1

© Sławomir Tkaczuk, WAT 2010

WSKAŹNIKI EFEKTYWNOŚCI

EKSPLOATACJI STATKÓW

POWIETRZNYCH

Eksploatacja statków latających

2

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

Pod pojęciem „efektywność eksploatacji statków powietrznych” rozumie się
zbiór ich cech, które zapewniają możliwość wykonywania lotów i realizowania
zadań zgodnie z ich przeznaczeniem i wymaganym poziomem bezpieczeństwa.

Pojęcie to odnosi się także do ich przystosowania do osiągania odpowiedniej
gotowości do wylotu i wyposażenia w niezbędne do jego zrealizowania środki .

Zbiór cech odzwierciedlających jakość eksploatacji statków powietrznych
stanowi hierarchiczny system, obejmujący cechy wyższych i niższych
poziomów ważności.

3

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

Wyższy w hierarchii poziom ważności stanowią cechy zasadnicze decydujące o

końcowych rezultatach zastosowań zgodnie z przeznaczeniem. Cechy niższego

poziomu uzupełniają cechy zasadnicze.

Do cech zasadniczych zalicza się między innymi:

gotowość do działania,

bezpieczeństwo lotów,

efektywność działania (koszty).

Cechy te uzupełnione mogą być takimi właściwościami jak niezawodność,
trwałość, żywotność, podatność eksploatacyjna, podatność diagnostyczna
(diagnostyczność), podatność remontowa (remontowalność), technologiczność

itp.

4

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

Eksploatowanie

techniki

lotniczej

obejmuje

całokształt przedsięwzięć

podejmowanych w celu zapewnienia wymaganego poziomu efektywności

wykorzystania i niezawodności statków powietrznych i ich elementów
składowych. Obejmuje ono kompleks prac związanych z użytkowaniem i
obsługiwaniem.

Użytkowanie statków powietrznych to wykonywanie lotów zgodnie z ich

przeznaczaniem. Proces użytkowania wiąże się koniecznością obsługiwania i

zaopatrywania w środki niezbędne do zrealizowania lotów i wykonania

wyznaczonych zadań.

Grupa prac obsługowych zapewniających wymagany poziom niezawodności
systemów obejmuje wykonywanie obsług operacyjnych, prac profilaktyczno-
zapobiegawczych, napraw, remontów, modernizacji, adaptacji (tzw. biuletynów)

itp.

5

Eksploatacja statk

ów

powietrznych

(techniki lotniczej)

U

żytkowanie

Obs

ługiwanie

Obs

ługi operacyjne

Profilaktyka

Naprawy

Remonty

Modernizacja

Adaptacja

(biuletyny)

6

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

Oceny

odzwierciedlające

wszystkie

właściwości decydujące o

efektywności eksploatacji opierają się na przyjęciu i analizie
określonych modeli eksploatacji i wyborze odpowiednich wskaźników
ocenowych.

Zapewnienie wysokiej jakości obsług operacyjnych - a w konsekwencji

wymaganego poziomu bezawaryjności i bezpieczeństwa lotów, jest

możliwe tylko przy precyzyjnej organizacji prac personelu technicznego

wykonującego swoje obowiązki ściśle z ustalonym harmonogramem

prac.

7

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

• wskaźniki trwałości;
• wskaźniki bezawaryjności (niezawodności);
• wskaźniki podatności diagnostycznej i remontowej;
• wskaźniki kosztów.

Miarą cech jakościowych statków powietrznych i ich systemów
pokładowych oraz prawidłowej ich eksploatacji technicznej są
następujące grupy wskaźników:

W praktyce do oceny eksploatacji statków powietrznych wykorzystywane
są wskaźniki integrujące kilka jego istotnych cech. Grupa tego typu
wskaźników określana jest mianem wskaźników kompleksowych.

8

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

Ostateczną postać danego wskaźnika ustala się w oparciu o coraz to
bardziej złożone kolejne modele, opisujące w sposób bardziej
dokładny rzeczywisty proces eksploatacji techniki lotniczej.

Kompleksowymi wskaźnikami eksploatacyjnymi mogą być:

•wskaźniki gotowościowe,

•wskaźniki technicznego wykorzystania,

•wskaźniki obsługiwania oraz koszty.

