Технологическое управление системами управления воздушным движением и их информационно-справочное обеспечение

· прогнозируемую воздушную обстановку;

· формуляры ожидания;

· планы полетов;

· текущую метеорологическую информацию.

При этом диспетчеру доступны все основные инструментальные средства АС УВД:

· масштабирование и центровка изображения в различных окнах;

· включение и выключение отдельных элементов картографии;

· настройка параметров отображения первичной радиолокационной информации;

· настройка информационного содержания, вида (одно-, двух- или трехстрочные) и размеров шрифта для формуляров сопровождения в различных секторах;

· открытие дополнительных окон ДВО;

· статический и динамический измерители;

· вектор прогнозирования на оперативно задаваемое время;

· подсветка траекторий ВС;

· отображение конфликтных и потенциально конфликтных ситуаций;

· работа с плановой информацией; работа с метеоинформацией;

· ввод в формуляры сопровождения заданных эшелонов, позывных ВС и других параметров;

· электронное согласование; прием и передача управления;

· создание и вызов индивидуальных настроек рабочего экрана; запись настроек;

· настройка яркости для отдельных элементов отображения (картография, первичная и вторичная РЛИ, азимутально-дальномерная сетка, фон экрана).

Рабочее место инструктора - пилота-оператора поставляется в двух вариантах - на базе рабочего места диспетчера радиолокационного контроля и на базе рабочего место диспетчера КДП. В обоих случаях инструктору доступны все диспетчерские функции. Кроме того, имеются дополнительные возможности по управлению ходом упражнения в целом или отдельными ВС. Рабочее место инструктора включает модуль регистрации ошибок, тренирующихся (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 - Вид окна рабочего места инструктора

Помимо окон, имеющихся в интерфейсе рабочего места диспетчера, для инструктора предусмотрены окна:

· стандартной фразеологии;

· поданных команд;

· согласования со смежными пунктами;

· управления вылетом ВС.

Для управления ВС инструктору - пилоту-оператору доступны следующие операции и команды:

· передача управления между операторами;

· разрешение/запрещение занятия исполнительного старта;

· разрешение/запрещение взлета; задание высоты;

· задание высоты на указанный пункт; задание курса;

· установка курса параллельно оси трассы;

· установка скоростей;

· отворот от маршрута;

· полет на указанный пункт;

· полет в зону ожидания и выполнение полета в зоне ожидания;

· задержка разворота;

· изменение маршрута полета;

· выполнение полета ВС по траекториям SID/STAR.

Инструктор также имеет возможность управлять ходом выполнения упражнения и при этом:

· запускать, останавливать и приостанавливать упражнение;

· добавлять и удалять по ходу упражнения ВС;

· имитировать отказы оборудования;

· задавать особые случаи в полете.

Команды подаются при помощи клавиатуры или манипулятора «мышь».

В тренажере имитируются следующие особые случаи:

· пожар на воздушном судне;

· отказ двигателя;

· разгерметизация;

· потеря радиосвязи;

· потеря ориентировки.

Блок записи хода выполнения упражнения. В тренажере по ходу упражнения ведется запись воздушной обстановки. При этом фиксируются следующие ситуации:

· столкновение ВС с препятствиями или другими ВС;

· опасные сближения между ВС;

· попадание ВС в зону грозы, обледенения или болтанки.

Блок подготовки упражнений включает:

· модуль генерации структуры воздушного пространства;

· модуль генерации картографической информации;

· модуль подготовки упражнений.

3.2 Функции и программы

Для программирования тренировок служит генератор упражнений, представляющий собой интегрированную среду, предназначенную для создания и редактирования сценариев упражнений. Программа отображается в виде страниц, соответствующих разделам редактирования сценария.

Страница «Схема» предназначена для просмотра, проверки и быстрой коррекции воздушной и метеорологической обстановки на определенный момент времени от начала упражнения. При прокрутке программы упражнения изменяются динамическая воздушная обстановка и координаты очагов метеообразований. Для быстрой коррекции воздушной обстановки предусмотрена возможность переноса ВС по маршруту [1,3,4].

Страница «План полетов» предназначена для создания и редактирования плана полетов на основе загруженной схемы аэропорта. План полетов представляет собой таблицу, в которой данные сгруппированы по столбцам. Для заполнения строк плана вводятся параметры, указанные в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Страница «План полетов»

№, п/п	Параметр
1	Время
2	Позывной
3	Код ответчика
4	Тип ВС
5	Эшелон
6	Маршрут
7	Особые случаи
8	Правила полетов
9	Аэродром вылета
10	Аэродром назначения
11	Аэродром запасной
12	Метеоминимум

Маршрут можно выбрать из списка или задать произвольный маршрут, не определенный в схеме аэропорта. Для вылета и прилета задаются профили полета.

При вводе особых случаев задаются его тип, время наступления и вариант действий (реакция)экипажа.

Программа позволяет автоматически формировать план полетов с заданной интенсивностью. В зависимости от параметров программа может создавать конфликтный или бесконфликтный план полетов. Возможен и комбинированный вариант, например, создается упражнение с необходимым числом конфликтных и особых ситуаций, а после «разбавляется» автоматически созданной воздушной обстановкой заданной интенсивности.

Страница «Типы ВС» предназначена для редактирования ЛТХ ВС, добавления новых типов ВС и удаления неиспользуемых.

Страница «Метеоусловия» предназначена для ввода и редактирования метеоусловий на аэродроме (скорость и направление ветра у земли, на высоте круга и на эшелоне перехода и по эшелонам, дальность видимости, направление ветра, коэффициент сцепления, атмосферное давление, температура) и описания метеообстановки по высотам. Изменение погоды задается на любой отрезок времени.

