МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВА ГРУППОВОГО КОМПЛЕКТА ЗАПАСНОГО ИМУЩЕСТВА И ПРИНАДЛЕЖНОСТЕЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 623.61

DOI: 10.24412/2071-6168-2022-2-452-459

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВА ГРУППОВОГО КОМПЛЕКТА ЗАПАСНОГО ИМУЩЕСТВА И ПРИНАДЛЕЖНОСТЕЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ

И В. Левко, Д.В. Негодин

Оснащение войск современными вычислительными комплексами (ВК) требует от инженерно-технического состава всех уровней управления пристального внимания к обеспечению их технической исправности. Значительная роль при этом отводится обеспечению вычислительных комплексов обоснованными комплектами типового ремонтно-технологического оборудования, запасного имущества и принадлежностей (ЗИП). Учитывая тот факт, что вычислительные комплексы обеспечиваются заводом-изготовителем, как правило, только одиночными комплектами ЗИП, адаптированными для проведения текущего ремонта и ежедневного технического обслуживания, возникает задача определения состава группового комплекта ЗИП ВК, как общего требования единой системы комплексного технического обслуживания и ремонта. Соответственно, возникает необходимость разработки методики определения состава группового комплекта ЗИП ВК.

Ключевые слова: техника вычислительных комплексов; запасное имущество, техническое обеспечение; комплект запасного имущества и принадлежностей, специальная техника.

Процесс внедрения новых инфокоммуникационных технологий занимает значительный временной промежуток при совместном сосуществовании старых и новых технологий. Это предполагает наличие на вооружении воинских частей ВК различных поколений, отличающихся как остаточным ресурсом, так и техническим состоянием.

Поддержание работоспособного состояния ВК достигается использованием ремонтно-технологического оборудования, одиночного комплекта запасного имущества и принадлежностей, а при его израсходовании, возникает потребность оперативного пополнения из состава группового ЗИП. Ошибки, допущенные при определении состава группового ЗИП, могут привести к снижению надежности аппаратных средств ВК, что в некоторых случаях способно привести к срыву выполнения задач, возложенных на ВК.

Опыт эксплуатации ВК позволяет выделить основные группы факторов, оказывающих наиболее заметное влияние на их техническое состояние в процессе эксплуатации:

- факторы, обусловленные качеством изготовления ВК;

- эксплуатационные факторы;

- факторы, обусловленные характеристикой и требованиями системы технического обслуживания ВК;

- особенности конструктивно - технологического построения ВК;

- внешняя среда;

- экономические факторы;

- субъективные факторы.

При исследовании вопросов эксплуатации ВК основную группу факторов, влияющих на данный процесс, составляет конструктивно-технологическое построение ВК. На сегодняшний день в войсках в эксплуатации находятся ВК практически всех поколений. Это и счетно-решающие приборы, специализированные ЦВМ «Аргон-15», «Багет», ВК «Эльбрус-90микро» и другие. ВК первых поколений содержали незначительное количество электрорадиоизделий. ВК последующих поколений строились на базе интегральных схем. Современные и перспективные ВК представляют собой совокупность электронных модулей различного уровня разукрупнения, расположенных на базовых несущих конструкциях.

При таких достоинствах ВК, как: многофункциональность, возможность конфигурирования, высокая степень автоматизации существуют определенные проблемы, связанные с их техническим обслуживанием и ремонтом и, в частности, комплектацией типовым групповым комплектом ЗИП. Опыт эксплуатации ВК свидетельствует, что время на обнаружение отказа составляет от 60 до 80 % общего времени на ремонт [1]. Следовательно, вопрос совершенствования состава группового комплекта ЗИП для ремонта тесно связан с улучшением надежности аппаратных средств ВК.

Задачи, связанные с формированием рационального группового комплекта запасного имущества и принадлежностей ВК неизбежно сопряжены с анализом и оценкой отказов и сбоев программного обеспечения [2].

В практике эксплуатации ВК принято различать скрытые и явные отказы. Скрытые отказы сказываются на точности вычислений, а явные приводят к отказам ВК. Устранение первых осуществляется, как правило, программными методами, явные отказы требуют аппаратной замены из ЗИП с использованием одиночного и группового комплекта запасного имущества и принадлежностей.

