CC BY
9ISSN 1812-522O
© Проблемы анализа риска, 2OO9
А.Д. Калужский,
ООО «НПП «ЭЛИИС», г. Санкт-Петербург
ISSN 1812-522O © Issues of Risk Analysis, 2OO9
A.D. Kaluzhskiy,
Science Production Enterprise «ELIIS», Saint-Petersburg
Предупреждение внезапных отказов эргатической системы
Аннотация
Работа посвящена вопросу построения систем с повышенной отказоустойчивостью, с возможностью предупреждения аварийных ситуаций на стадии их эксплуатации; в работе предложены методы расчета эффективности технической системы на разных стадиях ее жизненного цикла и эффективности работы персонала, рассмотрен вопрос построения аппаратно-программного комплекса предупреждения аварийных ситуаций системы, обсуждается вопрос предупреждения отказов организма управляющих системой сотрудников, отмечена возможность использования предложенного аппарата для решения вопросов каталогизации изделий.
Ключевые слова: системный анализ, системный подход, информационное обеспечение, эффективность, жизненный цикл, эффективность работы обслуживающего персонала, безотказная работа, аварийная ситуация, критическая ситуация, каталогизация.
Control of Sudden Ergatic System Failures
Abstract
This article considers construction of systems with extra fault tolerance and possibility of preventing emergency conditions during their maintenance; it also suggests the method of calculating effectiveness of technical system at various phases of its life cycle and effectiveness of staff operations, considers the problem of developing a hardware and software complex for prevention of emergency conditions of the system, discusses a problem of preventing «fail-ures» of persons who manage the system, and indicates a possibility of using the suggested complex for solution of the items cataloging problems.
Key words: system analysis, system approach, dataware, effectiveness, life cycle, work effectiveness of service staff, no-failure operation, emergency conditions, critical situation, cataloging.
Содержание
1. Постановка задачи
2. Метод расчета эффективности системы
3. Методики обеспечения высокого уровня эксплуатационной готовности на разных этапах жизненного цикла
Заключение
Литература
1. Постановка задачи
1.1. Введение
Сложные многофункциональные системы, которыми насыщено современное общество: атомные электростанции, суда, летательные аппараты и т. п., требуют внимательного отношения к обеспечению высокой отказоустойчивости, предупреждению аварийных ситуаций. Такие системы, большая часть которых относится к классу эрга-тических систем — систем, управляемых и обслуживаемых человеком, выполняют в современной жизни все более ответственные функции и требуют максимально безотказной работы, что обеспечивается, с одной стороны, высококачественным, ответственным подходом к проектированию, изготовлению и эксплуатации системы, а с другой — соответствующим подбором персонала, обсуживающего систему. Только реализация обеих составляющих позволяет поддерживать такую систему в режиме постоянной высокой эксплуатационной готовности, в режиме минимизации возможности аварийных ситуаций, что, в свою очередь, определяет возможность своевременной реакции при управлении системой, оперативного принятия требуемых решений.
Высокая эксплуатационная готовность системы, способность системы к безусловному выполнению своих функций определяется рядом факторов, важнейшими из которых являются:
• выбор оптимальных, максимально эффективных решений при проектировании и изготовлении системы;
• соблюдение норм обслуживания системы, предупреждение ее возможных отказов и аварийных ситуаций в период эксплуатации, чему предшествует снижение эффективности работы ее подси-
стем и эффективности работы управляющих системой ответственных лиц;
• высокая эффективность выполнения персоналом своих должностных обязанностей по управлению и обслуживанию системы.
Примечание. Эксплуатационная готовность объекта — состояние, при котором объект, включая эксплуатирующий его персонал, способен выполнять функции по назначению с параметрами, не хуже указанных в документации.
Уровень эксплуатационной готовности объекта — определяется величиной эффективности функционирования объекта.
Эффективность системы — количественная характеристика степени выполнения системой поставленной цели (целевой функции) с учетом всех представляющих интерес для ее выполнения факторов на различных стадиях ее жизненного цикла; степень соответствия совокупности величин параметров системы требуемому (планируемому) результату.
Надо отметить, что такие комплексы системы характеризуются, как правило, длительными циклами ее создания (разработка и изготовление) и эксплуатации, что определяет необходимость длительного хранения информации, полученной на всех стадиях жизненного цикла изделия, и ее доступность всем участникам создания и эксплуатации изделия до момента его списания — такое условие, как будет показано ниже, выдвигает дополнительные требования к формированию процесса создания и эксплуатации подобных систем (систем длительной эксплуатации).
Заметим также, что обеспечение высокого уровня безотказности работы системы способствует достаточно существенному снижению эксплуатационных издержек, поскольку минимизирует возможность
как внезапных отказов системы (срочное устранение которых может быть весьма затратным как во времени, так и финансово), так и финансовых претензий со стороны заказчика в случае невыполнения необходимых работ в требуемые сроки.
Таким образом, в работе обсуждаются вопросы оптимального построения системы на всех этапах ее жизненного цикла (проектирование, изготовление, эксплуатация) и оптимального подбора управляющего, обслуживающего систему персонала, что в совокупности обеспечивает решение задачи создания отказоустойчивой системы и соответственно ее высокую эксплуатационную готовность.
