Научная статья на тему 'ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДХОДОВ К ОЦЕНИВАНИЮ КОЭФФИЦИЕНТА ОПЕРАТИВНОЙ ГОТОВНОСТИ РАДИОТЕХНИЧЕСКОГО СРЕДСТВА В СОСТАВЕ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГРУППИРОВКИ'

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДХОДОВ К ОЦЕНИВАНИЮ КОЭФФИЦИЕНТА ОПЕРАТИВНОЙ ГОТОВНОСТИ РАДИОТЕХНИЧЕСКОГО СРЕДСТВА В СОСТАВЕ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГРУППИРОВКИ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
5
10
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
радиотехническое средство / надежность / коэффициент оперативной готовности / групповой ЗИП / radio equipment / reliability / operational readiness factor / group sets of spare parts

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Закутаев Александр Александрович, Емельянов Александр Владимирович, Качалин Александр Алексеевич, Барякшев Сергей Валерьевич

Для сложного радиотехнического средства, обладающего принятыми эксплуатационными характеристиками, разработана схема надежности. Проведен анализ особенностей существующего научно-методического аппарата оценивания коэффициента оперативной готовности радиотехнического средства. Предложен способ оценивания вышеуказанного коэффициента для радиотехнического средства в составе распределенной группировки с учетом формирования групповых комплектов ЗИП.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Закутаев Александр Александрович, Емельянов Александр Владимирович, Качалин Александр Алексеевич, Барякшев Сергей Валерьевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

STUDY OF APPROACHES TO ASSESSING THE COEFFICIENT OF OPERATIONAL READINESS OF A RADIO ENGINEERING FACILITY AS PART OF A DISTRIBUTED CONSTELLATION

For a complex radio equipment with accepted operational characteristics, a reliability scheme has been developed. The analysis of the features of the existing scientific and methodological apparatus for evaluating the coefficient of operational readiness of a radio technical facility was carried out. A method for estimating the above coefficient for a radio equipment as part of a distributed group is proposed, taking into account the formation of group sets of spare parts.

Текст научной работы на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДХОДОВ К ОЦЕНИВАНИЮ КОЭФФИЦИЕНТА ОПЕРАТИВНОЙ ГОТОВНОСТИ РАДИОТЕХНИЧЕСКОГО СРЕДСТВА В СОСТАВЕ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГРУППИРОВКИ»

Список литературы

1.Псарев А.А., Коваленка А.Н., Куприн А.М. и др. Военная топография. Учебник. М.: Воениздат, 1986.

384 с.

2.Волков В.Ф., Галанкин А.В., Цыбрин В.Г. и др. Автоматизированные системы управления войсками. Учебник. СПб.: ВКА имени А.Ф.Можайского, 2010. 391 с.

3.Советов Б.Я. Моделирование систем. Учебник. 7-е изд. М.: Издательство Юрайт, 2015. 343 с.

4.Акобсон А., Буч Г., Рамбо Дж. «Унифицированный процесс разработки программного обеспечения». СПб.: Питер, 2002.

5.Галанкин А.В., Негодин Д.В. Разработка модели передвижения подвижных средств в условиях возможного соприкосновения с противником с учетом тактических свойств местности// Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2020. Вып. 2. С. 203-210.

Галанкин Андрей Вячеславович, канд. техн. наук, заместитель начальника кафедры, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. Ф.Можайского,

Чащин Сергей Васильевич, старший преподаватель, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. ФМожайского,

Сизов Даниил Николаевич, помощник начальника строевого отдела, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. ФМожайского

DEVELOPMENT OF A DIAGRAM OF GRAPHIC REPRESENTATION OF A MODEL OF MOVEMENT OF MOVING

VEHICLES IN THE ELEMENTS OF MODELING TOOLS

A. V. Galankin, S. V. Chachin

The rapid growth of the role of space assets is one of the main trends in the development of armed struggle at the present time. The intensive introduction of new information technologies into the military sphere leads to a significant increase in the dependence of military operations on land, in the air and at sea on operations in space. The implementation of the principle of mobility is manifested in the creation and adoption of appropriate mobile equipment. The effectiveness of their use under conditions ofpossible enemy influence on them will largely depend on the ability of commanders and staffs to make reasonable and timely decisions on the operational control of mobile assets. For this purpose, mathematical and software software for the corresponding automated control systems are being developed.

