CC BY
0
DEVELOPMENT OF ELEMENTS OF A MEDICAL INFORMATION SYSTEM FOR MONITORING THE CONDITION OF PATIENTS WITH PULMONARY DISEASES
G.V. Abramov, N.A. Shiryaev
This article is devoted to the development of a mobile application of a medical information system for monitoring the condition of patients with pulmonary diseases. A mobile application for audio signal preprocessing is being developed. The k-means method is used to isolate sections of the speech signal and noise from the audio data coming through the microphone of a mobile device in real time. In addition to the k-means method, the Neumann-Pearson criterion is applied for more accurate signal recognition.
Key words: mobile application, medical information system, signal preprocessing, k-means method, cough, sound
frequency.
Abramov Gennady Vladimirovich, doctor of technical sciences, head of the department, agwl@yandex. ru, Russia, Voronezh, Voronezh State University,
Shiryaev Nikolay Alexandrovich, undergraduate, shiryaev_nikolay@vk. com, Russia, Voronezh, Voronezh State
University
УДК 004
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-3-26-27
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ FMEA-АНАЛИЗОВ ДЛЯ ВЫСОКООТВЕТСТВЕННЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
А.П. Панков, Д.А. Панков, Ю.П. Похабов, И.А. Панков
Аналитические и численные методы моделирования, которые используются на ранних этапах проектирования систем управления обладают низкой точностью и достоверностью получаемых оценок надёжности. В этой связи более чем 30-ти летний кризис в атомной промышленности завершился переходом к использованию методик анализа FMEDA и ЕТА. Значительный рост библиографических ссылок на публикации по тематике ЕМЕА-анализов вряд ли является серьезным основанием для его широкого использования для анализа надежности в связи с невозможностью получения точных и достоверных оценок надежности. Рассматриваются возможности использования ЕМЕА-анализов для предварительного исследования высокоответственных технических систем общего и электрорадиотехнического назначения. Проведен анализ преимуществ и недостатков применения ЕММЕА-анализов. Приведены примеры методов анализа надежности - конструкторско-технологического анализа надежности (КТАН) и имитации неисправностей и анализа реакции (ИНАР). Если КТАН является общим методом проектирования заданной надёжности, то ИНАР - это средство верификации и валидации готовых изделий (систем) электрорадиотехнического назначения.
Ключевые слова: ЕМЕА, ЕМЕСА, FMEDA, конструкторско-технологический анализ надежности (КТАН), имитация неисправностей и анализ реакции (ИНАР), анализ надежности.
Введение. Сложность современных технических систем неизбежно повышается. Факторы, влияющие на их качество и надежность, год от года не становятся менее значимыми, а их число неуклонно увеличивается. Это приводит к необходимости совершенствовать нормативно-методическую базу по обеспечению качества и надежности.
Не секрет, что основу многих современных отечественных стандартов в сфере обеспечения качества и надёжности заимствуют за рубежом, хотя в недавнем прошлом, использование фактически зарубежных стандартов в атомном и оборонно-промышленном комплексе нельзя было даже представить. При этом выпуск новых стандартов практически не влияет на рост рекламаций на экспортную военную технику, снижение уровня качества и надежности продукции на внутреннем рынке, затраты по устранению дефектов продукции в процессе изготовления, испытаний и эксплуатации и т. п. В числе прочих причин сложившейся ситуации отмечается несоответствие нормативно-правового обеспечения и неэффективность функционирования ранее существовавшей системы управления качеством оборонной продукции в рыночных условиях [1].
Еще более тревожная ситуация сложилась при создании уникальных высокоответственных систем, отказ которых способен привести к недопустимым финансово-экономическим, экологическим, безопасностным и иным потерям. В первую очередь это изделия аэрокосмической и атомной отрасли. Аварии изделий аэрокосмической техники несут риски финансово-экономических потерь, атомной - экологических и безопасностных, а при эксплуатации космических транспортно-энергетических модулей на основе ядерной энергодвигательной установки - мы уже должны быть готовыми ко всем возможным рискам одновременно.
