CC BY
51
УДК 78.21.35
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЛИКА РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ МОБИЛЬНЫХ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
А.В. Малахов, Я.Н. Гусеница, А. А. Куприянов
Представлена вербальная и формализованная постановка задачи формирования технического облика мобильных метрологических комплексов в условиях сокращения временных параметров на проведение метрологического обслуживания средств измерений. Данный подход, в отличие от имеющихся, учитывает возможность реконфигурации, вероятность обслуживания и вероятность безотказной работы рабочих мест по проведению метрологического обслуживания, а также затраты на эксплуатацию. Применение результатов представленных в данной статье, позволит проводить военно-научное и технико-экономическое обоснование создания перспективных систем метрологического обеспечения вооружения и военной техники на новом качественном уровне.
Ключевые слова: мобильные метрологические комплексы, технический облик, производительность,принципы построения рабочих мест, неопределенность, реконфигурация.
В последние годы военно-техническая политика ведущих зарубежных стран отличается высокой динамичностью, активностью, гибкостью, сконцентрированностью на приоритетных направлениях военно-технического строительства. Основной ее задачей является создание систем вооружений, способных за счет качественного превосходства обеспечить успешное решение национальными вооруженными силами боевых задач в любых условиях обстановки. Существенное нарастание оперативных и боевых возможностей вооруженных сил ведущих зарубежных государств обусловливают вероятность активизации текущих и возникновения новых военных конфликтов, в которые может быть втянута Россия.
Важное место в техническом оснащении отводится метрологическому обеспечению Вооруженных Сил Российской Федерации, под которым понимается комплекс мероприятий по установлению и применению научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности, полноты, своевременности и экономичности измерений в войсках.
Одним из приоритетных направлений развития метрологического обеспечения Вооруженных Сил Российской Федерации является широкое применение мобильных метрологических комплексов (ММК) военного назначения (ВН) для метрологического облуживания вооружения, военной и специальной, а также средств измерений (СИ) ВН непосредственно в местах их эксплуатации. При обосновании необходимости разработки перспективных и повышения эффективности функционирования существую-
469
щих ММК ВН, а также разработке методов оценивания тактико-технических характеристик ММК ВН при их контроле и испытаниях применяется большая номенклатура показателей.
Мобильный метрологический комплекс как сложная военно-техническая система состоит из следующих подсистем, представленных на рисунке, наиболее важной из которых является подсистема измерений [2]. Данная подсистема предназначена для выполнения основных задач, возложенных на ММК ВН.
Мобильный метрологический комплекс
и и. и
Подсистема измерений Подсистема Подсистема Подсистема эксплуатации
V V лг V
Рабочие места (автоматизированные, выносные, неавтоматизированные) Фильтровентиляционная установка; Отопительно-вентиляционная установа Автономное Промышленные сети. Комплекты оборудования)
Основные подсистемы метрологического комплекса
Под техническим обликом ММК ВН, в данной работе, понимается совокупность структурных и параметрических данных, отражающих наиболее существенные технические решения и особенности комплекса, состав конфигураций и способы объединения его функционально связных элементов между собой при условии полной реализации заданных функций [6]. Конфигурация представляет собой функционально связанные рабочие места оснащенные рабочими эталонами, рабочими средствами измерений, средствами вычислительной техники, вспомогательными устройствами и оборудованием и предназначенные для метрологического обслуживания средств измерений определенной номенклатуры.
Представленная в работе [6] математическая постановка задачи носит достаточно общий характер и не отражает возможность реконфигурации ММК ВН.
Целью данной статьи является постановка задачи формирования технического облика реконфигурируемых ММК ВН.
Вербальное описание общей задачи формирования технического облика реконфигурируемых ММК ВН:при известных исходных данных о входном потоке СИ ВН поступающих на метрологическое обслуживание, векторах параметров РМ, затратах на эксплуатацию ММК ВН, количестве РМ требуется найти такой технический облик ММК ВН, который обеспечит максимальную вероятность метрологического обслуживания
470
СИ ВН при ограничениях на время проведения метрологического обслуживания, значение коэффициента простоя, допустимые затраты на эксплуатацию ММК ВН, допустимые значения вероятности безотказной работы ММК ВН.
В формализованном виде данная задача выглядит следующим образом. Считаются известными следующие переменные:
F - входной поток СИ ВН на метрологическое обслуживание;
r = [rz }, rz = (Sz, Г z ,Uz, Bz, С эксп z, mz), z = 1Z - вектор параметров РМ;
S - принципы построения РМ, входящих в состав ММК ВН (модульный, приборно-модульный, приборный);
Г - возможность подключения эталонов, а также поверяемых СИ ВН к ЭВМ (КОП, USB, VXI, LXI);
U - наличие программного обеспечения, которое подразумевает возможность управления СИ ВН, управления эталонами, а также управление системой обработки и представления информации;
B - массогабаритные характеристики РМ;
M - количество видов измерений (по виду измеряемой величины);
Z - количество РМ;
Сэксп - затраты на эксплуатацию ММК ВН, определяемые на основе методов, которые представлены в [3, 4].