9

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

W najprostszym modelu eksploatacji, statek powietrzny może znajdować się w
dwóch stanach, tzn.:

•pełnej gotowości do lotów wykonując (t

L

) lot,

•niezdatnym (T

0

) związanym z usuwaniem uszkodzeń w celu przywrócenia tej

gotowości. Model taki reprezentuje schemat:

Lot,

stan zdatny

Usuwanie

uszkodzeń

O

T

2

O

T

1

O

T

3

O

T

L

t

Model 1 eksploatacji techniki lotniczej

10

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

W tym najprostszym modelu przyjmuje się, że czasem pracy techniki lotniczej

jest czas pracy wyłącznie w locie i jest równy t

L

. Po wylocie usuwane są wykryte

niesprawności.

Drugim istotnym wskaźnikiem w tym modelu jest średni czas usuwania jednej
niesprawności (lub uszkodzenia) T

0

,

który odzwierciedla podatność

eksploatacyjną (technologiczność).

W ramach bardziej szczegółowego podejścia do tego problemu czas ten

rozdzielany jest na trzy składowe, tj.:

T

01

- czas lokalizacji niesprawności,

T

02

- czas niezbędny na przygotowanie i organizację odnowy,

T

03

- czas bezpośredniej pracy na sprzęcie w trakcie usuwania uszkodzeń.

11

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

• t

L

- pełnej gotowości do lotów wykonując lot,

• T

0

- niezdatnym

• T

01

- czas lokalizacji niesprawności,

•T

02

- czas niezbędny na przygotowanie i organizację odnowy,

•T

03

- czas bezpośredniej pracy na sprzęcie w trakcie usuwania uszkodzeń.

Lot,

stan zdatny

Usuwanie

uszkodzeń

O

T

2

O

T

1

O

T

3

O

T

L

t

Model 1 eksploatacji techniki lotniczej

12

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

Model 1 umożliwia określenie kompleksowego wskaźnika jakości eksploatacji

jakim jest wskaźnik sprawności będący prawdopodobieństwem tego, że

technika lotnicza okaże się zdatna w określonej chwili czasu.

W niektórych normach (np. ros. GOST-ach) dotyczących niezawodności

technicznej urządzeń eksploatowanych według stanu, wskaźnik ten nazywany

jest współczynnikiem gotowości i definiowany jest jako stosunek czasu

przebywania statku powietrznego w locie i stanu pełnej gotowości na ziemi

(

łą

cznie jako T

S

) do czasu jego przebywania we wszystkich możliwych stanach

(tu dokładnie dwóch tzn. T

S

+T

0

:

O

S

S

S

T

T

T

K





13

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

Takiemu prostemu modelowi określenia odpowiada rzeczywista praktyka

eksploatacji systemów użytkowanych w sposób ciągły, do których można
zaliczyć między innymi naziemne systemy zasilania energetycznego,
radiolokacji i łączności.

W odniesieniu do rzeczywistej eksploatacji statku powietrznego i jego
wyposażenia pokładowego w Modelu 1 należy wprowadzić pewne zmiany

Aby dokładniej ocenić sprawność statku powietrznego należy uwzględnić w

modelu jego eksploatacji planowe operacje realizowane w ramach obsług

technicznych.

Odpowiadający temu Model 2A uwzględni dodatkowo jeszcze jeden stan, w
którym może znajdować się statek powietrzny, tj. przygotowanie do lotów i

realizowanie operacyjnego technicznego obsługiwania pomiędzy kolejnymi

wylotami.

14

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

Model 2A eksploatacji techniki lotniczej

Przygotowanie do lot

ów

i operacyjne techniczne

obsługiwanie

Lot,

stan zdatny

Usuwanie

uszkodze

ń

PL

t

OP

t

t

PL

- czas wykonywania obsługi przedlotowej

t

OP

- czas realizowania pozostałych obsług operacyjnych

15

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

Czas wykonywania obsługi przedlotowej określany jest jako t

PL

a czas

realizowania pozostałych obsług operacyjnych t

OP

.

Przyjmuje się, że operacyjnymi nazywane są te obsługi, które realizowane są na

statku powietrznym bez przekazywania go do wyspecjalizowanych w

wykonywania prac profilaktycznych. Zwykle tego typu obsługi wykonywane są

po zrealizowaniu określonej liczby wylotów n

OP

.

