Автоматизована система управління виробництвом в збійних ситуаціях в аеропорті Сана

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Національний авіаційний університет

УДК 656. 7. 072(045)

Спеціальність 05.22.20 - Експлуатація та ремонт засобів транспорту

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Автоматизована система управління виробництвом в збійних ситуаціях в аеропорті Сана

Альгабрі Табіт Махді Ях'я

Київ - 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі "Збереження льотної придатності авіаційної техніки" Національного авіаційного університету Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Дмитрієв Сергій Олексійович, Національний авіаційний університет, завідувач кафедри "Збереження льотної

придатності авіаційної техніки".

Офіційні опоненти:

- доктор технічних наук, старший науковий співробітник Кучер Олексій Григорович, Національний авіаційний університет, професор кафедри "Авіаційних двигунів".

- кандидат технічних наук Сікорський Євген Олександрович, Український центр науково - методичного забезпечення експлуатації авіаційної техніки (УкрЦЕАТ), начальник відділу.

Провідна установа: Національний технічний університет України "КПІ", кафедра "Приводів та систем керування літальних апаратів",Міністерство освіти і науки України, м. Київ.

Захист відбудеться "18" жовтня 2001 р. о 1500 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.062.03 у Національному авіаційному університеті за адресою: 03058, м. Київ-58, проспект Космонавта Комарова, 1.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного авіаційного університету за адресою: 03058, м. Київ-58, проспект Космонавта Комарова, 1.

Автореферат розісланий "17" вересня 2001 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради доктор технічних наук Запорожець О.І.

Анотації

Альгабрі Табіт Махді Ях'я. Автоматизована система управління виробництвом в збійних ситуаціях в аеропорті Сана. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.20 - Експлуатація та ремонт засобів транспорту. - Національний авіаційний університет, Київ, 2001.

Дисертація присвячена вирішенню науково - практичної задачі розробці АСУ виробництвом в збійних ситуаціях в аеропорті Сана Республіки Йемен.

- Визначено, що для розробки ефективної АСУ необхідно формування оптимізаційної моделі, яка б достатньо враховувала множину факторів, що впливають на прийняття рішення в умовах аеропорту Сана.

- Розроблено методику процесу управління виробництвом в аеропорті Сана в збійних ситуаціях, в якій класифіковано збійні ситуації, сформульовано задачі АСУ, сформовано структуру факторів, що впливають на процес оптимізації.

- Розроблено оптимізаційну модель АСУ. Особливістю моделі є облік динаміки факторів, які впливають на оптимізацію та застосування принципу Белмана.

- Розроблена АСУ виробництвом в аеропорті Сана в збійних ситуаціях, яка враховує специфіку аеропорту Сана та дозволяє працювати в реальному масштабі часу.

- Проведено апробацію АСУ в умовах аеропорту Сана, яка довела доцільність і ефективність її практичного використання.

Ключові слова: автоматизована система управління, оптимізація, математична модель, технічне обслуговування, повітряне судно.

Альгабри Табит Махди Яхья. Автоматизированная система управления производством в сбойных ситуациях в аэропорту Сана. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.20 - Эксплуатация и ремонт средств транспорта. - Национальный авиационный университет, Киев, 2001.

Диссертация посвящена решению научно - практической задачи разработке АСУ производством в сбойных ситуациях в аэропорту Сана Республики Йемен.

- Определено, что как и для многих авиапредприятий мира производственный процесс в аэропорту Сана во многом зависит от метеоусловий. Нарушение метеоусловий влечет за собой сбой производственного процесса, который заключается в задержке рейсов. Для ликвидации последствий сбоя необходимо применение АСУ.

- Определено, что задача ликвидации последствий сбоев производственного процесса относится к классу задач условной оптимизации, при этом оптимизацию целесообразно проводить по стоимостному критерию, с учетом необходимого уровня безопасности полетов.

- Определено, что для разработки эффективной АСУ необходимо разработать оптимизационную модель. Основными требованиями к модели являются достаточно полный учет факторов, которые влияют на принятие решения, а также учет динамики этих факторов. Кроме этого важным требованием к модели является возможность работы в реальном масштабе времени.

