Моделювання процесів функціонування авіаційного транспорту з метою прогнозування показників його діяльності

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний авіаційний університет

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

Спеціальність 05.13.06 - “Автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології”

Моделювання процесів функціонування авіаційного транспорту з метою прогнозування показників його діяльності

Козлюк Ірина Олексіївна

Київ - 2007

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Національному авіаційному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий консультант:

член-кореспондент НАН України, заслужений діяч науки і техніки України, лауреат Державної премії України, доктор технічних наук, професор Бабак Віталій Павлович, ректор Національного авіаційного університету

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Петрашевський Олег Львович, Національний транспортний університет, професор кафедри аеропортів

доктор технічних наук, професор, Ігнатенко Олександр Семенович, професор Національної академії державного управління при Президентові України

доктор технічних наук, професор Стасюк Олександр Іонович, Київський університет економіки і технологій транспорту, професор кафедри інформаційних систем і технологій

Провідна установа: Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Пухова НАН України.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради к.т.н., доцент В.С. Єременко

Анотація

Козлюк І.О. Моделювання процесів функціонування авіаційного транспорту з метою прогнозування показників його діяльності. - Рукопіс.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології. - Національний авіаційний університет, Київ, 2007.

Дисертація присвячена рішенню важливої народногосподарської проблеми моделювання процесів функціонування авіаційного транспорту з метою підвищення ефективності використання авіаційної транспортної системи в прогнозованому періоді.

В результаті досліджень з'явилася можливість прогнозувати попит населення на внутрішні авіаційні перевезення з урахуванням зростання ВВП, середньої заробітної плати, тарифної політики і інших чинників; а також визначати раціональну чисельність повітряних суден вітчизняного виробництва для задоволення попиту в прогнозованому періоді; проводити розподіли ПС по перспективних базових аеропортах, проводити розрахунки оптимальної чисельності функціональних систем в обмінному фонді, формувати стратегію постачань запасних частин авіаційної техніки.

Одержані результати можуть бути використані як рекомендації авіапідприємствам, а також керівним органам для здійснення державного регулювання авіаційного транспорту.

Ключові слова: моделювання процесів, прогнозований період, авіаційний транспорт, прогресивні інформаційні технології обслуговування.

Аннотация

Козлюк И.А. Моделирование процессов функционирования авиационного транспорта с целью прогнозирования показателей его деятельности. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.13.06 - автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии. - Национальный авиационный университет, Киев, 2007.

Диссертация посвящена решению важной народнохозяйственной проблемы моделирования процессов функционирования авиационного транспорта с целью повышения эффективности использования авиационной транспортной системы в прогнозируемом периоде. Для решения данной проблемы понадобилось следующее:

- предложить обобщенную схему государственного регулирования авиационной отраслью;

- разработать методику прогнозирования объема внутренних пассажирских перевозок с учетом определяющих факторов: динамики внутренних перевозок пассажиров авиационным транспортом, валового внутреннего продукта и среднегодового пассажирского тарифа на внутренних авиалиниях в процентном соотношении к среднемесячной заработной плате;

- разработать математические модели прогнозирования распределения пассажиропотоков по основным аэропортам Украины;

- разработать методику расчета рациональной численности отечественных воздушных судов нового поколения для основных базовых аэропортов;

- разработать математические модели прогрессивных информационных технологий обслуживания и ремонта ФС ВС, позволяющие назначать операции технического обслуживания и ремонта функциональных систем в зависимости от их технического состояния, определяемого встроенными и наземными средствами контроля;

- предложить методику, позволяющую производить расчеты для определения оптимальной численности в обменном фонде любых функциональных систем для произвольного типа воздушных судов.

В работе показано, что благодаря разработанным методам моделирования получены количественные оценки прогнозируемой деятельности авиационной отрасли и их взаимосвязь с ростом ВВП.

В результате исследований появилась возможность прогнозировать спрос населения на внутренние авиационные перевозки с учетом роста ВВП, средней заработной платы, тарифной политики и других факторов; а также определять рациональную численность воздушных судов отечественного производства для удовлетворения спроса в прогнозируемом периоде; проводить распределения ВС по перспективным базовым аэропортам, проводить расчеты оптимальной численности функциональных систем в обменном фонде, формировать стратегию поставок запасных частей авиационной техники.

Математические наработки и соответствующее к ним программное обеспечение проводились на примере отечественного ВС нового поколения типа Ан-148 и соответствующего к нему двигателя Д-436-148.

Полученные результаты могут быть использованы как рекомендации авиапредприятиям, а также руководящим органам для осуществления государственного регулирования авиационного транспорта.

Ключевые слова: моделирование процессов функционирования, прогнозированный период, авиационный транспорт, прогрессивные информационные технологии обслуживания.

The summary

Kozlyuk I. Modeling of processes of functioning of an air transportation with the purpose of forecasting parameters him predicted. - Manuscript.

Dissertation submitted towards the Technical Science Doctoral Degree on speciality 05.13.06 - Automated management systems and progressive information technologies. National Aviation Univresity, Kyiv, 2007.

The dissertation is devoted to the decision of the important economic problem of modeling of processes functioning an air transportation with the purpose of increase of efficiency of use of air transport system in predicted the period.

As a result of researches the opportunity has appeared to predict demand of the population for internal air transportation in view of major factors; and also to define rational number of air courts of domestic manufacture for satisfaction of demand in predicted the period; to carry spend distributions air on the perspective base airports, to carry spend accounts of optimum number of functional systems in an exchange collection, to form strategy of deliveries of spare parts of air engineering.

The received results can be used as the recommendation to the airenterprises, and also managing bodies for realization of state regulation of an air transportation.

Key words: modeling of processes of functioning, predicted the period, air transportation, progressive information technologies of service.

1. Загальна характеристика роботи

авіаційний транспорт повітряний судно

Актуальність теми. У сучасному світі відбувається широке використання інформаційних технологій в усіх сферах людської діяльності, включаючи процеси управління в макросистемах. В останньому випадку забезпечується своєчасне прийняття правильних рішень з управління системою. Однак для управління галуззю народного господарства, підприємствами і т.д., необхідно спостерігати за зміною середовища, прогнозувати поведінку даної системи при заданій сукупності управляючих дій. Ці дії формуються в результаті обробки різної інформації, що надходить в процесі функціонування системи. У зв'язку з цим актуальною є проблема моделювання предметної діяльності в макросистемі, що є однією з галузей народного господарства - авіаційному транспорті.