Перед лицом реальных проблем с качеством и надежностью современной техники, встает вопрос, как противостоять существующим и предстоящим вызовам. Долгое время считалось, что чуть ли не единственным чудодейственным средством для обеспечения качества и надежности являются ЕМБЛ-анализы, но каких-либо доказательств этому никто не приводил. Статья посвящена исследованию вопроса, насколько ЕМБЛ-анализы отвечают требованиям времени.
Постановка задачи. При проведении FMEDA обычно используются два стандарта: IEC 61508 [2] и ISO 13849 [3]. Процесс разработки безопасных программируемых систем описан в стандарте IEC 61508 который предполагает создание системы только для целей тестирования. Система имитирует поведение контролируемого оборудования, включая сочетание программного и аппаратного обеспечения со всеми входными данными для проверяемого устройства, которые предполагаются при реальном функционировании. При тестировании диагностического аппаратного и программного обеспечения используется методика «инъекции неисправности» (fault injection, сокращенно - FI) [2], с помощью которой можно смоделировать любой вектор последствий неисправности и любое количество этих векторов, а также сделать программное обеспечение для многократного воспроизведения сценария векторов последствий неисправности или имитации неисправности опираясь на международные стандарты IEC 61508, EN 50128 и ISO 26262 [2, 4, 5]. Однако, исследование программного обеспечения не входит в задачи указанных стандартов.
Краткая характеристика анализов. FMEA считается общепризнанной в мире методологией проведения анализа и выявления наиболее критических процессов, с целью управления качеством продукции путем снижения рисков возникновения несоответствий, как на стадии разработки изделий, так и на стадии производства продукции и предоставления услуг. FMEA - это аббревиатура словосочетания Failure Mode and Effects Analysis, что переводится как анализ видов и последствий отказов и имеет русскую аббревиатуру - АВПО.
FMEA является базовой процедурой, к которой в случае необходимости добавляют опции анализа критичности отказов для оценки безопасности (FMECA - Failure Mode, Effects and Criticality Analysis, российский аналог названия АВПКО - анализ видов, последствий и критичности отказов) и анализа интенсивности отказов на основе статистических данных для оценки надёжности (FMEDA - Failure Modes, Effect and Diagnostics Analysis, российского аналога названия пока не существует) [6]. Базовый метод по совокупности с дополнительными опциями иногда называют FMEA-анализами. Принципы взаимосвязи FMEA, FMECA и FMEDA показаны на рисунке.
FMEA
FMECA
Процедуры FMКС А на оснпиг р пулыа тон проведеп ни FME А
Процедуры FMEA
FMEDA
Процглгры FMF.DA на пгипнгрпу.чыппн ■I [Mi nt\a пм| н I 'M L Л
Принципы взаимосвязи / \/Л1, /\/Л'С1 и / Л/Л711
Процедуры проведения ЕМЕЛ (АВПО) и ЕМЕСЛ (АПКО) в нашей стране на сегодняшний день в значительной степени стандартизированы [7, 8]. За последние годы изданы новые стандарты [9, 10]. Впервые в отечественных стандартах появились официальные определения терминов «анализ видов и последствий отказов ЕМЕЛ» и «анализ видов, последствий и критичности отказов ЕМЕСЛ» [11].
Области использования ЕМЕЛ-анализов. Формально к применению ЕМЕЛ-анализов ограничений не существует - это могут быть анализы концептуального предложения, конструкции, системы, производственного процесса, продукта, сервисного обслуживания и программного обеспечения.
Существенными рекомендациями по использованию ЕМЕЛ-анализов являются использование их на максимально ранних стадиях жизненного цикла и в составе команд экспертов. В первом случае по правилу «десятикратных затрат» повышается эффективность результатов анализов. Во втором случае повышается качество анализов за счет подключения к процессу исследования квалифицированных и опытных специалистов, в т. ч из других организаций.
