CC BY
41
Alchinov Viktor Ivanovich, doctor of technical sciences, professor cps-kbp@,mail. ru, Russia, Penza, PAII,
Maltsev Vladimir Alekseevich, doctor of technical sciences, professor, head of department, cps-kbp@mail. ru, Russia, Tula, JSC «KBP»
УДК 623.467
АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ КАК КОМПЛЕКСНОГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СВОЙСТВА СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО
ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ
В. А. Мальцев
Приведены результаты анализа устойчивости системы технического обслуживания и ремонта военной техники при ее функционировании в войсковых условиях. Предложен обобщенный показатель оценки устойчивости системы, в наибольшей степени характеризующий ее внешнее проявление.
Ключевые слова: свойство, устойчивость, система технического обслуживания и ремонта, образец вооружения.
Одной из важнейших компонент боевой готовности войск является техническая готовность вооружения и военной техники, которая предполагает, прежде всего, поддержание образцов и комплексов в состоянии, обеспечивающем их своевременное и успешное применение по прямому назначению. Одним из путей решения данной задачи является организация функционирования сложной организационно-технической системы -системы технического обслуживания и ремонта (ТО и Р) вооружения и военной техники.
В соответствии с действующим ГОСТ 18322-2016 система ТО и Р военной техники - это совокупность взаимосвязанных средств, документации технического обслуживания и ремонта и исполнителей, необходимых для поддержания и восстановления (качества либо эксплуатационных характеристик) объектов, входящих в эту систему.
Анализ ряда публикаций и работ [1, 2, 3], посвященных проблеме устойчивости функционирования такого рода систем, показывает, что основными составляющими частями этого функционального комплексного свойства системы ТО и Р принято считать ее живучесть и восстанавливаемость.
Под «живучестью» системы ТО и Р в данной статье понимается свойство функционировать при наличии в ней потерь в силах и средствах и противостоять разрушающему воздействию со стороны противника.
Живучесть обеспечивается количеством, рассредоточением, взаимозаменяемостью объектов системы, их защищенностью, скрытностью развертывания (свертывания), перемещения и функционирования объектов, наличием резерва сил и средств [3].
Принципиальное отличие живучести от устойчивости видится в том, что живучесть как функциональное свойство системы проявляется лишь в ходе боевых действий с началом воздействия на систему противника, а устойчивость - с момента «создания» системы ТО и Р. Следовательно, живучесть «противодействует» лишь внешним факторам, устойчивость же - и внешним и внутренним и, таким образом, она является более емким понятием, чем живучесть и не может быть ее составной частью.
Под восстанавливаемостью системы ТО и Р войскового уровня в данной статье будем понимать ее свойство своевременно восстанавливать свои боевые возможности до заданного уровня с целью продолжения выполнения возложенных на нее задач. Важнейшими характеристиками системы ТО и Р являются интенсивность восстановления и степень восстановления объектов.
Вследствие того, что исследуемая система функционирует в условиях воздействия на нее противника, есть смысл определиться с понятием «поражение объекта».
Под «поражением объекта» в данной статье принято считать нанесение таких повреждений его элементам, которые приводят к потере работоспособности объекта на время т не менее заданного. Значение времени т, на которое объект может быть выведен из строя, определяется оперативно-тактическими требованиями и его местом в системе ТО и Р военной техники.
Обобщая изложенное выше, предлагается следующая формулировка понятия «устойчивости» системы ТО и Р: устойчивость системы ТО и Р военной техники - это комплексное функциональное свойство, включающее в себя две группы обобщенных свойств - живучести и восстанавливаемости, способствующих выполнению системой в любых условиях обстановки возложенных на нее задач с результативностью не ниже заданной, а при необходимости восстановлению в установленные сроки своих боевых возможностей до требуемого уровня.
Так как устойчивость является характеристикой качества системы, то есть смысл определить, какие качественные состояния исследуемой системы она характеризует. В соответствии с [4] целесообразно различать следующие качественные состояния системы (степени устойчивости): система абсолютно устойчива; система устойчива; система неустойчива.
Выбранные качественные состояния классифицируются по следующим признакам:
а) система абсолютно устойчива в том случае, если она функционирует с результативностью не ниже заданной и в ней отсутствуют потери от воздействия противника;
б) система устойчива, если интенсивность восстановления ее объектов и связей между ними превышает интенсивность их поражения настолько, что она будет в состоянии восстанавливать свои боевые возможности до заданного уровня и в установленные сроки и при этом с результативностью не ниже заданной выполнять поставленные задачи по восстановлению военной техники в рассматриваемом войсковом звене;
в) система неустойчива, если интенсивность поражения ее объектов и нарушение связей между ними настолько превышает интенсивность их восстановления, что система теряет возможность в установленные сроки, с результативностью не ниже заданной выполнять поставленные задачи по восстановлению образцов.