1.2. Обзор некоторых работ по теме
Вопросы оптимального построения систем рассматриваются в литературе достаточно давно. Еще в начале прошлого века академик А.Н. Крылов рекомендовал в своей работе [1] сравнивать проекты по формуле или числу с учетом величины и важности как положительных, так и отрицательных факторов; в 60—70-е годы прошлого века эти вопросы получили свое развитие в работах А. Заездного, Л. Рас-тригина, Е. Сервинского, Л. Гуткина (метод «дискретного синтеза»), Д. Клиланда и В. Кинга [2—5] и др. Тогда же Л. Заде [6] была разработана теория нечетких множеств, аппарат которой позволял хорошо описывать большие системы; несколько позже появились работы В. Спицнаделя [7, 8], посвященные вопросам теории и методологии системного анализа и принятия оптимальных решений. Эти работы позволяют сформулировать подход к созданию метода оптимального построения больших систем на разных стадиях ЖЦ путем формализации, количественной оценки их эффективности.
С конца 90-х годов прошлого века начался следующий этап в вопросах подхода к построению больших систем, появились методы информационного обеспечения, информационной поддержки изделий (ИПИ): методы CALS-технологий, PLM-технологий, интегрированной логистической поддержки (ИЛП) и т. п. Эти вопросы нашли свое отражение в отечественных и зарубежных работах, посвященных созданию информационных инструментов, помогающих участникам процесса создания и эксплуатации изделий в решении частных вопросов на разных этапах их ЖЦ. Для решения конкретных задач
на каждом из этапов ЖЦ предлагаются методики, разрабатывается программное обеспечение, что, несомненно, помогает проектантам, изготовителям, эксплуатационникам более успешно решать стоящие перед ними задачи; предлагается формирование единой информационной среды, что позволяет использовать результаты создания конкретной системы для построения аналогичных систем, использовать унифицированные базы данных для всех участников создания системы и т. п.
Отметим, что в большинстве работ понятия CALS- и PLM-технологий совпадают, многие авторы обозначают их, как «CALS/PLM-технологии», русскоязычным аналогом этих понятий является «информационная поддержка изделий» или «ИПИ-технологии». Это, в частности, указано в работе [9,10], где предлагаются наиболее распространенные расшифровки и перевод этих понятий:
• аббревиатура CALS: «Continuous Acquisition and Life cycle Support» — «непрерывные поставки и информационная поддержка жизненного цикла изделий»;
• аббревиатура PLM: «Product Lifecycle Mana-gement» — «управление жизненным циклом изделия».
В [9] также отмечено, что концепция ИПИ основана на использовании единого информационного пространства (интегрированной информационной среды) и обеспечении единообразных способов управления процессами и взаимодействия участников жизненного цикла продукции, а главный принцип ИПИ-технологий — «информация, однажды возникшая на каком-либо этапе ЖЦ, сохраняется в интегрированной информационной среде и становится доступной всем участникам этого и других этапов, что позволяет избежать дублирования, перекодировки и несанкционированных изменений данных, а также связанных с этими процедурами ошибок и сократить затраты труда, времени и финансовых ресурсов». Близкая трактовка системы CALS дана и в [11], где отмечается, что CALS является глобальной стратегией повышения эффективности бизнес-процессов, выполняемых в ходе жизненного цикла продукта за счет информационной интеграции: одно из базовых понятий CALS — понятие единого информационного пространства, а «суть CALS состоит в создании единой интегрированной мо-
дели изделия, которая отражает все его аспекты — свойства, знания о производстве и т. п. Такая модель должна сопровождать изделие на всем протяжении его жизненного цикла». В одной из зарубежных базовых работ [12] определено, что «главными задачами стратегии CALS (непрерывная информационная поддержка жизненного цикла изделия) являются: уменьшение затрат, сокращение сроков вывода новых образцов на рынок и повышение качества изделия. Выполнение этих задач приведет к повышенной эксплуатационной готовности, усовершенствованной способности к взаимодействию в отрасли и промышленной конкурентоспособности». Фундаментальная работа [13], определяющая стратегию стран НАТО в области CALS-технологий, отмечает, что создаваемая система уже на стадиях ее проектирования и изготовления должна быть нацелена на процессы ее дальнейшего технического обслуживания и поддержки в эксплуатации; результатом такого подхода является сокращение затрат, связанных с обслуживанием системы, так как еще на этапе ее проектирования процессы технического обслуживания и поддержки могут быть оптимизированы. Там же указана целесообразность «системного проектирования» и отмечено, что «перечень требований к изделию должен быть оформлен в письменной форме, что облегчает непрерывное оперативное сравнение на протяжении жизненного цикла фактических и предписанных тактико-технических показателей. Разработайте высокоуровневые планы, которые описывают новые подходы осуществления производства в соответствии с целями и задачами производства. Возможна идентификация нескольких идей и планов по усовершенствованию. Однако не все из них могут или должны быть приняты». Этим же документом рекомендуется применение CALS в логистических процессах обеспечения поставок и логистических процессах эксплуатации.