- Разработана методика процесса управления производством в аэропорту Сана в сбойных ситуациях, в которой классифицированы сбойные ситуации, сформулированы задачи АСУ, а также сформирована структура факторов, которые влияют на процесс оптимизации.

- Разработана оптимизационная модель АСУ. В основе модели заложен математический аппарат линейного программирования. Особенностью модели является учет динамики факторов, которые влияют на оптимизацию, а также применение при поиске оптимума принципа Белмана.

- Разработана АСУ производством в аэропорту Сана в сбойных ситуациях, которая учитывает специфику аэропорта Сана и позволяет работать в реальном масштабе времени.

- Проведена апробация АСУ в условиях аэропорта Сана, которая доказала целесообразность и эффективность ее практического использования. Показано, что в некоторых случаях применение разработанной АСУ может до двух раз уменьшить экономические потери, связанные с задержками рейсов.

Ключевые слова: автоматизированная система управления, оптимизация, математическая модель, техническое обслуживание, воздушное судно.

Alghaberi Thabit Mahdi Yahya. Automated system of production control under error conditions at the airport Sana. Manuscript.

Dissertation for competetion of academic degree of the Candidate of Technical Sciences in the speciality 05.22.20 - Operation and repair of means of transport. - National Aviation University, Kiev, 2001.

The dissertation is devoted to the decision scientifically - practical task - development of an Automated Control System of production under error conditions at the airport Sana of Republic of Yemen.

- It has been developed the method of production control process at the airport Sana under error conditions, in which have been classified error conditions, formulated tasks of an Automated Control System, generated the strukture of the factors that have an influence on the optimizaton prozess.

- Is has been developed optimization model of an Automated Control System. The distinctive feature of the model is the registration of dynemics of the factors, which have an influence on optimization and application of Belman principle.

- Is has been developed an Automated Control System of production at the airport Sana under error conditions, which takes into account the specific character of the airport Sana and allows working in real time.

- Is has been carried out the approbation of an Automated Control System in conditions of the airport Sana that has proved expediency and efficiency of its practical use.

Keywords: the automated control system, optimization, mathematical model, maintenance service, aircraft.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Національна авіакомпанія Республіки Йемен є основним авіаперевізником цієї країни. Базовий аеропорт авіакомпанії розташований у місті Сана, столиці Республіки Йемен. Як і для багатьох авіакомпаній світу, виробничий процес в аеропорті Сана багато в чому залежить від погодних умов. Відхилення умов від нормальних призводять до збоїв виробництва, що полягають у порушенні раніше розроблених планів, а в остаточному підсумку і до затримок рейсів. Затримки рейсів, наносять авіапідприємству значний економічний збиток. При цьому великий обсяг транспортної роботи, складність функціональних зв'язків, динамічність, яка притаманна роботі аеропорту, визначають загальне зростання інформаційної завантаженості осіб, що керують виробничим процесом. В результаті праця організатора виробництва в аеропорті характеризується дефіцитом часу при пошуку варіанта управлінського рішення, а вибір варіанту значною мірою визначається за допомогою евристичних методів. Ці обставини визначають високу ймовірність прийняття не оптимальних рішень, а отже і значний збиток авіапідприємства внаслідок збоїв виробництва. Таким чином, виникає необхідність застосування автоматизованих систем управління (АСУ) авіапідприємством, які б автоматизували процес прийняття оптимальних рішень, враховуючи складність і багатофакторність виробничого процесу.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до програми модернізації авіаційного парку Республіки Йемен, уряд якої направив автора в Національний авіаційний університет для навчання в аспірантурі.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка АСУ виробництвом для підвищення ефективності оперативного керування виробництвом при порушенні виробничого графіка в аеропорті Сана.

Для досягнення поставленої мети в роботі вирішені наступні задачі:

- Проведено аналіз експлуатації існуючих АСУ транспортних підприємств в збійних ситуаціях, з точки зору їхнього застосування в аеропорті Сана, а також визначення можливих шляхів вдосконалення.

- Розроблено методику процесу керування виробництвом в аеропорті Сана в збійних ситуаціях, викликаних порушеннями розкладу польотів.

- Сформована оптимізаційна модель керування виробництвом, яка адаптована до різних видів збійних ситуацій в аеропорті і множини факторів, що впливають на оптимізацію.