Страница «Метеообразования» предназначена для ввода очертаний и характеристик гроз, зон обледенения и очагов болтанки. По каждому метеообразованию вводятся следующие параметры:

· нижняя и верхняя граница; интенсивность;

· время появления и время пропадания;

· скорость и направление перемещения.

Программа предназначена для конфигурирования и запуска тренажера, обработки и просмотра видеоинформации. При помощи программы задаются количество запускаемых в данной конфигурации комплектов, типы рабочих мест (инструктор, пилот-оператор, диспетчер) и зоны УВД для каждого места. Кроме того, задаются доступ к сервисным функциям в тренажере и настройки каналов радиосвязи.

Перед запуском тренажера программа тестирует наличие компьютеров в сети, проверяет соответствие выбранного упражнения текущей конфигурации, выдает сообщения о корректности запуска тренажера на удаленных компьютерах.

При работе с видеофайлами программа выдает отсортированную информацию о тренировавшихся диспетчерах, фактическом времени тренировки, задействованных зонах УВД, оценке и замечаниях инструктора. Программа также позволяет запускать просмотр видеоинформации. Модули генерации структуры воздушного пространства и картографической информации.

Модуль генерации структуры предназначен для формирования базы данных, описывающих конфигурацию воздушного пространства. Модуль позволяет создавать упражнения для различных аэропортов и зон управления. Данные о воздушном пространстве включают:

· поворотные пункты (ППМ);

· трассы;

· схемы захода на посадку и выхода из района аэродрома;

· траектории движения ВС в плане и вертикальные профили;

· границы секторов управления в плане и по вертикали.

Модуль генерации картографической информации предназначен для формирования картографической картинки на рабочем месте диспетчера и позволяет создать изображение, максимально близкое к используемому в повседневной работе.

3.3 Режимы

Каналы ожидания настраиваются после определения зоны управления. Для удобства работы диспетчера обычно создаются один канал ожидания для вылетающих ВС и каналы ожидания, определяющие направление на точку входа ВС в зону. Таким образом, зона делится на несколько секторов, затем определяется, в какой сектор попадает точка входа ВС в зону.

Для гибкой настройки под стандарты конкретного аэропорта фразеология вынесена в отдельный файл, доступный для исправления. Фразы задаются в текстовом формате, для вставки текущих параметров упражнения введены макрокоманды, добавляемые в основной текст.

Встроенная связь позволяет организовать на каждом рабочем месте до 10 каналов связи. Одновременно может работать один канал на прием и один на передачу. В настройках канала связи указываются его название и список абонентов, которым будет передаваться звук при нажатии на кнопку канала.

Отображение пеленгационной информации настраивается следующим образом. Указываются зоны управления, общие для инструктора и диспетчера. При нажатии инструктором кнопки имитации АРП у соответствующего диспетчера отображается пеленгационная информация. Кнопки имитации пеленгатора и радиосвязи могут объединяться.

Движение ВС просчитывается согласно введенным тактико-техническим данным и заданному в плане полетов маршруту и профилю полета.

Для изменения траектории полета вручную имеются следующие функции:

· задание нового маршрута;

· полет в зону ожидания;

· уход на второй круг;

· отворот от маршрута;

· задание курса.

После задания нового маршрута ВС автоматически выполняет полет по введенной траектории.

При полете в зоне ожидания ВС выходит на плановый маршрут через указанное время либо по команде пилота-оператора.

При уходе на второй круг ВС следует по схеме, ожидая новую команду выполнения захода на посадку.

Отворот от маршрута используется для создания бокового интервала между ВС. После расхождения ВС дается команда выхода на плановый маршрут.

При изменении курса полета ВС следует заданным курсом до следующего изменения траектории.

Границы зон ответственности диспетчеров часто не совпадают с рубежами приема-передачи. В тренажере введен параметр, определяющий, на каком удалении от зоны может находиться рубеж приема-передачи управления. Если удаление пункта обязательного донесения от границы не больше заданного параметром, ВС докладывает о входе в зону над этим пунктом. Если на заданном удалении нет рубежей приема-передачи управления, то о входе в зону докладывается в момент пересечения границы.

Аналогичный алгоритм используется для доклада о выходе из зоны.

Инструкторы разделяют управление воздушной обстановкой либо по зонам, либо по воздушным судам. В первом случае ВС автоматически переходит на управление инструктора в момент входа в его зону. В случае, когда зона закреплена за несколькими инструкторами, ВС движется в автоматическом режиме до взятия на управление одним из инструкторов. Для воздушных судов, находящихся вне зон управления, статус принадлежности инструктору прогнозируется по траектории.

Инструктор имеет возможность изменять упражнение в ходе тренировки в зависимости от того, как тренируемый справляется с упражнением. Для этого инструктору доступны функции добавления новых ВС в план полетов, удаления существующих ВС, изменения времени появления ВС на маршруте. При добавлении нового ВС в план полетов необходимо задать следующие параметры:

· время появления ВС;

· код ответчика;

· номер рейса;

· тип ВС;

· высоту полета;

· маршрут;

· скорость.

Маршрут выбирается из списка существующих маршрутов либо задается произвольно. Если тренажер запущен с имитацией рабочих мест ДПС-ДПР, то кроме маршрута полета необходимо указать маршрут руления и номер стоянки. Для оперативности ввода некоторые параметры заполняются автоматически, в зависимости от типа ВС и маршрута полета [8].

Кроме данных о воздушной обстановке в видеофайл записывается информация о зоне полетов, используемых типах ВС, командах управления и фразеологии. Запись хода упражнения возможна, как минимум, двумя способами. В первом случае пишется состояние всех объектов через определенный интервал времени (чаще всего период обзора локатора). Во втором случае записываются команды, влияющие на изменение параметров траектории объектов. Размер записываемых данных во втором случае на порядок меньше.

