Simulointimalli lentokoneiden käytettävyyden hallintaan Ville Mattila Systeemianalyysin laboratorio Teknillinen korkeakoulu www.sal.tkk.fi
Sisältö Johdanto Simulointimalli Suomen Ilmavoimien lentokoneiden käytettävyyden hallintaan Mallin hyödyntäminen Mallintamishankkeen haasteet ja erityispiirteet Tulevaisuus 2
Johdanto Simulointimalli Ilmavoimien hävittäjä- ja harjoituskoneiden lentoja huoltotoiminnoista Kuvaa kolmea lennostoa sekä korjaamojen ja materiaalihuollon organisaatioita Ennustaa lentokoneiden käytettävyyttä Erilaisissa toimintaolosuhteissa Erilaisten toimintastrategioiden vallitessa 3
Tutkimushanke Ensimmäiset tarkastelut Ilmavoimissa, vikaantumismallit Lentoteknisen huoltotoiminnan simulointi Ilmavoimien ja Systeemianalyysin laboratorion yhteiseksi tutkimushankkeeksi Diskreetti tapahtumapohjainen simulointi, Arena simulointiohjelmisto Yhden lentotukikohdan simulointimalli Usean tukikohdan malli normaali- ja poikkeusolojen analysointiin Mallista simulointityökalu Ilmavoimille Käyttöönotto Helikopteritoiminnan simulointi Määräaikaishuollon optimointitarkastelut 2000 2004 4
Tarve mallintamiselle Lentokoneiden hankintakustannus korkea Huoltotoiminnan osuus lentokoneen käyttöiässä Ylittää jopa varsinaisen käyttöajan Vikaantuvien osien määrä ja käytön rasitus Säädökset määräaikaisesta huoltamisesta Huoltotoimintaan sitoutuvien henkilöiden ja materiaalin määrä Taloudelliset ja toimintakykyyn liittyvät vaikutukset suuria 5
Tarve simuloinnille Käyttövarmuus Vikaantuminen Ennakoivan huollon vaikutus Huoltotoiminnan ohjaus Resurssien saatavuus Toimintatapojen vaikutus Toimintaympäristön vaikutus Poikkeustilanteet Vaurioituminen Uhkakuvan luonne Lentokoneiden käyttö Kuormituksen jakaminen laivueessa 6
Simulointimalli Lentotehtävä Lennostot Tukikohdat Huoltotasot Henkilöstö Viat? Vauriot? Määräaikaishuollon tarve? Keskuskorjaamo Materiaalitoimitukset 7
Mallin implementointi Malli ohjelmoitiin graafisella simulointityökalulla (Arena) Loppukäyttäjä näkee mallin itsenäisenä ohjelmistona Mallin toimintaa ohjataan erillisen käyttöliittymän avulla Simulointiasetusten syöttäminen ja simulointiajojen käynnistys Tulosraportit Ulkoiset asetus- ja skenaariotiedostot Loppukäyttäjän ei välttämättä tarvitse tuntea tarkasti mallin rakennetta tai ohjelmointityökalua Simulointityökalu ilmavoimien käyttöön 8
9
Käyttökohteet Millaisiin kysymyksiin saadaan vastauksia? Kuinka monta lentokonetta on käytettävissä tiettynä ajankohtana Kuinka monta lentotehtävää voidaan suorittaa päivässä Mitä lisäresursseja tarvitaan, jos päivittäisten lentotehtävien enimmäismäärää halutaan kasvattaa tietylle tasolle Kuinka huoltotoiminnalle asetettavat vaatimukset muuttuvat, jos lentokoneiden käyttövarmuutta voidaan kasvattaa Missä ajassa kaikille laivueen lentokoneille voidaan suorittaa rakennekorjaus, järjestelmäuudistus tai modifikaatio 10
Esimerkki - keskimääräinen käytettävyys 11
Esimerkki käytettävyys kriisiskenaariossa 12