Key words: modeling of the movement of mobile vehicles, tactical properties of the terrain, modeling tools, graphical representation schemes.

Galankin Andrey Vyacheslavovich, candidate of technical science, deputy head of the department, [email protected], Russia, St. Petersburg, Mozhaisky Military Space Academy,

Chashchin Sergey Vasilyevich, senior lecturer of the department, [email protected], Russia, St. Petersburg, Mozhaysky Military Space Academy,

Sizov Daniil Nikolaevic, assistant head of the military department, [email protected], Russia, St. Petersburg, Mozhaysky Military Space Academy

УДК 623.1/.7

DOI: 10.24412/2071-6168-2023-11-175-176

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДХОДОВ К ОЦЕНИВАНИЮ КОЭФФИЦИЕНТА ОПЕРАТИВНОЙ ГОТОВНОСТИ РАДИОТЕХНИЧЕСКОГО СРЕДСТВА В СОСТАВЕ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГРУППИРОВКИ

А.А. Закутаев, А.В. Емельянов, А.А. Качалин, С.В. Барякшев

Для сложного радиотехнического средства, обладающего принятыми эксплуатационными характеристиками, разработана схема надежности. Проведен анализ особенностей существующего научно-методического аппарата оценивания коэффициента оперативной готовности радиотехнического средства. Предложен способ оценивания вышеуказанного коэффициента для радиотехнического средства в составе распределенной группировки с учетом формирования групповых комплектов ЗИП.

Ключевые слова: радиотехническое средство, надежность, коэффициент оперативной готовности, групповой ЗИП.

Активное освоение околоземного космического пространства привело к созданию большого количества радиолокационных и квантово-оптических средств, использующихся для обеспечения связи, навигации, передачи энергии и решения многих других задач [1]. Высокие требования к характеристикам указанных средств привели к значительному усложнению как самих изделий, так и обеспечения процесса их эксплуатации. Исследованиям в области поиска оптимальных вариантов организации процесса эксплуатации радиотехнических средств (РТС) в условиях необходимости минимизации его стоимости и поддержания требуемого уровня надежности в настоящее время посвящено достаточно большое количество работ [2-5]. Вместе с тем, разработанные подходы в основном

175

ориентированы на отдельно взятые образцы РТС и не учитывают особенностей, связанных с эксплуатацией их распределенных группировок. Одна из тенденций создания указанных группировок заключается в определении порядка формирования групповых комплектов ЗИП. Таким образом, исследование подходов к расчету различных показателей надежности, например коэффициента оперативной готовности, радиотехнических средств в составе распределенных группировок и разработка соответствующих моделей является актуальной научно-технической задачей.

Анализ влияния эксплуатационных характеристик радиотехнических средств, являющихся сложными техническими системами, на их надежность

В работе под радиотехническим средством понимается широкий круг радиолокационных и квантово-оптических средств (РЛС и КОС), функционирование которых основано на передаче энергии на большие расстояния. В большинстве случаев указанные средства состоят из совокупности функционально независимых модулей, объединенных для выполнения целевой задачи. Сложность решаемых задач, а также процессов управления, контроля и диагностики РЛС и КОС обуславливает необходимость включения в их состав средств вычислительной техники. Указанные особенности позволяют рассматривать подобные РЛС и КОС, как сложные технические системы.

