CC BY
20
APPLICATION OF COMPOSITE FORMWORK IN CONSTRUCTION
T.S. Imomnazarov, K.A. Kostyukova, G.A. Harisova, Peoples' Friendship University of Russia
Abstract
The development of composite materials in recent years allows their use in construction. Due to the high strength to weight ratio and corrosion resistance, the introduction of composite materials in the construction. The aim of this work is to study the introduction of composite formwork in the construction and study its effectiveness.
Keywords:
Composite decking, composite design,
construction formwork, plastic formwork,
wooden formwork.
Date of receipt in edition:
22.04.17
Date of acceptance for printing: 25.04.17
удк 624
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ ОСНОВНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ ОБЩИХ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ К СПЕЦИАЛЬНЫМ ТЕХНИЧЕСКИМ СРЕДСТВАМ И АВТОМОБИЛЯМ С УЧЕТОМ ТРЕБОВАНИЙ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
В.Л. Азаренков, С.А. Лисин, В.С. Мозгалев, И.В. Нефедова Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства Обороны Российской Федерации
Аннотация
Рассмотрена целесообразность использования положений основных требований автоматизированных систем (АС) к специальным техническим средствам и автомобилям (СТСА) при разработке общих технических требований (ОТТ). Установлена возможность работы СТСА совместно или в составе автоматизированных систем (АС). Показана связь свойств надежности изделий с их эксплуатационными характеристиками. Приведены: требования АС к системам измерений (СИ) СТСА по передаче измерительной информации; параметры состояния и потребления ресурсов изделиями, стадии и последовательность разработки ОТТ с учетом требований автоматизированных систем.
Ключевые слова:
общие технические требования, специальные технические средства и автомобили, измерительная информация, параметры состояния, ресурсы, надежность, стадии разработки ОТТ, последовательность разработки ОТТ.
История статьи:
Дата поступления в редакцию 27.06.17 Дата принятия к печати 29.06.17
Разработка общих технических требований (ОТТ) к специальным техническим средствам и автомобилям (СТСА) представляет процесс формирования положений, содержащих характеристики создаваемых (модернизируемых) СТСА с заданными свойствами и показателями надежности, обеспечивающими выполнение изделиями основных и вспомогательных, в том числе измерительных функций. Под специальными техническими средствами и автомобилями следует понимать изделия пожарной, инженерной, коммунальной, других служб, в состав которых входят средства измерительной техники, в силу чего они по наличию и статусу измерительных функций могут быть отнесены к средствам измерений (СИ), к изделиям, содер-
жащим СИ, к измерительным системам (ИС), изделиям, содержащим ИС или являющимися частью ИС, а также к техническим системам и устройствам с измерительными функциями (ТСУИФ), способным работать в составе или совместно с автоматизированными системами.
Автоматизированные системы широко внедрены в процессы управления и постоянно нуждаются в объективной измерительной информации о состоянии управляемых объектов, что позволяет оптимизировать структуры органов управления, повышать эффективности функционирования объектов управления и качество управленческих решений, а также осуществлять контроль расхода ГСМ и технического состояния СТСА (изделий).
Следовательно, ОТТ к СТСА, способным работать в составе или совместно с АС, должны содержать положения, выполнение которых позволяет создавать изделия, способные реализовывать основные функции (задачи), а также получать, преобразовывать и передавать в АСобъективную измерительную информацию о состоянии, параметрах работы изделий и расходе ГСМ в процессе эксплуатации. Для этого необходимо учитывать и использовать при разработке ОТТ к СТСА общиеи специальные требования, предъявляемые к автоматизированным системам, требования по передаче измерительной информации, параметры состояния и потребления изделиями ресурсов, стадии разработки и последовательность формирования ОТТ.
Требования к автоматизированным системам управления и (или) контроля (АС) представлены на рисунке 1.
