CC BY
5УДК 621.397.42 Соломенникова У.В., Гольцова О.Б., Алиев Э.В.
Соломенникова У.В.
бакалавр
Ижевский государственный технический университет им. М.Т. Калашникова (г. Ижевск, Россия)
Гольцова О.Б.
кандидат технических наук Ижевский государственный технический университет им. М.Т. Калашникова (г. Ижевск, Россия)
Алиев Э.В.
кандидат технических наук Ижевский государственный технический университет им. М.Т. Калашникова (г. Ижевск, Россия)
РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ
Аннотация: надежность - свойство изделии сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров в заданных режимах и условиях применения. Долговечность, работоспособность и безотказность - это важнейшие показатели качества для всех видов продукции, производимой на предприятии. Для подтверждения необходимого уровня качества, бывает недостаточно информации, получаемой при эксплуатации, в статье представлены пути решения данной проблемы.
Ключевые слова: надежность, испытания, сложные системы.
Введение.
Надежность - свойство изделии сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонт и хранение и транспортирование.
Надежность характеризуется такими показателями как безотказность, ремонтопригодность, долговечность и сохраняемость. Каждый из этих параметров рассчитывается и учитывается при проектировании и производстве новой продукции. Но важным аспектом в обеспечении надежности изделия, является подтверждение данного показателя, что порой является непростой задачей в связи с малой наработкой изделий за весь жизненный цикл.
1. Надежность систем.
Для разработки алгоритма определения надежности системы необходимо провести анализ имеющейся информации. Теория надежности изучает - отказы технических элементов и систем в целом, критерии и количественные характеристики надежности, методы анализа и повышения надежности элементов систем на этапах проектирования, изготовления и эксплуатации, методы испытания технических средств на надежность, методы оценки эффективности мероприятий по повышению надежности. Математической основой для расчетов является теория вероятности, поскольку отказ - это событие случайное.
При проектировании нового продукта на предприятии составляется Программа обеспечения надежности. Это документ, устанавливающий комплекс взаимоувязанных организационных и технических мероприятий, методов, средств, требований и норм, направленных на выполнение установленных в документации на изделие требований к надежности. [1]
На рисунке 1 при помощи диаграммы IDEF0, указано как обеспечивается надежность системы на заводе ООО «ИРЗ». Использованные сокращения КД-
конструкторская документация, ТЗ-техническое задание, ТУ-техническое условие, Справочники [2].
Рисунок 1. Функциональная модель надежности.
На рисунке 2 представлена декомпозиция схемы, представленной на рисунке 1. Ключевые точки для обеспечения надежности - это проектирование системы, испытание опытного образца, и эксплуатация. При получении информации с этих этапов ЖЦП можно управлять надежностью системы, вносить коррективы в конструкцию и документацию. При непрерывном отслеживании изменений состояния системы можно понять причины возникающих отказов, поведение слабых узлов и компонентов и своевременно решить возникающие неполадки.
Рисунок 2. Функциональная модель.
На основе классической модели обеспечения надежности предлагается внести некоторые изменения на ключевых стадиях.
Конечной целью расчетов надежности системы является оптимизация конструкторских решений и параметров, режимов эксплуатации, организации ремонтов и обслуживания. Именно для этого с момента проектирования важно оценить надежность системы, ее слабые элементы и меры повышения надежности.
Разделим ЖЦП системы на три части. Этап проектирования, этап испытаний и этап эксплуатации. Отразим методы повышения надежности в таблице 1.
Таблица 1. Методы.
Проектирование Анализ аналогов (метод подобпя) Поиск п использование сходства, подобия и сопоставление с другими аналогичными объектами.
Учет сервис-фактора Учет характера нагрузки на систему во время эксплуатации.
Экспертные коэффициенты Мастера на основе своих знаний и опыта указывают на слабые узлы в изделии и на что нужно обратить особое внимание при расчетах и сборке.
Испытания Создание искусственной модели из дешевых материалов Метод поможет оценить взаимодействие комплектующих в нестандартных узлах.
Испытание компонентов Использовать в конструкции стандартные комплектующие, работу которых можно оценить в других изделиях.
Ускоренные испытания Проверка всех режимов работы, указанных в ТУ при повышенных ВВФ (температура, давление, влажность и т.п.).
Эксплуатация Сбор данных у потребителей Расчет надежности на основе данных о наработке и отказах у потребителей.
Данные методы помогут увеличить надежность систем, за счет дополнительной наработки и проверки работоспособности изделий и систем.
2. Составление алгоритма.
Алгоритм- это набор последовательных действий, для достижения поставленной цели, представленный в виде графиков или блок-схем. Этот метод поможет представить нововведения предлагаемые для определения надежности системы.
Выбранные методы соберем в единый алгоритм и представим его на рисунке 3.
Рисунок 3. Алгоритм обеспечения надежности.
Рассмотрим подробнее каждый этап и составим на них отдельные алгоритмы.
На рисунке 4 представлен алгоритм определения надежности системы на этапе проектирования.
По сравнению с действующей системой расчета, предлагается внедрение нескольких альтернатив.
Во-первых, провести исследование аналогов системы и на его основе внести корректировки в систему.
