Владимир Живетин - Введение в анализ риска

Одной из первоочередных задач, стоящих перед проектировщиками и разработчиками таких сложных и дорогостоящих технических систем, как бортовое оборудование самолета, является задача выбора и обоснования технических требований к системе, в которых отражалось бы целевое назначение системы, и которые соответствовали бы научно-техническому потенциалу разработчиков. При проектировании бортового оборудования выбор технических требований к нему должен производиться, исходя из целей и задач, стоящих перед проектируемым самолетом-носителем. Такие цели формулируются, как правило, на качественном уровне и позволяют судить лишь об общем направлении работ по созданию бортового оборудования или его совершенствованию. Для обеспечения необходимой ясности и однозначности формулировок целей последние лучше задать в терминах характеристик бортового оборудования. Для этого генеральную цель – выполнение самолетом полетного задания – приходится разбивать на совокупность более частных, зато более простых и конкретных подцелей, т. е. проводить квантификацию целей. При этом имеют место подцели: обеспечение регулярности полета, безопасности и экономичности.

Осуществив квантификацию, получают многоуровневое иерархическое дерево целей, на нижнем уровне которого оказывается полный набор измеримых целей. Для обеспечения полноты в набор целей нижнего уровня приходится включать цели, характеризующие различные стороны процесса функционирования системы. Дерево целей позволяет иметь полный перечень задач для подсистем любого уровня иерархии. При этом проектировщик формулирует технические задания для подсистем, в которых учитываются цели и задачи более высокого уровня.

Процесс квантификации целей завершен, когда получен набор количественно измеримых подцелей, связанных с показателями эффективности функционирования подсистем и системы, т. е. бортового оборудования в целом. На практике обычно используется следующий чисто эмпирический подход к построению показателей эффективности и оценке качества систем.

Из множества технических показателей систем лицо, принимающее решение, выделяет тот или те, которые, по его мнению, в наибольшей степени характеризуют соответствие системы заданному целевому назначению. Поскольку бортовое оборудование служит для обеспечения регулярности ( R ), безопасности ( Б ) и экономичности ( Э ) полета самолета, последние являются показателями эффективности этого оборудования. Отсюда следует, что задача проектирования заключается в том, чтобы создать такое бортовое оборудование, которое обеспечивало бы самолету заданные значения показателей регулярности, безопасности и экономичности.

Сформируем и обоснуем показатель экономической эффективности бортового оборудования, устанавливающий связь между его техническими характеристиками и стоимостью.

Целью создания нового бортового оборудования или совершенствования старого является, как следует из вышеизложенного, повышение регулярности, безопасности и экономичности полета самолета. Как правило, реализация этой цели поддается экономической оценке, в результате чего могут быть получены зависимости

J 1= J 1(Δ R , Δ Б , Δ Э, T ), J 2= J 2(Δ R , Δ Б , Δ Э ),

где J 1 – прибыль за время T эксплуатации самолета, оснащенного таким бортовым оборудованием; Δ R, Δ Б, Δ Э – соответственно приращения показателей регулярности, безопасности и экономичности полета нового самолета по отношению к аналогичным показателям старого варианта самолета; J 2 – затраты на создание бортового оборудования. Очевидно, экономический эффект от внедрения

Δ J = J 1 – J 2. (1.1)

Рассмотрим вектор А параметров, полностью характеризующих бортовое оборудование. Тогда R=R(A), Б=Б(A), Э=Э(A), и задача заключается в отыскании такого вектора A=A* из допустимого множества Ω доп(А), при котором показатель (1.1) достигает максимального значения, причем допустимое множество Ω доп(А) выбирается так, что на его границе значения Δ J достигают порога П минимальной прибыли, характеризующего целесообразность создания бортового оборудования. Таким образом, задача состоит в отыскании вектора A*, удовлетворяющего условию

В результате задача проектирования бортового оборудования сводится к построению: алгоритма, с помощью которого устанавливается связь между свойствами вектора A и значениями R, Б, Э ; алгоритма вычисления эффекта J 1и затрат J 2в зависимости от R, Б, Э и A, а также метода нахождения A, удовлетворяющего условию (1.2).

Предположим, что показатели регулярности, безопасности и экономичности полета представляют собой вероятности возникновения некоторых событий (например, особых ситуаций, опасных ситуаций, ложных срабатываний). Предположим также, что алгоритм (метод) расчета эффекта J 1в зависимости от значений указанных показателей известен. В качестве такого примера рассмотрим алгоритм, устанавливающий зависимость между эффектом J 1и значениями показателя безопасности полета, под которым будем понимать вероятность или частоту особых ситуаций.

Пусть для всего парка самолетов заданного класса известно общее количество особых ситуаций, имевших место за заданный период времени. Это позволит определить экономические потери, обусловленные такими ситуациями. С другой стороны, предположим, что в результате проектирования будет создано такое бортовое оборудование, которое обеспечит уменьшение особых ситуаций за тот же период времени, в результате чего потери от них составят величину П **. Тогда экономический эффект от эксплуатации самолета-носителя, имеющего такое бортовое оборудование (без учета стоимости самого самолета), выразится следующим образом:

Δ Ј = П * – П **.

С учетом введенных предположений, решение исходной задачи, т. е. определение вектора A *, характеризующего бортовое оборудование и удовлетворяющего (1.2), сведется к задаче определения затрат J 2на создание оборудования, обеспечивающего самолету значения показателей R, Б, Э полета не хуже заданных (требуемых).

Решение данной задачи может быть сведено к последовательному решению следующих двух задач: задачи синтеза структуры бортового оборудования, обеспечивающего значения указанным показателям не хуже требуемых, и задачи определения затрат на создание бортового оборудования, имеющего такую структуру.

Один из путей решения первой задачи заключается в следующем: бортовое оборудование представляется в виде некоторой автоматизированной системы управления полетом. На основании анализа целей, для достижения которых и предназначено названное оборудование, определяются пути и алгоритмы их достижения. Реализация алгоритмов осуществляется посредством связанных между собой функционально-конструктивных модулей (ФКМ), представляющих собой различного рода вычислители, датчики, сигнализаторы, индикаторы, устройства сопряжения вычислителей и приводов рулевых поверхностей.