В заключение следует отметить, что подробное описание одного из реальных диспетчерских тренажеров, получивших наибольшее распространение в нашей стране, имеет целью продемонстрировать на его примере широкие возможности тренажеров, а также перспективы их дальнейшего развития. Действительно, идеология построения тренажера, модульная структура его программного обеспечения позволяют в дальнейшем кроме традиционных источников информации о ВО, таких как РЛС и АРП, имитировать и перспективные системы, такие как АЗН-В.

4. Эксплуатация КСА и АС УВД

4.1 Нормирование технико-экономических показателей

Определение объекта радиотехнического обеспечения полетов.

Организация радиотехнического обеспечения полетов (РТОП) и авиационной электросвязи в гражданских центрах ЕС ОрВД регламентируется такими нормативными документами, как Воздушный кодекс, Федеральные авиационные правила (ФАП), руководства, инструкции и т. д.

Объект РТОП и связи представляет собой совокупность соответствующих средств, вспомогательного и технического оборудования (средства автономного электропитания, линии связи, передачи данных и управления и т. д.), размещенных в определенных пунктах в стационарном или мобильном вариантах, обслуживаемых инженерно-техническим персоналом и предназначенных для обеспечения полетов ВС, а также производственной деятельности предприятий ГА [9].

К объектам РТОП относят командно-диспетчерские пункты (КДП), приемнопередающие центры (ППЦ), радиолокационные системы посадки (РСП), инструментальные системы посадки (ИСП), обзорные радиолокаторы (ОРЯ), внутрипортовую связь и др. Особую группу составляют КСА и АС УВД.

Объектообразующими показателями являются функциональное назначение, территориальное расположение, тип основного средства объекта (радионавигация, радиолокация, связь и т. п.) и ряд других параметров.

Состав объекта определяется проектной документацией при строительстве или реконструкции (модернизации) аэропорта (центра УВД).

КСА и АС УВД, как и другие средства радиотехнического обеспечения полетов и авиационной электросвязи (средства РТОП и связи) -- это техническое средство (изделие), изготовляемое и поставляемое в соответствии с техническими условиями и предназначенное для выполнения определенных функций по радиотехническому обеспечению полетов и/или авиационной электросвязи в ЕС ОрВД либо для обеспечения производственной деятельности предприятия ГА [9].

К средствам РТОП относятся радиостанции, радиолокаторы, радиопеленгаторы, системы отображения, магнитофоны, системы речевой связи и другие изделия, выполняющие конкретные функции в соответствии с техническими условиями на них.

Конструктивное исполнение КСА и АС УВД, как и других средств РТОП и связи, должно обеспечивать:

· автоматический переход с основного комплекта на резервный без потери полноты и качества выполняемых функций:

· возможность ручного перехода на резервный комплект;

· модульный принцип построения средства с разделением на рациональное число составных функциональных частей;

· размещение в стационарных помещениях, кузовах или контейнерах;

· возможность демонтажа средства, находящегося в контейнерах или кузовах, и установки его в стационарном помещении;

· возможность функционального наращивания средств; выполнение операций технического обслуживания и ремонта;

· эксплуатацию в соответствии с требованиями охраны труда, пожарной безопасности и промышленной санитарии;

· исключение возможности ошибочных действий инженерно-технического персонала при замене узлов, блоков и плат в процессе технического обслуживания.

Под стандартизацией следует понимать установление в государственных (и международных) масштабах единых норм требований, предъявляемых к оборудованию аэропортов, воздушных трасс и центров УВД. Само слово стандарт имеет, как известно, двойной смысл. С одной стороны, это норма, которой предписано следовать, с другой - типовой вид оборудования, который удовлетворяет определенным условиям в отношении качества материалов, компоновки и физических свойств. Стандартизация обеспечивает не только единые нормы и требования, но и совместимость различного рода оборудования за счет его унификации (приведения к единой норме и форме).

Для авиационного оборудования, в том числе средств РТОП, связи и технических средств УВД, важнейшими являются стандарты на интерфейс, включающие как эргономические требования (например, к пультам), так и нормы, относящиеся к форме передаваемой информации (сетевые протоколы). Система стандартов включает ГОСТы, нормы годности (НГ), технические условия (ТУ) и международные нормы (нормы ИКАО).

Вместе с тем очевидно, что стандарты не являются навсегда застывшими, они должны развиваться, изменяться по мере совершенствования оборудования и его функциональных возможностей (в мировой практике это отражено в специальном термине - SARPS).

Стандарты, таким образом, задают основные общепринятые нормы, а конкретная реализация оборудования того или иного типа для определенного разработчика-изготовителя определена специальным правом на его производство и поставку-сертификатом. Необходимым условием для допуска нового типа оборудования к эксплуатации на аэродромах, с которых осуществляются перевозки пассажиров, является наличие на данный тип оборудования сертификата, выданного в соответствии с установленными правилами уполномоченным органом.

Новым типом оборудования является вновь разрабатываемое, а также серийно производимое или импортируемое оборудование, ранее допущенное к эксплуатации на аэродромах, с которых осуществляются перевозки пассажиров.

В настоящее время на основании «Соглашения о гражданской авиации и об использовании воздушного пространства» стран-членов СНГ таковым является Авиарегистр Межгосударственного авиационного комитета (МАК).

Порядок сертификации определяется правилами, которые принимаются соответствующим постановлением Совета по авиации и использованию воздушного пространства и вводятся на территории каждого государства авиационными администрациями (правительственными органами). Целью разработки подобных правил является обеспечение разработчиков и изготовителей оборудования аэродромов руководящим материалом по правилам выдачи сертификата типа оборудования (сертификационных документов), а также по порядку и контролю за его серийным производством.