Таким образом, ИПИ-технологии предусматривают:
• создание единой информационной среды, формирование единых требований к информации, характеризующей систему (технические требования, пояснительные записки, конструкторская, эксплуатационная, технологическая и иная документация) в виде, доступном всем участникам создания и эксплуатации системы, и обеспечение единообразных
способов управления процессами (что для стадии разработки было определено соответствующим отечественным ОСТом [14] еще в 70-е гг. прошлого века);
• выбор оптимальных (в смысле сокращения затрат, связанных с обслуживанием системы) решений на всех стадиях ЖЦ изделия с целью уменьшения затрат, повышения качества изделия и соответственно его высокой эксплуатационной готовности;
• хранение однажды возникшей на каком-либо этапе ЖЦ информации в интегрированной информационной среде и доступность для этого и других этапов.
В то же время ИПИ-технологии не предлагают конкретных системных методик по расчету оптимальных решений на различных этапах ЖЦ изделия (что не исключает целесообразность и полезность частных методик в практике создания конкретных систем).
Что касается вопросов интегрированной логистической поддержки, определяемой в литературе как ИЛП, то их разработка, достаточно подробно освещенная в работе [15], также ориентируется на западные стандарты; ряд положений ИЛП определен в работах [16, 17], где даны основные аспекты применения методов ИЛП, анализа логистической поддержки (АЛП), освещены вопросы создания электронной документации, обеспечения поставок на стадии эксплуатации и т. п.; вопросы поставок и документации регламентируются также документами [18,19].
В работе [10] отмечено, что под логистикой в военной области, как правило, понимают широкий круг вопросов, связанных с планированием, управлением, снабжением, транспортным обслуживанием, определением мест дислокации войск и пр.; понятие «логистика» определяется как «наука об управлении информационными и материальными потоками в процессе движения товаров». В то же время в области ИПИ-технологий под логистикой чаще всего понимают материальное и информационное обеспечение постпроизводственных стадий жизненного цикла изделия. Интегрированная логистическая поддержка (ILS — Integrated Logistic Support) — это комплекс методов и средств, направленных на сокращение затрат на поддержку
ЖЦ изделия, представляющий собой: логистический анализ, процедуры поддержки материальнотехнического обеспечения, планирование процессов технического обслуживания и ремонта изделия, разработку и обеспечение обслуживающего персонала интерактивными электронными техническими руководствами по эксплуатации и ремонту изделия.
Таким образом, комплекс работ по ИЛП может быть полезен в части функционального анализа спроектированной системы, уточнения надежностных характеристик объекта и планов по техническому обслуживанию, ремонту, обеспечению, создания документации в электронном виде и т. п. и способствует в этом смысле как повышению ЭГ, так и снижению эксплуатационных издержек. Однако ИЛП не ставит и не решает задачу выбора оптимальных решений создания системы с высокой эксплуатационной готовностью на всех этапах ее ЖЦ.
Надо отметить, что промышленность достаточно широко пытается пользоваться отдельными методиками ИПИ-технологий и методами ИЛП. На ряде предприятий используются программные средства, предоставляемые одной из ведущих западных компаний в области решений 3D и ИПИ — Dassault Systemes [19а] (например, SolidWorks для механического 3D-проектирования, DELMIA — для виртуального производства и т. п.), применяются методики по управлению данными об изделии (система ENOVIA-SmarTeam), методы оптимизации производственных ресурсов и процесса сборки изделия (модуль DELMIA DPM Assembly) и т. п., что также является решением частных вопросов.
Таким образом, рассмотренные работы не предлагают конкретных решений поставленных вопросов, что также отмечено как для стадий полного ЖЦ изделия [20]: «Говорить можно лишь о внедрении тех или иных элементов на тех или иных стадиях жизненного цикла», так и для стадии изготовления изделия [21], где на примере ряда предприятий ракетно-космической промышленности показано, что информационные технологии внедряются в процессы, связанные с развитием и углублением интеграции применяемых программных средств, не учитывая вопросов эффективности инструментального контроля параметров изготавливаемых изделий и оптимизации с этой позиции техноло-
гического процесса производства и номенклатуры технологического оборудования, что в большинстве случаев определяет качество функционирования изделия в эксплуатации. Такой подход для изделий длительной эксплуатации может быть использован лишь фрагментарно (полезными, например, являются идеи создания единой базы данных, создание документации в электронном виде, моделирование и т. п.), т. к. современное стремительное развитие элементной базы и техники в целом приводит к быстрому моральному устареванию принимаемых решений (не говоря уже об использовании при проектировании долгосрочных статистических данных по наработке тех или иных элементов).
Если говорить о втором аспекте, определяющем уровень эксплуатационной готовности системы — об эффективности работы управляющего системой персонала, то к настоящему времени существует достаточно много методик определения профпригодности, тестирования человека [22], оценки уровня ^ [23], появились работы по созданию Паспорта здоровья человека [24—26], где фиксируются основные показатели состояния организма и т. п. Однако эти работы не предлагают системной методики, не рассматривают человека как систему (за редким исключением, как, например, работа В. Дильмана [27]) и носят, так же как и для технической системы, фрагментарный характер, не позволяя оценить человека как сложную систему, учесть как уровень его здоровья, уровень эффективности работы его организма (что оказывает существенное влияние на выполнение должностных обязанностей), так и величину эффективности ведения профессиональной разумной деятельности. В то же время надо отметить, что человек, являясь частью эргатической системы [28], очевидно, подчиняется тем же законам, что и любая сложная система, что позволяет подойти к вопросу оценки эффективности его работы, используя аналогию с многофункциональными техническими системами.