Складність рішення даної проблеми полягає в тому, що вона має комплексний характер і вимагає врахування взаємозв'язку багатьох напрямів науки.

Так, в працях відомих вчених Я.С. Мелкумова, Р. Олександра, Дж. Бейлі, У. Шарпа розглядаються питання інвестиційної діяльності на макрорівні, але не показаний взаємозв'язок між валовим внутрішнім продуктом (ВВП) і прогнозованими результатами діяльності галузей народного господарства. Не розглядаються також питання оптимізації показників діяльності підприємств на основі впровадження прогресивних технологій.

Багато вітчизняних вчених (Н.Н. Громов, Г.Ф. Конахович, В.С. Новіков, Н.Н. Смірнов, В.В. Уланський, Ж.С. Черненко), розглядаючи питання підвищення техніко-економічної ефективності діяльності окремих авіаційних підприємств не приділили належної уваги взаємозв'язку показників діяльності підприємств з результатами функціонування галузі в цілому і їх впливи на зростання ВВП держави.

Вибираючи та обгрунтувуючи напрямки досліджень цієї роботи, враховувалися також результати вітчизняних учених В.М. Гєєца, А.А. Бакаєва, В.С. Міхалевича, А.Н. Оніщенко, А.М. Андронова та ін. у області математичного моделювання і прогнозування показників діяльності підприємств; В.П. Бабака, О.А. Волкова, А.І. Стасюка в області розробки інформаційних технологій, та багатьох інших учених.

Зараз назріла настійна необхідність визначити роль держави в розвитку вітчизняної авіаційно-транспортної системи, одержати кількісні оцінки прогнозованої діяльності авіаційної галузі і їх взаємозв'язок із зростанням ВВП.

Необхідність ефективного функціонування авіаційного транспорту в сучасних умовах поставило перед наукою і практикою ряд проблем його розвитку. Але об'єднує їх одне - рішення проблем стратегічного управління авіатранспортом повинно бути засновано на інтелектуальних послугах, сучасних інформаційних технологіях, що використовують передові досягнення у області аналізу, прогнозування, оптимізації, ситуативного моделювання та формалізованих знань експерта для обробки оперативної інформації, прийняття рішень в аналізованій області.

В зв'язку з цим на сучасному етапі розвитку авіаційного транспорту підвищується роль обґрунтування перспектив розвитку як в цілому, так і окремих технологічних ланок, тобто зростає роль комплексних і фактичних показників.

Перспективне і поточне планування розвитку транспорту - багатогранна проблема, що включає завдання прогнозування попиту на транспортні послуги, маршрутизації пасажирських потоків, формування мережі ліній, замовлення і оптимального розподілу маршрутів транспортного парку.

Серед них прогнозування попиту на пасажирські перевезення транспортом є найважливішим завданням. Результат його вирішення дає початкову інформацію для всіх інших завдань. Помилки в раніше проведених прогнозуваннях попиту на перевезення пасажирів пояснюються недостатністю необхідних статистичних даних, істотним впливом нових ринкових умов. Проте, якщо виходити з того, що економічна ситуація стабілізується, то можна стверджувати про доцільність використання формалізованих математичних методів прогнозування результатів діяльності авіаційного транспорту.

Раціоналізація пасажирських сполучень грає важливу роль в удосконаленні організації виробництва, задоволенні попиту населення на перевезення, розвитку міжнародних зв'язків і інтеграції економіки держави в світову економічну систему. Для підвищення ефективності планування і управління необхідно аналізувати не тільки попередню інформацію, але і інформацію про альтернативні шляхи розвитку виробництва. Таку практику планування пояснюється складністю чітко формалізованої оцінки подальшої перспективи розвитку транспортного виробництва, залежного від багатьох різноманітних чинників політичного, технічного, економічного, організаційного, соціального і екологічного характеру.

Таким чином, дана дисертаційна робота присвячена рішенню важливої науково-технічної проблеми - моделювання процесів функціонування авіаційної транспортної системи з метою прогнозування показників її діяльності, пошуку напрямів підвищення ефективності її роботи шляхом застосування прогресивних інформаційних технологій обслуговування і, як результат, обґрунтування керівного впливу державних органів на галузь.

Зв'язок роботи з науковими темами. Дисертація виконана в рамках таких державних науково-дослідних робіт:

1. Розробка багаторівневої системи ТЕ БРЭО за оптимальними техніко-економічними показниками. Тема № 152 ДБ04 (№0104U003740)

2. Дослідження механізмів деградації в матеріалах, структурах і комплектуючих виробах радіотехнічних приладів авіакосмічної техніки і розробка заходів щодо запобігання відмовам і несправностям. Тема № 011-ДБ-01 (№101U002730).

Мета і завдання досліджень. Метою дисертаційної роботи є розробка методології моделювання процесів функціонування авіаційного транспорту для прогнозування показників його діяльності та пошуку шляхів підвищення його ефективності.

Поставлена мета досягається шляхом рішення таких взаємозв'язаних задач досліджень:

- розробки узагальненої схеми державного регулювання авіаційною галуззю;

- обґрунтуванні узагальненого показника ефективності використання повітряних суден (ПС);

- розробки математичних моделей прогнозу попиту на внутрішні авіаційні перевезення та розподілу пасажиропотоків по основних аеропортах України;

- розробки методики визначення раціональної кількості приписних повітряних суден в базових аеропортах;

- розробки математичних моделей прогресивних інформаційних технологій обслуговування (ПІТО) функціональних систем (ФС) ПС;

- розробки математичних моделей процесів функціонування системи забезпечення запасними функціональними системами ПС;

- розробки методики формування оптимальної чисельності в обмінному фонді функціональних систем.

Об'єктом дослідження є процеси функціонування авіаційного транспорту.

Предметом дослідження є методи моделювання процесів функціонування авіаційного транспорту, прогресивні інформаційні технології обслуговування та ремонту ФС ПС.

Методи дослідження. Для вирішення поставлених завдань використані методи регресійного аналізу, методи теорії напівмарківських ланцюгів, методи теорії регенеруючих процесів, теорії масового обслуговування, а також методи комп'ютерної графіки і програмування.

