|
| ||||||||
"АВИАПРОМСЕРВИС" Federal State Unitary Enterprise "AVIAPROMSERVICE" |
Обеспечение безопасности полетов - важнейшая задача, которая решается совместными усилиями разработчиков, изготовителей авиационной техники и ее эксплуатантов. |
|||||||
|
|
||||||||
|
Программные продукты (ПП) для проведения анализа надежности и безопасности полета (АНБ) авиационной техники (АТ) используются на этапе разработки АТ не одно десятилетие. В рекламных и презентационных материалах разработчиков ПП излагается оценка достоинств созданных ими инструментов, но почти не встречаются оценки самих пользователей, т.е. тех, для кого указанные ПП создаются. Мы решили восполнить этот пробел. Предлагаемая статья представляет собой взгляд пользователей с 40-летним опытом работы по обеспечению надежности и безопасности полета на процесс проведения АНБ на этапе разработки самолета и применение соответствующих ПП. Этот взгляд не во всем совпадает с воззрениями разработчиков указанных продуктов. Анализ надежности и безопасности полета (АНБ) в нынешнем понимании начал выполняться и у нас и за рубежом на рубеже 60-70 г.г. Целью АНБ являлось обеспечение на этапе проектирования характеристик надежности и безопасности полета разрабатываемых воздушных судов (ВС). В дальнейшем появилось понимание, что АНБ является основой для следующих работ, выполняемых на всех этапах жизненного цикла ВС: - оценка в процессе проектирования достижимости целей в области надежности, безопасности полета, контролепригодности, эксплуатационной технологичности, готовности, стоимости жизненного цикла ВС; - формирование систем технического обслуживания (ТО) и материально-технического обеспечения (МТО) на этапе проектирования; - проведение работ по анализу логистической поддержки (АЛП) и формированию системы интегрированной логистической поддержки (ИЛП) на этапе проектирования; - формирование разделов Регламента обслуживания (РО), Руководства по летной эксплуатации (РЛЭ), основанных на АНБ; - формирование Главного перечня минимального оборудования (ГПМО); - подтверждение соответствия требованиям (сертификационным, Технического задания) по безопасности полета с формированием соответствующей доказательной документации; - обеспечение послепродажного обслуживания (ППО) Эксплуатанта в процессе эксплуатации. В основе этого большого комплекса работ и раньше и сейчас лежат следующие фундаментальные задачи, решаемые в рамках АНБ: Задача 1: Определение полного перечня потенциально возможных функциональных отказов (видов отказов, отказных состояний) систем ВС. Задача 2: Определение возможных причин каждого из функциональных отказов (ФО). В качестве причин ФО необходимо учитывать: - виды отказов элементов системы, - сочетания видов отказов элементов системы, - внешние воздействия как со стороны других элементов систем ВС, так и окружающей среды, - нарушения в работе летного и наземного персонала ("человеческий фактор"). Задача 3: Определение ожидаемой частоты (вероятности) каждого из функциональных отказов. Задача 4: Определение степени опасности (уровня критичности, степени риска) для каждого из функциональных отказов. В данной статье мы рассмотрим решение первых трех задач традиционными методами, как это выполнялось при зарождении АНБ. Затем попробуем проанализировать применение предлагаемых рынком программных продуктов для решения этих задач. Естественно, наши выводы основаны только на опыте работ по проведению АНБ авторами статьи. Этот опыт охватывает работы по проектированию, испытаниям, сертификации и поддержанию летной годности в процессе эксплуатации самолетов и модификаций Ил-86, Ил-96-300, Ил-114 по НЛГС-3, самолета Ил-96Т по АП25 и FAR25 и Ил-103 по АП23 и FAR23, а также работы по самолету и модификациям Ил-76 в соответствие с требованиями МО РФ. Сделаем небольшой обзор методов и инструментов проведения АНБ ВС. Исторически первым методом был экспертный. Экспертный метод получения перечня ФО сводится к следующей технологии. На основании имеющейся в распоряжении технической документации эксперт определяет перечень функций рассматриваемой системы. Для каждой функции эксперт устанавливает виды