Таким образом, фундаментальной основой разработки подхода к созданию методик выбора оптимальных решений на всех этапах ЖЦ системы могут быть работы А.Н. Крылова, В.Н. Спицнаде-ля, Д. Клиланда и В. Кинга, работы Л. Растригина, Е. Сервинского, Л. Гуткина и Л. Заде, в которых
обосновывается необходимость системного подхода и предлагается направление его реализации и результаты которых позволяют подойти к созданию метода построения систем длительного пользования с высокой эксплуатационной готовностью.
Постановка задачи. Решение поставленной задачи может быть обеспечено, как отмечалось, путем системного подхода к принятию оптимальных решений на всех этапах ЖЦ системы, разработки формализованных методов, позволяющих рассчитать оптимальные варианты решений на каждом этапе ЖЦ:
• на этапе проектирования должен быть рассчитан такой вариант построения системы, выбраны такие подсистемы, заложены такие параметры их элементов, устройств контроля и диагностики, элементы живучести, которые позволят системе выполнять поставленные задачи с максимальной эффективностью;
• на этапе изготовления должен быть выбран такой техпроцесс, такие методы контроля параметров, которые обеспечат возможность системе выполнять поставленные задачи с максимальной безотказностью;
• на этапе эксплуатации должны быть обеспечены:
1) своевременное поступление информации об уровне эксплуатационной готовности системы, оперативная оценка состояния системы (как технической составляющей, так и ответственных лиц) для принятия решения о возможности ее использования по назначению в данный момент времени (величина ее сравнительной эффективности в данный момент времени),
2) оптимальный подбор обслуживающего систему персонала (максимально эффективно выполняющего свои должностные обязанности),
3) своевременное обслуживание системы, что достигается как высокопрофессиональным коллективом, так и необходимым материально-техническим снабжением, а также комфортностью работы коллектива (наличием документации, планов обслуживания, ремонта и т. п. в электронном виде, возможностью отдыха и пр.).
Примечание. Живучесть [28] — способность системы к сохранению своих основных функций
хотя бы при пониженной эффективности системы, в т. ч. при воздействии факторов катастрофического характера.
Отметим, что разработка аппарата оценки эффективности систем позволяет решить еще одну проблему, непосредственно не относящуюся к задаче обеспечения высокой эксплуатационной готовности систем. Это проблема каталогизации, проблема учета разрабатываемых и выпускаемых изделий и их сопоставительного анализа (выбора оптимального изделия из функционально аналогичных), которая решается в стране в течение последнего десятилетия рядом ведомств в соответствии с нормативными документами [29—31]. Однако этот вопрос решается только в части учета изделий, поскольку методика проведения их сопоставительного анализа, расчета их сравнительной эффективности до сих пор не разработана; соответственно решение поставленной в настоящей работе задачи позволит подойти и к решению этой проблемы.
Таким образом, настоящая работа посвящена вопросам разработки методов количественной оценки эффективности эргатических систем на стадиях проектирования, изготовления и эксплуатации.
2. Метод расчета эффективности системы
Количественная оценка эффективности системы, как отмечалось, основывается на сочетании метода дискретного синтеза и элементов теории нечетких множеств. Метод дискретного синтеза предполагает описание объекта показателями, представляющими интерес с точки зрения выполнения объектом поставленной цели (решением задач по назначению), расчет показателей и, далее, расчет величины эффективности в соответствии с видом целевой функции, учитывающей как рассчитанные показатели, так и их относительную значимость. В случае когда величины показателей объекта можно определить лишь качественно, целесообразно воспользоваться элементами теории нечетких множеств в части лингвистических переменных, которые позволяют переводить высказывания с качественной оценкой в соответствующие значения в заданном числовом интервале. Эти методы применяются и к системе в целом, и к входящим в нее подсистемам вплоть
до низших по иерархии элементов, в том числе к управляющему системой персоналу.
Таким образом, расчет эффективности сложной многофункциональной системы состоит из следующих основных этапов:
• определение перечня решаемых системой задач;
• определение перечня входящих в систему подсистем и выполняемых ими функций;
• определение принадлежности каждой подсистемы к решению одной или нескольких задач системы;
• проведение ранжирования задач, решаемых системой;
• определение приоритета каждой из подсистем, участвующей в решении данной задачи;
• разработка системы показателей каждой подсистемы:
• выделение групп комплексных (интегральных) показателей;
• разработка методики расчета каждого показателя;
• расчет значений показателей и их коэффициентов успеха — приведение их к безразмерному виду (обычно в сравнении с нормами технических условий);
• определение ранга (весовых коэффициентов) показателей;
• расчет эффективности каждой подсистемы;
• расчет эффективности функционирования системы в данный, рассчитываемый момент времени.
Выражение для расчета коэффициентов успеха каждого из г показателей записывается следующим образом:
п = 1- а /а.; п = 1- а /а , (1)
ч гмин г ч г гмакс’ 4 '
где а , а — минимальная, максимальная
гмин гмакс
(но всегда наихудшая) величина г-го показателя, взятая по гамме его значений во всех проектах.
Примечание. При расчете эффективности одного проекта, единственного его варианта, наихудшим значением показателя принимается его наихудшее гипотетическое значение (например, при оценке уровня здоровья врачом: здоров, не очень здоров и т. п. сравнение происходит с высказыванием наихудшего здоровья: совсем не здоров).