В настоящее время нет сведений, что для ВК разрабатывались специализированные групповые комплекты ЗИП. В этой связи возникает необходимость в разработке научных методик и рекомендаций по комплектации ВК групповыми комплектами ЗИП с целью обеспечения требуемой готовности ВК к применению при минимальных затратах ресурсов. В качестве принципов выбора вариантов комплектации группового ЗИП могут быть использованы принцип минимума затрат (стоимости, времени и т.д.) [3]:

Щит = т1п Щ(х)

I хеХ , (1)

*

Э(х) е Э

и принцип максимума эффекта,

Этах = max Э( x)

xeX ,

(2)

W (x) eW

где: X- множество допустимых вариантов достижения цели; Э*, W* - области допустимых изменений эффекта и затрат соответственно.

Принцип выражения (1) используют в тех случаях, когда при заданном эффекте стремятся определить вариант x0 e X, при котором обеспечиваются минимально возможные затраты.

Когда эффект и затраты системы технического обслуживания и ремонта определяются множеством показателей качества, т. е. являются векторами Э и W, целесообразно пользоваться понятием определения оптимума затрат и оптимума эффекта

Wopt = opt W (x)

xeX , (3)

*

Э(x) e Э

Эopt = oPt Э(x)

xeX , (4)

W (x) e W * где opt - оператор оптимизации.

Однако сложно определить соотношение между затратами системы и ее эффективностью. Вследствие этого в исследовании в качестве основного критерия использован показатель затрат (стоимости) системы, а эффективность рассматривается как дополнительный фактор.

В качестве показателей, влияющих на состав группового комплекта ЗИП, используются:

- коэффициент готовности - Кг;

- коэффициент исправности - КИ;

- коэффициент технического использования - Кти;

- относительное приращение показателей надежности (Кг, Кти) за счет использования группового комплекта ЗИП - Фмо;

- коэффициент укомплектованности соединения (части) ВК - Ку;

- вероятность готовности ВК - Рг ;

- среднее время нахождения ВК в ремонте - t ;

- среднее время нахождения ВК на ТО - t;

- вероятность безотказной работы ВК - Р^бр );

- приведенные затраты на техническую эксплуатацию ВК - Сэ;

- среднегодовые затраты на техническую эксплуатацию ВК - Стэ.

Для оценки эффективности функционирования элементов ВК предлагается использовать Ког - коэффициент оперативной готовности, учитывающий структуру элементов систем, связанный с её целевым предназначением. Он чувствителен к изменению параметров системы и имеет довольно тесную взаимосвязь с изменением внешней среды [3]. Однако, этот показатель обладает рядом существенных недостатков: не связан с размерами материальных затрат на создание и управление функционированием ВК, не позволяет корректно решать задачу оптимизации структуры системы технической эксплуатации ВК; учитывает лишь один из показателей, характеризующих техническое обслуживание. При этом не учитывается факт, что проведение технического обслуживания приводит в ряде случаев к невозможности использования ВК по своему назначению, в то время как необходимость в этом может иметь место, увеличивая тем самым величину времени простоя ВК на обслуживании; не учитывает время организационных потерь, связанных с ожиданием заявки на ремонтные работы на месте проведения таковых.

Для оценки возможностей системы ТО и ремонта ВК широкое использование находит эксплуатационный аналог коэффициента готовности - коэффициент исправности Ки. При той же вероятностной трактовке, что и Кг он отличается от него смысловым содержанием интервалов простоя. Кроме затрат времени на чистое восстановление ¿в (поиск дефекта и устранение причины дефекта, послеремонтный контроль), в Кг включаются затраты времени на организацию восстановления ¿орг: доставку запасных частей ¿дост зип, подготовку рабочего места ¿подг рм, прогрев ВК ¿прогр вк , прочие затраты времени ¿пр. В совокупности все названные компоненты образуют время выполнения ремонтных работ Трем :

Трем = ¿в + ¿орг (5)

Затраты времени на организацию восстановления ¿орг, в свою очередь, включают:

¿орг = ¿подгрм + ¿прогрВК + ¿достЗИП + ¿пр . (6)

В соответствии с положениями теории надежности:

Ки = Т , (7)

Т7 Т7

То + Т рем

где То - общее время, в течении которого ВК находится в исправном состоянии.