- Розроблено АСУ виробництвом в аеропорті при порушенні виробничого графіка, яка адаптована до умов роботи в реальному масштабі часу й особливостей застосування в аеропорті Сана.

- Розроблено практичні рекомендації з керування виробництвом у збійних ситуаціях в аеропорті Сана.

Об'єктом дослідження є система технічного обслуговування авіаційного підприємства.

Предметом дослідження є ефективність функціонування системи технічного обслуговування авіаційного підприємства в збійних ситуаціях.

Методи дослідження обумовлені особливостями функціонування транспортного виробництва в збійних ситуаціях, з врахуванням пріоритетів в авіатранспортному процесі. В роботі використані наступні методи: апарат дослідження операцій, теорія розкладу, прикладний комбінаторний аналіз, загальні положення теорії прийняття рішень і теорії оптимізації, математична статистика, імітаційне й економіко-математичне моделювання, загальні положення теорії планування експерименту.

Наукова новизна отриманих результатів:

- Розроблено методику оптимального керування виробництвом в аеропорті Сана в збійній ситуації.

- Розроблено структуру факторів, які впливають на оптимальне керування, а також одержані функціональні залежності цих факторів.

- Доведено, що задача оптимального керування в збійній ситуації в аеропорті Сана класифікується як задача лінійного програмування, відноситься до задач умовної оптимізації і є оберненою задачею оптимізації. Ці теоретичні висновки дозволили застосувати відповідний математичний апарат.

- Розроблений математичний апарат оптимізаційної моделі, адаптований до облікових особливостей виробництва в аеропорті Сана і можливості програмної реалізації у вигляді АСУ.

- Розроблено метод пошуку оптимального керування, який базується на застосуванні принципу оптимальності Белмана.

Практичне значення одержаних результатів:

- Розроблена АСУ виробництвом в аеропорті Сана в збійних ситуаціях, яка цілком готова до експлуатації, враховує основні характеристики й особливості збійних ситуацій в аеропорті Сана, адаптована до застосування на персональних комп'ютерах і може експлуатуватись в реальному масштабі часу.

- Сформовані практичні рекомендації з керування виробництвом в збійних ситуаціях, характерних для аеропорту Сана. Врахування цих рекомендацій дозволяє до двох разів зменшити втрати, викликані усуненням наслідків збійних ситуацій.

Особистий внесок здобувача. Основні наукові положення і результати отримані здобувачем самостійно.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і висновки роботи доповідалися й одержали схвалення на 2 міжнародних науково-технічних конференціях "Авіа - 2000 " (м. Київ, 2000 р.) та "Авіа - 2001" (м. Київ, 2001 р.).

Публікації. Основні положення дисертаційної роботи опубліковано у трьох наукових статтях.

Обсяг і структура дисертаційної роботи. Робота складається із вступу, чотирьох розділів, основних висновків, списку використаних джерел, двох додатків. Повний обсяг роботи складає 140 сторінок, включаючи 37 рисунків, 12 таблиць, список використаних джерел з 103 найменувань на 8 сторінках, 4 додатків на 18 сторінках.

Основний зміст

У вступі дається обґрунтування обраної теми, її актуальність, наукова новизна, розкривається теоретична значущість та практичне значення, визначаються мета та задачі дослідження, вказуються методи дослідження.

В першому розділі проведено аналіз існуючих систем оперативного управління транспортними підприємствами в збійних ситуаціях, в результаті якого виявлено особливості оперативного управління при порушеннях виробничого графіка, можливість адаптації таких систем до умов експлуатації в аеропорті Сана, а також можливі шляхи їхнього вдосконалення.

