Владимир Живетин.

Методы и средства обеспечения безопасности полета



скачать книгу бесплатно


Рис. 1.7


Анализируя все сказанное относительно потерь и прибыли, сопутствующих процессу эксплуатации самолета, в том числе анализируя процессы доработки, эксплуатации и создания самолета, можно сделать вывод, что в самом простейшем случае самолет есть экономическая подсистема с переменными параметрами, подверженная старению, износу, поломке, изменению точностных и надежностных характеристик.

На рис. 1.7 введены следующие обозначения: ?n– приращение качества выполненных полетов n0; Dn(t) – затраты на новую технику; De(t) – потери, связанные с невыполненными полетными заданиями, число которых равно n4.

При этом на такую экономическую систему воздействуют возмущающие факторы X, изменяющие, как правило, в сторону уменьшения величину дохода от эксплуатации самолета (рис. 1.8). В такой системе, созданной по воле человека и непосредственно его трудом, циркулируют деньги и техника, взаимно преобразовываясь в нужном для человека направлении. Участие человека сводится к выбору параметров системы, типа и параметров новой техники, а также места и времени применения ЛА.


Рис. 1.8


В общем случае каждый ЛА при анализе эксплуатационных потерь можно рассматривать как подсистему (объект, элемент) некоторой экономической системы, представляющей собой эксплуатационное подразделение. Это означает, что все основные положения экономических систем [19] могут быть использованы при анализе процессов создания и эксплуатации ЛА.

В зависимости от типа самолета в качестве таких экономических систем выступают эксплуатационные подразделения следующих уровней:

– частное лицо (1–2-местные самолеты);

– спортивное общество (спортивная авиация);

– фирма (самолеты деловых связей);

– региональные авиаслужбы (самолеты местных авиалиний);

– авиаслужбы страны (самолеты внутренних авиалиний);

– международные авиакомпании (самолеты международных авиалиний).

Каждое из этих эксплуатационных подразделений в той или иной мере оказывает влияние на создание соответствующей (эксплуатируемой им) техники, а также средств обеспечения ее функционирования (рис. 1.9). Заказчики или инвесторы техники подразделений имеют разные итоговые цели ее создания, разные условия функционирования и потому формируют различные требования и назначения. При этом для каждого ЛА характерны свои потери, как по величине, так и по виду своего проявления, что обусловливает необходимость анализа потоков техническо-экономического риска.


Рис. 1.9


Жизненный цикл. Истоки технического риска.

На рис. 1.10 показана на системном уровне взаимосвязь среды жизнедеятельности, науки, технических и технологических объектов.

В основе такого взаимодействия лежит обмен информацией Jx от среды к науке Jy, от науки Jy – к технике Jz о процессах x, y и z, формируемых средой, наукой и техникой соответственно. В процессе такого обмена возникают погрешности и ошибки, свойственные контролю, обработке и передаче информации. Так, в процессе изучения среды жизнедеятельности, которая является источником информации и базовой основой для построения математических и иных моделей, возникают погрешности ?1, которые зависят от средств измерения и свойств среды жизнедеятельности как носителя информации Jx.


Рис. 1.10


Численные характеристики погрешности ?1 в процессе научных исследований видоизменяются, как правило, увеличиваются, и на входе в подсистему (3) приобретают новое значение ?2. В процессе создания новой техники или технологий ?2 видоизменяется, превращаясь, с одной стороны, в случайные факторы W31(?1, ?2, ?3, y, z), которые воздействуют на среду жизнедеятельности, а с другой – в ?3, которые наблюдает наука с целью корректировки математических или иных моделей. Среда жизнедеятельности реагирует на W31 и создает на входе (3) случайные факторы W13(?1, x, t).

В процессе взаимодействия между подсистемами (2) и (3) возникают противоречия, обусловленные трудностями, а подчас и невозможностью выполнения всех требований, сформулированных наукой, подлежащих реализации на этапе создания новых технико-технологических объектов. Это обусловлено, чаще всего, отсутствием соответствующей производственной базы, например, для обеспечения заданной точности и надежности функционирования самолета или заданной точности конструктивного исполнения несущих аэродинамических поверхностей.