Наукова новизна одержаних результатів. У роботі одержані таки наукові результати:

- вперше запропонована узагальнена схема державного регулювання авіаційною галуззю;

- вперше розроблена методика прогнозування обсягу внутрішніх пасажирських перевезень з урахуванням визначальних чинників: динаміки зміни обсягів внутрішніх перевезень пасажирів авіаційним транспортом, валового внутрішнього продукту і середньорічного пасажирського тарифу на внутрішніх авіалініях в процентному співвідношенні до середньомісячної заробітної плати;

- вперше розроблені математичні моделі прогнозування розподілу пасажиропотоків по основних аеропортах України;

- вперше розроблена методика розрахунку раціональної чисельності вітчизняних повітряних суден нового покоління для основних базових аеропортів;

- створені математичні моделі прогресивних інформаційних технологій обслуговування ФС повітряних суден, що дозволяють призначати операції технічного обслуговування;

- уперше запропонована методика (на прикладі двигуна Д-436-148 для ПС типу Ан-148), що дозволяє проводити розрахунки для визначення оптимальної чисельності в обмінному фонді будь-яких ФС для довільного типа повітряних суден на прогнозований період.

Практичне значення одержаних результатів полягає в наступному:

- методика для отримання кількісної оцінки прогнозованої діяльності авіаційної галузі і її взаємозв'язку із зростанням ВВП використана Державною авіаційною адміністрацією для планування роботи галузі;

- методика розрахунку на прогнозований період розподілу пасажиропотоків по основних аеропортах України може бути використана авіакомпаніями, які здійснюють внутрішні, а після відповідного введення інформації і міжнародні рейси;

- методика для визначення кількості повітряних суден вітчизняного виробництва (типу Ан-148), що дозволяє визначити кількість ПС в базових аеропортах України використана Державною авіаційною адміністрацією для планування своєї діяльності;

- результати розрахунків по методиці розрахунку оптимальної чисельності в обмінному фонді функціональних систем (на прикладі двигуна Д-436-148 для ПС типу Ан-148), завдяки якій можна підвищити ефективність використання ПС, зменшити експлуатаційні витрати і скоротити терміни окупності ПС, можуть бути використані авіакомпаніями для організації постачань запасних частин;

- на основі розроблених методів і методик створене методичне, алгоритмічне і програмне забезпечення з моделювання процесів функціонування авіаційного транспорту з метою прогнозування показників його діяльності можуть бути використані як рекомендації керівним органам для здійснення державного регулювання авіаційного транспорту.

Розроблені методи, методичне і програмне забезпечення упроваджені на підприємствах АНТК “Антонов” (м. Київ), ЗАТ “Міжнародні Авіалінії України” (м. Київ), а також. включені в “Державну комплексну програму розвитку авіаційної промисловості України до 2010 року, яка ухвалена постановою Кабінету Міністрів України від 27 липня 2001 року”.

Результати дисертаційних досліджень використовуються в навчальному процесі Національного авіаційного університету (м. Київ).

Особистий внесок здобувача. Дисертація відображає результати досліджень, проведених автором в Національному авіаційному університеті (2000-2006 рр.). Основні результати одержані здобувачем самостійно. Автору особисто належать ідеї і розробки, пов'язані із створенням методології процесів функціонування авіаційного транспорту на прогнозований період і практичною реалізацією концепції державного регулювання вітчизняною авіаційною галуззю.

Друковані роботи, які були виконані разом із співавторами, здобувачу належить наступне: постановка завдання|задачі|, теоретичне обґрунтування [3, 12], моделювання процесів [18], розробка методів [24], принципи, методологія прогнозування [2, 27].

Апробація результатів дисертації. Основні наукові результати роботи доповідалося на міжнародних наукових конференціях: “АВІА-2003”, “АВІА-2004” (м. Київ), III Міжнародної наукової конференції “Проблемі економіки транспорту” (м. Дніпропетровськ, 2003) ІV Міжнародної науково-практичної конференції “ТРАНСПОРТ +ЛОГИСТИКА” (м. Київ, НТУ, 2004) VІІІ Міжнародної науково-практичної конференції “ТРАНСПОРТ+ЛОГИСТИКА” (м. Київ, НТУ, 2006). Результати досліджень експонувалися на виставці “АВІАСВІТ” (м. Київ, АНТК, 2006).

Публікації. Результати дисертації опубліковані в 27 наукових роботах в спеціалізованих наукових виданнях (з яких 21 особисті, включаючи наукову монографію), п'яти матеріалах і тезах конференцій.

Структура роботи і її обсяг. Робота складається зі вступу, п'яти розділів, висновків по роботі, списку використаних джерел і додатків. Обсяг роботи без додатків, бібліографії, малюнків і таблиць складає 282 стор., робота містить 40 таблиць, 62 рисунка та 188 бібліографічних назв; загальний об'єм роботи - 332 стор.

2. Основний зміст

У вступі сформульована проблема дослідження, обґрунтована її актуальність, визначені мета роботи і коло вирішених завдань, вказана її практична цінність і наукова новизна.

У першому розділі приведений короткий огляд наукової літератури щодо теми дисертаційної роботи і обґрунтований вибір задач цього дослідження.

Дослідження наукових і методичних джерел, що аналізують проблему управління транспортною системою дозволило виділити ряд|лаву,низку| завдань|задач|, розв'язання яких може привести до підвищення ефективності використання авіаційного транспорту.

Показана роль державного регулювання транспортною системою, яка є підсистемою єдиного державного промислового комплексу.

Проведений аналіз показників ефективності функціонування авіаційного транспорту, який дозволив визначити напрями подальших досліджень та черговість етапів розробок.

Зазначено роль прогнозування результатів діяльності авіаційної транспортної системи що до прийняття рішень державного регулювання даної галузі. У зв'язку з цим виконаний аналіз методів і програм прогнозування результатів функціонування транспортної системи, вибрані і обґрунтовані найбільш перспективні для вирішення завдань|задач| даної дисертаційної роботи.