Функціонування авіатранспортного підприємства, піддається впливу факторів, що мають різні причини і різні форми прояву. Найбільше значення мають метеорологічні умови. При раптовому погіршенні метеорологічних умов, які вимагають коректування цілей і стратегії управління, настає збій виробничого процесу. Основним наслідком збою є порушення плану виконання рейсів, що в свою чергу призводить до збитків авіапідприємства. Корегування планів виконання рейсів у випадку збоїв проводиться при оперативному управлінні службами аеропорту. У збійній ситуації основною ціллю управління стає мінімізація збитку авіапідприємства. Під збитком будемо розуміти будь-яке перевищення витрат, необхідних для виконання цих же задач при планомірному ході виробництва. Задачею оперативного управління є визначення необхідної кількості ресурсів для здійснення плану виконання рейсів, а також вибір стратегії використання цих ресурсів. Для підвищення ефективності оперативного управління в збійній ситуації застосовуються спеціальні методики оперативного управління, а також створені на базі цих методик АСУ. Результати аналізу існуючих методик показують, що в даний час основним їхнім компонентом стає базова математична модель. Найбільше поширення одержала оптимізаційна математична модель, в якій критерієм оптимізації є мінімізація економічних витрат, пов'язаних з ліквідацією збійної ситуації. Аналіз існуючих АСУ показує, що недостатньо опрацьовані питання динаміки складових частин економічних втрат від терміну простою. Ця обставина зменшує достовірність рішень, що приймаються. При цьому, для пошуку оптимального рішення використовуються перестановочні методи, методи лінійного та нелінійного програмування. Характерним недоліком цих методів є висока складність математичних викладок, внаслідок якої зменшується надійність комп'ютерної реалізації і велика тривалість розрахунків. Крім того, в більшості використовуваних АСУ недостатньо повно враховані фактори і обмеження, що впливають на визначення оптимального рішення. Відзначимо, що більшість АСУ орієнтована на інформаційне забезпечення, а не на автоматизоване формування управлінського рішення, що зменшує ефективність застосування АСУ. При цьому, інтерфейсна частина недостатньо відповідає сучасним ергономічним вимогам, що ускладнює експлуатацію АСУ.

Проведені дослідження дозволяють сформулювати основні шляхи вдосконалення існуючих АСУ для застосування в аеропорті Сана:

- Математична модель АСУ повинна мати направленість на автоматизоване формування оптимального рішення. Крім того модель повинна бути адаптована до застосування в АСУ інтерфейсної частини, яка б відповідала сучасним ергономічним вимогам.

- Розробку математичного забезпечення, яке б достатньо враховувало множину і динаміку факторів, що впливають на процес прийняття оптимального рішення в умовах аеропорту Сана.

- Пошук оптимального рішення повинен базуватись на простих і надійних методах лінійного програмування, що дозволить створити надійну в експлуатації АСУ, а також проводити розрахунки в реальному масштабі часу.

В другому розділі розроблено методику процесу керування виробництвом в аеропорті у збійних ситуаціях.

Наслідки порушень розкладу польотів по метеоумовам характеризуються утворенням скупчення літаків або їх недостачею. Під скупченням літаків будемо розуміти стан, коли кількість літаків, що вимагають підготовки до рейсу, більше числа обслуговуючих бригад. Під недостачею розуміється стан, коли не забезпечений літаком хоча б один рейс. При цьому, аеропорт може знаходитися як у відкритому стані, так і в закритому стані. Таким чином, класифікацію збійних ситуацій, можна проводити по ознакам скупчення чи недостачі літаків при відкритому чи закритому стані аеропорту. При цьому ліквідація збійних ситуацій вимагає рішення наступних задач:

- оптимізація черги обслуговування і випуску затриманих літаків;

- оптимізація черги призначення очікуваних літаків на рейси при пізньому їхньому прибутті;

- максимізація готовності затриманих рейсів до вильоту при закритому стані аеропорту.

Дисертаційна робота, що представляється, присвячена рішенню перших двох задач. Проведений системний аналіз процесу керування виробництвом в аеропорті в збійній ситуації, дозволив визначити структуру основних факторів, облік яких необхідний при оптимізації процесу відновлення руху літаків за розкладом.

Внаслідок обмеження допустимої множини станів системи управління аеропорту, оптимізацію черги обслуговування і випуску затриманих літаків, а також черги призначення літаків на затримані рейси слід розглядати, як умовну оптимізацію. Математична модель задачі умовної оптимізації може бути виражена в наступному вигляді:

- динаміка системи задається системою диференціальних рівнянь:

х' = f(x,u,t), (1)

- обмеження, що накладаються на керування:

u(t)ОU(t) tО[t0,T], (2)

- вектор керувань задається як функція часу:

u=u(t) (3)

- початкові умови:

x(t0) О S0 (t0), (4)

- кінцеві умови:

x(T) О S(T), (5)

- фазові обмеження на фазові координати x(t),

x(t) ОX(t) t О[t0,T], (6)

У рівняннях (1-6) [t0, T] - відрізок часу на якому відбувається керування системою, а S0(t0), S(T), X(t), U(t) - задані множини з простору відповідних розмінностей.

