Особенности выбора условий метрологического обслуживания для серийных дозиметрических приборов, изготавливаемых ОАО "Приборный завод "сиг- нал" Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

денежный штраф, доля невыполнения заявок по вине грузоотправителя составляет около 10%, Например, в июле 2006 года по вине грузоотправителя было не погружено 10498 вагонов (550 тыс. тонн), при общей погрузке за июль 103680 вагонов (1 млн. 978 тыс. тонн). При этом, за тот же период по вине железной дороги было не подано всего 124 вагона (6 тыс. тонн), что составляет менее 1%. Из общей вины грузоотправителя около трети - 3872 вагонов (203 тыс. тонн) или 3.7% от общего количества - составляет отказ от погрузки по причине отсутствия грузов. Данные цифры показывают необходимость и актуальность использования АСУ ССП в грузовой работе железной дороги. АСУ ССП позволила совместно с грузоотправителем уточнять заявку на перевозку грузов на планируемые сутки, предотвращая, таким образом, подачу вагонов тем грузоотправителям, которые и не собирались осуществлять погрузку и предоставляя вагоны тем, кому это действительно необходимо.

АСУ ССП внедрена в промышленную эксплуатацию с 1 августа 2005 г. на 154 станциях Куйбышевской ж.д. Общее количество установленных рабочих мест составляет 389. До внедрения АСУ ССП уточнение заказа на планируемые сутки осуществлялось коммерческим диспетчером вручную, что приводило к многочисленным ошибкам. Например, до ввода АСУ ССП в опытную эксплуатацию в июле 2005 года количество не поданных вагонов под погрузку составляло 2326, а с использованием АСУ ССП к декабрю того же года цифра уменьшилась до 314, что дало существенное повышение доходов от грузоперевозок.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Махонько В.П., Сугробов Н.В., Куренков П.В. Автоматизация с мен но-суточного планирования погрузки по номенклатурным группам грузов // Транспорт; наука, техника, управление: Сб. ОИ ВИНИТИ, 2004. - № 7.

2. Никищенков С А, Петров М. В. Средства негров иного программного контроля автоматизированной системы управления сменно-суточным планированием (АСУ ССП) //Свидетельство об офиц. ре г. программ для ЭВМ № 2005611734, 2005.

3. Петров М.В. Функциональная безопасность программных средств в автоматизированных системах планирования грузовой работы железной дороги. // Вестник Самар, гос. техн. ун-та. Самара: Сам [ТУ, 2006. Вып. 40. Серия “Технические науки”,

4. Никищенков Петров М.В., Чурсин О-В., Черемухин А.Н. Программное обеспечение АСУ сменно-

суточным планированием грузовой работы железной дороги // Транспорт наука, техника, управление. М: ВИНИТИ РАН. 2005. №10. С.И-16.

Статья поступила в редакцию 23сентнбря 2006 г.

УДК 681.5 В.Я. Родионов

ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА УСЛОВИЙ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ДЛЯ СЕРИЙНЫХ ДОЗИМЕТРИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ, ИЗГОТАВЛИВАЕМЫХ ОАО «ПРИБОРНЫЙ ЗАВОД «СИГНАЛ»

Рассмотрена особенность выбора частоты метрологических поверок для дозиметрических приборов, которые серийно изготавливает ОАО «Приборный завод «Сигнал». Предложена математическая модель для определена оптимальной частоты метрологических испытаний для серийных приборов дозиметрического контроля в ядерном приборостроении.

Надежность и точность измерений, которые проводятся с помощью современных серийных дозиметрических приборов, во многом зависит от качества их производства и правильного выбора числа и частоты последующих метрологических поверок на этапе эксплуатации этих приборов. Точность дозиметрических измерений информации, поступающей от одного или нескольких датчиков (счетчиков) радиоактивности, определяется рядом факторов, обусловленных особенностями современной концепции создания носимых дозиметрических приборов в ядерном приборостроении [1]. Приоритетом этой концепции в настоящее время является конструирование переносимых автономных приборов, как правило, на базе однокристальных микроЭВМ (ОМЭВМ). Особенность ОМЭВМ состоит в том, что в них на базе достижений нанотехнологий в одном кристалле реализована автономно функционирующая ЭВМ, которая является ядром серийных дозиметрических приборов. Благодаря широкому

