Запропоновано систему підтримки прийняття рішень (СППР) авіадиспетчера щодо оптимізації вибору альтернативного варіанта завершення польоту в позаштатних ситуаціях, що потребують вимушеної посадки повітряного судна (ПС). В якості критерію ефективності потенційних альтернатив завершення польоту визначено потенційний збиток у випадку вибору певної альтернативи за умови обмеженого часу польоту ПС до місця посадки, що не перевищує критичний час. Формалізовано якісні характеристики потенційного збитку. Розроблено структуру СППР авіадиспетчера, визначено достатній мінімум інформації для її ефективного функціонування. Запропоновано моделі та алгоритми, що забезпечують ефективне та надійне функціонування кожної з підсистем СППР. Розроблено інформаційну модель та програмне забезпечення СППР з використанням сучасних технологічних методів та засобів. Надано інформацію про одержані нові наукові результати, практичну реалізацію та ефективність розробленої СППР авіадиспетчера в позаштатних польотних ситуаціях.

  Скачати повний текст

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної наукової задачі, пов'язаної з розробкою методу та моделі оптимізації планування завантаження вантажного рампового повітряного судна в умовах мультилагового маршруту з метою скорочення часового інтервалу, відведеного на виконання процедур із комерційного наземного обслуговування, за умов виконання обмежень з безпеки польотів (центрування/балансування літака).Розроблено метод оптимізації планування завантаження повітряного судна з метою зменшення часу на хендлінгові операції в умовах мультилагових перевезень, який враховує критерій пріоритетності завантаження вантажу, не порушуючи при цьому показників безпеки польотів, такі як центрування та балансування повітряного судна. Побудовано алгоритми прийняття рішень при плануванні завантаження рейсу, що діють у складі “rule-based” експертної системи, база знань якої створена з використанням інформації, отриманої від експертів у галузі вантажних авіаперевезень. Розроблено комплексну модель оптимізації планування завантаження повітряного судна, що надає змогу автоматизувати процес планування завантаження, зменшити кількість помилок при плануванні рейсу та враховувати незапланований вантаж, не порушуючи вимог центрування/балансування.Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному: вперше розроблено метод оптимізації планування завантаження повітряного судна з метою зменшення часу на хендлінгові операції та послідовного скорочення операційних витрат в умовах мультилагового маршруту, який базується на врахуванні критерію пріоритетності завантаження вантажу в залежності від порядку його доставки за умови виконання обмежень на безпеку польотів (центрування та балансування повітряного судна); вперше розроблено модель оптимізації планування завантаження на основі пріоритетного алгоритму завантаження повітряного судна, який на відміну від існуючих враховує послідовність вивантаження вантажу на проміжних ділянках мультилагового маршруту з дотриманням допустимих показників із центрування/балансування, що надає змогу мінімізувати час завантаження і хендлінгові витрати у перерахунку на кожний рейс; удосконалено алгоритм прийняття рішень при плануванні завантаження вантажного повітряного судна, який відрізняється від існуючих врахуванням умов невизначеної кількості вантажних контейнерів (засобів пакетування) та маршруту, який складається з декількох пунктів призначення, що дозволяє зменшити час завантаження повітряного судна при мультилагових перевезеннях; адаптовано евристичний метод прийняття рішень до застосування в процесі планування завантаження повітряного судна, що дозволяє використовувати досвід висококваліфікованого наземного персоналу з метою удосконалення процедури завантаження.Практичні результати спрямовані на підвищення ефективності та безпеки комерційного обслуговування повітряного судна та інтенсифікацію використання парку повітряних суден авіакомпанії за допомогою зменшення тривалості хендлінгових операцій в умовах мультилагового маршруту:Практичне значення одержаних результатів визначається успішним застосуванням комп'ютерної моделі оптимізації планування завантаження в операційній діяльності авіакомпанії. Створений алгоритм оптимізації та тривимірна модель завантаження повітряного судна ІЛ-76 реалізовані в програмі Blender Version 2.83. Експериментальні дослідження показали, що впровадження моделі дозволяє зменшити середній час завантажувально-розвантажувальних операцій на прямих рейсах авіакомпанії майже на 7%, а на мультилагових рейсах – до 12%. Основні результати роботи впроваджено у навчальний процес Льотної академії Національного авіаційного університету та у практичну діяльність ТОВ «Авіакомпанія ЗетАвіа» що підтверджується відповідними актами реалізації. Основні результати досліджень рекомендується використовувати в процесі професійної підготовки спеціалістів з організації та планування польотів (Ground Dispatch) та безпосередньо завантаження повітряного судна (Loadmaster).Доведено економічну ефективність від впровадження розробленої моделі у вигляді зменшення операційних витрат авіакомпанії.