CC BY
38
Министерство образования и науки РФ
Правительство Пензенской области Академия информатизации образования Академия проблем качества РФ Российская академия космонавтики им. К.Э.Циолковского Российская инженерная академия Вычислительный центр РАН им. А.А.Дородницына Институт испытаний и сертификации ВВТ ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л.Минца» ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «РУБИН» ОАО «НИИФИ», ОАО «ПНИЭИ», ФГУП ФНПЦ «ПО СТАРТ», НИКИРЭТ, ЗАО «НИИФИиВТ» ОАО «ППО ЭЛЕКТРОПРИБОР», ОАО «РАДИОЗАВОД» Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС» ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА» Пензенский государственный университет
АадижУ{%шсж
ТРУДЫ
МЕЖДУНАРОДНОГО СИМПОЗИУМА
НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО
II то^
ПЕНЗА 2015
УДК 621.396.6:621.315.616.97:658:562 Т78
Труды Международного симпозиума «НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО»:
T78 в 2 т. - Пенза : ПГУ, 2015. - 2 том - 384 с.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
В сборник трудов включены доклады юбилейного ХХ-го Международного симпозиума «Надежность и качество», проходившего с 25 по 31 мая 2015 г. в городе Пензе.
Рассмотрены актуальные проблемы теории и практики повышения надежности и качества; эффективности внедрения инновационных и информационных технологий в фундаментальных научных и прикладных исследованиях, образовательных и коммуникативных системах и средах, экономике и юриспруденции; методов и средств анализа и прогнозирования показателей надежности и качества приборов, устройств и систем, а также анализа непараметрических моделей и оценки остаточного ресурса изделий двойного назначения; ресурсосбережения; проектирования интеллектуальных экспертных и диагностических систем; систем управления и связи; интерактивных, телекоммуникационных сетей и сервисных систем; экологического мониторинга и контроля состояния окружающей среды и биологических объектов; исследования физико-технологических процессов в науке, технике и технологиях для повышения качества выпускаемых изделий радиопромышленности, приборостроения, аэрокосмического и топливно-энергетического комплексов, электроники и вычислительной техники и др.
Оргкомитет благодарит за поддержку в организации и проведении Международного симпозиума и издании настоящих трудов Министерство образования и науки РФ, Правительство Пензенской области, Академию проблем качества РФ, Российскую академию космонавтики им. К. Э. Циолковского, Российскую инженерную академию, Академию информатизации образования, Вычислительный центр РАН им. А. А. Дородницына, Институт испытаний и сертификации ВВТ, ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца», ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «НИИФИ», ФГУП «ПНИЭИ», ОАО «РУБИН», ОАО «РАДИОЗАВОД», ОАО «ППО ЭЛЕКТРИПРИБОР», ФГУП «ПО «СТАРТ», НИКИРЭТ - филиал ФГУП «ПО «СТАРТ», Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС», ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА»,Пензенский государственный университет.
Сборник статей зарегистрирован в Российском индексе научного цитирования (РИНЦ) с 2005 г.
Р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я :
Юрков Н. К. - главный редактор Трусов В. А. - ответственный секретарь Баннов В. Я. - ученый секретарь Волчихин В. И., Абрамов О. В., Авакян А. А., Дивеев А.И., Иофин А. А., Каштанов В. А., Майстер В. А., Острейковский В.А., Петров Б. М., Писарев В. Н., Роберт И. В., Романенко Ю. А., Северцев Н. А., Садыков С. С., Садыхов Г. С., Увайсов С. У.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
© Оргкомитет симпозиума, 2015 © ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», 2015
Параметры схемы 2: Ro=2000000 Ом; Сд=4*10-11 Ф; Сз= 3,6*10-11 Ф; Rи= 80000 Ом; Rl=700 Ом; Я2=850 Ом.
Значения выходной частоты от изменения
емкости датчика_Таблица 2
грешность от нелинейности значительно уменьшается и практически стремится к нулю.
С4, ПФ f, кГц (154УД3А) f, кГц (14 0УД17) f, кГц (140УД12)
303 3983 3607 2712
315 5179 4615 3213
327 6425 5655 3696
339 7 638 6633 4132
351 87 96 7538 4516
Из графиков зависимости (Рисунок 3 и 4) видно, что в диапазоне низких частот присутствует нелинейность функции, что вносит погрешность от нелинейности в суммарную погрешность преобразования устройства. При смещении диапазона частот в более высокую область (порядка 8-10 кГц) по-
10000 9000 8000 7000 6000 и 5000 4000 5000 2000 1000 0
КкГИ(15«ДЗА) К.*Г|](140УЩ7) -Г,иГв(140ЗД12)
303
313
327
339
331
Зависимость fBI
от изменения C4
Рисунок 4 ЛИТЕРАТУРА
1. Громков Н.В., Интегрирующие развёртывающие преобразователи параметров датчиков систем измерения, контроля и управления: монография/ Н.В. Громков. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2009. -244 с.