Другий розділ розкриває:

- основні показники діяльності авіаційного транспорту, що дозволяють оцінити роль внутрішніх пасажирських перевезень;

- обґрунтування перспектив розвитку українського авіаційного транспорту, що порушує питання про доцільність прийняття тих чи інших рішень щодо підтримку вітчизняного літакобудування;

- розробку узагальненої схеми державного регулювання авіаційною галуззю, заснованою на головних показниках діяльності авіаційної галузі країни, а також “Державної комплексної програми розвитку авіаційної промисловості України до 2010 року”;

- обґрунтування узагальненого показника ефективності експлуатації ПС.

Дослідження показників функціонування авіаційного транспорту дозволяють виділити основні проблеми розвитку ринку пасажирських авіаційних перевезень в Україні з погляду державної політики. Вони полягають в наступному:

1. Недоліки в координації при становленні державної політики в галузі.

2. Гальмування реструктуризації галузі і підприємств.

3. Мала мережа і парк літаків.

4. Відсутність чіткого плану лібералізації ринку пасажирських авіаперевезень.

5. Неефективний захист вітчизняного виробника авіатехніки.

6. Відсутність чіткої політики розвитку аеропортів.

7. Повільна гармонізація українських технічних стандартів із стандартами Європейського Союзу.

Вихід із даної ситуації в середньостроковій перспективі може полягати в підтримці конкурентоспроможності авіаційного транспорту за рахунок оптимізації витрат шляхом оновлення авіаційного парку найбільш економічними в експлуатації машинами. В умовах браку конкурентоздатної техніки українського виробництва для польотів на міжнародних повітряних лініях нині такими є іноземні зразки далекомагістральних і середньомагистральных ПС.

У зв'язку з цим підтримка вітчизняної промисловості може бути забезпечена за рахунок постачань машин для внутрішніх авіаліній (включаючи СНД).

Тому визначення стратегії розвитку ринку внутрішніх пасажирських авіаперевезень - одне з найголовніших завдань, рішення якого приведе до розвитку авіаційній галузі і створенню авіаційного національного перевізника, тим паче, що Україна вважається авіаційною державою з розвиненою інфраструктурою, системою підготовки висококваліфікованих кадрів.

Аналіз розробленої Міністерством промислової політики “Державної комплексної програми розвитку авіаційної промисловості України до 2010 року” змушує вишукувати шляхи реформування та підвищення економічної ефективності авіаційної галузі. Необхідність ефективних рішень разом з дотриманням вимог безпеки польотів робить постійно актуальним завдання реформування цивільної авіації (ЦА) та створення правового поля її існування відповідно до передових технологій.

У зв'язку з цим пропонується розглянути взаємозв'язок між ВВП держави і авіаційною галуззю у вигляді замкнутої динамічної системи зі зворотним зв'язком. Маючи на увазі, що авіаційна галузь - це сукупність підприємств (об'єднань, концернів і т.п.), що випускають авіаційну техніку і комплектуючі до неї (так званих функціональних систем), а також підприємства, що експлуатують авіаційну техніку (АТ).

Очевидно, що динамічна система функціонуватиме ефективно, якщо дотримуватиметься умова:

>1,

де - відрахування до бюджету за весь прогнозований період; - капітальні вкладення в авіаційну галузь, наведені на початку року даного періоду.

Таким чином, для вироблення рекомендацій урядовими органами про доцільність і розміри капітальних вкладень в авіаційну галузь необхідно розглянути і вирішити наступні завдання:

- показати взаємозв'язок між зміною рівня ВВП і обсягом авіаційних перевезень;

- спрогнозувати на заданий період попит на внутрішні авіаперевезення;

- визначити тип і кількість ПС вітчизняного виробництва для задоволення попиту на перевезення;

- проаналізувати і обґрунтувати вибір базових аеропортів в Україні:

- розробити рекомендації по розподілу ПС по базових аеропортах з урахуванням їх раціонального використання;

- розробити комплекс заходів щодо забезпечення максимально можливого доходу від використання ПС за призначенням.

Для вироблення заходів щодо забезпечення максимально можливого доходу від використання ПС, необхідно проаналізувати стани ПС, в яких воно приносить дохід і стани, в яких авіапідприємство несе заплановані або незаплановані втрати. У зв'язку з цим, обґрунтований показник ефективності використання ПС, якій має такий вигляд:

де - дохід, який приносить ПС за годину польоту; - планований наліт ПС за рік; - втрати, пов'язані із затримкою рейсу в транзитному аеропорту (ТАП); - втрати, пов'язані із затримкою рейсу в базовому аеропорту (БАП).

Природа виникнення складових і хоча і пов'язана з відмовами ФС, але має свої особливості. Так, втрати, які несе авіапідприємство (АП), переважно залежать від переліку допустимих несправностей (ПДН), характеру взаємодії між БАП і ТАП і кваліфікаціями обслуговуючого персоналу (ОП) в ТАП. Втрати в основному залежать від стратегії формування ОФ в БАП і продуктивності праці ОП.

Ймовірність переходів і станів мають наступний сенс: - ймовірність знаходження всіх ФС в працездатному стані; - ймовірність працездатності -ї ФС з класу ПДН; - ймовірність працездатності -ї ФС з класу неприпустимих несправностей (НН); - ймовірність наявності в комплектовкі ОФ ТАП потрібної -ї системи; - час відновлення -ї ФС в ТАП; - час доставки ФС з БАП в ТАП; - час відновлення ФС в БАП; - ймовірність наявності в комплектовкі ОФ БАП необхідного типа ФС;- ймовірність наявності в ТАП потрібного ОП для відновлення -ї ФС.

У виразі (1) складова характеризує витрати АП на придбання, технічне обслуговування і ремонт ФС. Ці витрати визначаються з виразу

, (2)

де - вартість і-й ПС, встановленої на ПС; - нормативний коефіцієнт окупності ПС; - приведені середні витрати на технологію процесу обслуговування (ТПО) і-ї системи; - середні річні витрати на придбання ОФ і-й системи; - середні річні витрати на придбання ремонтних комплектів підприємством, що здійснює ремонт на рік; - зарплата льотно-технічного персоналу; - витрати на паливно-мастильні матеріали.

Практична реалізація запропонованої схеми полягає в почерговості досліджень вищезазначених підсистем та отриманні кількісних оцінок прогнозованої діяльності авіаційної галузі та їх взаємозв'язок із зростанням ВВП. Рішенню цієї задачі присвячені наступні розділи даної дисертаційної роботи.

