1

© Sławomir Tkaczuk, WAT 2010

Strategie i zasady eksploatacji

statków powietrznych

Eksploatacja statków latających

2

Strategie i zasady eksploatacji statków powietrznych

Zasady eksploatacji

Sprawna eksploatacja urządzeń wymaga od użytkowników stosowania się do pewnych zasad, które najczęściej mają trzy znaczenia: -
dyrektywne; - postulatywne; - kryterialne.

Zasadą eksploatacji w znaczeniu dyrektywnym nazywa się regułę (normę, prawo) ustanawianą przez szczebel wyższy w systemie
eksploatacji, dla szczebli niższych. Są to najczęściej zarządzenia lub przepisy, a nieprzestrzeganie ich powoduje określone sankcje.
Przykładem może być zasada (nakaz) ciągłego planowania eksploatacji urządzeń lub zasada obowiązkowego wykonywania obsługi
gwarancyjnej.

Zasada eksploatacji w znaczeniu postulatywnym to postulat (rada praktyczna, wskazówka) wynikający przeważnie z doświadczeń.

Postulaty najczęściej są ustanawiane spontanicznie przez eksploatatorów urządzeń na różnych szczeblach zarządzania i nie mają

formy pisemnej. Nie są też obowiązujące, więc nieprzestrzeganie ich nie powoduje sankcji prawnych. Przykładem może być

stosowanie różnych pomocniczych dokumentów eksploatacyjnych w przedsiębiorstwie.

Zasada eksploatacji w znaczeniu kryterialnym to miernik oceny co najmniej dwóch działań eksploatacyjnych. Jedne działania

określa się jako lepsze, inne jako gorsze. Przykładem jest ocena eksploatacji niektórych urządzeń na podstawie porównania

normatywnych wskaźników ekonomicznych z faktycznie uzyskanymi (np. wskaźnika kosztów amortyzacji, kosztów remontów, kosztu

materiałów eksploatacyjnych).

3

Strategie i zasady eksploatacji statków powietrznych

Z punktu widzenia organizacji działań eksploatacyjnych (procesu eksploatacji), możliwe jest sformułowanie pewnych podstawowych zasad,
którym obiekt taki podlega. Ze "zbioru zasad rządzących eksploatacją maszyn", można wyodrębnić następujące zasady dotyczące obiektu
eksploatacji:
•

obiekt eksploatacji jest wykorzystywany przez ... (zasada podmiotowości/przedmiotowości);

•

obiekt eksploatacji jest wykorzystywany w celu... (zasada celu zewnętrznego);

•

obiekt eksploatacji w każdej chwili czasu życia może znajdować się w jednym z co najmniej dwóch stanów, np.: zdatny lub niezdatny
(zasada dwustanowości);

•

obiekt jest eksploatowany w pewnej strukturze nadrzędnej/systemie technicznym (zasada systemowości),

•

"czas życia" każdego obiektu eksploatacji jest ograniczony (zasada skończonej trwałości),

•

obiekt (podobnie jak inne elementy systemu technicznego) może być/jest usprawniany w toku eksploatacji (zasada racjonalizacji);

•

każdy obiekt eksploatacji może być/jest szkodliwy dla człowieka (zasada szkodliwości).

Zasady powyższe muszą być brane pod uwagę w toku realizacji głównych celów działań
w sferze eksploatacji statków powietrznych .

Przy tak sformułowanej koncepcji tworzenia zasady eksploatacji urządzeń można w konkretnym przypadku odpowiedzieć na
następujące pytania:
• Jakiego urządzenia dotyczy zasada (przedmiot zasady)?
• Jakiego działania eksploatacyjnego z urządzeniem dotyczy zasada?
• Jakiej fazy działania eksploatacyjnego z urządzeniem (a więc jakiego metadziałania) dotyczy zasada?
• Kto ustanowił zasadę?
• Kogo obowiązuje zasada?
• Kiedy ustanowiono zasadę i jak długo ma obowiązywać?