В соответствии с общими требованиями (рисунок 1) АС должна:
- обеспечивать достижение целей ее создания (развития), установленных в ТЗ;
- обеспечивать совместимость между ее частями, а также с автоматизированными системами и средствами измерений, взаимосвязанными с ней;
- быть приспособленной к модернизации, развитию и наращиванию;
- иметь надежность, в целом и каждой ее автоматизированной функции, необходимую для установленных целей функционирования при заданных условиях и параметрах режимов работы, контролируемых средствами измерений;
- иметь адаптивность, достаточную для достижения установленных целей функционирования в заданном диапазоне измеряемых показателей;
- осуществлять контроль правильности выполнения автоматизированных функций;
- использовать средства измерений для диагностирования, с указанием места, вида и причины возникновения нарушений правильности функционирования узлов и агрегатов;
- иметь измерительные каналы и осуществлять контроль их метрологических характеристик;
- предусматривать меры защиты от неправильных действий персонала и от несанкционированного вмешательства;
- обеспечивать ввод информации, поступающей от СИ, с помощью одного входного канала, если это не приводит к невыполнению требований, установленных в ТЗ на АСУ (по надежности, достоверности и т.п.);
- формировать однократно выходную информацию одного и того же содержания, независимо от числа адресатов;
- актуализировать информацию, содержащуюся в базах данных, в соответствии с периодичностью её использования при выполнении заданных функций;
- обеспечивать защиту от утечки исходной информации, поступающей от средств измерений ТССГ и конечной информации для органов венного управления.
Кроме приведенных выше требований АС должна соответствовать ряду специальных требований к: функциям; подготовке персонала; техническому, программному, информационному, организационному, лингвистическому, правовому обеспечению; эксплуатационной документации; комплексным требованиям безопасности, виду и порядку проведения испытаний; комплектности и гарантиям.
Рис. 1. Основные общие требования к автоматизированным системам
При разработке общих технических требований к СТСА необходимо учитывать общие и специальные требования к АС, исключать при этом их взаимные несоответствия (противоречия) посредством структурно-логических и системно-морфологических исследований и включать их основное содержание в положения общих технических требований к разрабатываемым (модернизируемым) изделиям.
Наиболее существенными требованиями к средствам измерений СТСА со стороны АС, подлежащими обязательному учеты при разработке ОТТ, являются требования по передаче измерительной информации (рисунок 2).
Как следует из рисунка 2, измерительная информация от СТСА (СИ СТСА), являющихся по наличию и статусу измерительных функций отнесенными к СИ (содержащим СИ), к ИС (содержащим ИС), к техническим системам (средствам) и устройствам с измерительными функциями (ТСУИФ), к АС должна:
- передаваться сигналом (носителем информации);
- иметь количественные и качественные параметры;
- не исчезать в процессе использования, а использоваться мгновенно;
- накапливаться беспредельно;
- иметь ценность и полезность, что определяется своевременностью, затратами на получение, степенью использования, результативностью;
- быть совместимой с информационным обеспечением АС, по содержанию, кодированию, адресу, форматам данных и форме представления;
- для кодирования информации, используемой только в данной АС, должны быть применены классификаторы, принятые у заказчика;
- для кодирования выходной информации, используемой на вышестоящем уровне, должны быть применены классификаторы вышестоящих систем управления, кроме специально оговоренных случаев;
- эргономические требования к кодированию информации (по ГОСТ 21829-76);
- для связи и передачи информации между СИ (ИС) СТСА и АС должны быть применены сигналы: входные и выходные электрические (тока и напряжения по ГОСТ 26.011-80); с дискретным изменением па-
Рис. 2. Наиболее существенные требования к СИ (ИС) СТСА со стороны АС к передаче измерительной информации
раметров (по ГОСТ 26.013-81); кодированные (по ГОСТ 26.014-81); гидравлические (по ГОСТ 26.012-94); пневматические (по ГОСТ 26.015-81); имеющиенаборы алфавитно-цифровых символов (по ГОСТ 27465-87); имеющих коды 8-битные (по ГОСТ 19768-93).