У третьому розділі:

- обґрунтовані перспективи розвитку ринку пасажирських авіаційних перевезень, що дало можливість виявити основні чинники, які дозволяють здійснювати прогнозування обсягів внутрішніх пасажирських перевезень;

- на основі регресійного аналізу з урахуванням визначальних чинників створений новий підхід до прогнозування внутрішніх авіаційних пасажирських перевезень;

- розроблена математична модель, яка дозволяє розподілити пасажиропотоки по основних аеропортах України з урахуванням наступних параметрів: сезонність, мета поїздки пасажира (бізнес/туризм/сім'я), наявність альтернативних видів транспорту та інше.

На сучасному етапі розвитку цивільної авіації підвищується роль обґрунтування перспектив розвитку повітряного транспорту, тобто зростає роль комплексних і фактичних показників. Перспективна і поточна стратегія розвитку ЦА - багатогранна проблема, що включає завдання прогнозування попиту на послуги ЦА, маршрутизації пасажирських потоків, формування мережі авіаліній, замовлення і розподілу парку літаків, будівництва і реконструкції мережі аеропортів, відкриття нових авіаліній. Найважливішим завданням тут є прогнозування попиту на перевезення пасажирів авіаційним транспортом. Результати його вирішення дають початкову інформацію для всієї решти завдань. Помилки в прогнозуванні попиту та обсягів робіт по перевезенню пасажирів пояснюються недостатністю необхідних статистичних показників про виконувану роботу в суттєво нових ринкових умовах.

У зв'язку з цим для кількісної оцінки прогнозу попиту на внутрішні авіаційні перевезення використані результати аналізу динаміки їх зміни за останні роки, взаємозв'язки темпів зростання пасажирообороту і ВВП, а також динаміки середньорічного пасажирського тарифу на внутрішніх авіалініях у процентному співвідношенні до середньомісячної заробітної плати.

В результаті прогнозу визначено, що до 2015 р. в Україні очікується обсяг внутрішніх пасажирських авіаперевезень 1,4 млн. пас.

Ці результати створюють передумову до прогнозування розподілу пасажиронавантаження на кожен із основних аеропортів України з метою максимального задоволення запитів населення повітряними перевезеннями.

Дослідження перспектив розвитку аеропортів України показало, що найперспективними із них є аеропорти міст Дніпропетровська (Дп), Донецька (Дц), Києва (“Бориспіль”, “Жуляни”) (К), Львова (Л), Одеси (О), Сімферополя (С) і Харкова (Х).

Аналіз основних моделей розподілу поїздок показав, що всі вони носять емпіричний характер, при якому неможливо встановити вірогідність вильоту пасажира в той або інший аеропорт.

Тому для вирішення проблеми прогнозу розподілу пасажиропотоків розроблена математична модель прогнозу розподілу пасажиропотоків по основних аеропортах.

Припускатимемо, що перехід з одного стану в інший (рейс між парою аеропортів) здійснюється відповідно до часу локальної ймовірності переходу, яка умовна по відношенню до факту виникнення переходу - стрибка. Індекси i, j - відповідно аеропорт вильоту і аеропорт посадки.

Оскільки система може знаходитися в одному з N станів, з якого, у свою чергу, може перейти в одне N-1 станів, необхідно для кожного моменту часу t задати ймовірність переходу, яку зручно представити у вигляді матриці розмірністю N Ч N:

Уявімо матрицю переходів аналізованої системи у вигляді сигнального графа станів системи, який інтерпретує переходи системи із стану i в j як передачу сигналу з одного вузла до іншого з коефіцієнтом передачі . Ці ймовірності, які є функцією багатьох параметрів можна записати в наступному вигляді:

,

де - питома кількість населення i-го міста (), где - населення i-го міста; - сумарне населення розглянутих міст); - коефіцієнт заробітної плати населення i-го міста (), де - середня заробітна плата в i-му місті; - сумарна середня заробітна плата в розглянутих містах); - емпіричний коефіцієнт віддаленості i-го міста від j-го (), де - відстань між i-м і j-м містами; - максимальна відстань серед розглянутих варіантів); - ймовірність вибору j-го міста мешканцем i-го міста для ділової, сімейної, туристичної і т.п. поїздки.

,

де - коефіцієнт привабливості j-го міста для мешканців i-го (курортна зона, промислова зона для відряджень, центр туризму і т.п.). Визначається експертним шляхом (за допомогою аналізу процентного співвідношення між діловими, туристичними, сімейними і т.п. поїздками); - ймовірність вибору для поїздки з i-го міста в j-е авіаційного транспорту. Даний показник є інтегральним і в загальному випадку враховує такі чинники, як час перебування в дорозі, вартість квитка і т.п. Припускаємо, що ці фактори є функцією відстані між містами (тобто); - інтенсивність надходження заявок на здійснення польоту в j-е місто, яка враховує залежність ймовірності переходу з в j-й стан з будь-яких решти станів від часу t (сезонність запитів).

Введення даного множника пов'язане з тим, що в загальному випадку всі із перерахованих вище параметрів в тій чи іншій мірі змінюються зі зміною часу (так, наприклад, зміна сезонів спричиняє за собою зміну ступеня привабливості того чи іншого міста, зміну заробітної плати (особливо у містах, наявність роботи в яких має сезонний характер), сезонні знижки вартості квитків і т.п.

Одержані результати дозволяють спрогнозувати необхідний обсяг авіаційної техніки, необхідний для забезпечення попиту на перевезення.

Четвертий розділ присвячений розробці моделей прогресивних інформаційних технологій обслуговування, а також системи постачань запасних частин ФС повітряних суден.

Впровадження ПІТО дозволяє одержати достовірну інформацію для створення ефективної системи постачань запасних частин, тобто оптимізувати склад і чисельність обмінного фонду (ОФ).

Визначимо витрати при ПІТО, побудованої. Оскільки як приклад функціональної системи ПС типу Ан-148 передбачається розглядати двигуни, які мають модульну конструкцію (тобто складаються з ряду СЗЕ), то для технічного обслуговування необхідна наявність в АТБ НЗК двох рівнів.

Таким чином, витрати та у виразі (2) в загальному вигляді можна записати таким чином:

+, (3)

де - собівартість експлуатації ФС протягом року; К - питомі капітальні вкладення в НЗК і обмінному фонді; - нормативний коефіцієнт ефективності капітальних вкладень.