2. Стюхин В.В. САПР в расчёте и оценке показателей надёжности радиотехнических систем / Стюхин В.В., Кочегаров И.И., Трусов В.А. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 1. С. 287-289.
3. Фрайден Дж., Современные датчики. Справочник. Москва 2005. - 592 с.
4. Белов А.Г. Влагозащитное покрытие печатных узлов в датчике утечки воды / Белов А.Г., Баннов В.Я., Трусов В.А., Кочегаров И.И., Лысенко А.В., Юрков Н.К. // Современные информационные технологии. 2014. № 19 (19). С. 265-272.
5. Громков Н.В, Частотные преобразователи для тензодатчиков - В кн.: «Методы и средства преоб-
разования электрических величин
частотно-временные сигналы». Пенза ПДНТП, 1980, с. 59-60.
УДК 681.518.25
Зеленский В.А., Щодро А.И., Воеводин U.C., Деденок Т.Г.
ФГАОУ ВО «Самарский государственный аэрокосмический университет им. академика С.П.Королева (национальный исследовательский университет) (СГАУ)», Самара, Россия КВАЗИРАСПРЕДЕЛЁННЫЙ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБЪЕКТА
Современные промышленные объекты нуждаются в постоянном контроле параметров, значения которых определяет их способность работать в заданном режиме [1-3]. Например, для нормального функционирования системы горячего водоснабжения (ГВС) необходима информация о таких параметрах, как температура и давление подающего и обратного трубопроводов, расход воды на входе теплооб-менных аппаратов и обратного трубопровода, температура и давление воды в первом контуре ГВС, количество передаваемой тепловой энергии, расход воды на подпитку системы ГВС, давление воды в трубопроводе подпитки системы ГВС, расход воды на собственные нужды котельной. У автоматизированного теплового пункта (АТП) должны быть предусмотрены специальные каналы передачи сигналов в случае возникновения нештатных ситуаций: аварии в системе электроснабжения, превышения предельных значений давления воды в прямом и обратном трубопроводе, превышения предельных значения температуры в помещении, выхода из строя насосов системы отопления, ГВС или подпитки. Эффективное управление АТП оптимизи-
рует потребление энергоресурсов, обеспечивая бесперебойную работу систем отопления и горячего водоснабжения, что, с учётом постоянного роста тарифов, является актуальной задачей.
На рис.1 изображена схема автоматизированного теплового пункта. Контролируемые параметры объекта изменяются настолько медленно, что основную часть времени происходит ожидание сигнала от датчика. Данная особенность позволяет применить на таком объекте квазираспределённый волоконно-оптический преобразователь, состоящий из бинарных датчиков, соединенных между собой последовательным волоконно-оптическим каналом [4, 5].
Основными устройствами АТП являются узел учета тепловой энергии 1, клапаны подачи теплоносителя в систему отопления (СО) 2 и в систему ГВС 3, теплообменники СО 4 и системы ГВС 5, циркуляционные насосы СО 6 и системы ГВС 7, потребители системы отопления (радиатор, теплые полы, полотенцесушители) 8, интеллектуальный контроллер 9.
i 15
'-х-
чх-
-ООЬ-схь
;17
■VI сх-
щп
ПЕШ
5
-XI
7
—ООО-сх i^i х
VIS
10
©JT
Рисунок 1 - Схема автоматизированного теплового пункта
Управляющие сигналы контроллера на рис. 1 показаны в виде информационной шины. В состав интеллектуального контроллера 9 входит опто-электронный модуль, передающая часть которого с помощью волоконно-оптического канала 10 связана с приемной частью модуля. Волоконно-оптический канал 10 последовательно соединяет датчики 11, 12 наружной и внутренней температуры, датчики 13, 14 температуры теплоносителя на входе и выходе системы, датчики 15, 16 положения клапанов подачи теплоносителя, датчики 17, 18 давления циркуляционных насосов с интеллектуальным контроллером 9. Основные параметры, контролируемые датчиками - это давление, температура и механическое перемещение. Первые два параметра можно преобразовать в механическое перемещение [5], а непрерывное измерение параметров можно заменить контролем их пороговых значений. В этом случае предлагается использовать бинарные волоконно-оптические датчики [6, 7]. Основные элементы конструкции бинарного датчика показаны на рис. 2.
В корпусе 1 датчика находится подвижный цилиндр 2, имеющий внешнюю и внутреннюю резьбу. Внутренняя резьба предназначена для точной фиксации винта 3, головка которого воспринимает осевые Е1 и боковые Е2 перемещения объекта контроля. Гайка 4 накручивается на внешнюю резьбу цилиндра 2 и удерживает кольцо 5, которое связано с пружиной 6. При этом один конец пружины упирается в кольцо, а другой - в корпус датчика. При нажатии через головку винта 3 на цилиндр 2 пружина 6 сжимается.