Выражение для расчета величины эффективности у каждого из рассматриваемых вариантов решения задачи определяется соотношением:
У = X Рг Пг, (2)
где: вг — весовые коэффициенты; N — число рассматриваемых показателей, г = [1; N1.
Замечание 1. Величины указанных составляющих лежат в интервале [0;4], а их оценка производится исходя из того, что наихудший результат составляет 4 балла.
Замечание 2. Сумма весовых коэффициентов вг при расчете любого интегрального показателя должна быть равна 1, т. е. Хвг = 1. (3).
Более подробно аппарат оценки рассмотрен в работах [32—35].
3. Методики обеспечения высокого уровня эксплуатационной готовности на разных этапах жизненного цикла
3.1. Стадия проектирования
Высокий уровень эксплуатационной готовности системы в большой степени обеспечивается на стадии проектирования, когда при выборе направления проектирования, структуры построения системы требуется учет величин предполагаемых показателей системы на всех этапах ее ЖЦ.
Проектирование сложной системы, как правило, характеризуется тем, что в ее состав входит ряд функционально независимых подсистем, проектирование, изготовление которых может производиться разными организациями. Соответственно перед проектантом встает проблема выбора: заказ новой подсистемы либо приобретение серийно выпускаемой. Эта проблема решается в соответствии с требованиями к выбираемой подсистеме, а также имеющимися финансовыми и временными ресурсами.
Основные положения методологии, учитывающей необходимость сохранения единой информационной среды между всеми участниками процесса (которые, еще раз подчеркнем, представляют собой проектантов, изготовителей и службу эксплуатации), приведены ниже.
1. В случае разработки новой подсистемы должен быть проведен расчет сравнительной эффективности вариантов ее построения на основе учета величин технических, конструктивно-экономических, производственных и эксплуатационных показателей будущей подсистемы.
2. В случае использования покупной, серийно выпускаемой подсистемы должен быть проведен анализ качества ее параметров совместно с качеством фирмы-производителя, т. е. рассчитана сравнительная эффективность вариантов поставки данной подсистемы из аналогично-возможных (имеющихся на рынке); методика расчета может быть разработана в соответствии с [36, 37].
3. Главным конструктором системы должны быть разработаны Руководящие указания на изделие (система в целом и ее подсистемы) в соответствии с нормативными документами [14], где в т. ч. должны быть определены методы расчета эффективности, вопросы унификации, диагностики элементов подсистем и дистанционной передачи информации о ее результатах и т. п.
4. Каждая разрабатываемая подсистема должна обеспечивать в эксплуатации максимально безотказную работу, для чего на стадии проектирования должны быть предусмотрены:
• запас (для производства и эксплуатации) величин основных параметров элементов;
• использование элементов, обеспечивающих при механических и климатических нагрузках, указанных в ТЗ, значения основных характеристик на величину порядка 15—20% лучше допустимых (при серьезных увеличениях массогабаритных и др. характеристик вопрос согласовывается с Заказчиком);
• установка элементов живучести — для обеспечения работоспособности при выходе из строя наименее надежных и, как правило, наиболее сложных узлов (там, где это технически допустимо и целесообразно);
• использование элементов, обеспечивающих штатные, указанные в ТУ на них, режимы работы не более 50—60% от предельно-допустимых (при серьезных увеличениях массогабаритных и др. характеристик элементов вопрос согласовывается с Заказчиком);
• система контроля и диагностики технических средств подсистемы.
3.2. Стадия изготовления
Качество изготовления, также как и качество проектирования системы, во многом определяет надежную ее эксплуатацию. Отметим, что к моменту изготовления системы основные технологические вопросы предприятием-изготовителем должны быть решены, поскольку их согласование с основным проектантом и проектантами подсистем должно проводиться в период проектирования: соответственно, документация, передаваемая изготовителю, должна предусматривать работы, по которым у последнего должен быть производственный опыт.
В то же время должны быть проанализированы вопросы контроля качества изготовления элементов изготавливаемых подсистем, проведен расчет эффективности альтернативных возможностей контроля и т. п.
При поставке покупных подсистем должен быть осуществлен их входной контроль, при котором на основе измеренных параметров рассчитана величина эффективности подсистемы и проведено ее сравнение с величиной, рассчитанной при сдаче изделия на заводе-изготовителе (методика и программное обеспечение к ней должны поставляться вместе с изделием).
Перед передачей изготовленной системы на испытания должен быть проведен расчет ее эффективности, расчет эффективности ее подсистем, проведен анализ результатов расчета.
3.3а. Стадия эксплуатации (техническая система)
Как отмечалось, важнейшим свойством системы, особенно системы длительной эксплуатации (СДЭ), является ее готовность к работе в течение всех лет эксплуатации, обеспечение такого технического состояния системы на всем этапе ее эксплуатации, при котором она способна выполнять функции по назначению с параметрами не хуже указанных в документации. Это обеспечивается, как также указывалось выше, своевременным поступлением информации об уровне эксплуатационной готовности системы, соответствующим подбором обслуживающего систему персонала (коллектива системы) и определенной комфортностью его работы (документация, планы обслуживания, ремонта и т. п. в электронном виде). Дело в том, что при
длительной эксплуатации эффективность работы системы падает, величины параметров отдельных элементов подсистем ухудшаются и соответственно падает отказоустойчивость подсистем и системы в целом — отсюда важной задачей является оперативная оценка возможностей системы для принятия решения об ее использовании по назначению в данный момент времени, имея в виду получение достоверной информации как об эффективности работы каждой подсистемы СДЭ и СДЭ в целом, так и об ожидаемой эффективности действий обслуживающего персонала (с учетом состояния здоровья, психоэмоционального состояния и т. п. каждого члена коллектива).