Цільовий функціонал може бути виражений:

J(u) = f[x(t), u(t), t] dt + Ф[x(T), T], (7)

Розглядаючи задачу формування оптимальних черг призначення літаків на рейси і черги обслуговування і випуску затриманих літаків, як обернену задачу оптимізації, будемо оцінювати економічну ефективність формування черг. У цьому випадку критерієм оптимізації виступають сумарні витрати (Uс), які пов'язані з усуненням наслідків затримок рейсів. Враховуються тільки ті витрати, що змінюються при зміні черги вильотів затриманих літаків. Таким чином, критерій оптимізації має вид:

Uс®min. (8)

Вирази (1-8) послужили теоретичною основою для формування прикладної оптимізаційної моделі. Внаслідок фізичних особливостей процесу формування оптимальних черг оптимізаційна модель має детермінований характер, що передбачає використання математичного апарату цілочисельного програмування. В якості методу оптимізації доведено доцільність використання методу Белмана, що дозволяє суттєво зменшити обсяг розрахунків та збільшити їхню надійність. При формуванні оптимізаційної моделі, крім загальних, було враховано ряд вимог, обумовлених специфічними особливостями поставлених задач, а також намічені в першому розділі шляхи вдосконалення існуючих моделей. До специфічних вимог відносяться: робота в реальному масштабі часу, використання для різних типів літаків, адаптованість до зміни характеристик процесу ТО, забезпечення зручного інтерфейсу користувача, можливість роботи в складі існуючих авіаційних АСУ. Надалі методикою передбачено, структурування моделі і розробку специфікації.

В третьому розділі розроблена модель управління виробництвом в аеропорті в збійній ситуації. Модель складається з двох частин, відповідно до задач, які виникають в аеропорті в збійній ситуації. Перша частина моделює задачу оптимізації керування виробництвом при скупченні затриманих літаків, в наступній постановці:

Є множина затриманих рейсів:

M={S1,…Si,…Sm}, (9)

необхідно мінімізувати цільову функцію:

. (10)

При наступних обмеженнях:

мtiіtн, мt вилi Ј t занi - t пi,

н (11) н t вилi < t рэi - t пi, (12)

оQjЈQн. оt вилi і t анi - t пi,

де zi - затримка i-го рейса, zi = t вил.i - t р.i, t пi - польотний час i-го рейсу, tзi - час закриття i-го аеропорту призначення, t вил.i (tр.i) - фактичний (за розкладом) час вильоту, Ui(zi) - витрати, в наслідок затримки zi -го рейсу, m - загальне число затриманих літаків на момент відкриття аеропорту, tн (ti) - нормативний (фактичний) час передпольотного обслуговування i-го рейса, Qj (Qн) - фактична (нормативна) пропускна здатність аеропорту в кожний з j-их моментів випуску, t рэi - закінчення робочого часу екіпажів літаків, tанi - час відкриття i-го аеропорту призначення.

Найважливішими частинами втрат є: вартість простою літака, вартість відшкодування збитку пасажирам, вартість повернених квитків, втрати через наступне пізнє повернення літака, викликаного затримкою вильоту. Вартість Uсi простою літака, запланованого на i-й рейс, можна визначити за формулою:

Uсi =Ссi Zсi, (13)

де Ссi - вартість одиниці часу простою літака даного типу.

Вартість компенсації пасажирам i-го рейса:

Uпi =Сп Ni Zi, (14)

де Сп - середня вартість відшкодування збитку пасажиру за одиницю часу простою, Ni - кількість пасажирів в i-му рейсі.

Втрати, викликані поверненням квитків:

Uбi = Сбi Ni koi(zi-zоi), при zi>zоi (15)

де Сбi - вартість квитка i-го рейсу, koi - інтенсивність здачі квитків, zоi - термін, впродовж якого повернення квитків не спостерігається.