Требуется найти
х* = argmax Po6c (х F)
хеЛь
Лр = {Л|Kn (х, F) £ KД ,Сэксп(х) £ СДксп, П(х, t) > l/TД, P6p (х) > P6dpon;
л = {Lk }, k = \K; Lk = {j}, lj е r, j = 1J; m = \M; F = {f (t )}mk } где х - технический облик ММК ВН; Робс - вероятность метрологического обслуживания входного потока СИ ВН; Л - множество вариантов технического облика ММК ВН; Лр - множество вариантов технического облика
ММК ВН с учетом введенных ограничений; КП (х, F) - коэффициент простоя ММК ВН; П(х, тт) - производительность ММК ВН; Lk - множество конфигурации ММК ВН; Рбр (х)- вероятность безотказной работы ММК ВН; J - количество рабочих мест в конфигурации Lk; K - количество конфигураций ММК ВН в техническом обликех; f (t) - плотность распределения времени поступления СИ ВН на метрологическое обслуживание,
при следующих ограничениях:
ТгД - допустимое время проведения метрологического обслуживания (директивно заданное время);
KД - допустимое значение коэффициента простоя (указывается в технической документации);
тт - время проведения метрологического обслуживания СИ ВН вида измерений (устанавливается нормативно-технической документацией на каждый образец);
СДксп - допустимые затраты на эксплуатацию ММК ВН;
Рр п - допустимое значение вероятности безотказной работы ММК
ВН (указывается в технической документации).
Необходимым условием решения сформулированной задачи является:
1. Разработка комплексной модели функционирования реконфигу-рируемых ММК ВН в условиях неопределенности информации о моментах поступления СИ на метрологическое обслуживание.
2. Разработка методики расчета производительности реконфигури-руемых ММК ВН с учетом неопределенности степени автоматизации РМ по метрологическому обслуживанию СИ ВН.
3. Разработка методики выбора рационального варианта технического облика реконфигурируемых ММК ВН в условиях временных ограничений.
Разработка комплексной модели функционирования реконфигури-руемых ММК ВН необходима для вычисления значений вероятности метрологического обслуживания СИ и коэффициента простоя для каждого варианта технического облика
Важнейшей компонентой комплексной модели является имитационная модель функционирования реконфигурируемых ММК ВН в условиях неопределенности информации о моментах поступления СИ на метрологическое обслуживание. Данная модель реализует имитирующий алгоритм для каждой конфигурации каждого варианта технического облика ММК ВН, который воспроизводит процесс функционирования во времени и пространстве. При этом имитируются следующие составляющие процесса функционирования: поступление очередного СИ ВН определенного вида измерений на метрологическое обслуживание; проверка наличия РМ, не занятых метрологическим обслуживанием; непосредственно метрологическое обслуживание СИ ВН. Имитационная модель подробно описана в работах [1, 5].
Вместе с тем, необходимым условием использования имитационной модели является создание базы данных для хранения исходных данных, промежуточных и конечных результатов [8], а также компьютерная реализация имитационной модели [9].
Разработка методики расчета производительности реконфигури-руемых ММК ВН с учетом неопределенности степени автоматизации РМ по метрологическому обслуживанию СИ ВН необходимо для вычисления показателя производительности. Данный показатель представляет собой вектор, параметрами которого являются показатели производительности
472
входящих в него РМ по метрологическому обслуживанию СИ. В роли показателя производительности РМ выступает среднее количество СИ конкретного вида, которые могут быть обслужены. Методика расчета производительности МК ВН на основе теории нечетких множеств представлена в работах [2, 7].
Наконец, разработка методики выбора рационального варианта технического облика реконфигурируемых ММК ВН в условиях временных ограничений необходима для решения оптимизационной задачи с учетом ограничений. Эта методика описана в работе [6].
Таким образом, в работе представлена вербальная и математическая постановка задачи формирования технического облика мобильных метрологических комплексов военного назначения с учетом возможности реконфигурации, позволяющая проводить военно-научное и технико-экономическое обоснование процессов создания перспективных систем, испытаний и метрологического обеспечения вооружения, военной и специальной техники.
Список литературы
1. Гусеница Я.Н.,Малахов А.В. Имитационная модель функционирования реконфигурируемых метрологических комплексов в условиях неопределенности информации о моментах поступления средств измерений на метрологическое обслуживание // Ученые зап. Комсомольского-на-Амуре гос.техн. ун-та. 2016. Т. 1. № 3 (27). С. 32 -46.
2. Информационные технологии в области метрологического обеспечения вооружения и военной техники: учеб.пособие / Я.Н. Гусеница, А.Н. Новиков, С.А. Шерстобитов, А.В. Малахов. СПб.: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2017. 171 с.
3. Метод функционально-стоимостного анализа эксплуатации средств измерений, испытания и контроля / Я.Н. Гусеница, С.А. Шерстобитов, О. А. Ширямов, А.В. Малахов // Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. 2017. № 1 (96). С. 67 - 72.