Правила по сертификации включают сертификационные требования к оборудованию аэродромов, которые направлены на обеспечение безопасности полетов. Перечень оборудования, на которое распространяются требования правил по сертификации, является приложением к ним. Сертификационными требованиями в общем виде являются требования основных руководящих документов, определяющих порядок организации и обеспечения полетов на аэродромах и в аэропортах. В настоящее время такими документами в России являются нормы годности к эксплуатации в СССР оборудования гражданских аэродромов и воздушных трасс, Федеральные авиационные правила по различным направлениям организации и обеспечению полетов, руководства и т. п., а также введенные в действие международные стандарты ИКАО и других международных организаций.

Для получения сертификата на оборудование предприятие-разработчик (изготовитель) оформляет соответствующую заявку. Заявителем может быть любая разрабатывающая или производящая организация, имеющая соответствующий сертификат на производство данного типа оборудования, за исключением импортируемого оборудования.

Орган по сертификации в процессе рассмотрения заявки определяет соответствующую научно-исследовательскую организацию ГА, которая в дальнейшем участвует в процессе сертификации. Для оборудования систем УВД в настоящее время такой организацией является ГосНИИ «Аэронавигация» [5, 7, 8].

Если к моменту подачи заявки отсутствуют сертификационные требования на данный тип оборудования, заявителем совместно с научно-исследовательской организацией ГА определяется состав и объем требований с учетом обеспечения соответствующего уровня безопасности полетов и представляется в Авиарегистр МАК для согласования в качестве проекта сертификационных требований, на основе которого осуществляется сертификация данного типа оборудования.

В процессе сертификации устанавливается соответствие оборудования сертификационным требованиям, действующим на момент подачи заявки.

Для установления соответствия оборудования сертификационным требованиям и подтверждения типовой конструкции заявитель проводит сертификационные испытания. О сроках и месте проведения сертификационных испытаний оборудования заявитель уведомляет Авиарегистр МАК.

До проведения сертификационных испытаний заявитель определяет типовую конструкцию оборудования и подготавливает проект эксплуатационной документации.

Объем сертификационных испытаний определяется программой, разрабатываемой заявителем совместно с научно-исследовательской организацией ГА. назначенной Авиарегистром МАК, и подлежащей согласованию.

В случае выявления в процессе сертификационных испытаний недостатков оборудования, связанных с невыполнением отдельных сертификационных требований, заявитель обязан устранить указанные недостатки до завершения сертификационных испытаний.

По результатам испытаний заявитель оформляет Акт сертификационных испытаний с заключением о соответствии оборудования сертификационным требованиям и подтверждении типовой конструкции оборудования, а также при необходимости уточняет проект эксплуатационной документации.

Акт сертификационных испытаний должен быть согласован с научно-исследовательской организацией ГА.

Владелец сертификата типа оборудования обязан:

· получать от Авиарегистра МАК одобрение на внесение изменений в эксплуатационную документацию при проведении усовершенствований или модернизации данного оборудования в части сертификационных требований;

· контролировать наличие у предприятия, на котором осуществляется серийное производство данного типа оборудования, сертификата Авиарегистра МАК на этот вид деятельности;

· при изменении перечня предприятий, на которых осуществляется серийное производство данного типа оборудования, информировать Авиарегистр МАК;

· при реорганизации, перепрофилировании, ликвидации или других изменениях в деятельности владельца сертификата безотлагательно информировать Авиарегистр МАК.

Владелец сертификата ведет контрольный экземпляр эксплуатационной документации, внося необходимые изменения и дополнения, связанные с модернизацией данного типа оборудования.

Изменения в эксплуатационную документацию, связанные с модернизацией оборудования в части сертификационных требований, могут вноситься владельцем сертификата только после одобрения этих изменений Авиарегистром МАК.

Новое оборудование разрабатывается в соответствии с техническим заданием, утвержденным специально уполномоченным органом Федеральной исполнительной власти в областях ГА по согласованию с профилирующими научно-исследовательскими организациями, заинтересованными министерствами и ведомствами.

Государственные и эксплуатационные, а также сертификационные испытания новых образцов средств РТОП и связи производятся на предприятиях ГА комиссией с участием представителей всех заинтересованных организаций.

Объем испытаний определяется соответствующими программами и методиками.

Предприятия, которым поручено проведение испытаний, обязаны:

· выделить специалистов по согласованию с предприятием-изготовителем и совместно с ним обеспечить их подготовку для технической эксплуатации испытываемых средств;

· обеспечить необходимыми техническими средствами для обслуживания;

· выполнять техническое обслуживание, предусмотренное программой и методикой испытаний;

· вести учет отказов и неисправностей, имевшихся в процессе испытаний;

· дать оценку эксплуатационной документации на достаточность данных и сведений, необходимых для диагностирования причин отказа, локализации листа повреждения, вплоть до неремонтируемого элемента и выполнения работ по замене отказавшего элемента;

· выполнять по решению комиссии другие необходимые работы под руководством представителей предприятия-изготовителя.

Результаты испытаний средств РТОП и связи оформляются актами, в которых делается заключение:

· о принятии (не принятии) средства на оснащение предприятий ГА и передачу в серийное производство (по государственным испытаниям);

· о принятии (не принятии) технического средства в эксплуатацию.

Ввод новых образцов технических средств в эксплуатацию осуществляется после завершения эксплуатационных испытаний и устранения замечаний.

4.2 Управление надежностью функционирования АС УВД

Качество функционирования АС УВД, как и средств РТОП и авиационной связи, определяется совокупностью их свойств, обуславливающих способность выполнять заданные функции в соответствии с назначением. Одно из важнейших свойств -- надежность включает комплекс показателей, таких как безотказность, ремонтопригодность, контролепригодность, готовность, непрерывность, целостность, долговечность и сохраняемость [5,6,7].