Epävarmuus Perimmäinen syy mallintamiselle ja simuloinnille Tilastollinen epävarmuus Järjestelmän tai sen mallin toiminnassa ilmenevä vaihtelu Kvantifioidaan syötemallin tai ulostulojen tilastollisen analyysin avulla Mallintamiseen liittyvä epävarmuus Se, mitä ei tiedetä tutkittavasta järjestelmästä Epävarmuus mallin rakenteesta tai parametrien arvoista Merkitys mallin validisuuden kannalta 13
Epävarmuuden lähteet Järjestelmän elementteihin tai toimintaympäristöön liittyvän havaintotiedon puute Asiantuntijatiedon epätäydellisyys Lentokoneiden vauroituminen ilmataistelussa Selittäviä tekijöitä voidaan identifioida lentäjien koulutuksessa suorittamista harjoitteista tai jopa ilmataistelusimusimulaatioista Lentotukikohtia uhkaavat tekijät Hahmotettavissa vähemmän intuitiivisesti Käytönnössä vaikuttanee merkittävästi suorituskykyyn 14
Epävarmuuden huomioon ottaminen Vaikutusten kvantifiointi Herkkyysanalyysit Validointi suhteessa mallinnettavan järjestelmän toimintaan sekä muihin saatavilla oleviin tutkimuksiin Asiantuntijat mallinnusprosessissa Suunnittelu- ja toteutusvaiheissa ja validoinnissa Eri yksiköistä Eri organisaatiotasoilta 15
Luottamuksellinen tieto Ilmavoimien toimintaa kuvaavan mallin toiminnallisuuden tulisi tukea mahdollisina pidettyjen uhkakuvien tarkastelua Oletukset tällaisten skenaarioiden sisältämistä olosuhteista ja toimintastrategioista ovat luottamuksellisia Tällainen luottamuksellisuus vaikuttaa sekä mallin toteutukseen että osapuolten rooleihin asiakas analyytikko asetelmassa Malli lähestyy simulointiympäristöä, joka mahdollistaa monen tyyppiset tarkastelut Loppukäyttäjät omaksuvat suuren roolin mallinnusvaiheessa sekä kyvyn itsenäisiin simulointianalyyseihin 16
Suorituskyvyn mittarit Käytettävien suorituskyvyn mittareiden merkitys mallin tulosten tulkinnassa on tiedostettava Mittarit eivät ole välttämättä helposti johdettavissa Yksi ainoa mittari ei ehkä ole riittävä Mittari on voitava markkinoida mallin tai sen tulosten käyttäjille Esim. lentokoneiden käytettävyys Ei kuvaa suoraan saavutettavaa lentotoiminnan tasoa Ei välttämättä kuvaa tarkasti käytössä olevien lentokoneiden määrää On kuitenkin vakiintunut käsite Ilmavoimissa toimivalle henkilöstölle 17
Käyttöönotto Käytöstä vastannut Ilmavoimien tutkimusryhmä esikunnassa Joukko-osastojen henkilöstölle pidetty käyttökoulutustilaisuuksia Sisältönä yleinen simuloinnin teoria sekä mallin avulla tehtävät esimerkkianalyysit Hyödyntäminen sotaharjoitusten yhteydessä Toteutunut käytännössä varjoistuntojen kautta Hyödyntäminen harjoitusten esivalmistelussa tai lopputarkastelussa reaaliaikaista päätöksenteon tukea realistisempaa 18
Käyttöönoton edellytyksistä Malli on korkean tason kuvaus ja voi toimia suunnittelun työkaluna esikunnan tasolla Laajempi käyttöönotto suunnitteluohjelmistona Esikunnan alla olevat tasot Edellyttää sponsorien löytämistä käyttäjäyksiköistä Vaikeutena eri yksiköiden kohtaamien käytännön ongelmien heterogeenisyys Lähtökohtaisesti mallia ei ole suunniteltu kaikkien näiden tarpeiden pohjalta Sovellettavuus henkilöstökoulutuksen apuvälineenä voi olla parempi 19
Tulevaisuus Parametreja tai ohjauksia Uusia ratkaisuja generoiva algoritmi Create 1 Proces s 1 0 0 Decide 1 33 50 10 E lse Dispose 1 Dispose 2 Leave 1 0 0 Vaste parametreille tai ohjauksille 20