При проведении исследований, результаты которых представлены в работе, были приняты следующие допущения:

- по определенности назначения, РТС является изделием конкретного назначения, имеющее один основной вариант применения по целевому назначению;

- по числу возможных (учитываемых) состояний (по работоспособности) РТС отнесено к виду I в соответствии с [6], когда в процессе эксплуатации оно может находиться в двух состояниях: работоспособном или неработоспособном. При этом возможно условное разделение множества частично неработоспособных состояний на два подмножества состояний, одно из которых относят к работоспособному, а другое к неработоспособному состоянию. При этом разделение множества состояний на два подмножества выполняется согласно правилу: если в частично неработоспособном состоянии целесообразно продолжать применять РТС по назначению, то это состояние относят к работоспособному, в противном случае - к неработоспособному;

- по режимам применения (функционирования) РТС классифицировано как изделие многократного циклического применения (с возможным предшествующим периодом ожидания применения и/или хранения).

- по возможности восстановления работоспособного состояния после отказа в процессе эксплуатации РТС является восстанавливаемым.

- по возможности и способу восстановления технического ресурса (срока службы) путем проведения ре-монтно-восстановительных работ (РВР) РТС является ремонтируемым необезличенным способом;

- по возможности технического обслуживания в процессе эксплуатации РТС является обслуживаемым;

В связи с наличием в составе РТС подсистем, содержащих средства (устройства) вычислительной техники, оно было отнесено к классу изделий с отказами сбойного характера (сбоями).

С учетом принятой структуры РТС структурная схема его надежности может быть представлена в виде совокупности модулей М, описываемых выбранным показателем (рис. 1).

В общем случае надежность РТС как сложной технической системы может оцениваться такими показателями, как: коэффициент оперативной готовности, вероятность безотказной работы при наработке, коэффициент готовности и т.д. [7]. Указанные показатели обеспечиваются следующими способами:

- конструктивным, включающим соблюдение требований к:

а) структуре и составу ЗИП;

б) системе автоматического контроля технического состояния изделия и его СЧ;

в) способам и средствам обеспечения ремонтопригодности и сохраняемости;

г) номенклатуре стандартизованных или унифицированных комплектующих изделий и др.

- технологическим, обеспеченным:

а) точностными параметрами технологического оборудования и его аттестацией;

б) требованиями к стабильности технологических процессов, свойствам сырья, материалов, комплектующим изделиям;

в) требованиями к способам и средствам контроля уровня надежности (дефектности) в ходе производства

и др.,

- эксплуатационным, включающим:

а) систему технического обслуживания и ремонта;

б) алгоритмы технического диагностирования (контроля технического состояния);

в) систему обучения (подготовки) обслуживающего персонала;

г) способы устранения отказов и повреждений;

д) порядок использования ЗИП, правила регулировок;

е) систему сбора информации о надежности, регистрируемой в ходе опытной и штатной эксплуатации, и

др.

средств

Анализ имеющегося научно-методического задела в области оценивания надежности радиотехнических

В работе [8] для оценивания надежности РТС был выбран такой комплексный показатель, как коэффициент оперативной готовности Ког ртс. Модель его расчета представлена в виде функциональной зависимости:

^ОГРТС = f (ТТО,твЛб Д) , (1)

где Тто - время технического обслуживания; Tg - время восстановления; Тоб - время обслуживания.

176

Очевидно, что РТС как сложная техническая и отказоустойчивая система обладает некоторым уровнем избыточности, позволяющим накапливать соответствующее этому уровню количество отказов элементов, не приводя к отказу системы в целом. Для восстановления требуемого уровня избыточности, утраченной из-за возникновения неисправностей, проводится техническое обслуживание РТС, в рамках которого осуществляется полный контроль его технического состояния. В случае обнаружения неисправностей и (или) отказов на изделии проводятся РВР, восстанавливающие ресурс отказавшего элемента. Восстановление заключается в замене отказавшего элемента или в установке параметра в соответствующее поле допусков. Формальное описание такого процесса эксплуатации в работе [8] представлено полумарковской моделью, граф которой представлен на рисунке 2.