Współczynnik sprawności K

S

w Modelu 2A określany jest jako stosunek

sumarycznego nalotu statku powietrznego

t

NAL

=N·t

L

(gdzie: N- łączna liczba wylotów i czasu jego przebywania w stanie gotowości w rozpatrywanym

okresie) do długotrwałości Θ (czasu kalendarzowego) tego okresu.

W rozliczeniu za rok przyjmuje się Θ=8760 h .

16

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

W oparciu o Model 2A współczynnik sprawności określa się zgodnie z

zależnością:

Oznaczając przez γ intensywność eksploatacji, tj. stosunek sumarycznego

nalotu N·t

L

do czasu kalendarzowego Θ otrzymuje się ostatecznie:









/

/

/

N

t

n

N

t

T

Nt

T

K

OP

OP

OP

S

L

O

S



















L

PL

L

OP

OP

S

O

S

t

t

t

n

t

T

T

K

/

/

/

1









(1)

17

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

Model 2A będzie bliższy rzeczywistemu jeśli uwzględnić, że okresowo co Δt

PR

wyliczanemu w oparciu o nalot lub czas kalendarzowy będą realizowane

profilaktyczne obsługi techniczne. Prace tego typu wykonywane są w

wyspecjalizowanych bazach obsługowo-remontowych. Na czas ich trwania t

PR

związanego na ogół z częściową rozbiórką, statek powietrzny wychodzi ze stanu

gotowości.

Model 2B eksploatacji techniki lotniczej

Przygotowanie do lot

ów

i operacyjne techniczne

obsługiwanie

Lot,

stan zdatny

Usuwanie

uszkodze

ń

Obsługi profilaktyczne

PR

t

PR

t



PR

t



18

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

Dlatego w Modelu 2B wprowadzony został zatem jeszcze jeden możliwy stan

statku powietrznego, tj. profilaktyczne techniczne obsługiwanie.

Takie udokładnienie modelu eksploatacji umożliwia wprowadzenie do równania

(1) poprawki uwzględniającej względną długotrwałość prac profilaktycznych

(wstawiona jako kolejna składowa w nawiasach kwadratowych) równa:





PR

PR

L

PR

PR

PR

t

t

t

n

t

K







/

/

gdzie: n

PR

=Δt

PR

/t

L

– liczba lotów wykonanych w przedziale czasu Δt

PR

pomiędzy kolejnymi pracami profilaktycznymi

19

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

W modelach 1 i 2 przyjęto, że uszkodzenie zostało wykryte podczas tego lotu w
którym rzeczywiście nastąpiło bądź w trakcie obsługi bezpośrednio po tym
wylocie i niezwłocznie zostało usunięte.

W rzeczywistości jednak, nie wszystkie uszkodzenia są od razu wykrywane.

Sytuacja ta dotyczy zarówno lotu jak i sprawdzeń na ziemi. Realny model

eksploatacji powinien odzwierciedlać ocenę wiarygodności kontroli techniki

lotniczej wszędzie tam gdzie prowadzi się kontrole stanu.

Pod pojęciem wiarygodności kontroli rozumie się prawdopodobieństwo

wykrycia uszkodzenia w trakcie kontroli stanu pod warunkiem, że uszkodzenie

to rzeczywiście nastąpiło.

20

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

W celu wykrycia potencjalnych uszkodzeń i usunięcia defektów stanowiących

ich przyczynę konieczne jest przeprowadzenie dokładnej kontroli stanu, która

często wiąże się jednak z koniecznością rozbiórki urządzenia i defektoskopią

jego elementów składowych.

Tego typu działania prowadzi z reguły w trakcie prac remontowych lub prac

profilaktycznych, wykonywanych w zakładach remontowych. Naprawiane

urządzenie uzyskuje ponownie taki sam lub inny resurs, stanowiący miarę jego
trwałości i zdatności do pracy.

21

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

Remont może być powtarzany z częstością wyliczaną na podstawie nalotu lub

czasu kalendarzowego i trwa określony czas Δt

R

.