^UThe thesis is devoted to solution of the relevant scientific task related to the development of load optimization method and model for the ramp cargo aircraft during the multileg route with the aim of reducing the handling operations time duration subject with safety restrictions (aircraft weight and balance).The load planning optimization method to reduce the time for handling operations in the conditions of multilag transportation was developed in this work that counts a cargo priority loading criteria, without exceeding the air safety rates such as weight and balance restrictions. The load planning decision-making algorithms were developed that act based on data of the “rule-based” expert system, in which knowledge base is created through the information, obtained from the range of questioned experts of the air cargo transportation sector. The complex load planning optimization model was developed that enables to automate the load planning process, reduce the number of errors in flight planning and to consider the unplanned “last-minute cargo” without exceeding the weight and balance limits. The scientific novelty of received results consists in the following statements: for the first time was developed the load planning optimization method to reduce the time for handling operations and consequently to cut the operating costs in the conditions of a multilag route, that based on the criterion of cargo loading priority depending on the order of its delivery, without exceeding the flight safety limits (aircraft weight and balance); for the first time was developed the complex load planning optimization model based on the aircraft priority loading algorithm that considers sequence of unloading of cargo on the intermediate sections of a multilag route with observance the acceptable rates of weight and balance and enables to minimize the aircraft loading time and handling costs per one flight on the contrary with other existing models; improved load planning decision-making algorithm of the cargo aircraft with unspecified ULD amount and multileg route conditions that differs from the other decisions; adapted heuristic decision-making method of the aircraft load planning process that enables to use the high quality staff decisions to upgrade the loading procedures.The practical results are directed to improve the effectiveness and safety while maintaining the handling procedures and intensify the air company aircraft fleet with reduction of the handling procedures duration in the multileg conditions.The practical value of the obtained results is determined with a successful application of the load planning optimization computer model in the air company operations. The developed optimization algorithm and 3D aircraft ІL-76 loading model was implemented to the Blender Version 2.83 program. Experimental data from the range of LLC «Aircompany ZetАvіа» flights demonstrated that the model implementation has enabled to reduce the average loading/unloading time on the range of direct flights to 7% and on the multileg flights to 12%. The main results of the work are implemented in the educational process of the Flight Academy of the National Aviation University and in operations work of the LLC «Aircompany ZеtАvіа» that is proved by the relevant implementation acts. The main research results are recommended to be exploited in the professional training of load planning staff (Ground Dispatch) and directly with Loadmasters.The economic effectiveness after the implemented load planning model in the form of operating cost reduction was justified.

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної наукової задачі, пов'язаної з необхідністю розробки методів та моделей оптимізації взаємодії операторів аеронавігаційної системи (АНС) – пілота та авіадиспетчера – в процесі сумісного прийняття рішень (СDМ) в особливих випадках в польоті (ОВП). Наукова новизна отриманих результатів дисертаційної роботи полягає в наступному:вперше:отримано детерміновані, стохастичні та нестохастичні моделі СDМ пілотом та авіадиспетчером в ОВП;запропоновано метод та модель оптимізації стратегій CDM пілотом та авіадиспетчером в ОВП в конфліктній ситуації;розроблено метод та модель інтелектуальної обробки даних при оцінюванні ризику CDM пілотом та авіадиспетчером в ОВП на основі штучної нейронної мережі;удосконалено: методи CDM операторами АНС в умовах визначеності, ризику та нестохастичної невизначеності з урахуванням взаємодії пілота та авіадиспетчера при виникненні ОВП;метод інтегральної оцінки ефективності інтелектуальної системи підтримки сумісного прийняття рішень (ІСПСПР) на основі своєчасності та безпомилковості прийняття рішень операторами АНС шляхом введення додаткового критерію узгодженості CDM;дістали подальшого розвитку:еволюція моделей людського фактору в напрямку вдосконалення процесу CDM операторами АНС та впровадження інтелектуальних систем, що призведе до запобігання та мінімізації людських помилок в результаті їх своєчасного виявлення і якісного аналізу;проблеми та особливості взаємодії пілота та авіадиспетчера в процесі CDM в ОВП.^UThe dissertation is devoted to solving a topical scientific problem related to the need to develop methods and models for optimizing the interaction of Air Navigation System (ANS) operators – pilot and air traffic controller – in the process of collaborative decision making (CDM) in flight emergencies (FE). The scientific novelty of the obtained results of the dissertation is as follows:for the first time:deterministic, stochastic and non-stochastic CDM models by the pilot and air traffic controller in FE were obtained;the method and model of optimization of CDM strategies by the pilot and the air traffic controller in FE in a conflict situation are offered;the method and model of intelligent data processing for risk assessing of CDM by the pilot and air traffic controller in FE based on an artificial neural network are developed;were improved:CDM methods by ANS operators in conditions of certainty, risk and non-stochastic uncertainty, taking into account the interaction of the pilot and the air traffic controller in FE;a method of integrated assessment of the effectiveness of the intelligent support system of collaborative decision making (ISSCDM) based on the timeliness and correctness of decision making by ANS operators by introducing an additional criterion of CDM coordination;were received further development:evolution of human factor models in the direction of improving the CDM process by ANS operators and the introduction of intelligent systems, which will lead to the prevention and minimization of human errors as a result of their timely detection and qualitative analysis;problems and features of interaction between the pilot and the air traffic controller in the CDM process in FE.