При этом наука задает расчетную или потребную точность, например в виде погрешности ?2, а на практике получают возможную погрешность ?3, которая, как правило, превышает ?2. В результате ухудшаются все показатели, например тактико-технические данные самолета, такие как дальность полета, расход топлива, грузоподъемность, ресурс, категория по взлету и посадке.

Ограничимся основными требованиями к авиации, которые сформулируем следующим образом:

1) авиация должна оптимальным или наилучшим образом реализовать свое целевое назначение, так например, самолет должен перемещаться в пространстве с минимальными энергетическими затратами при прочих равных условиях;

2) функционирование авиации должно быть безопасным в целом, для биосферы, и в частности, для тех, кто ее использует, так например, вероятность катастрофы для самолета не должна превышать 10–8.

Невыполнение указанных требований приводит к соответствующим неучтенным или сверхнормативным потерям, которые включают, в частности, потери финансовых средств, направленных на создание новой техники.

Процессу создания и эксплуатации самолета сопутствуют следующие потери:

R– от поломки или разрушения самолета;

R– эксплуатационные, из-за несовершенства организации работ по подготовке к эксплуатации;

R– на этапе научно-исследовательских работ;

R– на этапе опытно-конструкторских работ.

Таким образом, потери R = (R1, R2, R3, R4) при создании и эксплуатации представляют собой векторную величину, включающую в себя четыре компоненты, каждая из которых также является векторной величиной.

Потери Ri связаны с жизненным циклом, который включает в себя следующие этапы (рис. 1.11): научно-исследовательский, опытно-конструкторский, серийное производство, эксплуатационный. Согласно схеме на рис. 1.11, инициатором создания того или иного проекта является инвестор-1, на средства которого в объеме (Z1 + Z2) организуются научно-исследовательские работы (НИР), опытно-конструкторские работы (ОКР), производство. Реализовав объект на рынке-2 по цене Z3, он должен получить прибыль П1 = [Z3 – (Z1 + Z2)] > 0.


Рис. 1.11


Инвестор-2, купив объект по цене Z4, организует его эксплуатацию, представив его на рынок-3 (услуг) для потребителя услуг (10). В процессе эксплуатации ивестор-2 от потребителя получает Z5 – стоимость услуг. При известных эксплуатационных расходах, ресурсе объекта инвестор-2 имеет возможность определить прибыль.

Перечень расходов, сопутствующих жизненному циклу, включает в себя: 1) создание самолета, в том числе научно-исследовательские работы, проектирование, производство и испытание опытных образцов; 2) серийное производство; 3) эксплуатационные расходы, в том числе организацию управления воздушным движением, аэродромное и техническое обслуживания. Все эти расходы должны окупаться за счет коммерческих перевозок за период эксплуатации, в качестве которого может выступать ресурс работы планера самолета. При этом Z5 есть функция таких факторов, как стоимость тонны километра перевозимого груза, которая изменяется случайным образом во времени; количество километров, налетанных самолетом и прочее.

Потери инвестора представляют собой превышение расходов над доходами за месяц, год или за весь период эксплуатации данного самолета или всех самолетов данной серии. Каждый из этапов жизненного цикла характеризуется определенными потерями, которые представляют собой этапный риск (рис. 1.12). Потери на каждом из этапов работ зависят от величин погрешностей ?iR , допущенных при проведении работ, а также от совокупности средств Аi , с использованием которых проводились работы. В итоге получаем суммарные потери ?4R, которые можно представить в виде


?4R = ?(?1R, ?2R, ?3R, A1, A2, A3),


где ? – оператор преобразования.


Рис. 1.12


В заключение отметим суть проблемы рисков и безопасности полета. Задача исследователя – изучить истоки рисков и средств обеспечения безопасности. В историческом плане эта проблема эволюционировала от простого к сложному. Выделим ряд этапов эволюции.

Этап 1. Создание модели самолета и выбор таких конструктивных параметров, при которых его полет возможен.

Этап 2. Выбор параметров системы «самолет – пилот».