Анализ результатов исследований [1,3] показывает, что состояние изделий, а также показатели их использования и потребления ими ресурсов могут быть оценены АС по ряду параметров, передаваемых СИ СТСА (рисунке 3).
Рис. 3 Параметры оценки технического состояния, работоспособности и расхода ресурсов
Как следует из рисунка 3, в общих технических требованиях, функции измерений СТСА (СИ СТСА) должны представлять зависимости величин характерных для них моделей измерений, используемых для получения физических значений следующих выходных параметров:
- координаты мест нахождения изделий;
- наличие и расход ГСМ в режиме реального времени;
- расход специальных жидкостей (СЖ) в процессе эксплуатации;
- давление и разряжение в трубопроводах и насосах;
- температура в узлах, агрегатах и в рабочей среде;
- скорости вращения валов приводов агрегатов, валов насосов (компрессоров, вентиляторов);
- кавитация в насосах;
- вибрация и состояние подшипников;
- электростатическое напряжение в рабочих элементах;
- наработка специального оборудования;
- показатели технического состояния, характеризующие исправность и работоспособность (наличие повреждений, потребность в поверке, техническом обслуживании, ремонте).
Эта измерительная информация должна передаваться СТСА (СИ СТСА) в АС для анализа процессов расхода ГСМ, состояния изделий и возможностей их использования в конкретных условиях.
Таким образом, основными требованиями к СТСА со стороны АС являются проведение измерений, сбор измерительной информации и передача (предоставление) информации в АС.
Последовательность формирования (создания, разработки, переработки) общих технических требований к СТСА с учетом требований АСГСМ должна включать несколько стадий (рисунок 4).
Рис. 4. Стадии формирования (разработки) общих технических требований к СТСА и их измерительным функциям с учетом соответствия требований АС
Основными стадиями формирования (создания, разработки, переработки) общих технических требований являются:
- идентификация объекта стандартизации и его измерительных функций;
- моделирование (логическая и математическая интерпретация) объекта стандартизации с учетом наличия измерительных функций;
- оптимизация модели (оценка моделей по критериям, позволяющим устанавливать оптимальный вариант);
- стандартизация модели.
Идентификация заключается в сравнении и последующем отождествление объекта стандартизации с идеальным аналогичным объектом. Идентификация позволяет в теоретическом плане сформулировать целевую установку по созданию идеального объекта соответствующего оперативным, техническим, экономическим требованиям и соответствовать требованиям АС. Идентификация может осуществляться путем построения математической модели объекта по данным его функционирования.
Моделирование представляет логическую и математическую интерпретацию последовательности формирования требований к ТССГ, созданным в соответствии с ОТТ. С точки зрения отображения функциональной деятельности моделирование отражает последовательность характеристик ТССГ по выполнению основных и вспомогательных, в том числе измерительных функций.
Оптимизация модели заключается в её оценке по критериям, позволяющим устанавливать наиболее приемлемый вариант функционирования модели. Оптимизация модели предполагает выбор такого варианта работы ТССГ по выполнению основных и вспомогательных (измерительных) функций, при котором критерий приобретает экстремальное значение (минимальные затраты, максимальный объем работы, наибольшая производительности).
Стандартизация модели предусматривает выполнение мероприятий по обсуждению, согласованию, утверждению и публикации ОТТ к ТССГ.
Объектом стандартизации являются ОТТ, сформированные с учетом требований АС и выраженные через характеристики модернизируемых или вновь создаваемых технических средств. Предметом стандартизации выступает содержащие (количественные и качественные показатели) отдельных требований в составе ОТТ к создаваемым (реконструируемым) СТСА.
Структурно-логический анализ содержания ОТТ, выраженного в технических характеристик изделий показал, что математическую и физическую интерпретацию имеют требования (положения), связанные со свойствами и показателями надежности, имеющие взаимосвязь с назначением, техническими характеристиками, составом изделий, рабочими операциями, живучестью и безопасностью.