Отже, собівартість експлуатації ФС протягом року повинна включати річні витрати на експлуатацію ФС, а також амортизаційні відрахування на НЗК і ОФ.

Відповідно до рис. 4 вираз для має вигляд:

,

де - тривалість польоту ПС|; - ймовірність рішення ВЗК про демонтаж ФС (або окремого модуля); - ймовірність відправки ФС у ремонт після контролю працездатності (КП|) за допомогою НЗК-1; - ймовірність відправки у ремонт модуля, який відмовив, після КП за допомогою НЗК-2; - середні витрати в одиницю часу на КП за допомогою ВЗК; - середні витрати в одиницю часу на демонтаж ФС з борту ПС; - середні витрати в одиницю часу на КП за допомогою НЗК-1; - середні витрати в одиницю часу на КП за допомогою НЗК-2; - середні втрати в одиницю часу із-за простою ПС, пов'язаного із заміною СЗЕ або ФС (=); = - середній час екстреної доставки модуля або ФС за відсутності його в обмінному фонді АТБ; - середня вартість відновлення ФС, яка відмовила;

,

де - час стоянки в аеропорту; - середня вартість відновлення ФС, яка відмовила; - середня вартість заміни модуля, який відмовив.

Приведені витрати на експлуатацію ФС (двигуна) протягом року визначається з виразу:

,

де і - амортизаційні відрахування на ОФ і НЗК.

Наступний етап розробок полягає у визначенні часу знаходження ФС в основних станах при ПІТО.

Для цього розроблені математичні моделі прогресивних інформаційних технологій обслуговування ФС які входять в клас допустимих несправностей, так і для тих, що входять в клас неприпустимих несправностей.

де - середня тривалість помилкового відновлення, а - середня тривалість правильного відновлення.

Відповідно визначені середні річні витрати при ПІТО:

де - питомі середні витрати після посадки ПС у БАП для відновлюваної ФС: - середній час затримки в БАП; - плановий наліт ПС.

Для забезпечення безперервного використання авіатехніки виникають випадки необхідності екстреної заміни функціональної системи, яка відмовила, та наявності до неї в аеропорту запасних частин. Тому в розділі на прикладі двигуна розроблені моделі двох варіантів систем забезпечення запасними ФС, і визначена методика формування обмінного фонду при використанні прогресивних інформаційних технологій обслуговування ПС. Дана методика розроблена по наступній схемі:

1. Аналіз варіантів побудови технології процесів обслуговування (ТПО) двигунів.

2. Розробка математичних моделей варіанту побудови ПІТО двигунів ПС.

3. Визначення економічних показників ефективності ПІТО двигуна.

4. Побудова моделі варіанту системи забезпечення запасами ОФ за допомогою екстрених доставок із завода-виробника.

5. Формування оптимального ОФ ЗВ при побудові ПІТО| відповідно до базового варіанту.

Метою побудови системи забезпечення оптимальної тривалості екстреної доставки попередньо працездатних двигунів в аеропорт, який фіксує факт непрацездатності останніх є отримання механізму визначення чисельності запасів двигунів в ОФ завода-виробника, яка забезпечувала би як найменшу тривалість вимушеного простою ПС і тим самим сприяла безперервному використанню АТ за призначенням при мінімальних питомих середніх витратах.

Завдання визначення оптимальної кількості запасних двигунів в ОФ ЗВ при застосуванні варіанту організації ТПО| базового варіанту формулюється таким чином.

Потрібно визначити кількість запасних двигунів F в ОФ ЗВ, що необхідні для функціонування ПС, що прибувають до аеропорту з довірчою ймовірністю того, що всі прибулі ПС будуть оперативно забезпечені двигунами даного типа і не буде значного порушення регулярності польотів через їх відсутність.

Нехай на кожному ПС встановлено m однотипних двигунів (для ПС Ан-148 m = 2). Тоді загальна кількість двигунів, що прибули в аеропорт складе . Цільовою функцією оптимізації ОФ ЗВ є річні приведені витрати на експлуатацію сукупності q однотипних двигунів в приписному парку ПС (1, 3):

, (4)

де - собівартість експлуатації сукупності однотипних двигунів протягом року (); - капітальні вкладення в ОФ ЗВ для даного типа двигунів (); - кількість запасних модулів в ОФ ЗВ.

У (4) показники, і є функціями параметра . Тому оптимальна кількість запасних модулів визначаються з рішенням задачі

.

Таким чином, цільова функція оптимізації ОФ двигунів завода-виробника у разі наявності гарантії на двигун має наступний вигляд:

,

Показником достатності ОФ є середній час затримки ПС в аеропорту фіксації факту відмови двигуна (БАП або ТАП) за рахунок незадоволення вимоги на запасний двигун.

в задоволенні вимоги на запасний двигун з комплектовки ОФ ЗВ.

Приведена схема формування оптимального обмінного фонду при побудові ПІТО придатна не тільки для двигунів, але і для більшості інших функціональних систем ПС.

Одержані результати дозволяють зменшити витрати на технічне обслуговування ПС і забезпечити максимально можливий прибуток від використання його за призначенням.

П'ятий розділ присвячений розробці методичних рекомендацій щодо державного регулювання авіаційним транспортом.

Рекомендації розроблялися з метою дати відповідь органам державного регулювання на такі питання як:

- який попит на авіаційні перевезення чекає нашу державу найближчим часом;

- скільки буде потрібно ПС вітчизняного виробництва, щоб задовольнити цей попит;

- які маршрути на внутрішніх авіалініях будуть найбільш перспективними і які аеропорти необхідно розвивати;

- яким чином розподілити ПС між перспективними аеропортами, щоб забезпечити їх максимальне завантаження;

- як організувати систему забезпечення запасними виробами і як організувати екстрену доставку ФС, які відмовили, щоб уникнути простоїв ПС.

Для отримання відповідей на дані питання в розділі розроблена методика і відповідне програмне забезпечення розрахунку на прогнозований період розподілу пасажиропотоків по основних аеропортах України (Дп, Дц. К, Л, О, С, Х). Дана методика включає наступні етапи:

1. Аналіз залежності попиту від економічного розвитку регіону, роду діяльності пасажира і мети його поїздки; визначення основного сегменту споживачів послуг даного вигляду в кожному регіоні окремо.

