CC BY
32
Samsonovich Semen Lvovich, doctor of technical sciences, professor, samsonovich40@mail.ru, Russia, Moscow, Moscow Aviation Institute (National Research University)
УДК 623.486
СТРАТЕГИИ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИМ СОСТОЯНИЕМ ИЗДЕЛИЙ ВООРУЖЕНИЯ НА СТАДИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
И.Г. Вольф, А.А. Муралев, И.И. Ихтисанов
Рассматриваются две стратегии управления техническим состоянием вооружения: профилактическая и ремонтная. Выделяются их преимущества и недостатки, раскрываются методы использования профилактической стратегии, рациональные режимы их применения, которые призваны оказывать помощь при решении профилактических задач по определению оптимальной стратегии управления техническим состоянием изделий вооружения на стадии эксплуатации для каждого технического воздействия.
Ключевые слова: техническое состояние, изделия вооружения, стратегии управления, эксплуатация вооружения, наработка, отказ.
Руководство подразделений Росгвардии предъявляет высокие требования к состоянию ремонтных органов и подразделений. Высокое качество выполняемых работ при минимальных финансовых затратах, а также не значительное время простоя вооружения при проведении технического обслуживания и ремонта (ТО и Р). Выполнение этих требований напрямую зависит от обученности личного состава, стоимости и характеристик технологического оборудования. Специализация и централизация при проведении ТО и Р вооружения определяется стратегией обеспечения работоспособности изделий.
На практике применяют следующие стратегии обеспечения работоспособности изделий вооружения: профилактическая и ремонтная.
Основываясь на многочисленных научных изысканиях [1-6], все отказы и неисправности вооружения можно подразделить на профилактиру-емые и непрофилактируемые. К непрофилактируемым отказам и неисправностям относятся те, наступление которых невозможно заранее предвидеть на конкретном образце вооружения. Данные внезапные отказы и неисправности, предотвращать экономически нецелесообразно. К непро-филактируемым отказам и неисправностям применяется стратегия 1 (ремонтная), заключающаяся в своевременном устранении неисправностей и отказов при их возникновении [2]. В случае применения стратегии 1 удельные затраты на ремонт изделия (С1) будут представлены следующим образом:
г = £ =_-__(1)
1 х \*таххГ{х)(1х (1)
хтт
где х - наработка; / (х) - плотность вероятности отказа; х, хтах и хтп - соответственно средняя, максимальная и минимальная наработки на отказ; с - разовые затраты на устранение отказа.
Преимущество стратегии 1 - в простоте ее применения, существенным недостатком является - несвоевременность определения технического состояния образца вооружения. В этой связи выявляются сложности в планировании и организации ТО и Р вооружения.
Стратегия 2 (профилактическая) как правило применяется для группы отказов и неисправностей, которые можно определить заранее. Вычисление профилактируемых отказов и неисправностей осуществляется, на основе определенных критериев эффективности (снижение затрат на ТО и Р, поддержание требуемого уровня безопасности эксплуатации и т.д.). Данная стратегия основывается на поддержании технического состояния изделия в готовности к боевому применению, предупреждении возникновения отказов и неисправностей. Применение данной стратегии целесообразно при проведении предупредительной замены различных деталей, узлов, механизмов оружия, диагностике, планово-предупредительного технического обслуживания и т.д.
Учитывая специфику обоих стратегий затраты на поддержание работоспособного состояния изделий вооружения по стратегии 2 (<Лп), в основном на порядок ниже аналогичных затрат предусмотренных стратегией 1 (с). Соответственно соотношение данных стратегий можно представить следующим образом: с>>йп, что указывает на основной показатель эффективности профилактической стратегии.
В процессе применения профилактической стратегии на каждый вид вооружения устанавливается определённая периодичность проведения технического обслуживания (ТО), которое зависит от настрела (наработки), периода эксплуатации и т.д. [7]. По итогам проведения ТО изделию восстанавливают исходное, либо близкое к этому состояние.
В настоящее время на практике применяют два метода использования стратегии 2:
1) первый метод (2-1) - «планирование воздействий по наработке с доведением параметра технического состояния до нормы» [8]. В данном методе по достижению определенного настрела (наработки), периода эксплуатации изделия устанавливается периодичность технического обслуживания, в соответствии с которой изделие восстанавливается до заданных технической документацией параметров.
2) второй метод (2-2) «планирование контроля параметра технического состояния по наработке с доведением до нормы в зависимости от фактического и допустимого значений параметра технического состояния» [8]. На основе периодического контроля технического состояния принимается решение и производятся определенные действия по восстановлению технических параметров изделия, для доведении технического состояния до требуемого уровня.