возможных их нарушений, которые образуют перечень исходных ФО. Затем также экспертно определяются причины установленные ФО. В качестве причин рассматриваются виды отказов элементов анализируемой системы. После выявления причин исходных ФО определяется возможность совместного возникновения двух и более исходных ФО и формируется результирующий перечень ФО. Для этого причины ФО желательно записывать в форме логического уравнения (булевой функции). Для определения вероятности ФО логические уравнения преобразуются к вероятностным. Описанный процесс является достаточно трудоемким и требует высокой квалификации эксперта. Полнота перечня ФО определяется полнотой перечня функций и видов их возможных нарушений и полностью зависит от эксперта. Иногда в качестве методов получения перечня ФО упоминают так называемые методы "сверху" и "снизу". На наш взгляд, здесь имеет место смешение понятий. Метод "сверху" предназначен для определения причин уже определенных ФО и не служит для определения самих ФО. Метод "снизу" дает перебор состояний системы при возможных видах отказов ее агрегатов. Для достаточно сложных систем число этих состояний с учетом двойных и тройных отказов огромно. Объединение этих состояний в ФО (т.е. получение перечня ФО) может быть осуществлено также только экспертно, что делает метод "снизу" вариантом экспертного метода, однако огромное число возможных состояний системы и, следовательно, огромная трудоемкость делают такой подход практически неприменимым. Экспертный метод хорошо отработан и доказал свою достаточную эффективность при условии необходимой квалификации использующих его специалистов. В связи с этим любой метод проведения АНБ, предлагаемый в качестве альтернативного экспертному, должен, сохраняя все его достоинства, отвечать определенным требованиям, а именно: 1. Алгоритмизация получения перечня ФО анализируемой системы с обоснованием его полноты. 2. Алгоритмизация определения причин ФО анализируемой системы с обоснованием его полноты. 3. Объективность результатов АНБ. Это подразумевает, что при проведении АНБ разными специалистами с использованием одних и тех же исходных данных результат будет один и тот же. 4. Исходные для проведения АНБ должны представлять собой конструктивные параметры системы и не требовать дополнительного преобразования к специальному виду. 5. Формат результатов АНБ должен обеспечивать их использование в смежных областях (проведение АЛП, формирование систем ТО и МТО и ИЛП в целом). 6. Инструмент должен быть адаптируемым к изменениям в конструкции систем в процессе их разработки. При обзоре инструментов для АНБ (как их позиционируют сами разработчики) мы сосредоточимся на решении первых двух задач АНБ, т.к. именно результаты решения этих задач определяют результаты всех последующих работ по обеспечению безопасности полета и эффективности эксплуатации ВС. Мы рассмотрим две основные на наш взгляд группы ПП для проведения АНБ. Одна, достаточно многочисленная группа, основана на формировании документов, предусмотренных MIL-1629A. Предлагают эти ПП компании, которые сами себя называют "мировыми лидерами" в данной области. В этих инструментах предлагаются средства для формирования FMEA, FMEAS, FMECA. Суть таких работ заключается в определении видов отказов каждого элемента системы и определения влияния этих единичных отказов на функционирования самого элемента, подсистемы и системы в целом. Для определения видов отказов предлагается использовать различные справочники, а влияние видов отказов на функционирование подсистемы и системы определяется экспертно. Для определения влияния множественных отказов (двойных, тройных и т.