У дисертаційній роботі вирішено актуальну наукову задачу, яка полягає в обґрунтуванні та розробці моделей та методів розрахунку показників залишкового ресурсу радіоелектронної системи (РЕС) літака, що зменшить поточні витрати на обслуговування літака при одночасному забезпеченні безвідмовної та безпечної експлуатації повітряного судна.Розроблено загальні положення з розрахунку показників залишкового ресурсу РЕС літака, що становлять методичну основу методики розрахунку і включають ієрархічну схему розрахунку, процедуру розбиття функціональних систем, функціональних вузлів і комплектуючих виробів на невідновлювані та відновлювані об'єкти з повними, мінімальними або неповними відновленнями; процедуру розробки нових або використання відомих математичних моделей процесів відмов і відновлень для відповідних об'єктів; загальні положення щодо оцінки технічного стану та обгрунтування ознак граничних станів РЕС літака, інші загальні положення.Показано, що оцінку граничних станів РЕС літака доцільно здійснювати за сукупністю показників, що відображають стан комплектуючих виробів, функціональних вузлів і систем, складових частин РЕС, кабельних виробів, матеріалів, допоміжних пристроїв і їх показників надійності. Отримано узагальнення відомих математичних моделей потоку відмов комплектуючих виробів при необмеженій кількості мінімальних відновлень кінцевої тривалості.Розглянуто математичні моделі потоку відмов комплектуючих виробів схемної позиції з кінцевим числом відновлень різної глибини протягом призначеного строку служби, показана доцільність їх використання при розрахунках показників залишкового ресурсу.Введено поняття залишковий ресурс і залишкове напрацювання для відновлюваних виробів, відповідні показники залишкового ресурсу і залишкового напрацювання.Розглянуто математичні моделі для розрахунку показників залишкового ресурсу і залишкового напрацювання відновлюваного виробу з одним ресурсним елементом при кінцевому числі повних або мінімальних відновлень комплектуючих елементів. Отримано узагальнення цих моделей для відновлюваного виробу з кількома ресурсними елементами.Отримано розрахункові відносини для показників залишкового ресурсу і залишкового напрацювання функціональних вузлів і систем при кінцевому числі мінімальних відновлень ресурсних елементів.Запропоновано методику розрахунку показників надійності відновлюваного функціонального вузла і системи РЕС літака на подовженому інтервалі експлуатації, що враховує відновлення ресурсу (в повному, неповному або нульовому обсязі) при поточному ремонті тільки у замінного або відновлюваного комплектуючого елемента та незмінність ресурсу інших елементів вузла або системи.Розглянуто особливості розрахунку показників залишкового напрацювання РЕС літака, його функціональних систем. Запропоновано дві схеми наближеного розрахунку з використанням структурних схем надійності; із застосуванням методу фазового укрупнення станів. Розроблено відповідні математичні моделі та досліджено залежності відносної похибки розрахунків величини нестаціонарного коефіцієнта від числа функціональних систем, рівня їх надійності, напрацювання.Показано, що точність розрахунків показників залишкового ресурсу визначається точністю оцінки моменту початку старіння РЕС літака, точністю оцінки лінії регресії для параметра потоку відмов, точністю завдання показників вартісних витрат на експлуатацію РЕС літака і інших показників. Отримано розрахункові співвідношення для оцінки похибок розрахунку показників довговічності. Запропоновано розрахункові співвідношення по оцінці вартісних витрат на експлуатацію РЕС літака, що забезпечують розрахунки економічно вигідних строків служби і прийняття рішень на продовження експлуатації, ремонт або списання літака. Застосування запропонованої методики розрахунку показників залишкового ресурсу ефективно для РЕС літака в цілому і його функціональних систем, за даними експлуатації яких можливе накопичення необхідного обсягу статистичної інформації для побудови регресійних залежностей параметра потоку відмов і інтенсивності відновлень в часі з прийнятною для вирішення завдань продовження ресурсів точністю і достовірністю.Розроблений методичний апарат дозволяє вирішувати ряд актуальних завдань продовження ресурсу РЕС літака, наприклад: формувати сукупність ознак граничних станів РЕС літака для оцінки їх стану на місцях експлуатації; здійснювати розрахунки показників залишкового ресурсу РЕС літака для прийняття рішень на продовження ресурсів, на проведення випробувань лідерних літаків за оцінкою показників залишкового ресурсу, для обгрунтування обсягів випробувань; обґрунтовувати необхідність проведення додаткових випробувань окремих функціональних систем, вузлів, обсяги випробувань та ін.