4. Гусеница Я.Н.,ШерстобитовС.А. , Малахов А.В. Научно-методический аппарат обоснования межповерочных интервалов средств измерений // Вестник СибГУТИ. 2017.№1(37). С. 40 - 46.
5. Малахов А.В.,Гусеница Я.Н. Имитационное моделирование ре-конфигурируемых метрологических комплексов // Сборник научно-методических трудов I Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы развития вооружения, военной и специальной техники противовоздушной и противоракетной обороны, Космических войск Воздушно-космических сил». 2016. С. 102 - 116.
6. Малахов А.В. Методика обоснования рационального технического облика мобильных метрологических комплексов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. Вып. 4. С.225 - 233.
7. Малахов А.В.,Епишин К.В. Методика расчета производительности мобильных метрологических комплексов // Сборник научно-методических трудов I Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы развития вооружения, военной и специальной техники противовоздушной и противоракетной обороны, Космических войск Воздушно-космических сил». 2016. С. 117 - 125.
8. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 201620310. База данных для моделирования процесса функционирования реконфигурируемых метрологических комплексов в условиях неопределенности информации о моментах поступления средств измерений на метрологическое обслуживание / Я.Н. Гусеница, А.В. Малахов, С.А.Шерстобитов; дата поступления 24.03.2016 г., дата регистрации в Реестре баз данных 13.05.2016 г.
9. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 016615111. Компьютерная модель функционирования реконфигу-рируемых метрологических комплексов в условиях неопределенности информации о моментах поступления средств измерений на метрологическое обслуживание / Я.Н. Гусеница, А.В. Малахов, С. А. Шерстобитов; дата поступления 24.03.2016 г., дата регистрации в Реестре программ для ЭВМ 16.05.2016 г.
Малахов Александр Владимирович, адъюнкт, sanya-mal 1 @yandex. ru, Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. Ф. Можайского,
Гусеница Ярослав Николаевич, канд. техн. наук, преподаватель, yaromir226@ mail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. Ф. Можайского,
Куприянов Андрей Александрович, начальник отделения отдела аккредитации, akupl 7@mail.ru, Россия, Мытищи, Федеральное государственное бюджетное учреждение «Главный научный метрологический центр» Министерства обороны Российской Федерации
STA TEMENT OF THE PROBLEM OF FORMA TION OF TECHNICAL SHAPE RECONFIGURABLE MOBILE METROLOGICAL COMPLEXES
A. V. Malakhov, Y.N. Gusenitsa, A.A. Kupriyanov
The paper presents a mathematical and formalized statement of the problem offormation of technical shape of mobile metrological complexes in terms of reducing time parameters on metrological service of measuring instruments. This approach, unlike existing allows for the possibility of reconfiguration, the probability of service and the probability of failure of workplaces in carrying out of metrological maintenance, and also takes into account the cost of operation. Application of the results presented in this article will allow military research and feasibility study processes of creation ofperspective system of metrological assurance of armaments and military equipment at a new qualitative level.
474
Keywords: mobile metrological complexes, technical configuration, performance, principles of construction jobs, uncertainty, reconfiguration.
MalakhovAleksandr Vladimirovich, postgraduated,sanya-mal 1 @yandex.ru, Russia, St. Petersburg, Military and Special Equipment, Military Space Academy named after A.F. Mozhaisky,
GusenitsaYaroslavNikolaevich. candidat of technical sciences, teacher, yaro-mir226@,mail. ru, Russia, St. Petersburg, Military and Special Equipment, Military Space Academy named after A.F. Mozhaisky,
Kupriyanov Andrey Alexandrovich, Head of the Department of Accreditation, akup17@,mail.ru,Russia, Mytischi, Federal State Budgetary Institution "Metrology Scientific Head Center Russian Federation Ministry of Defense
УДК 519.876.5
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ИЗМЕНЕНИЯ ФРАКТАЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ХАОТИЧЕСКИХ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ
А.И. Загайнов, С.В. Войцеховский,А.И. Захаров
Ведется поиск индикаторов связей состояния систем, порождающих (много) компонентные временные ряды. В качестве примера обработки временных рядов приведено исследование экономических показателей. Однако алгоритмы, предложенные в публикации, могут быть использованы при численном анализе произвольной системы, порождающей временной ряд (например, медико-биологической, метеорологической, экономический, военный и пр.).
Ключевые слова: временной ряд, детерминированный хаос, фрактальные размерности, аппроксимированная энтропия.
Почти в каждой области научных исследований встречаются явления, которые интересно и важно изучать в их развитии и изменении во времени. В повседневной жизни могут представлять интерес, например, метеорологические условия, вариабельность сердечного ритма, линейная скорость мозгового кровотока и т.д. Все они изменяются во времени.
Совокупность изменений какой-либо одной характеристики подобного рода в течение некоторого периода времени представляет собой временной ряд. Совокупность существующих методов анализа таких рядов наблюдений называется анализом временных рядов.
475