В результате, закрепленный на противоположном конце цилиндра 2 кодирующий элемент 7 перемещается и попадает в зазор между отрезками оптических волокон 8. Волокна установлены на одной оптической оси в корпусе датчика с помощью юстированных втулок 9. При этом происходит
модуляция потока оптического излучения по мощности. Соотношение диаметров оптических волокон 8 с прозрачными и непрозрачными участками кодирующего элемента 7 подбирается таким образом, что при перемещении кодирующего элемента на выходе датчика формируется комбинация треугольного и трапецеидального сигнала. Треугольный сигнал формируют информационные импульсы, по количеству которых определяется номер датчика в преобразователе, а трапецеидальный сигнал формирует импульсы «старт/стоп» (рис. 3).
1 2
Рисунок 2 - Бинарный волоконно-оптический датчик
В схеме два уровня принятия решений - С1 и С2. Информационные и старт-стоповые импульсы определяются с помощью логической операции конъюнкции и1 П 02. Если 01 = 1, а 01 П 02 = 1, принимается решение о приеме информационного импульса, если 01 = 1, а 01 П 02 = 0, принимается решение о приеме старт-стопового импульса.
Рисунок 3 - Временная диаграмма работы датчика
При включении датчика серия информационных импульсов предваряется сигналом «Старт», при выключении датчика серию информационных импульсов завершает сигнал «Стоп». Конструкция бинарного датчика характерна тем, что винт позволяет откалибровать сигнал после установки датчика на объекте, а форма головки винта позволяет реагировать как на осевые, так и на боковые перемещения подвижной части объекта. Определение номера датчика в преобразователе происходит путем подсчета количества импульсов, безотносительно к их длительности и интервалу времени между ними. Несмотря на медленное изменение контролируемых параметров, существует вероятность одно-
временного срабатывания двух и более датчиков. В этом случае контроллер ожидает поступления данных от других датчиков, накапливая в памяти исправляющий пакет. В процессе работы преобразователя формируется статистический массив, что позволяет принимать решения на основеинтеллек-туальной обработки информации.
Применение на автоматизированном тепловом пункте квазираспределённого волоконно-
оптического преобразователя позволяет повысить надёжность и снизить стоимость обслуживания, а интеллектуальная обработка данных позволяет повысить достоверность получаемой информации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шкабардня, М.С. Автоматизированные системы управления / М.С. Шкабардня, А.М. Ищенко // Датчики и системы. - 2007, № 12. - С. 72-74.
2. Печерская, Е.А. К вопросу об эффективности измерений в технологических процессах / Е.А. Пе-черская, Р.М. Печерская, Д.В. Рябов и др. // Труды международного симпозиума «Надёжность и качество». - 2013, т. 2. - С. 98 - 99.
3. Гришко А.К. Методология управления качеством сложных систем / Гришко А.К., Юрков Н.К., Кочегаров И.И. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 2. С. 377-379.
4. Бростилова, Т.Ю. Система контроля температуры энергетических объектов на базе волоконно-оптических датчиков / Т.Ю. Бростилова, С.А. Бростилов // Труды международного симпозиума «Надёжность и качество». - 2014, т. 2. - С. 139.
5. Зеленский, В.А. Волоконно-оптическая информационно-измерительная система на основе бинарных оптомеханических датчиков дифференциального типа / В.А. Зеленский // Труды международного симпозиума «Надёжность и качество». - 2009, т. 1. - С. 35 - 37.
6. Зеленский, В.А. Волоконно-оптические информационно-измерительные системы с мультиплексированными каналами передачи бинарных сигналов / В.А. Зеленский. - Самара: Издательство Самарского научного центра РАН, 2009. - 124 с.
7. Кочегаров И.И. Программно-аппаратный комплекс разработки РЭС на основе ПЛИС и исследования их механических параметров / Кочегаров И.И., Таньков Г.В., Трусов В.А. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. 2. С. 421-424.
8. Зеленский, В.А. Бинарные оптомеханические датчики волоконно-оптических систем с расширенными эксплуатационными возможностями / В.А. Зеленский, Д.В. Корбан // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия «Технические науки», 2013, № 2 (38). - С. 210 - 214.
9. Зеленский, В.А. Особенности конструкции оптомеханического датчика перемещений для эксплуатации на борту летательного аппарата / В.А. Зеленский, А.А. Нюхалов // Труды Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций». - 2010. -С.134-137.
УДК 004.021
Кузьмин1 В.В., Косов1 Д.С., Новиков2 А.Л., Иващенко2 А.В.