^UThe dissertation solves an urgent scientific problem, which was to substantiate and develop models and methods for calculating the final resource of the radioelectronic system (RES) of the aircraft, which will reduce the current cost of aircraft maintenance while ensuring failure-free and safe operation of the aircraft.The general provisions on calculation of indicators of residual resource of the aircraft RES which make a methodical basis of a calculation technique and include the hierarchical scheme of calculation, procedure of division of functional systems, functional knots and structural products into non-renewable and renewable objects with full, minimum or incomplete restorations are developed; the procedure for developing new or using known mathematical models of failure and recovery processes for relevant objects; general provisions on the assessment of the technical condition and substantiation of the signs of the limit states of the aircraft RES, other general provisions, are developed.It is shown that the assessment of the limit states of the aircraft RES should be carried out on a set of indicators that reflect the state of components, functional units and systems, components of the RES, cable products, materials, accessories and their reliability. A generalization of the known mathematical models of the failure rate of components with an unlimited number of minimal restorations of finite duration is obtained.Mathematical models of the flow of failures of the structural products of the circuit position with a finite number of restorations of different depth during the assigned service life are considered; the expediency of their use in the calculation of residual life is shown.The concept of residual life and residual operating time for renewable products and the corresponding indicators of residual life and residual operating time are introduced.Mathematical models for calculation of indicators of residual resource and residual operating time of the restored product with one resource element at finite number of full or minimum restorations of accessories are considered. Generalizations of these models for a renewable product with several resource elements are obtained.The calculated relations for the indicators of residual resource and residual operating time of functional units and systems at a finite number of minimal renewals of resource elements are obtained.The technique of calculation of indicators of reliability of the restored functional unit and system of the aircraft RES on the extended interval of operation taking into account resource restoration (in full, incomplete or zero volume) at current repair only at a replaceable or renewable component and invariance of a resource of other elements of knot or system is offered.Features of calculation of indicators of residual operating time of the aircraft RES, its functional systems are considered. Two schemes of approximate calculation using structural schemes of reliability; using the method of phase aggregation of states are offered. Appropriate mathematical models are developed and the dependences of the relative error of calculations of the value of the nonstationary coefficient on the number of functional systems, the level of their reliability, operating time are investigated.It is shown that the accuracy of calculations of residual life indicators is determined by the accuracy of estimating the moment of aging of the aircraft RES, the accuracy of regression line estimation for the failure rate parameter, the accuracy of cost indicators for operating the aircraft RES and other indicators. The calculated ratios for estimating the errors in the calculation of durability indicators are obtained. The calculated ratios for estimating the cost of operation of the aircraft RES, which provide calculations of cost-effective service life and decision-making to continue operation, repair or decommissioning of the aircraft, are suggested.The application of the proposed technique of calculating of the indicators of residual life is effective for the aircraft RES as a whole and its functional systems, according to which operation may accumulate the necessary amount of statistical information to build regression dependences of failure rate and recovery intensity over time with acceptable accuracy and reliability.The developed methodical apparatus allows to solve a number of actual tasks of prolongation of a resource of the aircraft RES, for example: to form set of signs of limit states of the aircraft RES for an estimation of their condition on places of operation; to carry out calculations of indicators of residual resource of the aircraft RES for decision-making on extension of resources, on carrying out of tests of leading aircraft on an estimation of indicators of residual resource, for a substantiation of volumes of tests; substantiate the need for additional tests of individual functional systems, components, test volumes, etc.