Основные факторы, влияющие на показатели надежности, таковы:

· схемно-конструктивное исполнение блоков, приборов и модулей, качество используемых комплектующих элементов;

· уровень резервирования;

· степень автоматизации диагностики;

· уровень надежности электроснабжения;

· степень защиты информации;

· организация технической эксплуатации, качество технического обслуживания и ремонта;

· квалификация, профессиональная подготовка и дисциплина диспетчеров, операторов и инженерно-технического персонала;

· условия эксплуатации: электромагнитные поля, климатические и метеорологические факторы, ионосферные явления, аномалии в распространении радиоволн и пр.;

· условия транспортировки и хранения.

Важнейшими аппаратно-программными способами обеспечения надежности и безопасности в любых информационно-вычислительных системах сетевой структуры, к которым относятся АС УВД, являются резервирование, автоматизация диагностики и защита от несанкционированного доступа к информации и ошибочных действий персонала.

Надежность средств вычислительной техники (процессоров, серверов, рабочих станций, мониторов, блоков бесперебойного питания и пр.) весьма высока. Поэтому при эксплуатации АС УВД определяющей становится роль человеческого фактора и конкретных условий.

Известные аналитические методы расчета параметров надежности, основанные на вероятностном подходе и использующие экспоненциальные аппроксимации характеристик интенсивности отказов, позволяют получать достоверные оценки, как правило, при относительно большой частоте отказов, когда работает закон больших чисел. Значительные математические трудности возникают и при учете взаимозависимости отказов и неисправностей в больших системах со сложной структурой, к которым относятся АС УВД.

В связи с этим структурно-аналитические методы расчета надежности обладают большой погрешностью (обычно они дают пессимистический прогноз), и поэтому предпочтение следует отдавать прямому экспериментальному методу. (Строго говоря, исключительно аналитических методов не существует, поскольку исходные данные, такие как характеристики надежности элементов аппаратуры и дискретных неделимых компонентов, получают в результате испытаний, т. е. эмпирически.)

Прямые экспериментальные методы расчета характеристик надежности используют статистические данные испытаний, опытной проверки и эксплуатации в реальных условиях, а формулы непосредственно вытекают из соответствующих определений. Пожалуй, единственная трудность в последнем случае состоит в учете различных условий эксплуатации.

Приведем формулы для расчета основных параметров надежности, особо важных для АС УВД, так как они, как уже отмечалось, прямо и непосредственно влияют на уровень безопасности контролируемых полетов в ВП.

Числовой характеристикой непрерывности может служить вероятность того, что оборудование будет работоспособно в течение определенного интервала времени. Другим способом оценки непрерывности является вероятность отсутствия прерываний. (Естественно, практически вместо вероятностей подсчитывают частоты наступления соответствующих событий.)

Количественной мерой такого свойства, как готовность, является отношение фактического времени выполнения заданных действий (от момента начала до завершения операций) к запланированному интервалу функционирования. (При расчетах с использованием опытных данных оперируют со средними выборочными временными интервалами или их максимальными значениями.)

С характеристиками непрерывности и готовности связан коэффициент оперативной готовности, равный вероятности того, что система (или подсистема), находящаяся в режиме ожидания, окажется работоспособной в произвольный момент времени и будет функционировать безотказно в течение заданного временного интервала.

При оценке надежности аппаратуры используют среднее время наработки на отказ (безотказной работы).

Если оценивается готовность системы (подсистемы) в случае, когда вероятность отказа не зависит от момента начала функционирования, то коэффициент оперативной готовности принимают равным отношению интервала безотказного функционирования к сумме этого интервала со средним временем восстановления при отказе.

Время восстановления работоспособности включает интервал времени, затрачиваемого на отыскание причин отказа (повреждений) и устранение последствий отказа. Организационные задержки при этом учитываются отдельно (время, затрачиваемое на доставку блоков, узлов аппаратуры и пр.).

Наряду с отказами и неисправностями, нарушающими работоспособность, в вычислительных системах и средствах связи возможны сбои, выражающиеся в искажении информации, которые, однако, не приводят к полному (или частичному) отказу и необходимости перехода на резервный канал, замене или ремонту (к этой категории относятся и самовосстанавливающиеся отказы).

В информационно-вычислительных системах (ИВС) сбои могут приводить к их «зависанию», когда система «рассыпается». Методы защиты информации и обеспечения безопасности в ИВС рассмотрены в главе 12.

Целостность системы, характеризующая степень доверия к результатам функционирования системы, оценивается вероятностями ложных тревог и правильного реагирования на входные воздействия (инициацию).

Обычно вычисляются такие показатели надежности, как среднее время наработки на отказ и коэффициент готовности.

Для последовательного соединения элементов (4.1-4.3):

(4.1)

(4.2)

(4.3)

где - интенсивность отказов блока ; - интенсивность отказов элемента (модуля); Т0 - средняя наработка на отказ блока; Тв - среднее время восстановления; - интенсивность восстановления; - коэффициент готовности.

При расчете делаются следующие допущения:

· распределение вероятностей отказов и восстановления подчиняется экспоненциальному закону;

· отказы элементов независимы;

· ограниченное восстановление;

· контроль работоспособности идеален.

Для случая дублирования, когда схему можно представить как параллельное соединение двух однотипных модулей ( и ) предположении, что при отказе одного из параллельно соединенных элементов не происходит перерыва в работе, среднее время наработки на отказ рассчитывают по формуле (4.4)

. (4.4)

Если система представляет собой последовательное соединение п восстанавливаемых элементов, то для расчета основных показателей надежности используют следующие соотношения (4.5):

(4.5)

а коэффициент готовности i-гo элемента рассчитывают по формуле (4.6)

(4.6)

В этой формуле Т0 и Тв - среднее время наработки на отказ и восстановления i-ro элемента.

Предполагается, что отказы независимы, а при восстановлении любого отказавшего элемента остальные работают в ненагруженном режиме.