Использование современных информационных технологий позволяет решить эту задачу путем расчета эффективности функционирования СДЭ на основе оценки (измерения) как состояния ее технических средств, так и состояния организма членов коллектива; весьма существенный момент: комплекс этих работ должен осуществляться оперативно в период проведения расчета, обеспечивая высокую достоверность получаемой информации. Кроме того, отметим, что проведение расчета эффективности функционирования СДЭ является необходимым также при плановых проверках, работах по обслуживанию, ремонте и т. п.
Таким образом, расчет эффективности СДЭ в период эксплуатации проводится, как правило, в двух случаях: в одном случае это периодические плановые расчеты эффективности (ПРЭ) функционирования СДЭ, в другом — внеплановые расчеты эффективности (ВРЭ): при возникновении оперативной задачи или при возникновении отказов. Результатом проведения ПРЭ или ВРЭ, основанных — подчеркнем еще раз — на оценках действующих в подсистемах СДЭ элементов, технических средств и членов обслуживающего их коллектива, является получение информации, позволяющей руководству того или иного уровня принять достаточно достоверное решение как по дальнейшему использованию данного объекта, так
и, при необходимости, по его восстановлению, усилению внимания к сотрудникам и т. п.
Вопросы расчета эффективности СДЭ в период эксплуатации (показатели, критерии, соотношения и т. п.) достаточно подробно рассмотрены
в работах [32, 38]. Вопрос аппаратной реализации расчета эффективности СДЭ решается путем разработки и введения в состав СДЭ Комплекса контроля эффективности работы изделия, системы (КЭРС).
КЭРС предназначен для обеспечения высокой эксплуатационной готовности системы, предупреждения о критичных, предотказных ситуациях и представляет собой вычислитель с соответствующим программным обеспечением (ПО). В вычислитель для каждой подсистемы изделия заносятся нормы, минимально допустимые значения основных, существенных параметров подсистем, определенных документацией, которые называются «первичные показатели» (ПП).
При сдаче, выпуске изделия в вычислитель вводятся измеренные величины ПП, т. е. те величины параметров, с которыми изделие сдается; вычислитель обрабатывает полученную информацию, сравнивая ее с минимально допустимыми, нормированными значениями, и определяет эффективность работы каждой подсистемы изделия и изделия в целом.
Примечание. Эффективность работы системы — число, характеризующее степень выполнения системой поставленной цели, решаемых ею задач на базе учета измеренных величин параметров, и лежащее в диапазоне значений от 0 до 1.
При проведении периодических регламентных работы (РР) по обслуживанию изделия в период эксплуатации определяются новые значения ПП (после эксплуатации изделия в течение некоторого времени часть величин ПП чаще всего изменяется), которые также вводятся в вычислитель; введенная информация обрабатывается аналогичным образом, определяя эффективность работы подсистем изделия и изделия в целом при каждом получении новых данных.
Работа с вычислителем позволяет при получении новых результатов расчета проводить анализ полученных результатов, определяя, за счет каких характеристик подсистемы произошло то или иное ухудшение эффективности ее работы, и принимать соответствующие меры, предупреждая внезапные отказы изделия (внеплановое техническое обслуживание, замена узла, блока, внеплановый ремонт и т. п.).
3.3б. Стадия эксплуатации (коллектив системы)
Современные СДЭ обслуживаются, как правило, коллективами, включающими в себя сотрудников разного уровня ответственности и разной квалификации; требования к профессионализму, здоровью, личностным характеристикам и т. п. членов коллектива являются достаточно серьезными. Эффективность работы СДЭ, относящихся, как отмечалось, к эргатическим системам, определяется как эффективностью работы самой технической системы (ТС), так и эффективностью работы коллектива, который управляет и обслуживает ТС (КУТС). Эффективность работы ТС зависит от эффективности работы составляющих ее элементов (изменение параметров во времени, «поведение» блоков, узлов в процессе эксплуатации и т. д.); эффективность работы КУТС определяется качеством руководства подразделениями КУТС, квалификацией, исполнительностью и др. характеристиками КУТС в целом и каждого члена КУТС. Следует подчеркнуть, что — особенно для пилотов, машинистов, лиц, управляющих атомными электростанциями и т. п. — последняя составляющая часто имеет первостепенное значение, поскольку принятие неправильных, неоптимальных, не вовремя принятых решений руководителем или членом КУТС может иметь весьма серьезные последствия, гораздо большие, чем отказы элементов ТС.