Ze względu na parametry organizacyjne (zakres organizacyjny) zasady eksploatacji można podzielić na zasady szczebla centralnego,
obowiązujące na wszystkich niższych szczeblach zarządzania w zakresie parametrów przedmiotowych i merytorycznych oraz zasady
szczebli niższych o zawężonym zasięgu organizacyjnym.
Zasady szczebla centralnego mają najczęściej postać przepisów i zarządzeń. Natomiast zasady szczebli niższych obowiązują na mocy
prawa niepisanego i są przekazywane osobom zainteresowanym w trakcie narad służbowych bądź też w postaci wytycznych do
realizacji centralnych zasad eksploatacji urządzeń.

4

Strategie i zasady eksploatacji statków powietrznych

Strategie eksploatacji

Strategia eksploatacyjna to

sposób działania, w wyniku którego osiąga się pożądany stan systemu eksploatacji. Polega

na ustaleniu

sposobów prowadzenia użytkowania i obsługiwania obiektów oraz relacji między nimi w świetle przyjętych

kryteriów.

W lotnictwie podobnie jak w eksploatacji

złożonych systemów technicznych stosowane mogą być następujące strategie

eksploatacji:
•

według ilości wykonanej pracy (zwana inaczej według resursu lub według potencjału eksploatacyjnego),

•

wed

ług stanu technicznego,

•

wed

ług niezawodności,

•

według efektywności ekonomicznej,

•

strategie mieszane.

W oparciu o

jedną z powyższych strategii buduje się system eksploatacji statków powietrznych, przy czym elementy

pozostałych strategii są często jego uzupełnieniem.

W praktyce

występują najczęściej mieszane strategie eksploatacji, dostosowane do wymagań i warunków

eksploatacji.

5

STRATEGIA WED

ŁUG ILOŚCI WYKONANEJ PRACY (inaczej według RESURSU)

Eksploatowanie

obiektów technicznych w tej strategii jest limitowane ilością wykonanej pracy, która może być określana

liczbą godzin pracy, ilością zużytego paliwa, liczbą cykli pracy itp. Generalną zasadą w tej strategii jest zapobieganie
uszkodzeniom (

zużyciowym, starzeniowym) poprzez konieczność wykonywania zabiegów obsługowych w oznaczonych

limitach wykonanej pracy, przed

osiągnięciem granicznego poziomu zużycia.

Podstawowymi

założeniami tej strategii są:

• ustalony zakres czynności przyporządkowanych konkretnej obsłudze;

• okresowość realizacji ustalonych obsług;

• hierarchizacja obsług.

Terminy oraz zakresy

obsług przyjętych do realizacji są stałe, ustalone na podstawie wyników wieloletnich badań

eksploatacyjnych i

niezależne od stanu technicznego obiektu. Hierarchizacja oznacza, że obsługa wyższego rzędu (np.

remont

średni) zawiera w sobie czynności obsług niższego rzędu (np. remont bieżący).

Wady:
• planowanie czynności obsługowych odbywa się w oparciu o normatyw, niezależnie od stanu technicznego obiektu, co

prowadzi do wykonywania

zbędnych prac obsługowych i nadmiernego zużywania części i materiałów eksploatacyjnych;

• sztywne struktury cykli naprawczych (naprawy główne) nie odpowiadające rzeczywistym potrzebom;
• bardzo mała efektywność wykorzystania potencjału użytkowego obiektu;
• przyjęte normatywy nie uwzględniają postępu technicznego, nie wyzwalają inicjatywy personelu obsługującego, nie

doskonalą systemu eksploatacji;

• ustalenie optymalnego czasu poprawnej pracy obiektu jest trudne, a to prowadzi do wzrostu kosztów eksploatacji.

Z punktu widzenia wykorzystania rzeczywistego

potencjału użytkowego obiektu (np. statku powietrznego) jest to strategia

mało efektywna, gdyż podstawą przyjmowania dopuszczalnej ilości pracy są ekstremalne warunki pracy. Przyjmuje się w
niej bowiem najniekorzystniejsze warunki pracy,

najsłabsze ogniwa (zespoły, części) obiektu, ekstremalne obciążenia,

które nie zawsze i w nierównym stopniu mogą się ujawnić podczas eksploatacji.