Коэффициент оперативной готовности К0 можно определить из соотношения (4.7):

(4.7)

Если во время восстановления отказавшего элемента все остальные простаивают, то среднее время наработки на отказ и время восстановления следует рассчитать по формулам (4.8):

(4.8)

При анализе надежности KAC и АС УВД в их структурных схемах можно выделить последовательное соединение n основных элементов, каждый из которых при отказе может быть занесен на любой из m резервных. В этом случае для расчета надежности используют следующие формулы (4.9):

(4.9)

где - общее количество элементов; - число сочетаний из N элементов по i.

При этом предполагается, что все элементы (как основные, так и резервные) имеют одинаковую интенсивность отказов и время восстановления .Полагается также, что время, затрачиваемое на обнаружение отказа и переключение на резервный элемент, пренебрежимо мало.

Коэффициент оперативной готовности К0 в этом случае вычисляется по формуле (4.10):

(4.10)

где - функция надежности.

Долговечность системы (подсистемы) характеризуется наработкой (ресурсом) и продолжительностью эксплуатации (сроком службы) с начала эксплуатации или ее возобновления после ремонта и вплоть до списания.

Контролепригодность средств автоматизации характеризуется средней (или максимальной) продолжительностью поиска неисправной составляющей (блока. модуля, платы и т. д.) [6,7].

В процессе эксплуатации показатели безотказности, контролепригодности и долговечности оцениваются по результатам анализа статистических данных об отказах, неисправностях, а также причинах их возникновения.

Учет и анализ отказов и повреждений производится в целях:

· оценки надежности серийно выпускаемых средств автоматизации процессов УВД;

· установления причин их возникновения, разработки предложений по их устранению;

· уточнения сроков технического обслуживания;

· улучшения эксплуатационной технической документации; уточнения объемов и состава ЗИП;

· подтверждения технических ресурсов.

Вся информация об отказах и неисправностях хранится в банке данных системы диагностики и заносится в формуляр (паспорт) системы.

Еще недавно вопрос о применение универсальных аппаратных средств массового производства в системах УВД, которые являются системами жизнеобеспечения с максимальными требованиями к надежности и ремонтопригодности, казался спорным. Однако опыт ряда зарубежных и отечественных фирм и эксплуатация оборудования производства фирмы «НИТА» показали, что при выборе комплектующих категории «промышленная», а также аппаратуры производства непосредственно от разработчика (так называемая «белая сборка») обеспечивается достаточно высокий уровень надежности.

При переходе на микропроцессорную элементную базу важнейшим фактором, влияющим на устойчивость функционирования и надежность, становятся условия эксплуатации.

Микропроцессорная техника имеет более жесткие требования к климатическим условиям (температура и влажность воздуха, уровень радиации, пыльность, вибрации и т. п.), а также к защите от внешних воздействий по линиям электропитания и связи. В нынешних производственных условиях, когда объекты УВД. здания и сооружения, в которых размещается современное оборудование, проектировались и строились без учета резко возросших требований к условиям эксплуатации, эксплуатирующим предприятиям очень трудно обеспечить весь спектр климатических и технических условий. Высокое сопротивление заземления при наличии статического электричества приводит к сбоям в работе ПО, ОС ОП и выходу из строя плат и устройств (например, от случайного прикосновения человека, на котором скопился избыточный потенциал).

В этих условиях обязательными требованиями к проектированию и укомплектованию оборудования и объектов являются:

организация электроснабжения с применением устройств бесперебойного питания в широком диапазоне параметров (как правило, не менее±10% по напряжению и ±2% по частоте переменного тока);

обеспечение сопротивления заземления в соответствии с нормами электробезопасности и условиями эксплуатации оборудования;

обеспечение нормальных климатических условий эксплуатации в помещениях с применением систем кондиционирования и вентиляции;

укомплектование систем электроснабжения и связи устройствами защиты от импульсных бросков токов и напряжений.

Изменение условий эксплуатации и способов поддержания эксплуатационной готовности связано со смещением уровня, на котором специалисты осуществляют управление и настройку оборудования, с аппаратного на программный. Объем работ по проведению диагностики и восстановительному ремонту аппаратной части сведен к минимуму. Эти работы выполняются методом поблочной замены из комплекта запасных частей (ЗИП). При отказах окончательная диагностика и ремонт осуществляются только специализированными и авторизованными производителем организациями.

Однако пользователю, имеющему соответствующую подготовку и санкционированный доступ к функциям (системный администратор), обеспечивается возможность с помощью встроенных систем диагностики и управления проанализировать происходящие процессы (зафиксированные события), приведшие к нештатному режиму, затем провести локализацию отказа для определения неисправного блока (модуля) и восстановить работоспособность в соответствии с инструкцией по эксплуатации. В этих условиях значительно повышаются требования к специалистам, обеспечивающим эксплуатацию и сопровождение оборудования, в области знаний и умения ориентироваться как в прикладной, так и системной частях ПО отдельных блоков и системы в целом.

Для обеспечения необходимого уровня подготовки эксплуатационного персонала и пользователей КСА и АС УВД фирмы-производители должны проводить их специальную подготовку перед вводом оборудования в эксплуатацию. Для несложных систем и комплексов обучение может проводиться и на месте их установки. Для больших комплексов и АС УВД требуется специальная подготовка инженерно-технического персонала на базе фирмы-разработчика (производителя) в целях углубленного изучения принципов организации и функционирования этого сложного оборудования.

4.3 Эксплуатационная документация

Все оборудование, от опытных образцов до серийных изделий, поставляемое на предприятия, должно иметь в комплекте эксплуатационные (Таблица 4.1) документы (ЭД).