Назначение представляет круг решаемых объектом задач, сферу его применения, последовательность функционирования.
Общие технические характеристики (требования) — это количественные и качественные показатели, определяющие, характеристики СТСА, позволяющие изделиям функционировать в заданных диапазонах и условий.
Состав СТСА — множество предметов (составных частей) образующих целый (цельный) объект.
Рабочие операции — действия, необходимые для выполнения изделиями возложенных на них основных и вспомогательных, в том числе измерительных процессов (функций, задач).
Живучесть — это способность СТСА противостоять отказам и аварийным повреждениям, обеспечивать восстановление и поддержание выполнения заданных функций в заданных условиях.
Безопасность — состояние СТСА, когда при выполнении заданных функций в конкретных условиях, в течение установленного времени, отсутствует недопустимый риск, связанный с причинения вреда жизни и здоровью обслуживающего персонала и местного населения, системе техники и окружающей среде (по ГОСТРВ 54403-2005). Состояние, когда действия внешних и внутренних факторов не приводит к ухудшению СТСА или к невозможности его функционирования и развития.
Надежность — это сохранение во времени в установленных пределах значений всех параметров, определяющих способность выполнять требуемые функции в заданных условиях эксплуатации. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения и условий эксплуатации может включать безотказность, долговечность , ремонтопригодность и сохраняемость в отдельности или в определенном сочетании этих свойств.( ГОСТ РВ 52403 — 2005).
Безотказность выражается вероятностью безотказной работы изделия и имеет соотношение
Р(1) = Р(Т>1),
где Т — время начала работы до отказа, 1 — время, для которого определяется вероятность безотказной работы. Значения Р(1) может находиться в пределах 0<Р(0<1. По существу Р(0 является статистическим показателем сохранения работоспособности изделия, выражающим вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ изделия не наступит. Кроме Р(0, важным показателем безотказности является средняя наработка на отказ, представляющая продолжительность работы изделия до первого отказа или между отказами
Тбот = 2 Ут
где I — наработка до наступления отказа 1, т — количество отказов.
Долговечность выражается через показатели, которые характеризуют свойство изделия сохранять во времени работоспособность до наступления предельного состояния и основными из которых следует считать средний ресурс и средний срок службы. Статистическая оценка среднего ресурса
Тр = 2 Тр1 / N
где Тр1 — ресурс 1-го объекта, N — число изделий , поставленных на испытание или в эксплуатацию.
Статистическая оценка среднего срока службы определяется по формуле
Тсл = 2 Тсл1 / N
где Тсл. — срок службы 1-го изделия.
Физический смысл этих показателей заключается в продолжительности использования изделия до момента его списания и снятия с эксплуатации (Т)
Показателями ремонтопригодности принято считать вероятность восстановления и среднее время восстановления. Вероятность восстановления Рв (1в) представляет собой вероятность того, что случайное время восстановления изделия (1) будет не более заданного (Т ), т.е. Р (1) = Р (г < Т ).
в * в в в в в
Среднее время восстановления определяется по формуле
Т = 2 Т / т,
в вк
где Твк — время восстановления к-го отказа объекта, равное сумме времени на отыскание и устранение отказа.
Основным показателем сохраняемости целесообразно считать средний срок сохраняемости
Тс = 2 Тс / N
где Тс1 — срок сохраняемости 1-го изделия.
Оптимизация модели состоит в модификации вариантов ОТТ, выраженных через технические характеристики, и выборе наилучшего из них методом сравнения разных моделей по критерию «необходимой достаточности значений показателей позиций (требований) и совместимости содержаний и последовательности позиций (требований)».
Для создания модели, характеризующей логическую и математическую интерпретацию последовательности формирования и содержания ОТТ, проведены преобразования функциональных зависимостей показателей надежности свойств надежности, в результате чего они объединены в условную систему соотношений (1) и в последующем связаны с показателями эксплуатации изделий.