Однако диапазон применения ЕМЕЛ-анализов на практике значительно ограничен из-за использования именно экспертных методов на основе субъективных суждений, причем для интегральных микросхем, а также для радиотехнических изделий на их основе, анализы, основанные на экспертных обсуждениях принципиально неприменимы. Как это не странно, не существует рекомендаций по применению ЕМЕЛ-анализов к объектам повышенной степени безотказности [12], например, при заданных требованиях безотказности свыше 0,999. В частности, можно привести неудачные примеры применения FMEA-анализов для высокоответственных систем.
1. После гибели шаттла «Челленджер» STS-51L выяснилось, что согласно результатам предварительных анализов, возможных отказов и их последствий лишь один из 10 000 полетов мог бы завершиться катастрофой [13]. Однако на практике в результате 135 полетов погибли два шаттла («Челленджер», 1986 и «Колумбия», 2003). Такая ошибка при использовании FMEA является беспрецедентно катастрофичной - безотказность по факту составила 0,985, вместо прогнозируемой 0,9999.
2. Статистика отказов раскрывающихся конструкций космических аппаратов за 2009-2016 гг. показывает, что средняя безотказность срабатывания механизмов раскрытия не превысила значений 0,996 вместо допустимой безотказности не ниже 0,999 (с оговорками, допускающими, что такая оценка является сильно завышенной из-за неполной статистики отказов) [14].
3. Аварии на атомных электростанциях «Три-Майл-Айленд» и «Фукусима-1» также говорят не в пользу применения ЕМЕЛ-анализов для высокоответственных технических систем.
Проблемы обеспечения надежности высокоответственных систем. Собственно, проблема создания высокоответственных систем лишь одна - в заданный период времени отказов не должно быть. Работа без отказов -это не фантазия, именно так и определялась надежность в первых стандартах: «Продолжительность или вероят-
ность безотказной работы при заданных условиях» [15]. При этом предполагалось лишь деление систем на избыточные (работающие без отказов) и неизбыточные (сохраняющие вероятность отказов).
Теперь обратимся к ЕМБЛ-анализам. Какие именно особенности данной методологии позволяют обеспечить работу без отказов? Оказывается, таких особенностей не существует [16], поскольку FMEA-анализы:
- не являются способом поиска причин потенциальных отказов, а лишь призваны для их выявления;
- являются всего лишь одним из методов оценки безотказности на основе данных об аналогичных объектах, эксплуатации, испытаний, полученных от поставщиков компонентов (чтобы использовать FMEA-анализы необходимо знать, как вели себя аналогичные изделия в подобных ситуациях, и если отказов не должно быть или нет информации по их статистике, то невозможно убедиться с помощью данных анализов, что отказов точно не будет);
- не подменяют процесс проектирования, являясь лишь организационным дополнением для принятия правильного решения с целью удовлетворения потребителя;
- оказываются нерезультативными при поверхностном рассмотрении, например, когда его используют сами разработчики, которые не заинтересованы и не способны объективно критиковать свои решения;
- предназначены для определения дефектов и отказов, которые обуславливают наибольшие риски потребителя, но не исключают их;
- проводят команды экспертов, которым приходится самостоятельно от конструкторов выделять риски, а значит остается высокая вероятность упустить важные требования или не учесть их;
- рассматривают возникновение отказов на уровне функциональных блоков, устроенных по принципу информационных моделей типа «чёрный ящик»;
- не позволяют производить оценку риска отказов исходя из строгих параметрических критериев квалификации отказов;
- основаны на мнении экспертов, которые исходят не из физических причин отказов, а из собственных неочевидных и субъективных соображений.
Понимая уязвимости экспертного характера проведения ЕМБЛ-анализов, разработчики стандартов предприняли серьезную попытку приблизить методику проведения АВПКО к инженерному наполнению анализа (суждению о состоянии изделия по значениям выходных параметров). В 2019-2020 гг. при разработке АО «ЦНИИмаш» Государственного стандарта [9] была введена задача для АВПКО изделий и процессов космического назначения, предписывающая определять ключевые конструктивные (функциональные и физические) характеристики критичных элементов и их контролепригодность. Появление стандарта АВПКО на основе ключевых характеристик и их допустимых диапазонов позволяет приблизить экспертный метод проведения анализа к инженерному (с учётом физических параметров). Тем не менее, поскольку в стандарте не установлены методы и алгоритмы выявления ключевых характеристик, его суть остаётся неизменной - анализ по-прежнему осуществляется экспертным методом в части установления перечня и критериев ключевых характеристик, которые отдаются на откуп субъективному мнению экспертов.