Этап 3. Выбор параметров и свойств системы «самолет – пилот – пилотажно-навигационное оборудование».

Этап 4. Выбор параметров и свойств системы «самолет – пилот – пилотажно-навигационное оборудование – СПКР (система предупреждения критических режимов)».

Этап 5. Выбор параметров и свойств системы «самолет – пилот – пилотажно-навигационное оборудование – СПКР – СОПР (система оптимизации режима пилотирования)».

Каждому этапу соответствовал свой уровень решения проблем: регулярность, безопасность, экономичность.

На этапе 1 решалась проблема безопасности. На этапе 2 решалась проблема безопасности и частично регулярности. На этапе 3 – задача безопасности, регулярности и частично экономичности. На этапе 4 резко увеличен показатель безопасности путем введения СПКР, а на этапе 5 резко увеличился показатель экономичности путем введения СОПР.

1.3. Математическая модель оценки эффективности функционирования микроавиационной системы

Уточним понятие микроавиационной системы, которую мы в дальнейшем, при экономическом анализе, будем именовать микроэкономической системой.

Самолет как физический объект начинает функционировать с того момента, когда он становится элементом макроэкономической системы, т. е. представляет собой микроэкономическую авиационную систему. Далее мы будем ее называть технико-экономической системой в силу свойств ее подсистем или просто системой.

Наша задача – разработать теоретические основы функционально-экономического анализа системы, включающей: самолет и техническо-организационные структуры, обеспечивающие реализацию услуг пассажирам (касса, система посадки и т. д.) и организацию полета (в том числе экипаж, аэродромное техническое обслуживание и т. д.).

В своей совокупности это есть система, которой присущи техническое обеспечение и экономическое обеспечение, включающее организацию финансовых потоков от пассажиров и оплату работы всех систем, обслуживающих полет самолета.

1.3.1. Требования к математической модели

Рассмотрим условие стабильности и эффективности функционирования такой микроэкономической системы как самолет.

Самолету как микроэкономической системе свойственно создавать несколько моделей финансовых потоков (переменных во времени).

I. Затратная модель финансовых потоков включает следующие затратные модели:

– НИР и ОКР создания новой модели самолета или модификации старой модели;

– производства;

– эксплуатации.

II. Модель поступления финансовых потоков в процессе эксплуатации, необходимая для анализа окупаемости, компенсации затратных финансовых потоков.

При этом модель финансовых потоков микроавиационной системы, представляющей самолет как экономический объект (рис. 1.13), включает два потока:

?е – расходные потоки финансовых средств;

?п – приходные потоки финансовых средств.

Вложение финансовых средств ?n(t), например, от инвестора происходит в момент времени t0, равное стоимости самолета Dg(t0). Будем полагать в общем случае, что готовый самолет у инвестора эксплуатирующая организация забирает в «кредит». Это означает, что организация обязуется средства инвестора в размере Dg(t0) стоимости самолета возвратить с процентами в течение времени [t0,T].

При этом эксплуатирующая организация не выкупает, а берет самолет в лизинг (кредит) под проценты, которые она выплачивает инвестору. Обозначим эти проценты Пg(t).


Рис. 1.13


Кроме того, эксплуатирующая организация планирует получать на свое развитие соответствующие проценты. Обозначим эти проценты П1.

Таким образом, социальная система [16] в лице пассажира оплачивает за полет сумму, которая включает:

– проценты по депозиту;

– проценты по кредиту;

– расходы по эксплуатации.

В итоге самолет как экономическая система, управляемая эксплуатационной организацией, создает финансовые потоки D как функции времени. Эти потоки зависят как от свойств самолета, так и эксплуатирующей организации. Поэтому в математической модели их необходимо рассматривать совместно во взаимном влиянии.

В дальнейшем будем различать самолет как физическую систему и самолет как микроэкономическую систему, включающую экипаж и другие организационно-управляющие системы.

Одним из условий выживаемости в процессе эксплуатации самолета является постоянная приспосабливаемость к непрерывным изменениям внешних условий функционирования. При построении математической модели будем иметь в виду следующее:

– микроэкономическая система (самолет) рассматривается как система, состоящая из взаимосвязанных частей [11];

– осуществляется учет влияния окружающей среды для достижения максимальной прибыли [12];

– управленческие решения принимаются на основе изучения и учета всей совокупности ситуационных факторов.