Для получения показателя, обладающего всеми достоинствами вышеперечисленных критериев и свободного от их недостатков, введем понятие вероятности готовности ВК.

Вероятность готовности ВК Р - есть вероятность нахождения ВК в рабочем состоянии и признанным годным к применению

Рг =-<рм-5 (8)

¿рм + ¿п + ¿рем

где ¿рм - время нахождения ВК на месте применения в исправном состоянии

п

рм

2 1рм1

I

-, (9)

рм п

рм

¿рем - среднее время ремонта ВК, определяемое как

пр

2 ^ р1

( = 1=1_, (10)

1 рем

пр

¿р1 = ¿тр + ¿ожработ + ¿в + ¿орг\ , (11)

где ¿тр - время транспортирования ВК к месту проведения работ; ¿ож - время ожидания текущего ремонта ВК по стендовому оборудованию; ¿орг1 - время организационных потерь, учитывающее доставку ВК к месту проведения ремонтных работ (прибытия ремонтной бригады); ¿в - время восстановления ВК; пр - количество ремонтов

¿п - среднее время потерь на ремонт ВК по причинам, связанным с групповым комплектом ЗИП:

пп

^ ¿т

¿п = (12)

1п

пп

¿т = ¿трЗИП + ¿ожЗИП + ¿пр + ¿орг2 , (13)

где ¿трзип - время транспортировки 7 - го комплекта ЗИП к месту проведения работ, ¿ожзип - время ожидания ЗИП для выполнения работ; ¿пр- время прочих потерь, относящихся к получению ЗИП; ¿орг2 - время организационных потерь, учитывающее доставку ЗИП к месту проведения работ; пп - количество ремонтов с использованием группового ЗИП.

Вероятность нахождения ВК на месте эксплуатации в работоспособном состоянии Рси и его безотказной работы на протяжении времени ^ определяется как

Рси = Рг Р (¿бр ), (14)

где Р(^бр) - вероятность безотказной работы ВК за время ¿.

Для успешной технической эксплуатации ВК необходимо задать требования к выбранному показателю эффективности функционирования системы. Это необходимо для количественной его оценки и синтеза обоснованного комплекта группового комплекта запасного имущества и принадлежностей ВК. При решении различных оптимизационных задач один из этих показателей может выступать в качестве обобщенного критерия эффективности системы ТО и ремонта. Учитывая влияние системы ТО и ремонта на готовность ВК, в качестве основного показателя эффективности функционирования системы технического обслуживания и ремонта ВК выбрана вероятность готовности ВК (Рг).

Расчеты требуемых значений Рг ВК для ВКС показали, что система технического обслуживания и ремонта ВК должна обеспечивать следующие требуемые значения Ргтр для частей постоянной готовности - 0,9 [4].

На основе проведенного анализа факторов и условий их воздействия на процесс технической эксплуатации ВК учтены следующие основные исходные данные ху, 7 = 1, пх :

N - общее число элементов ВК;

Т - средняя наработка на отказ 7-го элемента ВК;

Тмо7 - средняя наработка до отказа 7-го элемента ВК;

Т - среднее время восстановления 7-го элемента ВК;

Тп - среднее время поверки 7-го элемента ВК;

Т - срок службы 7-го элемента ВК;

Тмпш - межремонтный ресурс 7-го элемента ВК.

К исходным данным также относятся: структура системы технического обслуживания и ремонта; стратегии ТО и ремонта ВК; стоимостные показатели, характеризующие затраты на эксплуатацию ВК; квалификация персонала (уровень опытности персонала); номенклатура и состав ВК и их распределение по подразделениям ВКС.

Варьируемыми параметрами являются: квалификация персонала, состав одиночного и группового комплектов ЗИП; стратегии ТО и ремонта ВК; состав оборудования войсковых органов ТО и ремонта; производительность войсковых органов ТО и ремонта; количество ремонтников; дислокация органов ТО и ремонта.

Внутренние параметры системы (щ, к = 1, пн ): номенклатура и количество ВК подразделения; наработка на отказ и среднее время восстановления ВК; количество и размещение ВК; условия хранения ВК; квалификация персонала, эксплуатирующего ВК; состав запасных частей ВК в одиночном и групповом комплектах ЗИП; стоимость ВК; стоимость ремонта ВК; стоимость технического обслуживания ВК.