Варианты решения проблемы создания высокоответственных систем. Рассмотрим этапы проведения
ЕМБЛ:
1. Описание функций;
2. Определение потенциальных отказов;
3. Определение последствий отказов;
4. Определение значимости отказов - <^» (значений потенциальных отказов для заказчика);
5. Определение рангов частоты возникновения отказов - «О» (вероятности появления потенциальных отказов);
6. Описание действующих мер и определение ранга по предупреждению и по обнаружению возможного дефекта - возможность обнаружения - «В» (вероятности не выявления потенциальных отказов до реализации продукции);
7. Расчет и ранжирование ПЧР (приоритетное число риска: ПЧР = 5-0-0), и отбор значимых рисков;
8. Разработка рекомендаций по снижению ПЧР;
9. Реализация предложений, контроль выполнения и перерасчет ПЧР.
С точки зрения разработки высокоответственных систем, все этапы, начиная с третьего, - это прямой путь к созданию систем с неконтролируемой вероятностью отказов на основе субъективных суждений экспертов, далеких от конструкторского замысла, принятия реальных решений и действий.
Решение проблемы создания высокоответственных технических систем заключается в том, что на основе известных проявлений отказов (после выполнения второго этапа ЕМБЛ - определения потенциальных отказов) всем критичным элементам придать такие свойства, чтобы с заданной избыточностью такие отказы стали бы невозможными. В этом случае безотказность или контролируемость отказов достигается последовательными действиями по выбору, обоснованию, обеспечению и контролю искомых свойств критичных элементов.
Для инженерии никаких сложностей с определением свойств критичных элементов не существует и никаких экспертов для их определения не нужно, кроме знания физических законов и закономерностей на основе инженерных дисциплин и конструкторско-технологических способов обеспечения качества и надежности. Например, чтобы обеспечит свойство прочности, требуется исходя из действующих нагрузок выбрать конструкционный материал с требуемыми физико-механическими характеристиками и геометрические размеры (сечения и габаритов) силовых элементов изделия. Чтобы обеспечит свойство радиотехнических систем по передаче электросигналов необходимо исходя из требуемых режимов работы системы выбрать элементную базу с требуемыми показателями надежности, синтезировать из электрорадиоизделий электрорадиотехническую систему с заданной надежностью, определить сечения токоведущих частей и способы их соединения, а также провести контрольные испытания. Все требования по обеспечению свойств критичных элементов должны быть заданы в конструкторской документации, выполнены на производстве и проконтролированы службами технического контроля.
Важной особенностью такого подхода является тот факт, что любое свойство критичного элемента может быть описано параметром, который может быть измерен с достаточной степенью достоверности и поддается управлению (регулированию) в процессе производства [17]. Вычисления рисков нахождения значений параметров в за-
данном диапазоне поддаются инженерным расчетам, что позволяет полностью решить одну из задач, которая стоит перед FMEA-анализами - определить риски потребителей. В качестве параметров в данном случае могут выступать физические величины и показатели выполнения требуемых функций:
1. вероятности нахождения параметров конструкции в области работоспособности;
2. частотные вероятности событий;
3. вероятности, обусловленные выполнением требований конструкторской документации.
Процедуры инженерного анализа с учетом параметров применительно к механизмам одноразового срабатывания космических аппаратов разработаны, опробованы на практике и получили название конструкторско-технологический анализ надежности (КТАН) [14]. Процедуры КТАН являются универсальными и пригодны для анализа любых технических систем, кроме высокоответственных радиотехнических систем, для которых не существует возможности исследовать свойства критичных элементов на проектном уровне и нет возможности получить статистические показатели надежности.