Таблица 4.1 - Виды эксплуатационных документов

Вид документа	Определение
Руководство по эксплуатации	Документ, содержащий сведения о конструкции, принципе действия, характеристиках (свойствах) изделия, его составных частей и указания, необходимые для правильной и безопасной эксплуатации изделия (об использовании по назначению, техническом обслуживании, текущем ремонте, хранении и транспортировании) и оценок его технического состояния при определении необходимости отправки в ремонт, а также сведения по утилизации изделия и его составных частей
Инструкция по монтажу, пуску, регулированию и обкатке изделия	Документ, содержащий сведения, необходимые для монтажа, наладки, пуска, регулирования, обкатки и сдачи изделия и его составных частей в эксплуатацию на месте его применения
Формуляр	Документ, содержащий сведения, удостоверяющие гарантии изготовителя, значения основных параметров и характеристик (свойств) изделия, сведения, отражающие техническое состояние данного изделия, сведения о сертифика¬ции и утилизации изделия, а также сведения, которые вносят в период его эксплуатации (длительность и условия работы, техническое обслуживание, ремонт и другие данные)
Продолжение таблицы 4.1
Паспорт	Документ, содержащий сведения, удостоверяющие гарантии изготовителя, значения основных параметров и характеристик (свойств) изделия, а также сведения о сертификации и утилизации изделия
Этикетка	Документ, содержащий гарантии изготовителя, значения основнык параметров и характеристик (свойств) изделия, сведения о сертификации изделия
Каталог деталей и сборочных единиц	Документ, содержащий перечень деталей и сборочных единиц изделия с иллюстрациями и сведения об их количестве, расположении в изделии, взаимозаменяемости. конструктивных особенностях и материалах
Нормы расхода запасных частей	Документ, содержащий номенклатуру запасных частей изделия и их количество, расходуемое на нормируемое количество изделий за период их эксплуатации
Нормы расхода материалов	Документ, содержащий номенклатуру материалов и их количество, расходуемое на нормированное количество изделий за период их эксплуатации
Ведомость комплектов запасных частей, инструмента и принадлежностей (ЗИП)	Документ, содержащий номенклатуру, назначение, количество и места укладки запасных частей, инструментов, принадлежностей и материалов, расходуемых за срок службы изделия

Эксплуатационные документы предназначены для ознакомления с конструкцией изделий, изучения правил их эксплуатации (использования по назначению, технического обслуживания, текущего ремонта, хранения и транспортирования). В них отражаются данные, удостоверяющие гарантируемые изготовителем значения основных параметров и характеристик (свойств) изделия, приводятся сведения по его эксплуатации за весь период (длительность и условия работы, техническое обслуживание, ремонт и пр.), а также указания по его утилизации [4,9,10].

Виды и состав эксплуатационных документов определяются соответствующими стандартами - ГОСТами.

К эксплуатационным документам относят текстовые и графические рабочие конструкторские документы, которые в отдельности или в совокупности дают возможность ознакомления с изделием и определяют правила его эксплуатации.

Номенклатуру ЭД, необходимых для обеспечения эксплуатации изделия, устанавливают в соответствии с таблицей 4.1. В ЭД на изделие включают в необходимых объемах сведения об изделии в целом и составных частях, установленных на изделии к моменту поставки его заказчику (потребителю). ЭД на составные части изделия допускается включать в ЭД на изделие по согласованию с заказчиком (при его наличии).

Описание и правила эксплуатации составных частей, в том числе покупных изделий, содержатся, как правило, в соответствующих эксплуатационных документах на изделие в качестве их самостоятельных разделов, подразделов и пунктов.

В зависимости от особенностей изделия, объема сведений по нему и условий эксплуатации допускается:

· разделять документ на части;

· разрабатывать объединенные ЭД (допускается выпускать на изделие один эксплуатационный документ).

Объединенному ЭД присваивают наименование и код вышестоящего документа. Номенклатура эксплуатационных документов приведена в приложение А.

Степень деления ЭД на части, разделы, подразделы и пункты определяет разработчик изделия в зависимости от объема помещаемых в ЭД сведений. Допускается отдельные части, разделы и подразделы ЭД объединять или исключать, а также вводить новые.

В ЭД, поставляемых с изделием, должна в обязательном порядке содержаться следующая информация:

· наименование и номер стандарта, обязательным требованиям которого должно соответствовать изделие;

· основные сведения, технические данные и потребительские свойства;

· правила и условия эффективного и безопасного использования, хранения, транспортирования и утилизации;

· ресурс, срок службы и сведения о необходимых действиях потребителя по его истечении, а также о возможных последствиях при невыполнении указанных действий;

· гарантии изготовителя (поставщика);

· сведения о сертификации (при ее наличии);

· сведения о приемке.

На конструктивно простейшие изделия, объем сведений по которым незначителен, эксплуатационные документы допускается не составлять, а необходимые сведения размещать (маркировать) на самом изделии или на фирменной табличке, прикрепляемой к нему.

Как правило, чем сложнее по конструкции и структуре изделие, тем больше степень деления документации на книги и разделы. Например, документация на КСА УВД «Альфа» состоит из следующих документов:

· руководство по эксплуатации; техническое описание;

· инструкция по монтажу, пуску и регулированию;

· руководство администратора;

· руководство пользователя (диспетчера);

· руководство оператора;

· руководство пользователя (сменного инженера);

· формуляр;

· ведомость ЭД;

· ведомость ЗИП.

Для системы точного времени «Метроном» первые семь документов объединены в «Руководство по эксплуатации».

Для каждого изделия, как правило, в комплект должны входить запасные части, принадлежности и материалы, требуемые для поддержания его в эксплуатационной готовности в течение определенного срока.

За основной норматив потребности в запасных частях (НЗЧ) принимают норму их расхода на срок службы одного изделия, исчисляемый наработкой (в часах, циклах, километрах, календарном времени и т. п.).

НЗЧ должны быть рассчитаны применительно ко всей номенклатуре запасных частей на основе показателей надежности изделия и его составных частей, результатов испытаний, опыта эксплуатации аналогичных изделий.