При этом важными являются ситуации, обусловленные конкретными эксплуатационными обстоятельствами, которые оказывают влияние на функционирование системы в данный момент времени. Важными для системы являются выделение и оценка роли наиболее значимых факторов прибыли и убытков, воздействуя на которые можно достичь поставленную цель.

В данной главе мы будем формировать математическую модель количественной оценки функционирования системы. С этой целью разработаем математическую модель движения финансовых потоков через микроэкономическую систему.

На основе вышеизложенного сформируем требования к математической модели финансовых потоков, порожденных микроэкономической системой. Модель должна:

– содержать средства анализа поведения финансовых потоков при введении различных управляющих воздействий;

– позволять прогнозировать прибыль в различные моменты времени;

– отражать влияние внешних и внутренних возмущающих факторов, обусловливающих потери микроэкономической системы.

1.3.2. Динамическая модель баланса финансовых потоков

При оценке потерь и прибыли будем рассматривать финансовые потоки, порожденные пассажиропотоком или грузопотоком в единицу времени данным самолетом в рамках системы.

Для вывода уравнения, описывающего финансовые потоки, формируемые в процессе эксплуатации самолета как финансовой системы, воспользуемся балансом потоков финансовых средств, поступающих на вход и затрачиваемых системой в некоторый момент времени t. Примем, что процесс поступления средств и расходы на реализацию полетов для перевозки пассажиров или (и) грузов происходят непрерывно во времени. Это приемлемо, так как мы предполагаем, что данный самолет в единицу времени перевозит достаточно большое количество пассажиров или грузов, а рассматриваемый интервал времени достаточно большой. Например, если единица времени – сутки, за которые самолет совершил несколько полетов, а общий интервал времени – десятки суток, то данное допущение приемлемо. Отметим, что данное допущение не принципиально. При необходимости в дальнейшем мы всегда можем перейти к дискретной модели, описывающей процесс от одного полета до другого.

В дальнейшем будем пользоваться средними значениями величин на малом, но конечном интервале времени. В рассматриваемых условиях это финансовые или энергетические потоки. Эти величины будем считать непрерывными и дифференцируемыми по времени без специальных оговорок.

Составим уравнение баланса финансовых потоков на входе и выходе объекта (рис. 1.13) в произвольный момент времени t. Термин «поток» в дальнейшем понимается как изменение изучаемой величины (процесса) в единицу времени, т. е. как производная рассматриваемой величины по времени.

При этом имеет место следующая модель баланса финансовых потоков [16, 19]:



где D = D(t) – объем финансовых средств микроэкономической системы, созданных ею на данный момент времени t в процессе своего функционирования; ?n = ?n(t) – поток поступающих финансовых средств; ?e = ?e(t) – поток расходов, т. е. средств, направленных на реализацию процесса «пассажиропотока» («грузопотока»); Dg – гарантированный запас средств в микроэкономической системе, ниже которого объем средств опускаться не должен, поскольку в этом случае микроэкономическая система не сможет функционировать; D– объем имеющихся средств, включая стоимость самолета (величина непостоянная для каждого самолета) и средств реализации полетов, в начальный момент времени t = t0, которые можно назвать депозитом (как в банке).

Завершение этапа функционирования (при t = T) самолета происходит либо по причине выработки ресурса, либо по причине катастрофы, либо на конкурентной основе. При этом имеем время работы самолета, т. е. время Т получения прибыли.

Система (1.3) описывает баланс финансовых динамических потоков, который представляет одну из форм проявления фундаментальных законов сохранения энергии в технико-экономической среде.

Поток расходов ?e(t) представим в виде


?e(t) = ?k(t) + ?g(t) + ?r(t),          (1.4)


где ?k(t) – поток средств, направляемых на организацию максимальных пассажироперевозок на рынке услуг; ?g(t) – поток средств, направленный на компенсацию средств, полученных по договору лизинга; ?r(t) – поток средств на организационно-техническое обслуживание микроавиационной системы (самолет и система обслуживания), включая ремонт и восстановление техники после аварий и катастроф.