Учитывая оба метода данной стратегии можно утверждать, что профилактическая стратегия представленная в формуле (2) включает в себя две части - контрольную и исполнительскую:
dn = dK + kdu , (2) где dn - стоимость профилактики либо ТО; dk - стоимость контрольно-диагностической части операции профилактических работ либо ТО; k -коэффициент количества повторений исполнительной части операции профилактики либо ТО; dn- стоимость исполнительной части операции профилактики либо ТО.
Далее представлен метод 2-1, в котором dn=dM. Использование стратегии 2, в данном случае, в чистом виде невозможно, ввиду того, что даже при небольшой наработке изделия существует вероятность отказа. Поэтому необходимо ввести допустимую вероятность отказа F (риск), в таком случае, периодичность ТО или предупредительного ремонта (lp) равна х min < lp < x Тогда устранение возникших отказов, до окончания периода lp, происходит по стратегии 1. Для устранения отказов изделия при применении стратегии 1 или стратегии 2 стоимость работ равна c. На практике целесообразно применять вероятность безотказной работы R либо допустимую вероятность отказа F. Тогда устранение отказов при средней наработке будет выглядеть следующим образом [5]:
¿р. lf(l)dl
Vv= Zm........(3)
хт
¿р. ты
xmin
При реализации стратегии 2 можно выделить существенные преимущества:
- затраты на профилактические работы по поддержанию изделия в исправном состоянии, гораздо ниже, чем производство ремонта при возникновении отказа;
- после профилактики имеется гарантия надежной работы изделия на определенный период.
При реализации стратегии 2-1 имеется основной недостаток заключающийся в неполном использовании ресурса изделия, так как планово-предупредительные работы проводятся при средней наработке, которая меньше средней наработки изделия до полного отказа (lp< x). Кроме того стратегия 2 требует организацию планирования профилактических работ и своевременный их учет [9].
Компенсировать недостатки стратегии 2-1 возможно при соблюдении неравенства c>>d. Поэтому целесообразно опираться на экономико-вероятностные методы, которые учитывают соотношения c/d и lp/ x=ß0 (где ß0 - коэффициент рациональной периодичности), а также законы распределения данных величин.
В случае применения метода 2-1 удельные затраты на производство работ будут сопоставимы отношению средней стоимости одной операции к средней наработке изделия с учетом отказа части деталей [9], их соотношение представлено в формуле (4):
С2-1 =-—. (4)
Дифференцируя dC2-l/dl=0 , необходимо определить оптимальную периодичность которая соответствует C2-1min. Если выполняется неравенство C2-lmin<Cl (Формула (1)), то в данном случае оптимально применимый метод стратегии 2-1. В обратном случае будет целесообразно применение стратегии 1.
При реализации профилактической стратегии предварительного контроля (2-2) удельная стоимость операций будет выглядеть следующим образом:
С = ср+(ак+йи)я1+акк2 = cF+д(dfe+fcdи) ^
где R1 - вероятность выполнения исполнительной и контрольной частей профилактической операций; R2 - вероятность выполнения только контрольной части.
При условии выполнения неравенства C1>C2-1min>C2-2min максимально предпочтительна стратегия 2, с выполнением предварительного контроля (2-2), в процессе проведения которого устанавливается наработка изделия - периодичность проведения ТО. В процессе проведения ТО изделия необходимо выполнять контроль параметров технического состояния, учитывая который и принимается решение о необходимости выполнения исполнительной части операции.
Учитывая приведенную информацию, любой специалист, при решении профилактической задачи по определению оптимальной стратегии управления техническим состоянием изделий вооружения на стадии эксплуатации для каждого технического воздействия может осуществить выбор одной из возможных стратегий и определить для нее рациональные режимы применения. При этом надо учитывать характеристики операций по стоимости, а также вариации случайных величин [10] (настрел или наработка; предельное состояние; техническое состояние при назначенном настреле или наработке; периодичность ТО).
Совмещение стратегий управления техническим состоянием изделий вооружения на стадии эксплуатации и способов их реализации должны базироваться на тщательном технико-экономическом анализе, основанном на актуальной информации по надёжности, сведениям о стоимости операций, расходу материалов, временных затратах и т.д.
Список литературы
1. Дедков В.К., Северцев Н.А. Основные вопросы эксплуатации сложных систем. М.: Высшая школа, 1976. 406 с.
2. Барзилович Е.Ю. Модели технического обслуживания сложных систем. М.: Высшая школа, 1982. 231 с.
170
3. Буренок В.М. Проблема создания системы управления полным жизненным циклом вооружения, военной и специальной техники // Вооружение и экономика. 2014. № 2 (27). С. 4-9.
