Eksploatacja statków latających
Strategie i zasady eksploatacji
statków powietrznych
1
© SÅ‚awomir Tkaczuk, WAT 2010
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 wskaz
ników ekonomicznych z faktycznie uzyskanymi (np. wskaz
nika kosztów amortyzacji, kosztów remontów, kosztu
materiałów eksploatacyjnych).
2
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 urzÄ…dzenia 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 obowiÄ…zuje 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 bądz
też w postaci wytycznych do
realizacji centralnych zasad eksploatacji urządzeń.
3
 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),
" według stanu technicznego,
" według 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.
4
STRATEGIA WEDA
UG 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
doskonalÄ… 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.
5
STRATEGIA WEDA
UG 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
wartościami 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 sÄ… 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 sÄ…
niewspółmiernie 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
6
eksploatacji, a także wyposaża obiekt w środki diagnostyczne (najlepiej automatyczne).
7
Idea autoryzowanej strategii istnienia maszyny
STRATEGIA WEDA
UG POZIOMU NIEZAWODNOÅšCI
Eksploatacja obiektu według tej strategii sprowadza się do podejmowania decyzji eksploatacyjnych w oparciu o wyniki
okresowej kontroli poziomu niezawodności urządzeń (różne wskaz
niki niezawodnościowe), eksploatowanych aż do
wystÄ…pienia uszkodzenia.
Strategia wg niezawodności, zwana inaczej strategią "według uszkodzeń" polega na eksploatacji obiektu do chwili
wystÄ…pienia 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 WEDA
UG EFEKTYWNOÅšCI EKONOMICZNEJ
Jest to strategia oparta o kryterium minimalnych kosztów eksploatacji obiektu. Decyzje eksploatacyjne podejmowane są w
oparciu o wskaz
nik 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.
Użytkownik musi podjąć decyzję, czy jeszcze eksploatować stare, sprawne statki powietrzne, czy wymienić je na nowe.
Decyzje takie należy podejmować tylko na podstawie optymalizacji wyników bilansu ekonomicznego. Pojęcie optymalizacji
należy 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 według efektywności ekonomicznej
dotyczy zdarzeń, gdy "moralne" starzenie maszyn wyprzedza ich zużycie fizyczne i gdy maszyny te, chociaż są w stanie
zdatności technicznej, wycofuje się z użytkowania na skutek nie zadowalającej efektywności lub niespełniania
obowiązujących 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 wskaz
ników
efektywności ekonomicznej oraz rachunku optymalizacyjnego.
8
9
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 diagnozujÄ…cymi 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.
10
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.
11
Typy obsług realizowane zgodnie z założeniami systemu MSG-3
12