103

перечню аппаратно поддерживаемых устройств, развитой системе команд, малым габаритам и весу однокристальные микроЭВМ нашли широкое применение в современной дозиметрической аппаратуре. Как правило, в состав серийного дозиметрического прибора входят следующие функциональные модули [2]: датчики, блок управления, арифметико-логическое устройство, блок регистров и модуля устройства обмена и хранения информации, одно или двунаправленные порты ввода-вывода, синхро-генератор и др. В зависимости от назначения дозиметрического прибора, конструкторы могут включать в его состав различные информационные модули: таймеры-счетчики, блоки последовательных каналов, цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи, а также другие устройства, для которых необходимо определить систему метрологического обслуживания, как на стадии изготовления приборов, так и на следующей стадии их жизненного цикла — эксплуатации.

При определении оптимальной системы метрологического обслуживания дозиметрических приборов, которые производит ОАО «Приборный завод «Сигнал», было априори принято использовать два принципа: достаточности и умеренности. Исходя из этих принципов, частота метрологических поверок дозиметрических приборов определяется периодом действия гарантии (с наперед определенной степью риска [3]) качества измерения показателей радиационной обстановки или радиационного состояния исследуемого объекта. При этом на данном периоде должна быть обеспечена требуемая точность измерений и надежность работы самого серийного дозиметрического прибора. Исходя из сказанного, нами предложена расчетная модель для определения оптимального выбора частоты метрологических поверок дозиметрических приборов.

Обозначим через g(x,^) функцию, описывающую распределение во времени срока действия гарантии качества х эксплуатируемой дозиметрической аппаратуры в момент времени г. Под сроком действия гарантии качества Т будем понимать время, прошедшее с момента последней поверки или ремонта приборов. Периодичность плановых поверок аппаратуры обозначим через &, Это гарантированный срок эксплуатации, для которого, согласно технических нормам, с заданной вероятностью обеспечивается заявленная проектная надежность и точность измерений. Очевидно, что 0 < т < Э . Суть функции #(т,г) заключается в том, что произведение £(т,г)Дт, где Дт малая величина, определяет количество приборов в момент

времени г , срок действия гарантии качества которых находится в интервале (Ч, X + Лх).

Зная изменение функции ^(х;/) со временем — распределение сроков действия гарантии

качества, можно прогнозировать неплановые сроки проведения поверок и ремонта дозиметрической аппаратуры и оптимизировать необходимые затраты на эти мероприятия.

Определим функцию . В процессе эксплуатации часть аппаратуры может перейти

в состояние, когда не обеспечивается заявленная в технических условиях точность измерений. Это, естественно, следует воспринимать как нарушение работоспособности аппаратуры,

которая в этом случае подлежит ремонту и перенастройке. Пусть функция ц(х) определяет

частоту отказов приборов, проработавших срок X до ближайшей плановой метрологической

поверки и/или метрологического обслуживания. Величина ц(х) определяет вероятность

нарушения гарантий точности измерений приборов в интервале I + Д/). В результате перенастройки и аттестации часть приборов у < 1 возвращается в эксплуатацию, а аппаратура, ремонт которой не целесообразен, заменяется новыми изделиями. Обозначим через количество единиц новых приборов, введенных в эксплуатацию в интервале + Д?). Функция (З(^) имеет смысл скорости замены приборов. Будем считать, что новая аппаратура, также как и отремонтированная, обладает гарантийным сроком 9, Тогда функцию распределения гарантий нового оборудования можно представить в виде р(г)5(х)Д?, где 8

— дельта-функция Дирака.

Изменение функции распределения срока действия гарантии качества аппаратуры во времени подчиняется соотношению •

#(т;? +Д?)Дт = #(т-Д?;/)Дт-#(т-Д?;?)Дтц(т-Д?)Дг +

+Р(г)5(т)ДгДт + у

|^(т' - Д?; г)ц(т' - Д?)с/т' 1б(т) Д?Дт.

Оно получено с учетом того, что со временем соответственно увеличивается и параметр Т. Раскладывая функции в предыдущем соотношении в ряд и сохраняя первый порядок малости относительно Дт и , после сокращения на произведение ДтД/ получим интегро-дифференциальное уравнение, описывающее изменение во времени функции распределения гарантированного срока службы дозиметрических приборов с заданными метрологическими показателями:

+ = -г(г;')иМ+|р(0 + у |в(т'; Ои(т’) Л'

Обозначив выражение в фигурных скобках через :

у (?) = р(г) + у ^(т'^Мт')^',

5(т). (1)

это уравнение можно записать в виде ' дg(ъt) дg(т;t)

5т

= -^(т;г)ц(т) + \|/(г)8(т).