2. Розрахунок питомої кількості населення і коефіцієнта заробітної плати, відповідних i-му місту.

3. Обчислення емпіричного коефіцієнта віддаленості i-го аеропорту від j-го.

4. Розрахунок вірогідності вибору j-го міста жителем i-го міста.

5. Вплив на розподіл ймовірності переходів системи наявності альтернативних можливостей переміщення з i-го міста в j-е.

6. Визначення залежності від часу попиту на польоти в j-е місто.

7. Розрахунок ймовірності польотів між містами відповідних аеропортів для моменту часу t.

8. Розрахунок результуючої ймовірності польотів між містами в припущенні існування потоків повернення.

9. Визначення прогнозованого розподілу пасажиронавантаження на кожний із заданих аеропортів протягом року.

З метою максимального задоволення запитів спрогнозованої| кількості пасажирів повітряними перевезеннями запропоновані методичні рекомендації і програмне забезпечення щодо визначення раціональної кількості приписних повітряних суден в базових аеропортах. Розрахунки проводилися (для ПС типу Ан-148) за такою схемою:

1. Визначення кількості рейсів в день t, яке необхідно виконати для забезпечення можливості вильоту заданої кількості пасажирів з і-го аеропорту.

2. Визначення кількості бортів ПС, яка буде необхідне i-му аеропорту в день t для виконання заданої кількості рейсів до іншого N - 1 аеропорту:

2.1. Розрахунок середнього часу перебування літака в дорозі при здійсненні рейса з i-го аеропорту до j-го:

2.2. Визначення кількості рейсів з i-го до j-му аеропорту, яке здатне виконати одне ПС протягом льотного дня за умови здійснення зворотного рейса.

3. Установка пріоритетів аеропортів, відповідно до яких проводиться розподіл парку ПС.

4. Розрахунок сумарної кількості бортів ПС, необхідне всім N аеропортам для здійснення заданої кількості рейсів:

.

5. Розрахунок мінімально необхідної сумарної кількості бортів ПС для задоволення пасажиронавантаження в пікові періоди:

.

6. Визначення максимально необхідної сумарної кількості бортів ПС| з урахуванням|з врахуванням| проведення ТПО:

,

де максимально необхідне протягом року кількість бортів ПС для i-го аеропорту.

7. Визначення кількості бортів, максимально необхідне протягом року для даного аеропорту.

Визначивши необхідну кількість повітряних суден для забезпечення внутрішніми пасажирськими перевезеннями (35 літаків) і, виходячи з розроблених в четвертому розділі моделей і методик, (на прикладі двигуна Д-436-148 ПС типу Ан-148) розрахуємо для них оптимальну чисельність обмінного фонду двигунів по наступній схемі:

1. Кількість ПС, що вилетіли з i-го БАП в j-й ТАП протягом доби.

2. Вибір вхідних даних.

3. Розрахунок цільової функції оптимізації ОФ ЗВ двигунів.

Графік залежності річних приведених витрат (З) на експлуатацію сукупності однотипних двигунів в приписному парку ПС (у грн. на рік) і середнього часу затримки ПС в аеропорту фіксації факту відмови (, у годинах) від кількості запасних двигунів в ОФ| на ЗВ (F) на день = 180 (- умовна ймовірність “помилкової відмови” при КП двигуна за допомогою ВЗК, - середнє напрацювання на відмову).

Відповідне програмне забезпечення є універсальним - дозволяє проводити розрахунки для визначення оптимальної чисельності будь-яких функціональних систем для довільного типа повітряних суден, вибираючи будь-яку пару БАП-ТАП.

Таким чином, в результаті проведених розрахунків були одержані наступні прогнозні оцінки обсягів внутрішніх пасажирських перевезень українських авіакомпаній на період до 2015 р.:

- при активному розвитку позитивних тенденцій в економіці країни до 2015 р. обсяг пасажирських внутрішніх складе 1,4 млн. пас.; даний прогноз є помірковано-оптимистичним. Три роки, що пройшли з моменту розробки даного прогнозу, дозволяють заздалегідь оцінити одержані раніше результати: тенденція на ринку пасажирських внутрішніх перевезень в 2004-2006 рр. фактично відповідає оптимістичному варіанту прогнозу (обсяг перевезень пасажирів на внутрішніх регулярних маршрутах в 2005 р. зріс на 15,1%, тобто на 0,8 млн. чоловік);

- розподіл пасажиропотоків на внутрішніх лініях по перспективних аеропортах України з урахуванням їх взаємопривабливості|, відстані, сезонності і т.д.

- прогноз пасажироперевезень на найближчі 10 років, а також прогноз по списанню повітряних суден в Україні, обгрунтовують потребу в 35 літаках типу Ан-148 на ринку внутрішніх авіаперевезень;

- розподіл вибраного типа ПС виробництва України між базовими аеропортами з метою максимального задоволення запитів населення повітряними перевезеннями.

- використання прогресивних інформаційних технологій обслуговування вибраного типа ПС дозволить уникнути затримки рейса з технічних причин і зменшити річні приведені витрати на експлуатацію ПС|. Для цього перш за все необхідно прагнути до збільшення середніх наробок на відмову двигунів, підвищенню якості ВЗК, а також оптимальній кількості запасних виробів в ОФ. Це забезпечить максимальний прибуток від експлуатації ПС.

Досліджуючи одержані графіки між будь-якою парою аеропортів, визначено, що загальна кількість запасних двигунів, яка забезпечить безперервне обслуговування всього спрогнозованого парку ПС без затримки рейсу - 8 шт.

- реалізація помірно-оптимистичного прогнозу розвитку внутрішніх пасажирських перевезень дозволить державі одержати значні відрахування від діяльності авіаційних підприємств, що доводиться на прикладі експлуатації внутрішніх рейсів, а також виготовлення ПС нового покоління і двигунів для ОФ.

суміжні галузі, збільшити заробітну плату и т.д. Вона повинна забезпечити безпеку та зручність польотів, а також доходність авіаційної галузі в цілому.

Додатки включають розроблене програмне забезпечення з даної тематики, а також відомості, підтверджуючі впровадження одержаних автором наукових результатів у виробництво.

Висновки

1. Розроблена методологія визначення чисельних показників ефективності функціонування авіаційного транспорту в залежності від регулювання державними органами на галузь.