Расчет эффективности работы КУТС проводится в соответствии с рассмотренным ранее подходом. Функция эффективности работы КУТС формируется как на основе учета эффективности работы каждого члена КУТС, так и КУТС в целом. Эффективность работы каждого члена КУТС (в т. ч. руководителей) определяется довольно большим числом факторов: служебное положение, степень подготовки, здоровье, личностные характеристики и т. п., каждый из которых имеет свою значимость. В то же время в работе коллектива, как в единой структуре, весьма серьезную роль играет слаженность работы, уровень доверия как между сотрудниками, так и между сотрудниками и руководством; наличие такой слаженности увеличивает эффективность решения задач персоналом за счет появляющегося системного эффекта, синергической составляющей эффективности работы КУТС.
Примечание. Синергия, синергический эффект (греч. — вместе действующий) — возрастание эффективности деятельности в результате соединения, интеграции, слияния отдельных частей в единую систему за счет системного эффекта [39].
Эффективность работы КУТС определяется рядом факторов и, в первую очередь, эффективностью работы каждого члена коллектива (индивидуума), зависящей от качества руководства службами КУТС (если индивидуум является руководителем высшего, среднего или низшего звена), квалификации, исполнительности, степени подготовки, здоровья, личностных характеристик и т. п.; отметим, что каждая из характеристик индивидуума имеет свою значимость, свой «вес» (в т. ч. в зависимости от должности и профессии — например, очевидно, что такие черты характера, как контактность, доброжелательность, существенно важнее для человека, занимающего руководящую должность, чем для одиночного исполнителя конкретной работы).
В свою очередь, эффективность работы индивидуума зависит от уровня его здоровья, определяемого состоянием, качеством работы подсистем его организма (сердечно-сосудистой, желудочнокишечной, дыхательной и т. п.), и эффективности деятельности его интеллектуальной подсистемы (комплекс разумной деятельности), а также от его личностных характеристик (психотипа, характера, исполнительности и т. п.); отметим, что степень влияния каждой характеристики на выполнение индивидуумом своих должностных обязанностей зависит от должности, специальности и т. п.
Таким образом, эффективность работы подразделений коллектива СДЭ определяется как слаженностью его работы, так и эффективностью выполнения каждым членом коллектива своих должностных обязанностей.
Порядок расчета эффективности работы подразделений коллектива СДЭ (коллектива в целом) следующий:
1. Для каждого индивидуума проводится расчет показателя работы подсистем организма (расчет состояния здоровья индивидуума) в соответствии с методиками, приведенными в [40].
2. Для каждого индивидуума проводится расчет эффективности работы организма (расчет состояния здоровья индивидуума с учетом его интеллекта,
служебной и внеслужебной деятельности и т. п.) в соответствии с методиками, приведенными в [41].
3. Для каждого индивидуума проводится расчет эффективности выполнения членом коллектива своих должностных обязанностей.
4. Для каждого подразделения и СДЭ в целом проводится расчет эффективности его работы.
Надо отметить, что оперативное определение эффективности работы организма может быть осуществлено комплексом, аналогичным КЭРС, который рассмотрен в предыдущем разделе. В этом случае в качестве первичных показателей вводятся результаты осмотра врача и другие требуемые характеристики [40, 41], после обработки которых проводится расчет эффективности работы организма.
Заключение
В заключение отметим, что разработка эргатических систем на основе расчетов их эффективности на всех стадиях жизненного цикла позволяет создать систему с повышенной отказоустойчивостью, предупреждением аварийных ситуаций — с высокой готовностью к выполнению как плановых, так и возникающих вне плана оперативных задач, что определяется:
• высококачественным проектированием — выбором оптимального направления проектирования комплекса с учетом предполагаемых технических, экономических, производственных и эксплуатационных характеристик;
• высококачественным изготовлением — всесторонним контролем качества изготовления как самого комплекса, так и входящих в него подсистем;
• высокопрофессиональным коллективом с необходимыми личностными характеристиками;
• эффективной эксплуатацией комплекса, которая обеспечивается своевременным — на базе проводимых расчетов эффективности — принятием мер при появлении тенденции к возможным отказам его подсистем или членов коллектива (ухудшение эффективности их работы), неукоснительным соблюдением сроков работ по обслуживанию и плановых ремонтов подсистем комплекса и комплекса в целом.
Кроме того, предложенный выше подход — определение оптимального варианта изделия в рамках функционально-однородной группы — целесообразно использовать для проведения сопоставительного анализа при решении проблемы каталогизации.
Литература
1. Крылов А.Н. «Об оценках представленных на конкурс проектов». Собр. соч., т. 1, ч. 1. М. — Л. 1951. стр. 248.
2. Растригин Л.А. Системы экстремального управления. М.: Наука, 1993.
3. Сервинский Е.Г. Оптимизация систем передачи дискретной информации. М.: Связь, 1974.
4. Гуткин Л.С. Оптимизация радиоэлектронных устройств. М.: Сов. радио, 1975.
5. Клиланд Д.И., Кинг В.Ф. Системный анализ и целевое управление. М.: Сов. Радио, 1974.
6. Заде Лотфи А. Основы нового подхода к анализу сложных систем и процессов принятия решений. Сб. статей «Математика сегодня», пер. с англ., М.: Знание, 1974 г., стр. 5—48.
7. Спицнадель В. Н. Теория и практика принятия оптимальных решений. М.: Бизнес-пресса. 2002. — 400 с.
8. Спицнадель В. Н. Основы системного анализа. Учебное пособие. М.: Бизнес-пресса. 2000. — 326 с.