(2)

Поскольку параметр у, входящий в функцию меньше единицы, это уравнение

можно решать методом последовательных приближений. Для нахождения решения в первом приближении в выражение для подставим функцию являющуюся решением

(I) при у = 0.

Если перейти к новым переменным: л: = т; y~T~t, уравнение (2) преобразуется к виду

= (3)

Решением последнего является функция:

я(х; у) = ?(>')ехр|- ||х(У) <Ы + \р(х\ у) ехр< - |ц(х") <&"|-аЬсг ►,

где Ц — исходное (начальное) значение функции распределения гарантий точности и надежности дозиметрических приборов с учетом их сроков службы в условиях практической эксплуатации, а р{^Х\ у} = У (V — у)8(х) .В переменных ("Ц ?) это решение имеет вид:

я(т;г) = д(т-г)ехр

- м х')й6с' 1+ | /?[х'-(т-г)]б(х')ехр|- \сЬс

^ т-( ) т-< I х' )

Поскольку при Г > Т во втором интеграле интервал интегрирования по У содержит точку

х' = 0, то в этом случае

£(т;г) = 4(т-г)ехр

т -с

|ц(х') сЬс I + у (? - т)ехр< - |ц(^'Г) <1х

(4)

Если Т > ? , интервал интегрирования не содержит точку х' = 0, поэтому

#(т;/) = д(т-г)ехр

- ^(х')^' I.

Таким образом, при у = 0 в первом приближении имеем

При у * О (у < 1) с учетом вида функции \|/(г) получим рекуррентное соотношение для определения решения в к -ом приближении, где к — 2,3,...:

#(т-г)ехр< Г Л т ~ | ц(х') сЬс' ‘ + у(?-т)ехр

^(т-?)ехр< к. - |ц(х')£Йс' . Т-/ , >, ?<т.

8к(ъ() =

8кЛх>*) + У

^(х~?)ехр

{&*-, * ~ т)ц(тг)с/т' ■ ехр| - |ц(х') (Ы

I

- 11и(У) сЫ

/ < т.

Проиллюстрируем полученное решение (5) для некоторых простых частных случаев.

1. Определим изменение функции распределения гарантийных сроков эксплуатации дозиметрических приборов при условии, что Р(У) — 0, у = 0 , то есть не проводится профилактическое обслуживания, включая метрологические поверки ( & —> со) и/или ремонт вышедшего из стоя дозиметрического прибора и его замена на новое. В этом случае

£(т;?)^(т-?)ехр^- |ц(х')аЬс'1.

Будем считать, что функция <7 (т) — начальное распределение оборудования по срокам службы, представляет собой одностороннее нормальное распределение

?(т) = Сехр|-(Т2^ |; (0<т<оо).

Здесь Т0 и СТ - параметры распределения; С~ СОП81, определяемая из условия, что первоначально в эксплуатации находится единиц серийных дозиметрических приборов, изготавливаемых ОАО «Приборный завод «Сигнал»:

ЛГ0 = С |ехр|-(т -т0)2/2с2|^т.

о

Отсюда С — N^1 ^2яаФ(т0/а ), где функция Ф(т0/ст) равна

Таким образом, изменение функции распределения гарантийных сроков эксплуатации дозиметрических приборов в этом случае описывается соотношением

*(т;0 =

Nn

-ч/27ссгф(т0/а)

exp

(7)

Общее число единиц дозиметрической аппаратуры, которую серийно изготавливает ОАО «Приборный завод «Сигнал», находящегося в эксплуатации в момент времени t, можно определить, проинтегрировав функцию g(t, no X :

N(0=]я(т;т=,тпг'1) i /j[ехр{“[т"(т°+О]2/2®2}х

t V 2тистФ(х0/ст) Д 1 l j ' )

:ехр

d х.

(8)

В частности, если ц(х) = fJ- = const, то

я(т;0 =

42поФ(х 0/ст)

ехр^

[т-(т„+0]2

2а2

ехр{—ц.г);

, . ЛГ0фГ(т0 +0/а1 г ,

N(l)~ IV, I Jexp -цг . (9)

■ Ф(т„/а) 1 ’

В приведенных выражениях время t отсчитывается от 0. Если отсчет проводится от

t = t0, то во всех соотношениях необходимо заменить t на t — .