Втрати внаслідок наступного пізнього повернення літака складаються із двох частин, відшкодування збитку пасажирам наступного рейсу даного літака і повернення квитків цими пасажирами. Таким чином, сумарні втрати можна розрахувати за формулами:

м Uci + Uпi, при ziЈzoi, ziЈTпр, zi -TпрЈ z'oi,

п Uci + Uпi + Uбi, при zi>zoi, ziЈTпр, zi -TпрЈ z'oi,

Ui= н (16)

п Uci + Uпi + Uбi + Uпвi, при zi>zoi, zi>Tпр, zi -TпрЈ z'oi,

о Uci + Uпi + Uбi + Uпвбi, при zi>zoi, zi>Tпр, zi -Tпр>z'oi.

де zўoi - термін, під час якого при затримці наступного рейсу повернення квитків пасажирами цього рейсу не спостерігається.

Алгоритм визначення оптимальної черги випуску затриманих рейсів (рис.2) базується на принципі мінімізації сумарних керованих втрат (Ui (z)), які можна визначити по формулі:

Ui (z)= Uоi(zi) - Uнi(zi-t0), (17)

де t0 - затримка на момент випуску першого з затриманих рейсів, Uоi(zi) - втрати з моменту закриття аеропорту, Uнi(zi - t0) - втрати від затримки і-го рейсу на момент початку підготовки до вильоту першого з розглянутих рейсів.

Якщо tн час підготовки літака до рейсу, а tm=m*tн загальна керована затримка рейсів, то позначивши збільшення втрат від затримки і-го рейсу на (j+1)-ій ділянці tm, тобто за час [jtн, (j+1)tн ], як DUij, одержимо:

DUij = Ui (j+1) - Uij, (18)

Сумарні втрати по всім затриманим рейсам можна записати в виді:

=++…++…+. (19)

Доведено, що для пошуку оптимуму можливо застосувати принцип оптимальності Белмана, що записується у вигляді:

fk(m)=min[U(m,d)+fk-1(m')], (20)

де d - управляюча дія (призначення літака на обслуговування і випуск), k - число кроків до кінця процесу розподілу, m' - число літаків не розподілених на обслуговування після k - го кроку, fk(m) - мінімальне значення критерію якості управління k -крокового процесу.

Алгоритмом оптимізації передбачено пошук, з допомогою (19, 20) рейсу пов'язаного з мінімальним збільшенням DUi(m-1) на m-ій ділянці t. Потім проводиться пошук на (m-1)-ій ділянці. Процедура продовжується до визначення рейсу, що буде обслуговуватися першим. В програмному забезпеченні формули (19) і (20) приймуть форму матриць втрат [Uij] і приросту втрат [Pij].

В другій частині оптимізаційної моделі моделюється задача оптимального призначення прибуваючих літаків на затримані рейси. Критерій оптимізації має вигляд:

(21)

при обмеженнях:

мrhiЈRhi ;

н (22)

оrniЈRni,

де dij - керуючий вплив - призначення j-го літака на i-й рейс (dij =1 при призначенні j-го ПС на i-й рейс, dij =0 у противному випадку), rhi, rni - ресурси по нальоту і посадкам, необхідні для виконання i-го рейса, Rhi, Rni - наявні на момент розподілу залишки ресурсів j-го літака (планера, двигуна) по нальоту і посадкам, zij - затримка i-го рейса до моменту готовності j-го літака.

Втрати (Uij(zij)), що відповідають призначенню j-го літака на i-й рейс можна представити в виді:

Uij(zij)=UA(zij)+Ugij, (23)

де UA(zij) - сумарні втрати, що складаються з вартості компенсації пасажирам, і втрати від здачі квитків та додаткові вартісні втрати (Ugij).

Втрати UA(zij) можна представити у вигляді:

мCпNizij, "(zijЈz0i) ;

UA(zij)= н (24)

оCпNizij+CbiNikijґ(zij-z0i), "(zij>z0i),

де - Cп - вартість компенсації пасажиру за одну годину затримки рейсу, Ni - кількість пасажирів i-го рейса, Cbi- вартість квитків i-го рейса, z0i - час початку здачі пасажирами квитків на i-й рейс.