6

STRATEGIA WED

ŁUG STANU TECHNICZNEGO

Strategia

według stanu opiera podejmowanie decyzji eksploatacyjnych na podstawie bieżącej oceny stanu technicznego

statku powietrznego, jego

zespołów lub elementów. Polega na ciągłym kontrolowaniu stanu technicznego i opracowaniu na

tej podstawie informacji diagnostycznych

umożliwiających podejmowanie działań w systemie eksploatacji i w jego

otoczeniu.

Strategia ta nie przewiduje

stałych terminów obsług. Aktualny stan techniczny danego obiektu technicznego, odwzorowany

warto

ściami mierzonych symptomów stanu jest podstawą decyzji eksploatacyjnej.

Istota strategii polega

więc na ciągłym kontrolowaniu stanu technicznego obiektów i opracowywaniu na tej podstawie

informacji diagnostycznych,

umożliwiających decydentom różnych szczebli podejmowanie działań w konkretnym systemie

eksploatacji i w jego otoczeniu. Decyzje w tej sprawie

są podejmowane na podstawie informacji diagnostycznych

zawierających dane o stanach technicznych obiektów, stanach operatorów, stanach otoczenia oraz prognoz dotyczących
zmian tych

stanów w trakcie realizacji wyznaczonych zadań w określonym czasie. Niezbędne dane są gromadzone w

podsystemie diagnostycznym, a przetwarza je i przygotowuje dla podsystemu decyzyjnego podsystem informatyczny.

Strategię wg stanu technicznego stosuje się w systemach eksploatacji maszyn, od których wymaga się wysokiej
niezawodności działania ze względu na bezpieczeństwo ludzi i otoczenia (zwłaszcza. w lotnictwie) oraz w systemach
technicznych,

których uszkodzenia mogą spowodować znaczne straty gospodarcze. Wadą tej strategii są wysokie koszty

projektowania i budowy niezawodnych

podsystemów diagnostycznych oraz systemów informatycznych.

Poprawna realizacja tej strategii wymaga skutecznych metod i

środków diagnostyki technicznej oraz odpowiednio

przygotowanego personelu technicznego (wysokich kwalifikacji). Efekty ekonomiczne z takiego sposobu eksploatacji s

ą

niewsp

ółmiernie wyższe niż w innych strategiach, co warunkuje powodzenie i ogromne zainteresowanie tym rozwiązaniem.

Podstawowym warunkiem powodzenia tej strategii jest

dostępność skutecznych metod diagnostycznych, najlepiej

wbudowanych w obiekty,

które z kolei są nadzorowane w systemie monitorowania stanu nadrzędnego systemu (statku

powietrznego).

Autoryzowana strategia istnienia maszyny (ASIM)

Polega ona na modernizacji strategii eksploatacji

według stanu technicznego.

Strategia eksploatacji ASIM -imiennie wskazuje na

twórcę oraz na odpowiedzialnego za wyrób. Producent ponosi

odpowiedzialność za wyrób od pomysłu, poprzez projektowanie, wytwarzanie i eksploatację, aż do likwidacji (utylizacji)
obiektu. Konstruuje i wytwarza wyroby na podstawie najnowszych

osiągnięć techniki, gwarantuje własny serwis w czasie

eksploatacji, a

także wyposaża obiekt w środki diagnostyczne (najlepiej automatyczne).