Выходными результатами являются (х; 7 = 1 п„ ): вероятность нахождения ВК в со' У

стоянии готовности; среднее время нахождения ВК в рабочем состоянии; среднее время нахождения ВК в ремонте.

Допущениями являются: на дефектацию и ремонт отводится не более 80 % фонда рабочего времени; типы и количество ВК подразделений (частей) ВКС соответствуют штатам; подменный фонд ВК используется, если длительность ремонта ВК составляет более одного ме-

сяца; количество запасных частей, одиночного, группового комплектов и технологического оборудования позволяют проводить техническое обслуживание и ремонт ВК с требуемым качеством; отказы различных элементов являются независимыми событиями; отказы элементов ВК обнаруживаются в ходе контрольного осмотра, причем максимальная длительность периодичности контрольного осмотра не превышает один месяц; очередной контроль ВК производится в соответствии с графиком проверки [1].

Ограничениями являются: учитывается только плановый контроль технического состояния ВК; рассматриваются только один уровень восстановления ВК; рассматриваются ВК текущего довольствия и находящиеся на хранении.

Методика формирования рационального комплекта группового ЗИП ВК включает следующие блоки.

В блоке № 1 определяются исходные данные, ограничения и допущения, которые необходимы для проведения расчетов. Формулируется вид целевой функции

Сэ ^ min (15)

В блоке № 2 производится анализ существующих вариантов комплектов ЗИП ВК

пвар = f (Lij U, z) (16)

В блоке № 3 производится анализ комплекта группового ЗИП ВК, применяемого в подразделении:

С (17)

Затем в блоке № 3 задается начальный 7-й тип комплекта группового ЗИП ВК и начальное количество мастеров

__Aki = 1 (18)

Afri = 1, А^ -число мастеров для СИ 1-го типа ВК.

На следующем шаге в блоке происходит выбор и расчет группового ЗИП ВК для осуществления работ по ТО и ремонту ВК. Этап начинается с определения требований к групповому комплекту ЗИП ВК исходя из условий эксплуатации

g=йтр (19)

Перечень требований к комплекту группового ЗИП ВК зависит от: конструктивно-технологического построения компонентов ВК; принятой системы технического обслуживания и ремонта ВК; этапа и условий эксплуатации ВК. Для повышения эффективности использования комплекта группового ЗИП ВК и улучшения снабжения им ремонтных подразделений целесообразно определить состав типового комплекта группового ЗИП ВК.

Номенклатуру этого комплекта группового ЗИП ВК выбирают из условия обеспечения возможности выполнения всех диагностических и технологических операций, реализуемых в процессе восстановления исправности ВК (выдача стимулирующих и тестовых воздействий, измерение сигналов в контрольных точках и параметров элементов, обеспечение доступа к элементам, узлам ремонтируемого элемента и устранение неисправностей). При определении типового комплекта группового ЗИП ВК необходимо учитывать ограничения среднего времени восстановления Ы, квалификацию ремонтника b2, массогабаритные характеристики Ьз, и другие требования bn, отражающие специфику ремонта.

¿1

B =

(20)

Ьп

Комплект группового ЗИП ВК, применяемый для ремонта различных типов ВК, можно в значительной степени унифицировать, создав универсальный комплект группового ЗИП ВК для выполнения типовых технологических операций ремонта. Это обусловлено широким использованием унифицированных элементов (корпусов, крепежа, разъемов и др.) и типовых конструктивных решений ВК.

Затем, исходя из вышеперечисленных факторов, в блоке № 4 происходит определение задач, решаемых ВК [4].

Ъ

2

Следующим шагом в блоке № 5 будет определение начального перечня комплекта группового ЗИП ВК для решения технологических задач при ТО ВК

£

нач

(21)

В зависимости от того, выполняется или нет задача восстановления исправности £7-м комплектом группового ЗИП ВК в блоке № 6, матрица Ж отражает эту взаимосвязь

Ж = Б8;

нач

где

^п^пТ^гш

1 - свободно

(22)

=

0 - нет

(23)

В блоке № 7 происходит выбор рационального комплекта группового ЗИП ВК для ТО и ремонта ВК, при котором суммарные затраты на его создание и эксплуатацию будут минимальными, а время проведения работ не превысит требуемое (определение параметров на стр.4):

5 : Ш11с ( Д7, П 77, р„еМ1, Коп1)

Трг £ тт Тт £ тт

(24)

Далее в блоке № 8 происходит определение численности комплектов ЗИП для определенного количества ВК и затем в блоке № 9 переход на анализ следующего типа ВК.