Kolejny model eksploatacji techniki lotniczej powinien uwzględniać zatem
długotrwałość prac remontowych i związany z tym postój statku powietrznego

Przygotowanie do lot

ów

i operacyjne techniczne

obsługiwanie

Lot,

stan zdatny

Usuwanie

uszkodze

ń

Obsługi profilaktyczne

R

t



R

t

Remont

Model 3 eksploatacji techniki lotniczej z uwzględnieniem remontu

22

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

Takie uszczegółowienie modelu powoduje konieczność wniesienia poprawki do
równania (1), polegającej na uwzględnieniu jeszcze jednej składowej w postaci
względnej długotrwałości remontu, równej:

R

R

R

t

t

K





/

W ciągu całego cyklu życia statek powietrzny może być poddawany kilku

remontom. Każdy kolejny wiąże się z koniecznością wykonania szerszego

zakresu prac niż poprzedni. Po upływie pewnego czasu remont stanie się na tyle

pracochłonny, że korzystniej jest wymienić remontowany statek powietrzny lub

jego element na nowy.

Wielkość tę oznaczoną symbolem T

R

nazywa się resursem do spisania i jest

głównym wskaźnikiem trwałości techniki lotniczej.

23

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

W praktyce eksploatacyjnej ukształtował się zwyczaj ustalania dla nowego

urządzenia początkowego resursu, mniejszego od T

R

. Z czasem następuje jego

udokładnienie na podstawie zgromadzonych doświadczeń dotyczących usuwania
defektów podczas prac remontowych. Często też wielkość Δt

R

nazywa się

resursem do pierwszego remontu lub inaczej resursem międzyremontowym.

R

T

R

t



R

t



PR

t



PL

t



PR





PR





R







lata

]

[h

t

Typowy grafik zużywania resursu

24

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

W praktyce eksploatacyjnej podejmuje się również działania o charakterze

specjalnych przedsięwzięć podnoszących jakość statków powietrznych, z
których najważniejszymi są modernizacje lub adaptacje już eksploatowanego
sprzętu.

Tego typu działania trwają określony czas (modernizacja w trakcie obsług

operacyjnych - t

MOP

, modernizacja w trakcie prac profilaktycznych - t

MPR

,

modernizacja w trakcie remontu - t

MR

), który w modelu eksploatacji również

powinien zostać uwzględniony. Ich realizacja może przeplatać się z obsługami

operacyjnymi, pracami profilaktycznymi bądź remontem, wydłużając czas ich

trwania.

25

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

Model taki może być symbolicznie odwzorowany w postaci:

Model 4 eksploatacji techniki lotniczej z uwzględnieniem przedsięwzięć

modernizacyjnych

Modernizacje i adaptacje

Lot,

stan zdatny

Stan niezdatny

MR

t

MOP

t

MPR

t

26

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

Uzupełnienie modelu eksploatacji związane z uwzględnieniem postoju statku
powietrznego na czas wykonania prac modernizacyjnych (tzw. biuletynów) –

powoduje zmniejszenie współczynnika sprawności wyliczanego zgodnie z

zależnością (1) o względną długotrwałość związaną z realizacją prac

modernizacyjnych, równą:

R

j

M

M

T

t

K

j

/





27

Typowe wskaźniki stosowane w ocenie eksploatacji

statków powietrznych:

28

29

30

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

1.

MTBM (ang. Mean Time Between Maintenance) - średni czas
pracy pomiędzy przestojami związanymi z obsługiwaniem
technicznym. Jego wartość zależy od niezawodności
technicznej

poszczególnych

urządzeń,

możliwości

wbudowanych układów kontroli, kwalifikacji i wyszkolenia
personelu obsługującego itp.;

2.

MTTR (ang. Mean Time To Repair) - średni czas trwania
remontu

(usuwania

niesprawności).

Wskaźnik

ten

determinowany jest łatwością dostępu do urządzeń i łatwością
ich wymiany;

3.

MTBF (ang. Mean Time Between Failures) - średni czas
pracy pomiędzy uszkodzeniami.

31

4.

MFHBF (ang. Mean Flight Hours Between Failures) - średni
nalot pomiędzy uszkodzeniami;

5.

MDT (ang. Mean Down Time) - średni czas przestoju.
Wskaźnik ten zależy od częstotliwości i długotrwałości
przestojów wywołanych różnymi przyczynami;

6.

MMH/FH (ang. Maitenance Man-Hours Per Flying Hours) -
względna

pracochłonność

obsługiwania

technicznego

wyrażona w roboczogodzinach przypadająca na 1 godzinę
nalotu. Wskaźnik ten określa również średni koszt obsługi;

7.