7

Idea autoryzowanej strategii istnienia maszyny

8

STRATEGIA

WEDŁUG POZIOMU NIEZAWODNOŚCI

Eksploatacja obiektu

według tej strategii sprowadza się do podejmowania decyzji eksploatacyjnych w oparciu o wyniki

okresowej kontroli poziomu

niezawodności urządzeń (różne wskaźniki niezawodnościowe), eksploatowanych aż do

wystąpienia uszkodzenia.
Strategia wg

niezawodności, zwana inaczej strategią "według uszkodzeń" polega na eksploatacji obiektu do chwili

wystąpienia uszkodzenia.
Strategia ta

może być stosowana tylko wówczas, gdy następstwa uszkodzeń nie naruszają zasad bezpieczeństwa pracy i

nie

zwiększają kosztów eksploatacji obiektu. Ze względów na wymagania co do wysokiego poziomu bezpieczeństwa i

eliminowania niepotrzebnego ryzyka strategia ta ma raczej ograniczone zastosowanie w eksploatacji

sprzętu latającego

(pokładowego).

STRATEGIA

WEDŁUG EFEKTYWNOŚCI EKONOMICZNEJ

Jest to strategia oparta o kryterium minimalnych

kosztów eksploatacji obiektu. Decyzje eksploatacyjne podejmowane są w

oparciu o

wskaźnik zysku. Podstawą podejmowanych decyzji są dane o niezawodności, kosztach użytkowania i napraw

eksploatowanych

obiektów. Strategia ta ma zastosowanie również w sytuacjach gdy moralne starzenie się obiektu

wyprzedza jego

zużycie fizyczne.

U

żytkownik musi podjąć decyzję, czy jeszcze eksploatować stare, sprawne statki powietrzne, czy wymienić je na nowe.

Decyzje takie nale

ży podejmować tylko na podstawie optymalizacji wyników bilansu ekonomicznego. Pojęcie optymalizacji

nale

ży rozumieć tak, że stosując pewne zamierzone działania osiąga się w systemie eksploatacji maksymalny efekt.

W tej strategii kryterium

efektywności ekonomicznej, a więc opłacalności eksploatacji obiektu staje się podstawą decyzji o

jego wycofaniu z

użycia. Wyniki efektywności ekonomicznej mogą często doprowadzać do wycofywania z eksploatacji

obiektów jeszcze zdatnych, lecz niezadowalających użytkownika eksploatacji.
Strategia eksploatacji wed

ług efektywności ekonomicznej

dotyczy zdarze

ń, gdy "moralne" starzenie maszyn wyprzedza ich zużycie fizyczne i gdy maszyny te, chociaż są w stanie

zdatno

ści technicznej, wycofuje się z użytkowania na skutek nie zadowalającej efektywności lub niespełniania

obowi

ązujących kryteriów np. bezpieczeństwa czy ochrony środowiska.

Poprawne stosowanie tej strategii wymaga gromadzenia dużej ilości informacji statystycznych z zakresu
gospodarki finansowej działu eksploatacji, znajomości modeli decyzyjnych, mierników wartości i wskaźników
efektywności ekonomicznej oraz rachunku optymalizacyjnego.

9

10

STRATEGIE MIESZANE
Między strategią według resursu a strategią według stanu technicznego istnieje wiele rozwiązań pośrednich. Polegają one
na

wyposażeniu systemów eksploatacyjnych realizujących strategię według resursu w podsystemy diagnostyczne

wspierające eksploatację obiektu, nazywane (w zależności od zakresu ich zastosowania):
• sekwencyjnymi, tzn. realizującymi diagnozowanie ograniczające się tylko do wybranych sekwencji (węzłów,

podzespołów) obiektu;

• quasidynamicznymi, tzn. realizującymi kontrole przez monitorowanie zmian wybranych sygnałów diagnostycznych,

które wpływają na zmiany terminów i zakresy obsług;

• ekonomicznymi diagnozującymi stan techniczny w zakresie uzasadnionym ekonomicznie.

W oparciu o

powyższe strategie eksploatacji obiektów technicznych budowane są systemy obsług technicznych, wśród

których najbardziej rozpowszechnionymi są:
• planowo-zapobiegawczy system obsługiwań technicznych - budowany w oparciu o strategię według ilości wykonanej

pracy (z

góry zaplanowany jest zakres i częstotliwość obsługiwań technicznych, niezależnie od aktualnego stanu, czyli

potrzeb);

• planowo-zapobiegawczy system obsługiwań technicznych z diagnozowaniem jak wyżej, lecz wspomagany

częściowym diagnozowaniem stanu technicznego obiektu;

• system obsługiwań technicznych według stanu (częstotliwość i zakres czynności obsługowych wyznaczana się w

oparciu o aktualny stan techniczny obiektu);

• system wymian profilaktycznych - budowany głównie w oparciu o strategię eksploatacji według efektywności.