Р(1) = Р(Т>1),
Тбот= 2 гм
тр = 2 ТР1 / N
Т = 2 Т . / N (1)
сл сл1 4 7
Р (г) = Р а< Т).
в в в в
Т = 2 Т / т,
в вк
Т = 2 Т. / N.
с с1
Период времени процесса эксплуатации изделий (Тэ) представлен в виде соотношения, состоящего из последовательных этапов хранения (Т), транспортирования (Т), обслуживания и ремонта (Т), использования (применения) по назначению (Т),
Т = Т+ Т+ Т+ Т. (2)
э хр тр тор исп у /
Далее, из условной системы соотношений (1) исключены все вероятностные соотношения (уравнения), а оставшиеся уравнения представлены как соотношения, описывающие состояние одного изделия, с последующей заменой в них показателей надежности свойств надежности на показатели из уравнения процесса эксплуатации (2).
В результате, наработка на отказ, характеризующая время безотказной работы изделия, может быть представлена как время использования изделия в заданных условиях оперативной обстановки по назначе-
нию до возникновения отказа. Формулу Тбот= 2 1/т, для одного (единичного) изделия, можно выразить как Тбот = Тисп. Средний срок службы без учета хранения (Т) легко представить суммой времени использования изделия по назначению (Тисп), транспортирования (Т), технического обслуживания и ремонта (Т ), Тсл = Тисп + Ттр + Ттор. Среднее время восстановления изделия (Тв = 2 Твк / т) будет соотвествовать времени, затраченному на техническое обслуживание и ремонт (Т), Тв = Ттор . Средний срок сохраняемости (2Тс. / т ) можно представить как сумму времени хранения (Т) и транспортирования (Ттр), Тс = Тхр + Ттр.
После соответствующих преобразований условная система соотношений (1) принимает вид
Т = Т + Т + Т + Т
э хр тр тор исп
Т =Т + Т + Т
сл исп тр тор
Т = Т + Т . (3)
с хр тр
Т = т
бот исп
Т = Т
в тор
Полученная система уравнений (3) позволяет предъявлять требования по надежности к создаваемым изделиям с измерительными функциями с учетом режимов их предполагаемого функционирования в разных условиях обстановки и тем самым формировать их ОТТ (ТТХ, ТХ). Исходные данные для расчета количественных значений Т , Т , Т , Т могут быть получены по результатам решения системы уравнений, пред-
хр тр тор исп
ставляющей модель функционирования ТССГ с учетом воздействия различных факторов и возникновения отказов и аварийных повреждений [1, 2,4].
Последовательность формирования положений ОТТ представлена на рисунке 5, из которого следует, что первоначально проводится анализ возможных вариантов применения ТССГ в разных условиях их функционирования при воздействия негативных факторов внешней среды, а также с учетом совместимости с АС.
Требования (положения), которые должны учитываться при формирований ОТТ к ТССГ с измерительными функциями, приведены на рисунке 6.
Далее определяются показатели последствий воздействия дестабилизирующих на СТСА и условия их функционирования. Основными из таких показателей являются: снижение количества изделий в отказов и повреждений; увеличение ресурса времени, в течение которого будут выполняться заданные работы; возрастание удельных объемов работ по выполнению основных и вспомогательных (измерительных) функций.
По существу, может иметь место ситуация, при которой меньшими силами и средствами (меньшим количеством СТСА) будут выполняться большие объемы работ, что потребует пересмотра основных показателей свойств надежности для вновь создаваемых и модернизируемых изделий.
Основными показателями свойств надежности, обеспечивающими работоспособность изделий, являются: средняя наработка на отказ, средний срок службы, среднее время восстановления, средний срок сохраняемости. Соответствующие показатели надежности непосредственно связаны с основными показателями этапов эксплуатации: использования изделий по назначению до возникновения отказа, хранение, транспортирование, техническое обслуживание и ремонт. Наличие связей между показателями эксплуатации и показателями свойств надежности, которые являются генерирующими при формирования основных положений общих технических требований, позволяет формировать ОТТ с учетом эксплуатационных показателей и требований автоматизированных систем (рисунок 5).