Вариант проведения анализов радиотехнических систем, не имеющих статистической наработки. Радиотехнические системы состоят из электрорадиоизделий, которые, как правило, имеют известные показатели надежности [18, 19]. Однако такие системы могут содержать также конструктивные элементы с неизвестными показателями надежности (например, механические компоненты, интегральные микросхемы, электрические соединители и токоведущие элементы), собственное программное обеспечение и могут работать в условиях, отличающихся от режимов наработки статистических показателей надежности. Причинами отказов в таких системах, как правило, являются конструктивные (зависящие от конструкции), технологические, конструкторские (зависящие от конструктора) и программные факторы - дефекты и ошибки, которые невозможно выявить при проектировании и изготовлении. Отказы по указанным причинам не имеют наработанных показателей надежности, законов распределения случайных величин и являются спорадическими событиями.
Анализы радиотехнических систем высокоответственного назначения с помощью известных процедур анализов [20], например, FMEA-анализов, не могут привести к требуемому уровню безотказности из-за множественности неочевидных причин физических процессов, происходящих внутри элементов электротехнических устройств, а также программных ошибок и сбоев. Для анализа подобных систем используют натурные модели - прототипы с программным обеспечением, которые предназначены исключительно для тестирования. Такое тестирование обеспечивает выполнение проверок в условиях, характерных для нормальной работы, ожидаемых входных, выходных сигналов и имитации неисправностей, требующих реакции системы. При тестировании диагностического аппаратного и программного обеспечения используют методику «инъекции неисправностей» [2]. С помощью этой методики можно имитировать любой вектор последствий неисправности и любое количество этих векторов, а также исследовать программное обеспечение для многократного воспроизведения сценария векторов последствий неисправности или имитации неисправности [21].
Анализ патентного фонда СССР 1970-80 гг. позволяет найти множество устройств, зарегистрированных в классе МПК G06F c использованием терминов «имитация», «отказ», «сбой», «неисправность» и «анализ реакции системы». Обобщению результатов анализа внесенных неисправностей в подобные устройства посвящены работы позднего советского периода [21-25], в которых был сформирован подход к анализам, близким к требованиям современных стандартов FMEA-анализов. Общий смысл процедур таких анализов заключается в принудительном введении неисправностей и анализе реакции системы. По сути такие анализы близки к методике «инъекций неисправностей», являющейся составной частью современных зарубежных и отечественных стандартов [2, 4, 5]. Инъекции (внесения) неисправностей создаются физическими методами, поэтому на практике такая методика требует создания специального оборудования и полигона для испытаний.
Поворотным моментом в формировании отечественной теории и практики в создании отказоустойчивых систем управления стал анализ аварии на Чернобыльской АЭС и создание принципиально новой системы управления и системной валидации компьютерной системы - процесса испытаний и оценки интегрированной компьютерной системы (аппаратные средства и программное обеспечение) с целью обеспечения соблюдения функциональных, эксплуатационных и иных требований в рамках договора между ИПУ АН СССР (Москва) и НПО «Автоматика» (Омск), заключенным в 1987 году на внедрение системы «СПА-ПС» (Система программируемой автоматики типа «перестраиваемые структуры»).
Известная ранее [21] методика «инъекции неисправностей, FI» получила развитие в методике имитации неисправностей в реальной электронной (программируемой электронной) системе управления, подключенной к физическому объекту (в виде макета или цифровой модели), для анализа отказоустойчивости системы по реакциям физического объекта на неисправность. Имитация неисправностей, основанная на прямом доступе в память (англ. direct memory access, DMA) [22] (следуя современной терминологии), мало отличается от «фаззинга» - техники тестирования программного обеспечения, часто автоматической или полуавтоматической, заключающейся в передаче на вход приложению неправильных, неожиданных или случайных данных. Инъекция (введение физических) неисправностей в систему была актуальной при испытании систем на базе элементов средней степени интеграции. Выбор в пользу имитации неисправностей был предложен членом-корреспондентом АН СССР П.П. Пархоменко в 1987 г в процессе обсуждения доклада [22] для испытания систем, основных на микропроцессорах.