Cechą charakterystyczną eksploatacji statków powietrznych i ogólnie techniki lotniczej jest łączenie kilku
strategii lub stosowanie strategii mieszanej.

Każdej strategii eksploatacji odpowiada określona strategia ich

obsługiwania i remontów.

11

Przykłady zastosowań systemów eksploatacji
Jednym

z pierwszych zastosowanych w praktyce systemów eksploatacji statków powietrznych, w którym uwzględniono

naukowe podejście do problemu, był system MSG-1 (ang. Maintenance Steering Group). Podstawy tego systemu opracowali
specjaliści firmy Boeing w związku z wprowadzaniem do eksploatacji samolotu Boeing-747-100. Program uzyskał akceptację
amerykańskiego krajowego nadzoru lotniczego FAA (Federal Aviation Authority) i od 1968 roku stał się standardem
organizacji eksploatacji tego typu statków powietrznych.
Kolejne lata potwierdziły, że nie byłoby możliwe efektywne eksploatowanie tego typu statku powietrznego bez takiego
programu. Program MSG-

1 wprowadził trzy zasadnicze procesy uwzględniane w systemie obsługiwania:

1. Hard Time (HT),
2. On-Condition (OC),
3. Condition Monitoring (CM).
Proces OC

przewiduje konieczność okresowego wykonywania sprawdzeń (tzw. checks) oraz wykonywanie badań i testów

nieniszczących, których celem jest niedopuszczenie do użytkowania niesprawnych technicznie i wadliwie działających
elementów (podsystemów) statków powietrznych.
Nowe doświadczania eksploatacyjne oraz zawansowane metody badawcze, doprowadziły do ewolucji tego systemu. Obecnie, z
powodzeniem stosowany jest powszechnie system MSG-3, opracowany przez Stowarzyszenie Transportu Lotniczego (Air
Transport Association) zgodnie z normami FAR 25

. Wprowadzony w połowie lat 80-tych XX stulecia (najnowsze wydanie to

2001 rok), system ten stosuje się w organizacji eksploatacji niemalże wszystkich typów statków powietrznych, w tym między
innymi samolotów: Boeing 747, 757, 767, 777, DC-9/MD-80, DC-10, L-1011,MD-11, Airbus A320, 330 i 340.
Użytkownicy systemu MSG-3 realizują cztery zasadnicze jego cele, którymi są:
1. zapewnienie w trakcie eksploatacji wymaganego poziomu bezpieczeństwa i niezawodności elementów wyposażenia statku
powietrznego (ang. inherent safety and reliability);
2. odtworzenie tego poziomu w przypadku kiedy nastąpiło pogorszenie się charakterystyk (jakości) danego elementu;
3. ciągłe pozyskiwanie informacji na temat jakości eksploatowanego elementu i przekazywania jej do producenta (konstruktora)
w celu udoskonalenia konstrukcji; minimalizowanie sumarycznych kosztów eksploatacji – w tym głównie kosztów powstałych w
wyniku wadliwego działania i uszkodzeń elementu (podsystemu) statku powietrznego.

Program MSG-

3 ustala między innymi konieczność wykonywania obsług o charakterze planowo-zapobiegawczym, które

standaryzuje się na kolejnych poziomach (ang. check): A, B, C i D. Dla konkretnych statków powietrznych produkowanych
przez różnych producentów, zarówno zakresy i częstotliwości wykonywania tych obsług mogą odbiegać od wyżej podanych
wartości. Na ogół mieszczą się w przewidzianych programem MSG-3 przedziałach i granicach.

12

Typy obsług realizowane zgodnie z założeniami systemu MSG-3