Додаткові втрати Ugij виникають, якщо після виконання j-го рейсу у літака закінчується ресурс по посадкам, але залишається ресурс по нальоту. Розрахунок додаткових втрат можливо провести в виді:

Ugij =C1ґ (Rhi - rhi), (25)

де C1 - вартість 1 години невикористаного ресурсу планера по нальоту.

Доведено можливість застосувати в процесі пошуку оптимуму принципу Белмана. Розрахунок поставленої задачі можливо провести з використанням формул (21-25), згідно наступного алгоритму:

- Побудова за допомогою (24) матриці вартісних втрат [UA(zij)].

- Формування матриці приросту вартісних втрат [Pij]. Елементи матриці розраховуються таким чином:

[Pij]=UA(zij)+UA(zi-1,j), (26)

- Проведення перевірки можливості призначення на -й рейс -го літака по ресурсу. Для цього будується матриця [dij], що заповнюється: по-перше з огляду на формулу (25), по-друге якщо ресурс даного літака не дозволяє виконати -й рейс, то відповідний елемент прирівнюється Ґ.

- Розрахунок результуючої матриці приросту втрат [Uij]:

[Uij]=[Pij]+[dij], (27)

- Вибір в кожному стовпці матриці [Uij], починаючи з останнього найменшого елемента. Рейс, що відповідає йому повинний бути виконаний літаком, що буде готовий до вильоту в даний момент часу.

В четвертому розділі розроблена на базі сформованої оптимізаційної моделі, АСУ виробництвом в аеропорті Сана в збійній ситуації. Структурно АСУ складається з блоку введення початкових даних і блоку оптимізації. Відзначимо, що початкові дані відповідають параметрам базової оптимізаційної моделі. Блок оптимізації розділений на дві частини: управління чергою обслуговування і випуску затриманих літаків та управління призначенням прибуваючих літаків. Основним результатом роботи блоку оптимізації є характеристики сформованих оптимальних черг. Крім того, в АСУ передбачено можливість перегляду ряду функцій по інформаційному забезпеченню управління: параметрів формування оптимальної черги на кожному кроці розрахунку, функцій сумарних втрат та втрат кожного з затриманих рейсів від тривалості простою при оптимальній черзі (в табличній і графічній формах), діаграми тривалості затримки кожного з рейсів при оптимальній черзі, перелік та характеристики не забезпечених рейсів та не задіяних літаків.

Програмне забезпечення АСУ складається з 16 модулів і розроблено з використанням сучасних мов програмування Delphi-5.0 і Paradox-7. Тестовий час розрахунків, проведених на персональному комп'ютері Pentium-3, для черги з 10 затриманих рейсів близько 2 секунд. Це дозволяє вести розрахунки оптимальної черги в реальному масштабі часу, а значить і адаптувати оптимальну чергу до швидко мінливих зовнішніх факторів, що є незаперечним достоїнством розробленої АСУ.

Проведено апробацію розробленої АСУ для вирішення задачі оптимізації черги обслуговування затриманих літаків в аеропорті Сана. Тривалість технічного обслуговування літаків прийнята 45 хвилин. Аеропорт був закритий о 6.00 годині, а відкритий о 13.00 годині. На рис.4 показано планований і фактичний час вильоту і прильоту літаків, а також час закриття (tз) і час (tо) відкриття аеропорту. Розраховані з допомогою АСУ характеристики оптимальної черги показані в табл.2 та на рис.5-6.

Таким чином, оптимальна черга обслуговування і випуску затриманих рейсів така (№2 - №5 - №1 - №6 - №3 - №4). Для оцінки втрат авіапідприємства від затримок рейсів побудовано графіки сумарних вартісних втрат та втрат кожного з рейсів при відновленні руху за розкладом.

Аналіз графіків показує, що втрати через затримки рейсів зростають до моменту випуску останнього рейса. Очікувані сумарні вартісні утрати від затримок рейсів при оптимальній черзі вильотів складають Uo=255017 у.о.

Для визначення ефективності запропонованої методології оптимізації проведене порівняння сумарних вартісних втрат при оптимальній (Uo) і неоптимальної (Un) черзі обслуговування затриманих літаків.