MTBUMA

(ang.

Mean

Time

Between

Unschduled

Maintenance Action) - średni czas pracy pomiędzy
nieplanowanym obsługiwaniem koniecznym w wyniku
powstania nagłych uszkodzeń. Wskaźnik ten charakteryzuje
zarówno poziom niezawodności jak i jakość prac
profilaktycznych.

32

33

34

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

Do oceny ekonomiczności eksploatacji statków powietrznych konieczne jest

określenie nakładów eksploatacyjnych w postaci kosztu godziny lotu C

E

.

W ogólnych kosztach lotu statku powietrznego jako obiektu eksploatacji

partycypują koszty C

CZ

na części zapasowe niezbędne do odnowy zdatności i

utrzymania resursu oraz koszty osobowe C

PER

związane z personelem

obsługowym

35

Ad. a). Koszty produkcji

1- koszt handlowy produktu (tu cena statku powietrznego);

2 - koszty związane z poprawą niezawodności produkowanego sprzętu;

3 - koszty napraw w okresie gwarancyjnym;

4 - sumaryczny koszt poniesiony przez producenta..

Ad. b) Koszty eksploatacji

1- koszt wdrożenia do eksploatacji;

2 - koszty poniesione na usuwanie niesprawności;

3 - koszty obsługiwania technicznego i remontów;

4 - koszt produktu o określonym poziomie wymagań niezawodnościowych;

5 - sumaryczny koszt eksploatacji w całym okresie użytkowania.

36

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

Koszty części zapasowych określane są względną wielkością, o postaci:

R

SP

CZ

T

C

C

C

)

/

(



gdzie: C - sumaryczny koszt nakładów na zakup części zapasowych

niezbędnych do usunięcia uszkodzeń w trakcie prac remontowych i

realizowania innych prac w celu utrzymywania wymaganego

poziomu jakości eksploatacji statku powietrznego;

C

SP

- koszt statku powietrznego (zwykle C/C

SP

ok. 0,3);

T

R

- całkowity resurs statku powietrznego

37

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

Pracochłonność ustalana jest z uwzględnieniem ilości personelu r i kosztów 1h
pracy w odniesieniu do kosztów statku powietrznego:

SP

PER

C

trC

t

/

'



38

Direct operating costs (CAROC)

Cost

Per

Trip

Aircraft design has influence on roughly 60%
of direct operating costs - principally in the
areas of fuel consumption and maintenance

39

Direct operating costs - Maintenance

Cost

Per

Trip

30%

Maintenance Costs

Engine related costs

The 787 reduces airframe related
costs by 30% (~2% of CAROC)

Airframe related costs

Comparison relative to:

767-300ER Cash Operating Costs

2006 U.S. International Rules, 3000 nmi Trip

40

Direct operating costs -

Maintenance

This 30% reduction in airframe

maintenance cost is equivalent to

:

– 4% reduction in the price of fuel

– 15% reduction in flight crew costs

– 50% reduction in engine related

maintenance costs

– 70% reduction in landing fees

30%

Maintenance Costs

41

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

Aby szacować (wyliczać) i analizować tego typu wskaźniki konieczne jest

zrealizowanie szeregu zadań w tym między innymi:

• kontrolowanie realizacji wymagań ustanowionych w oparciu o obowiązujące
dokumenty normatywno-prawne dotyczące jakości eksploatacji techniki

lotniczej;

• porównywanie różnych typów statków powietrznych i ich modyfikowanych
wersji znajdujących się w eksploatacji;

• badanie zmian i trendów w dziedzinie jakości eksploatacji statków
powietrznych i ich wyposażenia ze szczególnym uwzględnieniem wielkości

nalotu i kalendarzowych okresów eksploatacji dla różnych warunków

eksploatowania;

42

Wskaźniki oceny eksploatacji statków powietrznych

• podejmowanie działań organizacyjnych i przedsięwzięć technicznych
ukierunkowanych

na

podnoszenie

jakości

eksploatacji

technicznej

i

konkurencyjności eksploatowanej techniki lotniczej;

• prowadzenie sprawozdawczości o osiąganych rezultatach ocenianych za
pomocą wskaźników jakościowych w celu ustalenia aktualnych norm dla sprzętu

eksploatowanego i nowowprowadzanego.

43

koniec