В блоке № 10 рассматривается вся совокупность ВК, выбранных для ремонта и соответственно комплект группового ЗИП ВК, предназначенный для этих работ. Задача заключается в поиске однотипного комплекта группового ЗИП ВК, который может быть использован для обеспечения работ по ТО и ремонту ВК нескольких типов.

Сначала происходит определение уровня использования комплекта группового ЗИП

ВК

икщ = I №, <р). (25)

Затем выявляется множество однотипных технологических задач, решаемых при ТО и ремонте ВК.

На следующем шаге в блоке № 11 происходит формирование рационального состава комплекта группового ЗИП ВК для ВК по q элементам, где q = 1, п7 - число элементов ВК 7-го типа.

Далее происходит определение количества элементов и состава комплекта группового ЗИП ВК для ремонта ВК с учетом его загруженности. Затем, исходя из состава комплекта группового ЗИП ВК, определяется рациональная численность ремонтников для ТО и ремонта ВК.

В блоке № 12 методики производится расчет затрат на ТО и ремонт ВК для -го подразделения

стэ = Сси + сзип + сто + ^ + ср + смор +

+схр + слс + ст — с°ст сУ + сшт / / / / / /

457

5

Таким образом, повышение эффективности использования комплекта группового ЗИП ВК и улучшения снабжения им ремонтных подразделений возможно за счет изменения состава типового комплекта группового ЗИП ВК. Номенклатуру этого комплекта группового ЗИП ВК выбирают из условия обеспечения возможности выполнения всех диагностических и технологических операций, реализуемых в процессе ТО и ремонта ВК с использованием обоснованного комплекта группового запасного имущества и принадлежностей в соответствии с разработанной методикой.

Список литературы

1. Левко И.В., Бурлаков А.А., Дорошенко Г.П., Легков К.Е. Методика организации системы снабжения войск комплектами военно-технического имущества связи и автоматизированных систем управления // Труды Военно-космической академии имени А.Ф.Можайского. 2018. № 664. С. 69-76.

2. Левко И.В., Емельянов А.В., Легков К.Е. Методика оперативного решения информационно-расчетных задач программно-техническим комплексом на основе рационального распределения информационно-вычислительных ресурсов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 4. С. 129-134.

3. Алисевич Е.А., Жадан О.П., Губская О.А., Стахеев И.Г. Алгоритм оперативно-технического управления сети связи специального назначения на основе дискретно-событийной модели // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. 2017. № 7-8.

4. Левко И.В., Буренин А.Н., Легков К.Е. О моделях информационных структур комплексов обеспечения единым временем системы управления сложным организационно-техническим объектом // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2019. Т. 13. № 3. С. 44-51.

Левко Игорь Владимирович, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. Ф.Можайского,

Негодин Дмитрий Валерьевич, преподаватель, vka@mil. ru Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. Ф.Можайского

METHODOLOGY FOR DETERMINING THE COMPOSITION OF A GROUP SET OF SPARE EQUIPMENT AND ACCESSORIES OF COMPUTING COMPLEXES

I.V. Levko, D.V. Negodin

Equipping troops with modern computing complexes (VC) requires the engineering and technical staff of all levels of management to pay close attention to ensuring their technical serviceability. In this case, a significant role is assigned to providing computing complexes with reasonable sets of standard repair and technological equipment, spare property and accessories (spare parts). Taking into account the fact that computing complexes are provided by the manufacturer, as a rule, only with single sets of spare parts adapted for routine repairs and daily maintenance, the task arises of determining the composition of a group set of spare parts VC, as a general requirement of a unified system of comprehensive maintenance and repair. Accordingly, there is a need to develop a methodology for determining the composition of a group set of spare parts VC.

Key words: equipment of computing complexes, spare property, technical support, set of spare property and accessories, special equipment.

Levko Igor Vladimirovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Space Academy named after A.F.Mozhaisky,

Negodin Dmitry Valeryevich, lecturer of the department, [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Space Academy named after A.F.Mozhaisky