Таким образом, устойчивость системы ТО и Р является ее комплексным функциональным свойством (образованного путем наложения и связей двух групп обобщенных свойств живучести и восстанавливаемости) способствующим выполнению системой стоящих перед ней задач и включающим в себя две группы обобщенных свойств, характеризующих живучесть системы и ее восстанавливаемость.
Результаты анализа устойчивости показывают, что провести ее всестороннюю количественную оценку как комплексного свойства по какому-то одному показателю крайне сложно. В научно-методической литературе [2, 3, 5] в таких случаях рекомендуется выбирать главный показатель и несколько частных, которые, как правило, определяются с использованием методов математического моделирования.
Следуя этим рекомендациям, а также учитывая результаты, содержащиеся в ранее проведенных работах по исследованию устойчивости, в качестве главного показателя устойчивости системы ТО и Р военной техники, в наибольшей степени характеризующего ее внешнее проявление, выбран такой обобщенный показатель, как «коэффициент устойчивости системы - Ки». Различные трудности, встречающиеся при решении задач по определению количественных значений обобщенных показателей системы, состоящей из нескольких подсистем, могут быть уменьшены за счет расчленения этой задачи по уровням. Это означает, что расчет выбранного показателя будет вначале производиться не для всей системы, а для каждой из ее к-й подсистем, в частности,
кК = Ц-, ие То, (1)
где КК - коэффициент устойчивости к-й подсистемы; и - время сохранения устойчивости к-й подсистемой; Та - продолжительность боя.
Значение и находится из выражения
= *Пи - На, (2)
217
где ^о - время начала боя; tш - время потери устойчивости к-й подсистемой,
г То
1пи = / Xukf (Хик)^, (3)
0
где ДХик) - плотность вероятности появления случайной величины Хик к-й подсистемы; Хик - среднее время потери устойчивости.
Затем ранее вычисленные коэффициенты устойчивости подсистем с помощью коэффициентов важности подсистем, которые определяются путем опроса экспертов, свертываются в коэффициент устойчивости системы Пи:
Пи = • пО , (4)
к=1
где Жк - коэффициент важности к-й подсистемы.
Для того, чтобы провести объективный анализ степени влияния на устойчивость системы (подсистемы) двух групп ее обобщенных свойств -живучести и восстанавливаемости, в большей степени характеризующих внутренние резервы и возможности системы (подсистемы), с учетом материалов из ранее проведенных работ, выбраны следующие частные показатели устойчивости:
а) «суммарные потери системы (подсистемы) ТО и Р - ПСи (Пси)»;
б) «коэффициент преимущества в восстановлении системы -
ПВСи (ПВси)».
Суммарные потери в значительной степени являются характеристикой живучести, показывают внутренние резервы системы и определяются из выражений
п V з
П с/УЫ , 1и е То .
Пси = I • I • I ПкС1Ш, о е То . (5)
к=1 V=1 1=1
ПСи = I • I ПкС/уы, О е То . (6)
V=1 1=1
где к = (1, К) - количество подсистем; V = (1^) - количество воздействий на к-ю подсистему; / = (1,3) - количество объектов системы, поражаемых противником при у-м воздействии; ы = (1,О) - количество качественных со-
С
1С]УЫ
стояний системы; П^уц - потери в ]-м объекте к-й подсистемы при у-м
воздействии.
Так как процесс функционирования системы ТО и Р образцов военной техники является стохастическим, то, приняв допущение о том, что ущерб, наносимый противником ее объектам, заранее известен, суммарные
потери будут представлять собой математическое ожидание потерь в объектах подсистем, которым нанесен заданный ущерб за время сохранения устойчивости.
Тогда выражения (5) и (6) после ряда математических преобразований примут вид
K к K V J у
пси = ЕпСи = ЕЕЕЕ X/кку • Р/к^у • Ъ3/куу, *еги, (7)
к=1 к=^=1 j=1у=1
к V J У
пси = Е Е Е Х/к\у • Р/куу • Ъ3/у, ^ Ь, (8)
v=1j=1У=1
где Х/ьуу - возможное число пораженных с заданным ущербом ]-й группы
одноименных объектов к-й подсистемы от У-го типа огневого средства при у-м воздействии; Р/]щ - вероятность появления X/]щ ; X/]щ- Р/Ъу -
математическое ожидание потерь в ]-й группе объектов к-й подсистемы от у-го типа огневого средства при у-м воздействии; Ъ/у - заданный ущерб
объекту ]-й группы от у-го типа огневого средства; / = (1, J) - число групп однотипных объектов в к-й подсистеме; к = (1, К) - количество подсистем; V = (1,У)- количество воздействий на систему; у=(1,у) - количество типов огневых средств.