д.) предлагаются средства для построения деревьев отказов (а также блок-схем надежности, диаграмм Маркова). При этом определение перечня ФО (вершин деревьев отказов) и причин ФО осуществляется экспертно. Таким образом, технология работы с подобными ПП методически принципиально не отличается от экспертного метода и результата решающим образом зависит от опыта и квалификации специалистов, проводящих АНБ. Сравнительно недавно появились ПП для проведения АНБ, которые принципиально отличаются от рассмотренных выше. Мы остановимся на двух из них. Это MADe, представленный австралийской компанией PHM Technology, и разработка российской компании "ПРОГРАММПРОМ" программно-технологический комплекс (ПТК) ФАНАТ. Эти инструменты объединяет следующие отличительные свойства: 1. Ключевым понятием является модель функционирования каждого элемента анализируемой системы. Эта модель не зависит от использования элемента в конкретной конструкции и включает описание входных и выходных сигналов и их нарушений. Частью модели элемента являются и традиционные виды отказов. 2. С помощью моделей элементов и их соединений в конкретной конструкции моделируется анализируемая система в целом. 3. Нарушения функционирования системы алгоритмически связаны с нарушениями функционирования составляющих систему элементов. Такой подход позволяет решить главные задачи АНБ, а именно: алгоритмизация получения перечня ФО, алгоритмизация определения причин ФО и, как следствие, устранение субъективного фактора при проведении АНБ. Точнее можно сказать, что субъективность АНБ становится контролируемой, т.к. результат определяется моделями элементов, которые всегда можно уточнить и дополнить. Т.о. образом, по нашему мнению именно ПП такого класса отвечают сформулированным выше пользовательским требованиям. Что касается сравнения MADe и ФАНАТ между собой, то с позиции практического применения, на наш взгляд, ФАНАТ предпочтительнее. Возможно, в этом выводе сказывается наш почти десятилетний опыт применения ФАНАТ при проведении АНБ различных типов самолетов "Ил". Мы видим следующие преимущества ФАНАТ: 1. Технология формирования моделей элементов и поиска их в базе данных является более прозрачной для пользователя и при этом более строгой. Степень субъективизма значительно меньше. Это позволяет стандартизовать процесс формирования моделей элементов, что существенно уменьшает трудоемкость работ. 2. После определения моделей элементов системы и их конструктивных связей перечень функциональных отказов системы формируется автоматически. 3. Причины ФО определяются в виде логических уравнений, для чего предусмотрена соответствующая технология. При этом обеспечен полный и объективный контроль полноты перечня ФО. Программный продукт ФАНАТ является не просто программным продуктом, а программно-технологическим комплексом. Это означает, что ФАНАТ реализует строгую технологию проведения АНБ, в рамках которой решаются изложенные выше задачи, стоящие как перед разработчиками ВС, так и перед разработчиками составных частей ВС. Что очень важно, обучение работе с ПТК ФАНАТ естественно вписывается в процесс разработки систем ВС, т.к. "языком" ФАНАТ являются конструкторские понятия. Технология работы с ФАНАТ естественным образом интегрируется в технологию разработки систем самолета и выбора комплектующих элементов. Коррекция моделей элементов может осуществляться на всем жизненном цикле самолета, при этом коррекция результатов АНБ не требует переработки всей документации и осуществляется в полуавтоматическом режиме. ПТК ФАНАТ является базовым инструментом для выполнения АЛП и работ по формированию систем ТО, МТО, ИЛП и соответствующей эксплуатационно-технической документации. При высоком качестве результатов применения ФАНАТ обеспечивается и вполне приемлемая трудоемкость работ, что особенно важно в условиях нынешнего кадрового "голода". Разумеется, ПТК ФАНАТ не идеален, есть, где добавить функционала и улучшить интерфейс и добавить новые виды выходных документов. Разработчики это понимают. Так, например, нам продемонстрировали очень интересную функцию: автоматическое формирование дерева отказов на основании логического уравнения. Ведутся работы по включению в ФАНАТ модуля анализа "человеческого фактора" – т.е. влияния ошибок летного и наземного персонала на возникновение ФО. В заключении, отметим, что реальные достоинства того или иного инструмента проведения АНБ определяются степенью его удовлетворения требованиям пользователей, а не пресловутой "известностью на рынке". Михаил Неймарк, заместитель главного конструктора ОАО "Ил"; Лев Цесарский, ведущий инженер-конструктор ОАО "Ил". |
 
|
||||||