Методика имитации неисправностей реализуется как физический эксперимент, проводимый в реальном масштабе времени с реальной электронной (программируемой электронной) системой, при котором в нее принудительно вносят (имитируют) неисправности (пытаются любым мыслимым или немыслимым способом «сломать» систему), но без риска аварии реального объекта. Для проведения такого эксперимента заблаговременно создают «имитатор неисправностей» в виде набора неисправностей и алгоритма их возникновения (внесения), реализуемых согласно установленным моделям (как правило, «белый ящик» - объект для тестирования с известной структурой). Теоретически, по реакции на неисправности можно получить количественную оценку надежности системы как отношения нештатных срабатываний к штатным, дополненную до единицы.
Такой метод получил название ИНАР - имитация неисправности и анализ нагрузки. Метод работает с уже готовыми (реальными) электронными (программируемыми электронными) системами и физическими объектами, т. е. изначально с помощью этого метод объекты не проектируют (конструируют) «с нуля», а лишь доводят по требуемого уровня. Типичным примером реализации ИНАР является работа [26].
Заключение. FMEA-анализы имеют свою естественную нишу - объекты с невысокими требованиями к надежности. При этом они имеют объективное ограничение для анализа и оценки надежности высокоответственных систем, поскольку являются экспертными анализами, построенных на субъективных мнениях специалистов, способных делать рекомендации. Для создания высокоответственных систем общетехнического назначения на разных стадиях жизненного цикла, может служить конструкторско-технологический анализ надежности (КТАН). Для анализа свойств радиотехнических систем можно использовать методику анализа имитации неисправностей (ИНАР), для которой необходимо изготавливать прототипы с программным обеспечением, предназначенные только для тестирования.
КТАН и ИНАР являются логичным развитием FMEA-анализов с возможностью исключения или смягчения вероятности возникновения отказов инженерными методами.
Список литературы
1. Маянский В.Д. Анализ современного состояния качества серийного производства вооружения, военной и специальной техники по государственному оборонному заказу // Бюллетень «Менеджмент Вооружение Качество». 2008, № 1(15).
2. ГОСТ Р МЭК 61508-1-2012. Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Общие требования. [Электронный ресурс] URL: https://docs.cntd.ru/document/1200103191 (дата обращения: 21.01.2024).
3. ГОСТ ISO 13849-1-2014. Безопасность оборудования. Элементы систем управления, связанные с безопасностью. Часть 1. Общие принципы конструирования. [Электронный ресурс] URL: https://docs.cntd.ru/document/1200121331 (дата обращения: 21.01.2024).
4. CENELEC, EN 50128, Railway applications - Communications, signaling and processing systems -Software for railway control and protection systems, May 2011.
5. ISO 26262-1. Road vehicles - Functional safety - Part 1: Vocabular, 2018.
6. Анализ видов и последствий (критичности, диагностируемости) отказов (FMEA / FMECA / FMEDA) [Электронный ресурс] URL: http://www.kconsult-cis.com/fmea-fmeca.html (дата обращения: 21.01.2024).
7. Розенталь Р.М. Методика повышения надежности и качества FMEA: мировой и российский опыт развития [Электронный ресурс] URL: https://ria-stk.ru/upload/image/stq/2010/N4/04 2010-1.pdf (дата обращения: 21.01.2024).
8. Розенталь Р.М. Биография FMEA. Российские особенности // Методы менеджмента качества. 2010. № 9 . C. 22-27.
9. ГОСТ Р 58629-2020. Системы и комплексы космические. Анализ видов, последствий и критичности отказов изделий и процессов. [Электронный ресурс] URL: https://docs.cntd.ru/document/566422785 (дата обращения: 21.01.2024).
10. ГОСТ Р 27.303-2021. Надежность в технике. Анализ видов и последствий отказов. [Электронный ресурс] URL: https://docs.cntd.ru/document/1200180916 (дата обращения: 21.01.2024).