1

Рис. 2. Граф состояний для математической модели процесса эксплуатации РТС в месте дислокации как обслуживаемой системы, вершины: 1 - работоспособное состояние; 2 - техническое обслуживание;

3 - неработоспособное состояние

На рисунке 2 P - вероятность возникновения отказа РТС в месте дислокации. Для нормального участка процесса эксплуатации в месте дислокации зависимость интенсивности отказов от времени будет постоянной (k(t) = const), а выражение для расчета вероятности возникновения отказа РТС имеет вид [8]:

р - 1 - exp (-XT об) •

С учетом принятых в работе [8] допущений значение стационарного распределения вероятностей состояний рассчитывается в соответствии с выражением:

Z P m j

j-1

где Pi - вероятность нахождения системы в i-ом состоянии, определяемое на основе решения системы уравнений:

Pi - P2 + Р3> Р 2 - P1 (1 - P) P3 - PiP . .Pi+P 2+P3-1;

mi - среднее время пребывания системы в i-ом состоянии, определяемое как:

Ш1

-- t1 - exP (--Тоб )) >

x1

Ш2 = Т ТО' тз = Т то + Т в-

Показателем эффективности такого процесса эксплуатации также будет вероятность нахождения РТС в работоспособном состоянии. Но эта вероятность уже будет функцией периода и продолжительности обслуживания, т.е. Тоб и Тто [8]. Выражение для ее расчета с учетом имеет вид [8]:

Я1 -

1P

X

(2)

- P + Тто (ЗИП ) + PTb (*ЗИП )

X

Числитель выражения (2) соответствует средней продолжительности пребывания РТС в работоспособном состоянии, а знаменатель - сумме средних времен пребывания РТС в состоянии работоспособности, обслуживания и восстановления [8]. Исходя из того, что показатель может быть принят в качестве эквивалента коэффициента оперативной готовности, то выражение (1) можно записать в виде:

КОГРТС = / (ТТО 'ТВ 'Тоб Л) = Ог Следует отметить, что для представленного выражения характерно то, что Тв является функцией достаточности комплектов ЗИП, оцениваемой показателем Лзип. Кроме того, от достаточности комплектов ЗИП зависит также продолжительность обслуживания Тто, т. к. запасные элементы расходуются при устранении неисправностей.

Описание модели расчета коэффициента оперативной готовности радиотехнического средства в составе распределенной группировки

Технологичность и наукоемкость современных и перспективных образцов РТС ведет к увеличению стоимости их разработки и создания. Таже тенденция относится к их элементной базе и, соответственно, к запасным частям. При создании распределенных группировок РТС одним из способов снижения стоимости их эксплуатации является создание групповых комплектов ЗИП-Г. Анализ номенклатуры ЗИП-Г отдельных образцов РТС показал,

что в их состав в основном входят ключевые узлы (блоки) изделия, реализующие выполнение им своих функций по предназначению. Включение указанных элементов в состав ЗИП-Г обусловлено их высокой стоимостью, а также технологичностью.

Исходя из этого может быть принято допущение о том, что в схеме надежности РТС подобные узлы (блоки) будут иметь последовательный характер размещения, а их выход из строя будет приводить к выходу из строя изделия в целом. С учетом принятого допущения схема надежности типового РТС (рисунке 1) примет вид, представленный на рисунке 3.

(3)

Рис. 3. Схема надежности типового РТС, имеющего в составе ключевые блоки Ьш

При таком подходе коэффициент оперативной готовности РТС может быть определен как:

КОГ РТС = КОГ ^ КОГ N2 х ••• х КОГ , где Ког n1 - коэффициенты оперативной готовности г'-ого модуля РТС.