9. ИПИ (CALS) технологии. Основные сведения. ЦНИИ РТК. Сайт: http://www.rtc.ru/ipi/about/about.shtml
10. Зильбербург Л.И., Молочник В.И., Яблочников Е.И. Информационные технологии в проектировании и производстве. СПб: Политехника, 2008. — 304 с.
11. Международная ассоциация по проблемам CALS. Сайт: www.calsnet.ru/information/CALS/
12. ПРИЛОЖЕНИЯ СПРАВОЧНИКА NATO CALS, март 2000 г.
13. CALS — СПРАВОЧНИК НАТО. Версия 2, июнь 2000 г.
14. ОСТ 4.091.090-78. Порядок проведения НИР и ОКР. Руководящие указания по конструированию. Построение и создание.
15. Судов Е.В., Левин А.И., Петров А.В. и др. Технологии интегрированной логистической поддержки изделий машиностроения. М.: ИД ИнформБюро, 2006. — 232 .
16. DEF STAN 00-60 Integrated Logistic Support. Стандарт. Великобритания. МО.
17. Product Data Model, NATO, нормативный документ. v. 410, 2002.
18. AECMA 1000D. Спецификация по подготовке технических публикаций.
19. AECMA 2000М. Спецификация на процедуры управления МТС при сопровождении авиационной и аэрокосмической техники военного назначения.
19а. Компания «Dassault Systemes». Адрес сайта: http:// www.3ds.com/
20. Рындин А., Рябенький Л., Тучков А. и др. Ступени внедрения ИПИ-технологий. Группа компаний «CSoft — Бюро ESG». Адрес сайта: www.csoft.spb.ru/Product/ Product.htm
21. CALS-технологи на производстве. Сайт: www.ipitech. ru/task.html
22. Ware J.E., Kosinski M., Keller S.D. SF-36 Physical and Mental Health Summary Scales: A User's Manual // The Health Institute, New England Medical Center. Boston, Mass.1994. (Методика оценки качества жизни «sf-36 health status survey»). Адрес сайта: http://www.rhinology.ru.
23. Айзенк Г.Й. Тесты IQ. М.: Астрель, АСТ, 2005. — 256 с.
24. Паспорт здоровья. Стенограмма телемоста с Губернатором Красноярского края Хлопониным «Здоровье — наша забота». 23 октября 2007 года. Адрес сайта: http:// hloponin.newslab.ru/2007-10-23.
25. Паспорт здоровья. ООО «Сахалинская Медицинская Помощь». Адрес сайта: http://sakhmedpom.rusmed.ru/.
26. Паспорт здоровья. Министерство здравоохранения и социального развития Самарской области. http:// medlan.samara.ru/, http://medlan.samara.ru/formula/ medikam/pasport.shtm.
27. Дильман В.М. Эндокринологическая онкология. ЛО: Медицина, 1983.
28. Словарь по кибернетике, под ред. Глушкова В.М., ред. Украинской советской энциклопедии, Киев, 1979.
29. ГОСТ Р505.002-2001 «Каталогизация продукции для федеральных государственных нужд. Единый кодификатор предметов снабжения и порядок разработки и ведения разделов федерального каталога продукции для федеральных государственных нужд».
30. Единый кодификатор. Госстандарт России, М., ИПК изд. стандартов, 2002.
31. ГОСТ Р 51725.2-2001 «Каталогизация продукции для федеральных государственных нужд. Термины и определения».
32. Калужский А.Д., Третьяков О.В. Метод оценки изменения эффективности судна в период его экс-
плуатации. Материалы 7-й Общероссийской конференции «Моринтех-2008», СПб, сентябрь 2008 г., с. 364—371.
33. Калужский А.Д. Методология определения эффективности АЗК. К вопросу об информационном обеспечении проектирования, изготовления и эксплуатации сложного оборудования. «Современная АЗС» № 11, 2008 г., стр. 51—62.
34. Калужский А.Д. Системный подход к выбору ТВ РРЛ. «Техника кино и телевидения», № 3, 1999 г., стр. 41—43.
35. Калужский А.Д. Телевизионные судовые комплексы. «625», (в печати).
36. Калужский А.Д. Инструмент выбора поставщика электронных комплектующих изделий. «Снабжение производства электроники», № 1, 2007 г., стр. 7—9.
37. Калужский А.Д. Методика выбора оборудования при комплектовании АЗК. «Современная АЗС», № 1, 2008 г., стр. 61—65.
38. Калужский А.Д. Изменение эффективности работы АЗК в течение жизненного цикла. «Современная АЗС», № 10, 2007 г., стр. 26—35.
39. Современный экономический словарь. М.: ИНФРА-М, 2005.
40. Калужский А.Д. О необходимости и возможности количественной оценки уровня здоровья человека. «Врач и информационные технологии» (в печати).
41. Калужский А.Д. Об эффективности работы организма человека. «Врач и информационные технологии», № 5, 2008, с. 38—42.
Данные об авторе
Калужский Александр Давидович: главный инженер,
к. т. н., ООО «НПП «ЭЛИИС», г. Санкт-Петербург, 91 печ.
работа.
Контактная информация:
199226, Санкт-Петербург, ул. Наличная, д. 36, к. 3, кв. 18.
Тел.: +7 (911) 2127238, e-mail: sakak@mail.ru