11. ГОСТ Р 27.101-2021. Надежность в технике. Надежность выполнения задания и управления непрерывностью деятельности. Термины и определения. [Электронный ресурс] URL: https://docs.cntd.ru/document/1200181140 (дата обращения: 21.01.2024).
12. Розно М.И. Проектирование с FMEA или без? // Стандарты и качество. 2001. № 9. С. 74-78.
13. Лернер Э. Альтернатива «запуску на авось» // Аэрокосмическая техника. 1987. № 9. С. 157-160.
14. Похабов Ю.П. Теория и практика обеспечения надёжности механических устройств одноразового срабатывания. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2018. 338 с.
15. MIL-STD-721C. Military Standard. Definitions of Term for Reliability and Maintainability. [Электронный ресурс] URL: https://www.academia.edu/35982625 (дата обращения: 01.21.2024).
16. ГОСТ Р 27.013-2019. Надежность в технике. Методы оценки показателей безотказности. [Электронный ресурс] URL: https://docs.cntd.ru/document/1200169979 (дата обращения: 21.01.2024).
17. РД В 319.01.27-99. Аппаратура радиоэлектронная и электрорадиоизделия военного назначения. Порядок организации и методы анализа причин отказов. Мытищи: Изд. 22 ЦНИИМО, 2004. 122 с.
18. Надёжность электрорадиоизделий. Мытищи: Изд. 22 ЦНИИМО, 2006. 641 с.
19. Надёжность ЭРИ ИП. Мытищи: Изд. 22 ЦНИИМО, 2006. 52 с.
20. ГОСТ Р МЭК 61513-2020. Системы контроля и управления, важные для безопасности атомной станции. Общие требования. [Электронный ресурс] URL: https://docs.cntd.ru/document/1200171307 (дата обращения: 21.01.2024).
21. Спирин Ю.Л., Семин К.В., Ямутов И.Л. Диагностирование цифровых схем с помощью бесконтактных имитаторов неисправностей // Тезисы докладов «Техническая диагностика. VI Всесоюзное совещание». Ростов-на-Дону. Май, 1987. С. 122.
22. Панков А.П., Танасейчук B.M. Испытания высоконадежных вычислительных систем на устойчивость к отказам и сбоям // Анализ и синтез элементов и структур управляющих ЭВМ. Омск, 1986. С. 19-21.
23. Танасейчук В.М., Панков А.П., Серов В.Ф. Экспериментальные исследования достаточности и эффективности средств обеспечения надёжности отказоустойчивых вычислительных систем // Тезисы докладов «Техническая диагностика. VI Всесоюзное совещание». Ростов-на-Дону. Май, 1987. С. 87.
24. Танасейчук В.М., Потапов В.И., Панков А.П., Галинин А.В. Оценка надежности и безопасности отказоустойчивых вычислительных систем методом имитации неисправностей // Тезисы докладов «Надежность, живучесть и безопасность автоматизированных комплексов. IV Всесоюзное совещание». Суздаль. Март, 1988. С. 40.
25. Панков А.П. Микропрограммное устройство для имитации неисправностей // Методы повышения эффективности функционирования вычислительных систем. Омск, 1988. С. 81-83.
26. Патент РФ № 2549523. Способ мутационного тестирования радиоэлектронной аппаратуры и управляющего программного оборудования // Д.А. Недорезов. Опубл. 20.04.2014. Бюл. № 12.