Для определения Р/ы воспользуемся формулой из теории вероятности:
к
г пи
Р/Ьу(= I / ( Х/Щ )Ж, (9)
0
где f () - плотность вероятности появления случайной величины
Х/Ьу в к-й подсистеме; £пи - время потери устойчивости к-й подсистемой.
Коэффициент преимущества в восстановлении системы Квси (Квси) определяется из выражения
Квси , >иеТл (10)
1 пи
где ^Вси - интенсивность восстановления объектов к-й подсистемы за
время сохранения устойчивости; 1пи - интенсивность поражения объектов к-й подсистемы за время сохранения устойчивости.
Интенсивность восстановления определяется из выражения
219
т,к _ МБси /1П
кБСи _-к-' ( )
и
где №кси - количество восстановленных объектов к-й подсистемы за
к
время сохранения устойчивости; и - время сохранения устойчивости к-й подсистемой.
Интенсивность поражения находится из отношения
\к _ Nпи (12)
1 Пи , (12)
и
где Ыкпи - количество пораженных объектов к-й подсистемы за время сохранения устойчивости, которое определяется как
Ккпи _ , tetU, (13)
Тк
где V _ (1, V) - количество воздействий на систему; - количество пораженных объектов к-й подсистемы при v-м воздействии.
Коэффициент преимущества в восстановлении системы КБС определяется из выражения
Квси _ Ш • кБси , (14)
к _1
где Жк - коэффициент важности к-й подсистемы.
Известно, что оценку качества системы по выбранным количественным показателям какого-либо процесса, протекающего в системе, можно провести лишь тогда, когда выбран критерий их оценки.
Кроме того, данные, содержащиеся в научной литературе [3, 5] и в ряде публикаций, показывают, что при исследовании устойчивости необходимо не только определить качественное состояние системы, но и суметь распознать те моменты, когда система переходит в иное качественное состояние, то есть определить границы устойчивости.
Анализируя вышеизложенное, можно прийти к выводу, что для системы ТО и Р военной техники последействие можно считать детерминированным и одномерным, если в качестве критерия устойчивости принять минимально допустимое значение показателя результативности функционирования подсистемы.
В этом случае значения главного показателя Ки, полученные на границах устойчивости (его крайние значения), будут являться мерилом качественного состояния системы при ее оценке и характеризовать внешнее проявление устойчивости.
Выбранные частные показатели устойчивости Пси и KBCU, определяемые также на границах устойчивости, помогут провести всестороннюю оценку качества системы, оценить зависимость устойчивости от живучести и восстанавливаемости. Они в большей степени будут характеризовать внутренние резервы и возможности системы.
Однако сам по себе выбор показателей при проведении оценки устойчивости не даст ожидаемого результата, если не будут определены порядок расчета, интерпретация и последующее использование полученных результатов.
Список литературы
1. Гнедов О.Б., Росенбаули О.Б., Шумов Ю.А. Проектирование систем контроля ракет. М.: Машиностроение, 1975. 224 с.
2. Системный анализ и структуры управления / под ред. В.Г. Шори-на. М.: Знание, 1975. 304 с.
3. Циркун А.Д. Основы синтеза структуры сложных систем. М.: Наука, 1982. 342 с.
4. Волков Л.И. Управление эксплуатацией летательных комплексов. М.: Высшая школа, 1981. 368 с.
5. Алчинов В.И. Управление техническим обслуживанием и ремонтом ракетно-артиллерийского вооружения. Пенза: ПАИИ, 2000. 222 с.
Мальцев Владимир Алексеевич, д-р техн. наук, проф., начальник управления, cps-khpamail.ru, Россия, Тула, АО «КБП»
STABILITY ANALYSIS AS A COMPLEX FUNCTIONAL QUALITY OF THE MILITARY EQUIPMENT MAINTENANCE AND REPAIR SYSTEM
V.A. Maltcev
The stability analysis results of the in-service military equipment maintenance and repair system are given in the paper. System stability evaluation overall indicator that characterizes its external manifestation in the highest extent has heen proposed in the paper.
Key words: quality, stability, maintenance and repair system, weapon.
Maltsev Vladimir Alekseevich, doctor of technical sciences, professor, head of department, cps-khpa mail. ru, Russia, Tula, JSC «KBP»