Расчет коэффициента оперативной готовности каждого из модулей выполняется с использованием выражения (2). Для модуля РТС, в составе которого находится блок, входящий в состав ЗИП-Г, расчет Ког будет выполняться аналогично выражению (3). При этом, время его восстановления будет комплексной величиной, включающей время, необходимое для проведения работ, а также на доставку блока из пункта хранения ЗИП-Г к месту дислокации РТС.

Рассмотрим порядок расчета Ког блока, входящего в состав ЗИП-Г, на примере блока ¿2 РТС, схема надежности которого представлена на рисунке 3. При Тв равном сумме времени проведения работ по восстановлению Тв раб и времени доставки блока из пункта хранения ЗИП-Г Тв дост выражение для расчета Ког ¿2 будет иметь вид:

1 -Р

ОГ l2

= Пт =

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

X

L

(4)

X

L р + T ТО (R ЗИП) P(T

L,

В раб

+ TВ дост)

где Хь2 - интенсивности отказов блока ¿2.

С учетом того, что блок ¿2 может выйти из строя в любом РТС из состава распределенной группировки, а это событие носит случайный характер, вероятность восстановления в выражении (4) примет вид:

1

ОГ Lr

= Qr =-

X

L

-P + TТО (RЗИП) + R1 - ргр )P(TВ раб + TВ

X

дост

где Ргр - вероятность выхода из строя блока Lr 2 и более РТС в составе распределенной группировки.

Заключение. Для выбранного класса РТС, являющихся сложными техническими системами, были сформирован перечень допущений на их эксплуатационные характеристики. Составлена схема надежности типового РТС. Проведен анализ особенностей существующего научно-методического задела в области оценивания коэффициента оперативной готовности сложной технической системы. Предложен способ расчета вышеуказанного коэффициента для РТС в составе распределенной группировки и разработана соответствующая модель. При помощи указанной модели возможно проведение исследований по оцениванию влияния на коэффициент оперативной готовности РТС в составе распределённых группировок таких факторов, как состав и количество элементов группового ЗИП и время на его доставку, в том числе, с учетом стоимости необходимых для этого работ.

Список литературы

1. Урванцев И.А., Мурашкина Т.И. Экспериментальные исследования квантово-оптических систем // Труды международного симпозиума «Надежность и качество». №2, 2012. C. 22 - 23.

2. Краковский Ю.М., З.Д. Нго Численные модели оценки коэффициента оперативной готовности и параметра потока восстановления многокомпонентного оборудования // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. № 1 (49), 2016. С. 131 - 136.

3. Акимова Г.П., Соловьев А.В. Методология оценки надежности иерархических информационных систем // Труды ИСА РАН. Т. 26, 2006. С. 18 - 47.

4. Нетес В.А., Филин Б.П. Расчет коэффициента оперативной готовности систем с сетевой структурой // Автоматика и телемеханика. Вып. 9, 1992. С. 179 - 186.

5. Половко А.М., Гуров С.В. Основы теории надежности. СПб.: БХВ-Петербург, 2006. 704 с.

6. ГОСТ 27.003 - 2016. Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности.

7. ГОСТ Р 27.010 - 2019. Надежность в технике. Математические выражения для показателей безотказности, готовности, ремонтопригодности.

8. Утенков Ю.О. Анализ моделей процесса эксплуатации, обеспечивающих расчет показателей надежности РЭС вооружения войсковой ПВО, как функций обеспеченности запасными элементами // Математическая морфология. Электронный математический и медико-биологический журнал. Т. 8. Вып. 3. 2009. [Электронный ресурс] URL: http://sgma.alpha-design.ru/MMORH/N-23-html/utenkov-2/utenkov-2.html (дата обращения: 10.03.2022 г.)