Во-вторых, положиться на опытных конструкторов и доверить им внесение экспертных коэффициентов для точного расчета. Мастера и конструктора разработчики на основе своего опыта и знаний могут сказать в каких узлах могут быть проблемы, как это предотвратить и на что стоит обратить внимание при проектировании и сборке.
В-третьих, внедрить коэффициент использования (сервис-фактор), нужно учитывать тип нагрузки, число включений в час, и время работы в сутки. Сервис-
фактор используют для оценки надежности и долговечности мотор-
редуктора, показывает его устойчивость к снижению ресурса при перегрузках. [3] Использование данного коэффициента поможет оценить степень нагрузки системы в период испытаний и эксплуатации, что поможет соотнести эмпирические значения с теоретическими расчетами.
Рисунок 4. Алгоритм обеспечения надежности на этапе проектирования.
Рисунок 5. Алгоритм обеспечения надежности на этапе испытаний.
На рисунке 5 представлен алгоритм определения надежности на этапе испытаний. Предлагается использовать несколько вариантов испытаний, которые при необходимости возможно проводить совместно.
Проведение ускоренных испытаний проводится и на данный момент. Этот метод позволяет в ускоренные сроки проверить работу системы в самых экстремальных условиях. Если системы выдерживает, то ее считают пригодной и отправляют в летные испытания.
Если же системы новая и изготовление, и испытание будет дорогостоящим процессом, то предлагается сделать анализ стандартных комплектующих, которые будут в системе. При проведении анализа можно будет узнать, как ведут себя комплектующие в разных узлах, с какими проблемами сталкивались мастера. На основе подобного анализа можно исправить ошибки, улучшить систему.
В улучшении надежности может помочь искусственная модель. На ее основе можно проверить взаимодействие всех компонентов, как ведут себя комплектующие в нестандартных узлах.
Этап эксплуатации показывает, насколько расчеты и конструкционные решения обеспечивают надежности системы. А для подтверждения расчетной надежности необходимо рассчитать эксплуатационную надежность системы. Для этого необходимо собрать информацию о наработке и об отказах системы на этапе летных испытаний в составе составной части и в полете. Алгоритм определения надежности представлен на рисунке 6.
Рисунок 6. Алгоритм обеспечения надежности на этапе эксплуатации.
Для нашей проблемы и для обобщения ранее представленных алгоритмов составим модель управления надежностью.
В модели отражены этапы производства системы и внешние воздействующие факторы влияющие на надежность системы.
На рисунке 7 представлена модель определения надежности систем. Показана обратная связь от потребителей и управляющее воздействие от руководителей, влияющие на обеспечение надежности системы.
Рисунок 7. Модель управления надежностью.
Такие как вышестоящие органы управления, которые на основе отчетности о системе понимают решения о модернизации системы, методик и о выделении средств на новые разработки. Поставщики влияют на качество поставляемого сырья и комплектующих. Процесс определения и обеспечения надежности представлен на этапах проектирования и испытаний с обновленными методиками. Потребители являются не менее важным звеном в определении надежности, на основе их отзыва о работе эксплуатации, предоставленным данным о наработке и отказах системы на разных этапах отработки во многом улучшат конечный расчеты надежности эксплуатационной надежности.
Заключение.
В статье представлен анализ существующих методик обеспечения надежности систем. Также было предложено несколько методов, которые при внедрении помогут увеличить уровень надежности.
Был проведен анализ методик определения надежности. Для проектирования были выбраны: метод подобия, экспертные коэффициенты и создание искусственной модели. Внедрение их в расчеты, с учетом всех поправок, которые внесут опытные мастера и аналитики, поможет скорректировать показатели расчетной и эксплуатационной надежности.
На этапе испытаний были выбраны методики для повышения надежности такие как создание искусственной модели и расчет надежности стандартных комплектующих. Использование этих методов поможет изучить работу комплектующих в различных узлах, проанализировать их слабые стороны и преимущества. Также появится возможность испытаний нестандартных узлов для модернизированных систем.
Составленная модель управления показывает влияние всех внешних воздействующих факторов на надежность системы. Эта модель обобщает все ранее представленные алгоритмы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. ГОСТ Р 27.001-2009 Национальный стандарт российской федерации. Надежность в технике. Система управления надежностью. Основные положения // Консорциум Кодекс URL: https://docs.cntd.ru/document/1200078693;
2. Прытков С.Ф., Горбачева В.М. Справочник. Надежность электрорадиоизделий. - Москва: 2002. - 574 с.;
3. Сервис-фактор // РусАвтоматизация URL: https://rusautomation.ru/articles/servis-faktor
Solomennikova U. V., Goltsova O.B., Aliev E. V.
Solomennikova U.V.
Izhevsk State Technical University (Izhevsk, Russia)
Goltsova O.B.
Izhevsk State Technical University (Izhevsk, Russia)
Aliev E.V.
Izhevsk State Technical University (Izhevsk, Russia)
DEVELOPMENT OF ALGORITHM FOR DETERMINING RELIABILITY OF COMPLEX SYSTEMS
Abstract: reliability is the property of a product to keep the values of all parameters in time within the established limits in the specified modes and conditions of use. Durability, efficiency and reliability are the most important quality indicators for all types of products manufactured at the enterprise. To confirm the required level of quality, there may not be enough information obtained during operation, the article presents ways to solve this problem.
Keywords: reliability, testing, complex systems.