Висновки

асу збій аеропорт авіація

1. Визначено, що основними шляхами адаптації існуючих АСУ виробництвом в збійних ситуаціях для подальшого застосування в аеропорті Сана є розробка математичного забезпечення АСУ, яке б достатньо враховувало множину і динаміку факторів, що впливають на процес прийняття оптимального рішення в умовах аеропорту Сана. Пошук оптимального рішення повинен базуватись на простих і надійних методах лінійного програмування, що дозволить створити надійну в експлуатації АСУ, а також проводити розрахунки в реальному масштабі часу. Крім того АСУ повинна мати основну направленість на автоматизоване формування оптимального рішення, а також бути адаптованою до експлуатації на персональних комп'ютерах.

2. Розроблено методику процесу керування виробництвом в аеропорті Сана в збійних ситуаціях. В методиці проведено класифікацію збійних ситуацій, сформульовано задачі, які повинна вирішувати АСУ, доповнено структуру факторів, що впливають на процес оптимізації. Оригінальним місцем методики є застосування для пошуку оптимуму методу Белмана. Методикою передбачений алгоритм розробки оптимізаційної моделі та оптимізаційного експерименту. Зазначимо, що розроблена методика керування дозволяє суттєво формалізувати та спростити процес прийняття управлінських рішень, підвищити їх надійність та ефективність.

3. Розроблено оригінальне математичне, алгоритмічне й інформаційне забезпечення оптимізаційних моделей АСУ, що враховує особливості розкладу й обмеження, які характерні для аеропорту Сана. Математичне забезпечення базується на апараті динамічного програмування, його особливістю є облік динаміки факторів які впливають на оптимізацію. Алгоритмічне забезпечення передбачає покрокове визначення оптимальної черги, що використовує принцип оптимальності Белмана і дозволяє врахувати всі обмеження, приведені в постановці задачі. Алгоритм адаптований до оптимізації черги як для одного, так і для декількох типів літаків, а також враховує основні обмеження на використання літаків.

4. Розроблена АСУ виробництвом в аеропорті Сана в збійних ситуаціях. АСУ враховує як загальні вимоги, що застосовуються до подібних до систем, так і специфіку аеропорту Сана. Структурно АСУ складається з двох підсистем: АСУ черговістю обслуговування і випуску затриманих літаків і АСУ призначенням очікуваних літаків на рейси при їх пізньому прибутті. Сформовано екранні форми введення початкових даних і вихідної інформації на розраховане оптимальне управління. Обсяг і характер виведеної інформації дозволяє істотно полегшити роботу керівника при прийнятті управлінських рішень у збійних ситуаціях в аеропорті. АСУ дозволяє приймати управлінські рішення в реальному масштабі часу і адаптована до експлуатації на персональних комп'ютерах.

5. Проведено апробацію експлуатації розробленої АСУ в умовах аеропорту Сана. Доведено, що застосування АСУ дозволяє до двох разів зменшити вартісні втрати від затримок рейсів, що обумовлює доцільність її практичного використання.

6. Розроблена АСУ впроваджена в експлуатацію в аеропорті Сана. Результати експериментальної перевірки АСУ свідчать про доцільність її застосування на підприємствах цивільної авіації Республіки Йемен з урахуванням пропозицій з модернізації інформаційного забезпечення системи управління технічною експлуатацією авіаційної техніки.

Список опублікованих робіт

1. Альгабри Т.М. Я. Подход к проблеме задержек и отмен рейсов воздушных судов гражданской авиации // Вісник КМУЦА №3-4(7) 2000. - Київ: КМУЦА. - 2000.- С.103-108.

2. Цуриков О.Н., Альгабри Т.М. Я. Разработка математической модели управления очередью задержанных воздушных судов // Вісник НАУ №1(8) 2001. - Київ: НАУ. - 2001. - С.27-35.

3. Дмитрієв С.О., Терейковський І.А., Альгабрі Т.М. Я. Оптимізація черги обслуговування затриманих повітряних суден в аеропорту Сана // Праці III Міжнародної науково-технічної конференції "Авіа-2001". - Том.1. - Київ: НАУ. - 2001.- С.03.45-49.

Размещено на Allbest.ru

...