НЗЧ состоит из разделов:

· составные части собственного производства;

· покупные изделия и их составные части.

Раздел Составные части собственного производства содержит сборочные единицы и детали, изготовленные производителем изделия и другими изготовителями изделий в виде запасных частей. Раздел должен состоять из подразделов по видам изделий в порядке их записи в спецификации, наименования подразделов должны соответствовать наименованиям видов изделий.

Раздел Покупные изделия и их составные части содержит сборочные единицы и детали, которые не изготавливает производитель изделия или запасных частей. Они, как правило, являются покупными или поступают по кооперации.

По своему назначению комплекты ЗИП подразделяются на следующие виды:

· гарантийный;

· эксплуатационный;

· ремонтный.

Гарантийный комплект предназначен для обеспечения работоспособности изделия в период распространения условий гарантии производителя или поставщика этого оборудования.

Эксплуатационный комплект рассчитывается на весь период эксплуатации (ресурс).

Ремонтный комплект предназначается для проведения плановых и внеплановых ремонтных работ, которые предусмотрены руководством или инструкцией по эксплуатации, силами обслуживающего персонала [4].

Переход на микропроцессорную технику в целом изменил условия эксплуатации оборудования. Лишь незначительное количество блоков и модулей ремонтопригодны в условиях эксплуатации. Основным методом восстановления работоспособности оборудования при отказах и неисправностях становится поблочная замена на исправный элемент из состава комплекта ЗИП. В этом случае роль инженерно-технического персонала сводится к оперативной локализации отказа (неисправности) с учетом данных системы диагностики с последующей заменой неисправного элемента. Таким образом осуществляется обслуживание по состоянию.

4.4 Взаимодействие поставщика с эксплуатантами

При оснащении центров УВД сложными комплексами и системами, особенно такими, как АС или КСА УВД, необходимо тесное взаимодействие специалистов организации-заказчика (или получателя), которая в дальнейшем будет эксплуатировать это оборудование, с организацией-поставщиком (производителем). Взаимодействие начинается еще на этапе разработки технических документов, в которых должны быть предусмотрены все особенности конфигурации системы (изделия).

Основными документами такого рода являются:

· техническое задание (требования);

· технический проект;

· рабочий проект.

Как правило, техническое задание (или технические требования) разрабатывается на этапе заключения договора поставки оборудования.

Все сложные системы и комплексы, находящиеся в серийном производстве, имеют большой набор функций и вариантов взаимодействия с источниками и потребителями информации, так как еще на этапе их разработки задаются максимально высокие требования для данного класса (типа) оборудования.

Открытость архитектуры современных информационно-вычислительных систем обеспечивает возможности конфигурирования комплексов под конкретные условия объекта, на котором предполагается их эксплуатация. Специалисты должны установить основные конструктивные и технические параметры, которые и будут определять конфигурацию и решаемые задачи.

Таковыми, например, являются:

· типы и количество источников и потребителей информации;

· места размещения оборудования;

· количество рабочих мест основного и технического персонала;

· схема электропитания;

· системы связи и передачи сигналов;

· схема резервирования.

Исходя их этого определяется комплектация оборудования и программного обеспечения.

Следующим этапом, как правило, являются заводские эксплуатационные испытания образцов оборудования, к которым привлекаются представители организации-заказчика (покупателя) оборудования. На заводских испытаниях проверяются комплектация оборудования, его основные технические характеристики, основные функции и режимы работы согласно техническому заданию. В заводских условиях в качестве источников и потребителей информации, а также систем, которые должны сопрягаться с поставляемой АС или КСА УВД, используются имитаторы сигналов, тестовые и контрольные записи информации и другие данные (сигналы реальных РЛС и пр.). Уточняются картографическая, аэронавигационная, плановая информация, схема абонентов системы связи и другие технические и структурные данные, необходимые для наладки комплексов и систем.

По результатам заводских испытаний дается заключение о готовности поставляемого оборудования к отгрузке на место его планируемой установки.

При выполнении монтажных и пусконаладочных работ на объекте также требуется тесное взаимодействие специалистов заказчика и поставщика. Безусловно, работы проводятся в соответствии с проектной документацией, однако в реальных условиях в процессе работы может возникнуть значительное число вопросов, которые должны решаться в том числе и с участием специалистов эксплуатационной организации (заказчика). При организации АС УВД во вновь построенных или реконструированных помещениях специалисты заказчика, как правило, привлекаются при прокладке линий связи и электроснабжения, размещении оборудования в диспетчерских и аппаратных залах, а также для решения эргономических вопросов.

Особенно актуальным такое взаимодействие становится при модернизации центров УВД, когда новая система устанавливается и некоторое время работает параллельно с действующей (без прерывания процесса УВД). В этих условиях необходимо обеспечить монтаж сетей электроснабжения, пультового и другого оборудования без помех для действующих сетей и оборудования. В таких ситуациях работы проводятся в несколько этапов, предусматривающих развертывание нового оборудования и поэтапный ввод его в эксплуатацию.

По завершении монтажных и пусконаладочных работ проводятся приемосдаточные испытания, к которым привлекаются специалисты всех организаций, участвующих в заказе, поставке и вводе комплекса в эксплуатацию. Научное сопровождение испытаний осуществляет отраслевая научно-исследовательская организация (на сегодняшний день в отношении оборудования центров УВД такой организацией является ГосНИИ «Аэронавигация»),

В процессе приемо-сдаточных испытаний проверяется работа всех подсистем АС УВД в комплексе, а также их взаимодействие с источниками и потребителями информации. При испытаниях проводятся работы по проверке технических и эксплуатационных характеристик, уточняются параметрические настройки и заполнение баз данных актуальной информацией. Проводятся наземные и летные проверки радиолокационных и радиотехнических средств обеспечения полетов в целях уточнения их технических характеристик на местах установки в реальных условиях эксплуатации [7].

...