На основании показателей свойств надежности, связанных с показателями эксплуатации, с учетом требований АС формируются следующие основные положения общих технических требований: назначение, технические характеристики, состав, рабочие операции, живучесть, подвижность и транспортабельность, безопасность.
На основании общих технических требований, сформированных с учетом показателей надежности, связанных с показателями эксплуатации, а также с учетом требований АС разрабатываются другие положения ОТТ, исходя из условия, что последующие положения ОТТ опираются на содержание, значение и физический смысл предшествующих положений и имеют с ними системно-морфологическую совместимость и преемственность.
Рис. 5. Последовательность формирования положений ОТТ к СТСА
Рис. 6. Общие и специальные требования, влияющие на формирование основных положений ОТТ
к СТСА с измерительными функциями
Из рисунка 6 следует, что положения ОТТ к СТСА с измерительными функциями должны формироваться в соответствии с требованиями основных нормативно-технических документов, а положения ОТТ, касающиеся измерительных функций изделий, реализуемые посредством СИ и ИС СТСА, должны соответствовать общим и специальным требованиям к автоматизированным системам (рисунок 1), требованиям к передаче измерительной информации (рисунок 2), требованиям к перечню измеряемых параметров состояния объектов измерений (рисунок 3), а также разрабатываться по определенным стадиям (рисунок 4) и по методике, устанавливающей последовательность формирования отдельных требований в общую структуру ОТТ (рисунок 5).
ЛИТЕРАТУРА:
1. Отчет о СЧ КНИР // — Москва: 25 ГосНИИ МО РФ, — 2013, — С.135.
2. Дергунов Ю.В., Азаренков В.Л.? Дикий П.В., Котов Р.К., Сенькин А.Н. Модель эксплуатации средств измерений технических средств службы горючего. //- Москва: Труды 25 ГосНИИ МО РФ, Выпуск 57, -С.431-436.
3. Дергунов Ю.В., Азаренков В.Л., Лисин С.А., Мозгалев В.С., Елькин А.В. Основные направления развития средств измерений технических средств службы горючего //- Москва: Труды 25 ГосНИИ МО РФ, Выпуск 57, -С.87-95
4. Нефедова И.В. Тестирование кода при переносе базы данных// Системные технологии, — 2016, -№3(20), -С.96-100
Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:
Азаренков В.Л., Лисин С.А., Мозгалев В.С., Нефедова И.В. Последовательность разработки основных положений общих технических требований к специальным техническим средствам и автомобилям с учетом требований автоматизированных систем. — Системные технологии. — 2017. — № 23. — С. 24—33.
THE SUCCESSION DEVELOPMENT OF SPVSPECIFICATION BASIC PRINCIPLES CONSIDERING CACS REQUIREMENTS
Azarenkov V.L., Lisin S.A., Mozgalev V.S, Nefedova I.V., State Scientific Research Institute of Chemometology of the Ministry of Defense of the Russian Federation
Abstract
The expediency of using the provisions of the basic requirements of automated systems (AS) for special technical means and vehicles (STSA) in developing general technical requirements (OTT) is considered. The possibility of STSA operation was established jointly or as part of automated systems (AS). The relationship between the properties of reliability of products and their performance characteristics is shown. The following are given: the requirements of the AC to the measurement systems (SI) of STSA for the transmission of measurement information; parameters of state and consumption of resources by products, stages and sequence of development of OTT taking into account the requirements of automated systems.
Keywords:
general technical requirements, special technical means and vehicles, measurement information, state parameters, resources, reliability, development stages of OTT, development sequence of OTT. Date of receipt in edition: 27.06.17
Date of acceptance for printing:
29.06.17