30
Панков Анатолий Петрович, преподаватель кафедры, studiy [email protected], Россия, Омск, Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет,
Панков Денис Анатольевич, канд. техн. наук, доцент, pankovddd@yandex. ru, Россия, Омск, АО «Омский научно-исследовательский институт приборостроения»,
Похабов Юрий Павлович, канд. техн. наук, доцент, pokhabov_yury@mail. ru, Россия, Железногорск, АО «НПО ПМ- Малое Конструкторское Бюро»,
Панков Илья Анатольевич, аспирант, [email protected], Россия, Омск, Омский государственный технический университет
PROSPECTS FOR THE USE OF FMEA ANALYZES FOR HIGHLY CRITICAL TECHNICAL SYSTEMS A.P. Pankov, D.A. Pankov, Y.P. Pokhabov, I.A. Pankov
Analytical and numerical modeling methods that are used in the early stages of designing control systems have low accuracy and reliability of the resulting reliability estimates. In this regard, the more than 30-year crisis in the nuclear industry ended with the transition to the use of FMEDA and FTA analysis methods. The significant increase in bibliographic references to publications on the subject of FMEA analyzes is hardly a serious reason for its widespread use for reliability analysis due to the impossibility of obtaining accurate and reliable reliability estimates. The possibilities of using FMEA analyzes for preliminary research of highly critical technical systems for general and electrical and radio engineering purposes are considered. An analysis of the advantages and disadvantages of using FMEA analyzes was carried out. Examples of reliability analysis methods are given - design and technological reliability analysis (DTAN) and fault simulation and response analysis (INAR). If KTAN is a general method for designing a given reliability, then INAR is a means of verification and validation of finished products (systems) for electrical and radio engineering purposes.
Key words: FMEA, FMECA, FMEDA, design and technological reliability analysis (DTAN), fault simulation and response analysis (INAR), reliability analysis.
Pankov Anatoly Petrovich, lecturer of the department, studiy [email protected], Russia, Omsk, Siberian State Automobile and Road University,
Pankov Denis Anatolyevich, candidate of technical sciences, docent, pankovddd@yandex. ru, Russia, Omsk, JSC «Omsk Scientific Research Institute of Instrument Engineering»,
Pokhabov Yuri Pavlovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Zheleznogorsk, JSC «NPO PM- Small Design Bureau»,
Ilya Anatolyevich Pankov, postgraduate, pankov99ai@yandex. ru, Russia, Omsk, Omsk State Technical
University
УДК 628.337
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-3-31 -32
ПРИМЕНЕНИЕ УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОАКТИВАЦИИ ПРОЦЕССОВ ПРИ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИИ В АППАРАТАХ С ПЕРЕКРЕЩИВАЮЩИМИСЯ МАГНИТНЫМИ ПОЛЯМИ
Р.А. Ковалев, М.Г. Бурдова, С.В. Котеленко, И.В. Пешков
Воздействие электромагнитного поля на водную среду ведет к изменению положений ее заряженных частиц, что приводит к ее структурной трансформации, изменению ее свойств и повышает ее потенциальную активность. Это свойство широко применяется в разных сферах жизни, в том числе для медицины, очистки сточных вод, в сельскохозяйственном производстве и при переработке сельскохозяйственной продукции для обработки семян зерновых культур перед посевом, поения птицы и животных, дезинфекции тары на молочнотоварных фермах и упаковки на перерабатывающих предприятиях и другое.
Ключевые слова: электромагнитное поле, поляризация, электроактивация воды, окислительно-восстановительный показатель, водородный показатель, антисептические свойства, перекрещивание полей.
Вода - простейшее устойчивое химическое соединение водорода с кислородом, при нормальных условиях - жидкость без запаха, вкуса и цвета. Одно из самых распространённых на планете соединений, играющее исключительно важную роль в разнообразных процессах живой и неживой природы Земли [7].
С точки зрения технологических процессов в условиях производства, вода является универсальной дисперсионной средой, без которой его в большинстве случаев невозможно осуществить. Электричество способно катализировать протекающие процессы в обрабатываемой среде. Воздействие на водную среду, осуществляемое непосредственно электрическим током или электромагнитным полем, создает в ней внутренние структурные изменения. Эти изменения связаны с передачей энергии ионам и соответствующим возникновением новых возбужденных ионов, стремящихся вернуться в прежнее равновесное состояние, образуя при этом новые связи. Результатом образования новых связей является образование новых химических соединений, влекущие новые связи, изменяющие скорость протекания реакции, в том числе, с выпадением осадка или образования газа.
31