Закутаев Александр Александрович, начальник 562 лаборатории военного института (научно-исследовательского), [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского,

Емельянов Александр Владимирович, канд. техн. наук, начальник 561 лаборатории военного института (научно-исследовательского), [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского,

Качалин Александр Алексеевич, магистр, Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. ФМожайского,

Барякшев Сергей Валерьевич, адъюнкт, Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. Ф. Можайского

STUDY OF APPROACHES TO ASSESSING THE COEFFICIENT OF OPERATIONAL READINESS OF A RADIO ENGINEERING FACILITY AS PART OF A DISTRIBUTED CONSTELLATION

A.A. Zakutaev, A. V. Emelyanov, A.A. Kachalin, S. V. Bariakshev

For a complex radio equipment with accepted operational characteristics, a reliability scheme has been developed. The analysis of the features of the existing scientific and methodological apparatus for evaluating the coefficient of operational readiness of a radio technical facility was carried out. A method for estimating the above coefficient for a radio equipment as part of a distributed group is proposed, taking into account the formation of group sets of spare parts.

Key words: radio equipment, reliability, operational readiness factor, group sets of spare parts.

Zakutaev Alexander Alexandrovich, head of laboratory of military institute (research), [email protected], Russia, Saint-Petersburg, Military space academy of Mozhaisky,

Emelyanov Alexander Vladimirovich, candidate of technical sciences, head of laboratory of military institute (research), [email protected], Russia, Saint-Petersburg, Military space academy of Mozhaisky,

Kachalin Alexander Alekseevich, master, Russia, Saint-Petersburg, Military space academy of Mozhaisky,

Baryakshev Sergey Valerievich, adjunct, Russia, Saint-Petersburg, Military space academy of Mozhaisky

УДК 004

DOI: 10.24412/2071-6168-2023-11-179-180

ОРГАНИЗАЦИЯ КОРПОРАТИВНОГО ХРАНИЛИЩА ДАННЫХ В ЗАМКНУТОМ КОНТУРЕ ПРОИЗВОДСТВА, ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕЦИКЛИНГА

И.Д. Сидельников

В статье исследуются основные аспекты проектирования корпоративного хранилища данных (КХД) для обменного фонда машиностроительных изделий, подлежащих возврату и восстановлению технического ресурса. Обоснована концептуальная схема КХД, отражающая замкнутый контур процессов производства, эксплуатации и рециклинга. Делается вывод о перспективности создания платформы цифрового обменного фонда.

Ключевые слова: обменный фонд, рециклинг, корпоративное хранилище данных, восстановление ресурса, эксплуатация техники.

В современных условиях санкционного давления на российскую промышленность отечественное машиностроение оказалось наиболее пострадавшим, и вынуждено функционировать в условиях жестких ограничений. В первую очередь это коснулось поставок импортных сертифицированных комплектующих для производства и послепродажного технического обслуживания, и в краткосрочной перспективе полная замена технологического оборудования и комплектующих будет невозможна, несмотря на все мероприятия по созданию импорто независимого отечественного производства.

В этой связи на первый план сейчас вышли проблемы увеличения длительности жизненного цикла техники, продления срока службы, повышения эффективности и рациональности использования ресурсов при производстве и эксплуатации изделий. Одним из основных способов борьбы с санкционным давлением на российское машиностроение должно стать активное внедрение технологий рециклинга, позволяющих восстановить отработавшие назначенный ресурс машины, оборудование и их детали и повторно ввести их в производственно-эксплуатационные процессы как восстановленное изделие или как продукцию с новыми потребительскими свойствами (1).

Рециклинг также позволяет осуществить переход к модели экономики замкнутого цикла, когда производство рассматривается как система по обработке прямых и возвратных потоков сырья и материалов, организованная в соответствии с принципами ресурсосбережения. Организация сбора и переработки продукции с выработанным техническим ресурсом осуществляется в замкнутом контуре «производство-эксплуатация-восстановление ресурса-повторное использование», где центральным элементом становятся компании, формирующие обменный фонд элементов (2). Основные принципы обработки возвратных потоков элементов с выработанным техническом ресурсом рассмотрены в (3).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.