При этом, как правило, внедрение новой техники увеличивает расходы, т. е. ?k(t), но уменьшает вероятность Р2 аварий и катастроф, т. е. материальных затрат.

Представим поток ?r в виде


?r(t) = ?s(t) + ?ca(t) + ?T(t) + ?o(t),          (1.5)


где ?зп(t) – поток заработной платы; ?oc(t) – поток расходов на развитие основных средств; ?н(t) – поток налогов; ?пр(t) – поток средств на прочие расходы.

Поток поступлений имеет место с рынка услуг. Эти поступления включают


?n(t) = ?p(t – ?)[1 + П*(t – ?)],          (1.6)


где ?p(t) – финансовые потоки, формируемые системой, согласно стоимости услуг в момент времени (t – ?), т. е. предшествующий моменту времени их оказания t; П*(·) – компенсационная компонента на оказываемые услуги, назначенная в процессе анализа и прогнозирования рынка услуг и состояния среды функционирования микроэкономической системы.

Величину П*(·) представим в виде



где ? – время в днях, в течение которого осуществляется подготовка и реализация услуг пассажироперевозок; П(t – ?) – проценты на вложение ?p назначенные в момент времени (– ?). Проценты П*(·) назначает микроавиационная система – на вложение, т. е. то, что должен возвратить ей потребитель услуг, например, пассажир.

Поясним роль и место ? в соотношении (1.6), которое записано для момента времени t возврата вложенных средств. Считаем, что «кредит» выдан в момент времени t* = – ? (рис. 1.14). Мы предполагаем, что финансы могут выдаваться непрерывно во времени и на время ? = const (рис. 1.15).

Кроме того, возможны ситуации когда ?p могут выдаваться на различное время ?i в различные моменты времени ti. При этом модель ?n должна быть дискретной, т. е. рассматриваться ?n(ti), а соотношение (1.6) должно быть записано в виде


?n(ti) = ?p(ti – ?i)[1 + ?(ti – ?i)].


Рис. 1.14                                              Рис. 1.15


Так как услуги (в виде ?p) формируются задолго до их реализации, например, в момент времени – ?, то ?p, сформированные в момент времени – ? (? > 0) и реализованные в момент времени t можно считать кредитом со стороны микроэкономической системы для пассажиров, который возвращают с процентами П(·), входящими в стоимость билетов пассажира.

При этом проценты П(·) являются функциями вероятностей Р2 риска аварий и катастроф, т. е. П(·) = П(Р2; t). В результате для создания математической модели расчета П(Р2; t) необходимо построить модель расчета Р2, а затем модель процентной компенсации возможных потерь микроэкономической системы, зависящих от уровня риска материальных потерь при авариях и катастрофах самолета.

Поток финансовых средств (расходов ?g), направленных на компенсацию депозитных средств, полученных, например, по договору лизинга, можно записать в виде



где ?g(t – ?1) – поток средств в момент времени – ?1, отданных микроэкономической системой; ?1 – время, за которое был проведен расчет с инвестором; Пg(– ?1) – процентная ставка по лизингу (депозиту), назначенная инвестором или оговоренная в договоре лизинга.

Этот процесс, как правило, не управляем во времени. Однако в общем случае проценты по договору лизинга могут быть оговорены и являться функцией времени t. Время ?1 – время, в течение которого запланирована выплата стоимости самолета.

Система уравнений (1.3)?(1.8) описывает баланс финансовых потоков в микроэкономической системе, включающей самолет и объекты, организующие и обслуживающие его эксплуатацию, в процессе которой осуществляются пассажиро– или грузоперевозки.

Мы получили детерминированную динамическую модель микроавиационной системы, позволяющую прогнозировать ее поведение во времени, оценивать эффективность ее функционирования, т. е. выполнять режимы, в которых имеют место прибыль или убытки. Последние возникают под воздействием управляющих воздействий, к которым отнесем:



скачать книгу бесплатно

страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26