4. Кежаев В. А., Чубасов В. А. Методика системного анализа адаптивного управления техническим состоянием ракетно-артиллерийского вооружения // Известия РАРАН. 2018. № 1 (101). С. 87-93.
5. Муралев А.А., Хамов А.А. Анализ технологической схемы технического обслуживания вооружения // Сб. ст. V Всерос. научно-практич. конф. «Калашниковские чтения». Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2018. С. 388393.
6. Пушкарев А.М., Вершинин А.А., Вольф И.Г. Прогнозирование износа артиллерийских стволов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. Вып. 12. Ч. 1. С. 13-17.
7. Буравлев А.И. Методика оценки военно-технического уровня парка ВВТ в ходе реализации программных мероприятий по их закупке и ремонту // Военная экономика. 2016. № 4 (37). С. 91-103.
8. Чубасов В.А., Алешин А.С. Основные принципы и критерии адаптивного управления техническим состоянием ракетно-артиллерийского вооружения // Известия РАРАН. 2017. № 4 (99). С. 99104.
9. Буравлев А.И., Пьянков А.А. Управление техническим обеспечением жизненного цикла вооружения и военной техники. М.: Изд-во. «Граница», 2015. 304 с.
10. Силкин А.Т., Белорозов М.С., Макаров О.В. Методический подход к прогнозированию технического состояния парка ВВСТ ПВО на ближайшую и долгосрочную перспективу // Вопросы радиоэлектроники. 2018. № 6. С. 54 - 60.
Вольф Илья Григорьевич, канд. техн. наук, доцент, начальник кафедры, ilvolf@yandex.ru, Россия, Пермь, Пермский военный институт войск национальной гвардии РФ,
Муралев Андрей Александрович, канд. пед. наук, доцент, muralev-a@mail.ru, Россия, Пермь, Пермский военный институт войск национальной гвардии РФ,
Ихтисанов Ильнар Ильдарович, преподаватель, alfione83@,mail.ru, Россия, Пермь, Пермский военный институт войск национальной гвардии РФ
STRATEGIES FOR MANAGING THE TECHNICAL CONDITION OF ARMS PRODUCTS
IN THE OPERATION STAGE
I.G. Wolf, A.A. Muralev, I.I. Ikhtisanov
The article discusses two strategies for managing the technical state of weapons: preventive and repair. Their advantages and disadvantages are highlighted, methods for using a preventive strategy, rational modes of their application are revealed, which are de-
171
signed to assist in solving preventive problems in determining the optimal strategy for managing the technical condition of weapons at the operational stage for each technical impact.
Key words: technical condition, weapons products, control strategies, operation of weapons, operating hours, failure.
Wolf Ilya Grigorievich, candidate of technical sciences, docent, head of department, ilvolfayandex. ru, Russia, Perm, Perm Military Institute of the National Guard of the Russian Federation,
Muralev Andrey Alexandrovich, candidate of pedagogical sciences, docent, muralev-aa mail. ru, Russia, Perm, Perm Military Institute of the National Guard of the Russian Federation,
Ikhtisanov Ilnar Ildarovich, lecturer, alfione83 a mail. ru, Russia, Perm, Perm Military Institute of the National Guard of the Russian Federation
УДК 004.942
МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРЕМЕННЫХ СОСТОЯНИЙ
В 81МШТЕСИ
Ф.С. Беклемищев, В.А. Селиванова
Описывается решение уравнений движения механической системы с использованием уравнений Гамильтона и переменных состояний в среде SimInTech. Моделирование выполняется для системы с двумя степенями свободы. Решение, полученное через блок «Переменные состояния», сравнивается с альтернативными вариантами: с использованием второго закона Ньютона и уравнений Лагранжа; блоков «Передаточная функция общего вида»; блоков библиотеки «Механика».
Ключевые слова: моделирование, механическая система, уравнения движения, переменные состояния, автоматическое управление.
В статье выводятся уравнения движения механической системы с двумя степенями свободы с использованием второго закона Ньютона. Далее эти же уравнения определяются при помощи уравнений Лагранжа второго порядка. Моделирование осуществляется с использованием среды SimInTech [1]. Для определения свойств блока «Переменные состояния» в выбранной программе используются уравнения Гамильтона, а для блока «Передаточная функция общего вида» выполняется преобразование Лапласа импульсной характеристики системы. В заключительной части выполняется моделирование исследуемой системы при помощи блоков библиотеки «Механика», которые не требуют вывода каких-либо уравнений. Полученные в виде временных графиков результаты сравниваются между собой.