2. Розроблена узагальнена інформаційна модель державного регулювання авіаційною галуззю у вигляді замкнутої динамічної системи автоматичного управління і визначені умови її стійкого функціонування.

3. Визначений і обґрунтований перелік інформаційних потоків, розкриття яких дозволяють одержати на прогнозований період чисельні характеристики діяльності авіаційної галузі. Характер взаємодії цих інформаційних потоків дозволили конкретизувати завдання досліджень дисертаційної роботи.

4. Визначені кількісні оцінки відрахувань до державного бюджету на прогнозований період від діяльності авіаційної галузі, що дозволяє оцінити доцільність капітальних вкладень до неї з боку держави.

5. Встановлені основні чинники, що впливають на обсяг перевезень, які враховують валовий внутрішній продукт, середню заробітну плату населення, тарифну політику держави на транспорті; наявність потужних і перспективних, з точки зору привабливості, аеропортів; потребу населення до пересування усередині країни. Це дозволяє обґрунтувати перелік основних перспективних аеропортів в країні, які пропонується зробити базовими для вітчизняного ПС Ан-148. До цих аеропортів відносяться: Дніпропетровськ, Донецьк, Київ (“Бориспіль”, “Жуляни”), Львів, Одеса, Сімферополь, Харків.

6. Вперше розроблені математичні моделі прогнозу попиту на внутрішні авіаперевезення і розподіл пасажиропотоків на базових аеропортах України з урахуванням інформаційних потоків.

7. Вперше розроблена методика розрахунку раціональної чисельності вітчизняних ПС в базових аеропортах країни з урахуванням досягнення необхідного їх завантаження.

8. Розроблено показник ефективності використання ПС за призначенням для визначення напряму діяльності підприємств по досягненню їх основної мети - отримання максимального доходу.

9. Створені математичні моделі прогресивних інформаційних технологій обслуговування функціональних систем ПС та моделі забезпечення запасами функціональних систем ПС, які дозволяють мінімізувати витрати на технічне обслуговування і ремонт, а також виключити суб'єктивні рішення обслуговуючого персоналу в процесі експлуатації.

10. Вперше розроблена методика і відповідне програмне забезпечення розрахунків на прогнозований період розподілу пасажиропотоків по базових аеропортах і необхідної кількості ПС для задоволення авіаційних перевезень та розрахунків кількості запасних двигунів типу Д-436-148 для ПС типу Ан-148, необхідних для прогнозованого періоду, щоб забезпечити безперервне використання ПС.

Список опублікованих робіт за темою дисертації

1. Козлюк І.О. Забезпечення економічної безпеки авіаційної галузі: Монографія. - К.: НАУ, 2005. - 236 с.

2. Авиационная безопасность / В.П. Бабак, В.П. Харченко, И.А. Козлюк и др./ Под ред. В.П. Бабака. - К.: Техника, 2007. - 834 с.

3. Щелкунов В.І., Козлюк І.О. Управління авіапідприємством: економічна оцінка ефективності прийнятих рішень в процесі керування системою технічного обслуговування пасажирських літаків // Проблеми інформатизації та управління. - К.: НАУ, 2002. - С. 238-245.

4. Козлюк И.А. Вопросы построения системы экономической безопасности на транспорте. // Захист інформації. - 2003. - № 4(17). - С. 48-55.

5. Козлюк И.А. Современное состояние авиационной отрасли в Украине // Проблеми інформатизації та управління . - К.: НАУ, 2003. - Вип. 7. - С. 35-37.

6. Козлюк І.О. Оцінка техніко-технологічної безпеки в транспортних системах // Захист інформації. - 2004. - № 4(21). - С. 64-69.

7. Козлюк И.А. Транспортная безопасность как одна из основных категорий национальной безопасности // Защита информации. - 2005. - №4. - С. 51-55.

8. Козлюк І.О. Основні етапи моделювання повітряної транспортної системи за техніко-економічними показниками // Східно-Європейський журнал передових технологій. - 2005. - № 5(17). - С. 13-16.

9. Козлюк И.А. Оосновные направления по защите информации при решении задач формирования экономической безопасности авиационной отрасли Украины // Правове, нормативне та метрологічне забезпечення системи захисту інформації в Україні. - 2005. - № 11. - С. 70-73.

10. Щелкунов В.И., Козлюк И.А. Оценка перспектив развития авиационного транспорта в Украине // Проблеми системного підходу в экономіці. - К.: НАУ, 2005. - Вип. 12. - С. 3-10.

11. Козлюк И.А. Регрессионный анализ развития авиационных перевозок в Украине // Електроніка та системи управління. - 2005. - № 3(5).- С. 113-124.

12. Козлюк І.О. Оцінка рівня забезпечення фінансової складової економічної безпеки транспортного підприємства // Захист інформації. - 2005. - Спец. вип. - С. 96-103.

13. Козлюк И.А. Определение необходимого количества пассажирских воздушных судов на внутренних линиях по основным аэоропортам Украины в прогнозируемом периоде // Математичні машини і системи. - 2005. - № 4. - С. 96-105.

14. Козлюк І.О. Роль авіаційних перевезень у розвитку транспортної повітряної системи // Вісник КУЕТ. - 2005. - № 7. - С. 215-220.

15. Козлюк І.О. Підвищення ефективності функціонування інформаційних систем на авіатранспортних підприємствах // Економіка розвитку. - 2005. - № 4(36). - С. 82-84.

16. Конахович Г.Ф., Козлюк И.А. Оптимизация процессов эксплуатации перспективных воздушных судов по технико-экономическим критериям // Проблеми інформатизації та управління. - К.: НАУ, 2005. - С. 79-85.

17. Козлюк І.О. Транспортна стратегія як інструмент розвитку економіки України // Вісник НТУ. - 2005. - № 3. - С. 56-63.

18. Козлюк І.О. Основні напрямки діяльності аеропортів України на сучасному етапі // Економіко-математичне моделювання соціально-економічних систем. - 2005. - № 10. - С. 105-112.

19. Козлюк І.О. Математичне моделювання розподілу пасажиропотоків на внутрішніх лініях за основними аеропортами України в прогнозному періоді // Проблеми інформатизації та управління. - К.: НАУ, 2006. - Вип. 3(14). - С. 63-70.