежности.

Надежность АИ характеризуется его способностью без отказов обеспечивать перевозки заданного качества и требований или отвечать своему технологическому назначению в течение заданного периода времени. Надежность АИ обусловлена его безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью. Следует заметить, что долговечность АИ зависит не только от специфических качеств отдельных технических средств и условий его эксплуатации, но и от темпов технического прогресса, которые определяют моральный износ техники и ограничивают экономически целесообразную долговечность изделий временем, в течение которого появляются более совершенные АИ.

Производительность АИ определяется количеством грузов, пассажиров перевозимых в единицу времени. Экономичность эксплуатации АИ определяется расходом сырья, материалов, топлива, а также стоимостью вспомогательных услуг, необходимых для создания нормальных условий функционирования АИ.

Известно, что экономическая эффективность машин определяется показателем [2]:

, ЕМ = (СТ. Н + СТ. П )/ СП , (1) где (СТ Н + СТ П ) — экономия живого труда, полученная в процессе функционирования машины; СТ Н — стоимость, обусловленная необходимым трудом; С — стоимость, обусловленная приба вочным трудом; СП затраты труда на изготовление машины (прошлого, овеществленного).

Тогда, закон экономической целесообразности применения машин описывается неравенством Е _м > 1, или согласно соотношению (1)

С п <  С т.н + С т.п . (2)

Следовательно, применение машин способствует росту общественного производства, если овеществленный в них труд меньше сберегаемого их применением живого труда.

АИ должны также удовлетворять требованиям эргономики, технической эстетики, экологии. Критерии эргономики предполагают согласованность функционирования технических систем с физиологическими и нервно-психическими особенностями человека. Оптимальное сочетание способностей человека и возможностей техники в системе человек — машина существенно повышает эффективность эксплуатационных характеристик АИ. Техническая эстетика определяет основные требования и направления формирования гармоничной предметной среды, создаваемой средствами техники с целью улучшения условий труда, быта и отдыха людей. С расширением масштабов технического прогресса, появлением и развитием новых отраслей техники возрастает значимость факторов экологии, связанных с сохранением и улучшением природной среды, оптимизацией условий жизнедеятельности человека, предотвращением нежелательных и вредных последствий воздействия производственных и энергетических свойств АИ на атмосферу, флору и фауну.

Следовательно, эксплуатация АИ и создание новых видов АИ обусловливает необходимость учета человеческого фактора и проведения мероприятий по совершенствованию эксплуатационных характеристик АИ с целью охраны окружающей среды.

Таким образом, проблема оценки, анализа и обеспечения эффективности эксплуатации АИ является многокритериальной. Интегральный критерий эффективности должен быть сформирован на основании показателей: надежности, производительности, экономичности, эргономичности, технической эстетичности. Поскольку на основании такого числа показателей, отражающих существенные свойства АИ можно сформировать несколько интегральных критериев, необходимо решать проблему выбора оптимального критерия.

Для решения этой проблемы недостаточно использовать модели и объективные расчеты. Лица, принимающие решения по вопросам организации ТОиР АИ и несущие ответственность за эффективность последнего, являются единственными источниками информации, позволяющими оценить варианты решений и выбрать из них наилучший. Эта информация субъективная, но является единственно возможной основой объединения основных показателей эффективности АИ в единый интегральный критерий, позволяющий оценить варианты решений.

В сложных системах критерии оптимальности не носят абсолютного характера. Их всегда задают и формируют в зависимости от конкретных условий. При диалектико-математическом толковании критерии оптимальности выступают как средство анализа и описания целостного поведения систем и вместе с тем как законы, связывающие категории возможности и действительности [ 3 ].

Таким образом, при решении многокритериальных задач необходимо обеспечить взаимо-увязку критериев по следующей схеме:

K ^{Ki} ^ {Kij} ^ {Kijk} (3) где К — интегральный критерий эффективности системы ТОиР; Ki — комплексные критерии эффективности системы ТОиР (i = 1 m ); Kij — основные критерии эффективности подсистем системы ТОиР (j' = 1 n ); K yk — единичные критерии эффективности отдельных элементов (мероприятий, работ) в процессе ТОиР (к = 1 5 ).

Для построения системы критериев и практической реализации идеи об органической их взаимосвязи необходимо, чтобы критерии имели количественное выражение (желательно в относительных единицах), отражали качественные сдвиги, характеризующие развитие системы ТОиР, обеспечивали количественное обоснование решений с учетом влияния систем высшего и низшего уровней, а также решение практических задач управления эффективностью ТОиР, имели физический смысл и были статистически устойчивыми (имели бы минимальную дисперсию), имели иерархическую структуру, соответствующую структуре системы ТОиР; были согласованы и взаимоувязаны с критериями и показателями эффективности эксплуатационных характеристик АИ.