2. Рассчитаем изменение функции распределения гарантийных сроков эксплуатации дозиметрических приборов до ближайших метрологической поверки, метрологического обслуживания и/или ремонта, если скорость замены дозиметрической аппаратуры описывается

функцией Р(?) - В этом случае решение в первом приближении даются формулой (5).

Если ц(т) = Ц = const, то

>/2яаФ(х0/а)

^2п<уФ(х0/<з)

ехр

ехр

[*-(to+Ol

2 а

'ехр[-Ц?| + (3(? - т)ехр{—j,

-ехр, t< X.

rX. (10)

Число единиц дозиметрической аппаратуры, находящейся в эксплуатации в момент времени /, определяется выражением:

/ \ °Г / ч ^оФГ(то + 0/а1 г \ \ ^

^(0 = |я(т; *)<*х =------^ ^—^ехр{~ц?} + |(3(г - т)ехр{-цт}с?'

Определим, какой должна быть функция 3(/) — скорость замены приборов, утративших свои метрологические характеристики, чтобы общее число единиц дозиметрической аппаратуры, находящейся в эксплуатации, оставалось равным N^, т.е. количеству обеспечивающего надежной мониторинг ядерной безопасности соответствующего объекта. Для этого потребуем, чтобы согласно (10) выполнялось соотношение

^оФГ(Т0+*)/°1 г -1 “г / ч Г 1 ^0 =-----ф(хДу)— ехР{“И+ |р('“т)ехр{-цт}д?т,

откуда

t > х;

|3(/-т)ехр{~Цт}£/т = /Г(/)> (11)

О

где введено обозначение

р ('') = ^0 - ф ф [(-\ +')/°] ■ехР {-и} -

Применим к обеим частям (11) преобразование Лапласа. Тогда с учетом того, что Р(?) = 0 при I < Т находим

Р(/>) = (р + ц)^Ы.

где ^(р) и Р(р) — преобразование Лапласа соответственно функций (7) и Р(^). Выполнив обратное преобразование Лапласа, находим функцию Р(?) '

(НО = —: + ц)^(/?)ер' Ф -

На основе соотношений (5) и (6) были получены соответствующие расчетные формулы и для более общих случаев, когда частота отказов является функцией Т — Ц = Ц(т), параметр 9 конечный, отличный от нуля, а также для различных начальных распределений чЬ) аппаратуры по гарантированным срокам службы. Очевидно, что в реальной ситуации

функция |д(Ч) и параметр 9 определяются многими факторами, среди которых качество

комплектующих, параметры и степень отлажен ноет и технологического процесса производства аппаратуры, соблюдения условий ее эксплуатации и т.п., причем в современных условиях жесткой конкуренции эта информация, как правило, является конфиденциальной. Предложенная математическая модель позволяет связать эти характеристики между собой через указанные выше параметры модели. Используя ту или иную целевую функцию — минимизация затрат на метрологическое обслуживание, поддержание заданного парка контрольноизмерительной аппаратуры в рабочем состоянии или выбор плановых сроков поверки аппаратуры, обеспечивающих заявленные гарантии надежности, можно оптимизировать параметры модели и минимизировать затраты на техническое и метрологическое обслуживание серийных приборов ядерного приборостроения.

Следует заметить, что наряду с присущими современной серийной дозиметрической аппаратуре достоинствами инструментальных измерительных систем, им присущ и ряд недостатков [3, 4], обусловленных не всегда полной верификацией программного обеспечения измерительных систем нового поколения на стадии их проектирования и пробной эксплуатации. Поэтому проблема верификации программных средств измерительных систем с позиций соответствия заявленным служебным характеристикам должна быть рассмотрена особо.

Серийная дозиметрическая аппаратура в своем развитии — от первоначальной потребности заказчика и идей конструктора, до ее изготовления и эксплуатации, проходят ряд этапов жизненного цикла в различных режимах и внешних условиях. Неизбежное накопление инженерных или проектных ошибок, технологических отклонений, брака и дефектов в элементах и информационных модулях дозиметрических приборов и систем могут сокращать гарантированный период их нормального функционирования и эксплуатации, заметно снижать показатели точности измерений и надежности функционирования. Сравнительные оценки затрат на устранения дефектов, которые обнаруживаются на различных стадиях проектирования, изготовления и эксплуатации серийной дозиметрической аппаратуры возрастают примерно на порядок при сохранении дефекта при переходе из одной стадии жизненного цикла дозиметрического прибора в другую.