1ООО «ХАСКИ КОД», Самара, Россия
2ФГАОУ ВО «Самарский государственный аэрокосмический университет им. академика С.П.Королева (национальный исследовательский университет) (СГАУ)», Самара, Россия
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДИАГНОСТИКИ ОБОРУДОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Современные промышленные предприятия задействуют в своих технологических процессах сложное дорогостоящее оборудование, выход из строя которого влечет за собой крупные финансовые потери и остановку производственного цикла. Избежать ситуации выхода из строя можно при помощи интеллектуального программного обеспечения, осуществляющего прогнозирование времени выхода оборудования из строя на основе данных, полученных в процессе мониторинга. В данной статье предлагается решение для сокращения числа отказов оборудования посредством диагностики узлов и агрегатов, а также проводится анализ зависимости экономической деятельности предприятия от отказов.
Основная часть
Главной целью практически любого предприятия, является достижение максимальной прибыли при минимальных затратах. В современной экономике выделяют два основных пути максимизации прибыли - увеличение объема производства и сокращение текущих производственных затрат. Наиболее эффективными методами сокращения себестоимости производства практически любого вида продукции являются уменьшение потерь и сокращение затрат на планово-профилактические и ре-монтно-восстановительные работы за счет увеличения наработки оборудования на отказ. Наработка на отказ прямо или косвенно отражает эксплуатационные показатели работы любого оборудования — показатели производительности, экономичности, рентабельности [1] и др. К числу наиболее актуальных и важных проблем, возникших с развитием техники, относится проблема повышения времени наработки на отказ машин, механизмов и приборов.
Скачок в развитии и усложнении техники и расширение масштабов промышленных производств ведут промышленные предприятия к внедрению передовых методов анализа больших массивов данных на базе инновационных технологий искусственного интеллекта [2]. Это заставляет специалистов уделять больше внимания вопросам организации управления и анализа сложных процессов с точки зрения их структуры и организации.
Эффективность управления предприятием зависит от способности его подразделений своевременно реагировать на изменения во внешних и внутренних условиях. Реакция руководителей этих подразделений на происходящие события должна быть своевременной, соразмерной появляющимся вызовам и направленной на приспособление к новым условиям для извлечения из них выгоды и снижения издержек. Реакция такого рода должна прослеживаться во всех сферах активности подразделений предприятия - в логистике, управлении ресурсами, кадровой политике, управлении складами, предупреждении аварийных ситуаций и их последствий.
В процессе функционирования и выполнения технологического процесса производства техническое состояние узлов и агрегатов оборудования, подвергающихся непрерывным разрушающим воздействиям, постоянно ухудшается. Это обусловлено результатом воздействия технологических нагрузок и ряда других факторов, которые носят случайный характер в большинстве производственных процессов на каждом предприятии.
Проблема повышения наработки на отказ оборудования, вовлеченного в сложный технологический процесс, трудна и многогранна. Она охватывает широкий круг научных, технических и организационных вопросов и требует для своего решения значительных сил и средств в области научных исследований, проектирования, технологии производства и эксплуатации оборудования.
Отсутствие на предприятиях прогноза выхода оборудования за пределы штатных норм эксплуатации и своевременной реакции на такой прогноз приводит к появлению дефектов агрегатов и узлов изделия [3]. Эти дефекты (отказы) приводят к снижению темпов производства (простоям), повышают риски выпуска продукции ненадлежащего качества, увеличивают вероятность производственного травматизма. Экономическая эффективность учета отказов при планировании как стратегического, так и оперативного уровня предприятия имеет ключевое значение. При этом важное место занимают вопросы эффективного распределения имеющихся ресурсов предприятия с учетом вероятности отказов. Решение данной задачи напрямую связано с прогнозированием основных производственных показателей, в том числе и наработки на отказ.
Ситуация на предприятиях ухудшается тем, что прогноз отказа оборудования редко учитывается при планировании активностей предприятий и их ресурсоснабжения: в решающий момент, когда нужно срочно произвести комплекс ремонтных работ, департаменты организаций оказываются без необходимых комплектующих, а их сотрудники не могут быстро среагировать на возникшую ситуацию, так как заняты на других, возможно, менее приоритетных работах. При этом, как правило, на складе предприятия может существовать излишний запас комплектующих (которые, будучи не востребованными, попросту занимают дорогостоящие складские площади), а занятость сотрудников могла бы быть спланирована более оптимально, если бы заранее было известно о предстоящих работах. Это приводит к тому, что для парирования или предупреждения аварийных ситуаций требуются длительные остановы рабочих циклов и повышенная трата ресурсов (выплата сверхурочных и т.п.), что в конечном итоге выражается в виде простоев предприятий и в виде финансовых потерь.
В практике управления в последнее время происходит переосмысление значимости ремонтных и