Проблема формирования единого интегрального критерия эффективности в соответствии со схемой (3) весьма сложная, но вполне осуществимая. На практике применяют три формы модели интегрального критерия: аддитивную, мультипликативную и смешанную.

Аддитивную форму интегрального критерия эффективности К в соответствии со схемой (3) можно построить следующим образом:

m

K=EaK;

j =1

n

Kj = E ajjKjj;(5)

j =1

S

Kj = E “jjkKjjk • k=1

После подстановки (6) в (5) получаем ns

K = E a«E “»K» • j =1

Подставив (7) в (5), находим mn s

K = E a. Eo, E «Д,(8)

j=1 j=1

где a_j , « j и a _yk - весовые коэффициенты соответствующих критериев.

Мультипликативная форма интегрального критерия эффективности К построена следующим образом:

m

K = П K T ;         (9)

=1

n

K = П K ?;        (10)

j =1

s k=ПК» ;

k =1

После соответствующих подстановок полу- чаем ns

^K = П 1 П K ?

j =1 V k =1

A “ jj

;

K =

ft П ( п k? a j =1 l j =1

« j

• (13)

Смешанная форма модели критерия эффективности К представляет собой сочетание аддитивных и мультипликативных форм моделей отдельных составляющих критериев (комплексных, основных и единичных).

Весовые коэффициенты aj, «.j и «jk могут быть получены способом экспертных оценок или путем обработки статистических данных. В обоих случаях должны быть выполнены условия mn  S

E a = 1; Ea = 1; Ea = 1- (14) i                       ij                       ijk i=1                j =1                k =1

Если статистических данных, необходимых для определения весовых коэффициентов, нет и нет экспертов, которые могли бы указать числовые значения этих коэффициентов с учетом условий (14), можно использовать формулу

m

X ' - j/ m

E e ’         (15)

i =1

где i – порядок критерия К_i в ранговом ряду его значимости (веса); m - число критериев, используемых для построения модели интегрального критерия К .

Аналогичные формулы можно предложить для определения коэффициентов a j и а _ук .

Порядок расчета коэффициентов a по формуле (15) следующий. Выбирают критерии K_i , К_ij и К_ijk ; располагают каждую группу критериев в ранговый ряд, присваивая наиболее важному критерию номер i = 1, второму по важности — i = 2 и т. д., вплоть до i = m . Затем вычисляют значения e^-j m и определяют по формуле (15) значения a . Закончив расчет, обязательно проверяют выполнение условий (14). Аналогично начисляют коэффициенты a j и а _ук .

Несколько слов о форме выражения критериев. Основная форма представления критериев - отношение интересующих нас значений показателей к их целевым значениям. Модели интегрального показателя формируют аналогично моделям интегрального критерия [см. (3) ]:

W > { Wi } > { Wij } { xijk },       (16)

где W — интегральный показатель эффективно- сти системы; Wi — комплексные показатели эффективности системы; Wij — основные показатели эффективности системы; xijk - единичные показатели эффективности системы.

Модели формирования единичных критериев можно представить в виде

K jk = ^

x ijk    x i^цjk

² - Х к/ ^ цк

если увеличение показателя ;

если уменьшение показателя где xijk — фактически достигнутое или прогнозируемое значение показателя; xiцjk — целевой норматив показателя.

Если значения единичных критериев K_ijk известны, по приведенным формулам можно получить значения основных, комплексных и интегральных критериев эффективности системы.

Если для анализа нужен только конечный результат функционирования системы, для количественного обоснования решений достаточно построить интегральный критерий типа эффект - затраты:

K = W _к/ W _ц, (18) где

Wк=Eк/Eб; Wц=Eц/Eб , (19) где Wк и Wa — конечное и целевое значения интегрального показателя эффективности; Ек, Ец и Еб — конечное, целевое и базовое значения интегрального измерителя эффективности результата с едини- цы затрат После подстановки (19) в (18) получаем K= Eк/ Eц               (20)

или с учетом эффективности результата с единицы затрат

Р _к З _ц

K =                      (21)

Рц Зк где Рк и Рц — конечный и целевой результаты функционирования системы; Зц и Зк — целевые и конечные затраты ресурсов.

Таким образом, для оценки эффективности эксплуатационных характеристик АИ, практической реализации взаимосвязанных показателей надежности, производительности и экономичности функциональных систем АИ, а также результативности при решении задач управления ТОиР и последующего совершенствования ТОиР, целесообразно использовать три формы модели интегрального критерия эффективности АИ.