Многолетняя практика мониторинга эксплуатации своих серийных изделий, который осуществляет ОАО «Приборный завод «Сигнал», показывает, что важной задачей при обосновании гарантий проектной работоспособности серийной дозиметрической аппаратуры является организация и проведение метрологического и технического обслуживания, различных

видов ремонтов (восстановления) элементов измерительных приборов. Вместе с этим, всегда присутствующий недостаток материальных и финансовых и иных ресурсов привел к необходимости проведения дополнительных исследований проблемы поддержки гарантий точности и надежности серийной дозиметрической аппаратуры, с целью выявления возможных резервов ее качества и постоянного совершенствования. Эти исследования должны наметить вектор исправления не всегда рациональных подходов к планированию процедур метрологического обслуживания дозиметрических приборов, которое пока осуществляется без учета фактических условий их эксплуатации и конструкторско-технологической наследственности. Основная идея по использованию существующих резервов ресурсных и финансовых возможностей для улучшения процесса метрологического обслуживания дозиметрической аппаратуры, которую серийно изготавливает ОАО «Приборный завод «Сигнал», состоит в том, чтобы к оцениванию соответствия серийных изделий ядерного приборостроения проектным служебным свойствам, к планированию технического и метрологического обслуживания, к процедурам восстановления и ремонта приборов, подойти избирательно исходя из принципа умеренности. Все это в конечном итоге обеспечивает реализацию системных мероприятий по улучшению качества и надежности серийных изделий для дозиметрического контроля и как следствие способствует уменьшению вероятностей реализации опасностей и угроз при эксплуатации объектов использования атомной энергии.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Чебышев СБ., Матвеев ВВ.. Стасъ КН., Самосадный 8.Т. Измерительно-информационные технологии ядерного приборостроения, синергитический подход//Инженерная физика. 2001, №4. С. 10-15.

2. Бродин В. Б., Шагурин И И. Микроконтроллеры. Архитектура, программирование, интерфейс. М.: Издательство ЭКОМ, 1999.400с.

3, Тутнав И.А Информацношю-управляющие системы и л я технического диагностирования объектов использования атомной энергии. Учебное пособие для вузов. М.: РАДЭКОН. 2003. 127 с.

4, Хенли Э., Кумамото X. Надежность технических систем и оценка риска. М.: Машиностроение. 1984. 528с. .

Статья поступила в редакцию 23сентя6ря 2006 г

УДК 621.002:658.01 1:681.3 А.А. Черепашкое

ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ ВИРТУАЛЬНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ В ТЕХНИЧЕСКОМ ВУЗЕ

Рассмотрены проблемы внедрения технологий информационной поддержки жизненного цикла продукции (CALS\Hflii - технологии). Внедрение этих жизненно важных для российских производителей новаций сдерживается, прежде всего, из-за отсутствия кадров, способных эффективно работать в среде современных автоматизированных систем. Проведен анализ комплекса компьютерных автоматизированных систем промышленного назначения и показана возможность создания и использования в техническом вузе специализированного виртуального предприятия для обучения технологиям и средствам комплексной автоматизации и информационной интеграции.

Одной из главных тенденций развития информационных технологий в современной промышленности является комплексная компьютеризация всего жизненного цикла продукции. Методологической основой для пропаганды и развития идей комплексной автоматизации и интеграции в настоящее время выступает стратегия CALS (Continuous Acquisition and Life cycle Support - непрерывное развитие и поддержка жизненного цикла продукции на основе новых информационных технологий) [1,2,3]. Многие подходы и средства CALS, которые изначально создавались для компьютеризации жизненного цикла военных заказов, оказались весьма действенным средством для сокращения сроков и повышения эффективности разработки практически любых промышленных изделий.

В промышленно развитых странах достижения CALS широко используются в сложном машиностроении (авиа-, авто- и пр. [3]), где в цепочке прикладных систем, поддерживающих этапы жизненного цикла изделия, в наибольшей мере разработаны технологии интеграции для CAD/CAM/CAE систем. В нашей стране эту область промышленной информатики приня-

109