Preview

Надежность

Расширенный поиск
Научно-практический рецензируемый журнал

Журнал «Надежность» издается ежеквартально с 2001 года. Журнал включен в перечень ведущих журналов и изданий высшей аттестационной комиссии (ВАК). С 2010 года журнал выпускается при поддержке ОАО «РЖД». С 2012 года издается на двух языках: русском и английском. Журнал разносторонне освещает проблемы управления структурной надежностью, функциональной надежностью, функциональной безопасностью систем, отказоустойчивостью систем, проблемы сертификации, стандартизации в области надежности, функциональной и информационной безопасности систем. Одной из часто освещаемых тем на страницах журнала являются результаты внедрения комплексной технологии управления ресурсами, рисками и надёжностью на этапах жизненного цикла (УРРАН) объектов железнодорожного транспорта

 

Текущий выпуск

Том 20, № 4 (2020)
Скачать выпуск PDF | PDF (English)

СТРУКТУРНАЯ НАДЕЖНОСТЬ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

3-12 84
Аннотация
Цель. Проведенное исследование направлено на составление аналитической модели надежности объекта в условиях мониторинга технического состояния с постоянным периодом между проверками и с учетом недостоверного контроля и отказов разного вида. Основное назначение модели – расчет и прогнозирование показателей надежности, зависящих от заданных условий. Методы. Модель основана на теории марковских процессов. Применены модели двух типов: модель дискретного процесса в непрерывном времени и полумарковская модель. Математические операции по реализации модели выполнены в матричном виде. Эксплуатация объекта представлена в виде повторяющихся циклов, отделенных друг от друга состоянием восстановления. Модель в непрерывном времени позволяет получить вероятности состояний на периоде между проверками, средние времена нахождения в состояниях и вероятности состояний в конце периода. Вероятности попадания в состояния в конце периода являются исходными для полумарковской модели, с помощью которой получены средние числа попаданий в состояния на одном цикле. Результаты. Расчет среднего времени работоспособного и неработоспособного состояний на одном цикле произведен с использованием среднего числа попадания в состояния и среднего времени нахождения в состояниях. На основе этих параметров получены формулы для расчета коэффициента готовности и коэффициента неготовности. Из приведенной модели следует, что показатели надежности зависят от интенсивностей явных и скрытых отказов, периодичности проверок и ошибок контроля. Приведены результаты расчетов для среднего времени цикла и коэффициента неготовности при разных интенсивностях отказов и для разных вероятностей ошибок контроля. Показано, что среднее время цикла существенно зависит от вероятности ошибки контроля I рода и практически не зависит от вероятности ошибки контроля II рода. Однако коэффициент неготовности практически не зависит от вероятности ошибки контроля I рода, однако имеется существенная зависимость от вероятности ошибки контроля II рода. Выводы. Представленная модель позволяет рассчитать и спрогнозировать показатели надежности с учетом наличия явных и скрытых отказов и параметров системы мониторинга. При проектировании новых и совершенствовании обслуживания существующих систем следует учитывать влияние различных факторов на уровень надежности.
13-20 79
Аннотация
Цель. Предложить читателю взглянуть на надежность глазами конструктора, который обязан разработать изделие с заданными требованиями надежности. Результат такой работы – это еще не надежность как свойство, но способность, присущая конструкции, без которой требуемая надежность проявиться не может. Для проектирования высоконадежных изделий необходимо использовать формализованные практики с четким алгоритмом действий, которые, с одной стороны, не расходятся с положениями теории надежности, а, с другой стороны, должны быть полезными, понятными и доступными каждому конструктору для обеспечения требуемой надежности. Методы. В статье рассмотрены основные подходы, позволяющие конструктору, не нарушая существующих смысловых понятий и сложившейся терминологии надежности, решать задачи надежности технических объектов при проектировании и конструировании на базе инженерных дисциплин и конструкторско-технологических методов обеспечения надежности изделий, начиная с самых ранних стадий жизненного цикла. С использованием таких подходов к надежности, для предупреждения отказов вполне достаточно применять принципы физичности (закономерностей причинно-следственных связей) и физической необходимости (непротиворечия законам природы) порождающих их причин. Результаты. Приведены простые математические модели, с помощью которых составлена обобщенная параметрическая модель функционирования сложных технических систем. Исходя из приведенных моделей следует, что подход к расчету надежности по известным показателям надежности компонентов и элементов может быть заменен на оценку надежности по вероятностям выполнения компонентами и элементами требуемых функций. Данный вывод не только не нарушает положений теории надежности, но и делает надежность действенным инструментом конструктора для достижения заданной надежности. Решение обобщенной параметрической модели функционирования производится с использованием методики конструкторско-технологического анализа надежности, разработанного для анализа и оценки конструкторских решений при проектировании высоконадежных изделий. Заключение. Предлагаемые в статье понятия, подходы, модели и методы, позволяют конструктору относиться к надежности как к работоспособности, развернутой во времени. Такая надежность всегда конкретна и учитывает все специфические особенности изделия. В этом случае процесс конструирования и обеспечение надежности становится единой и неделимой частью работы при создании изделий независимо от их уникальности, серийности изготовления, наличия или отсутствия показателей надежности компонентов и элементов. Но, самое главное, такой подход к надежности, с одной стороны, не противоречит основам современной теории надежности, а, с другой стороны, снимает у конструктора восприятие надежности, как нечто инородное, не связанное с реальной конструкцией.

ДИСКУССИЯ ПО ТЕРМИНОЛОГИИ НАДЕЖНОСТИ

21-24 72
Аннотация
Цель. В настоящей работе представлена разработка автомата надежности. Разработка является концептуальным описанием автомата как структуры терминов фиксированной сложности, показывающей непротиворечивые взаимосвязи и четкие переходы состояний надежности объекта. Описание структуры состояний автомата предполагает последующую разработку вычислительного устройства наблюдения надежности объектов любой природы. В отличие от стандарта, надежность определяется как совокупность состояний – мера соответствия назначению объекта. Назначение определяется как свойство объекта, обусловленное естественным происхождением существования или создаваемого проектируемого применения. В соответствии с данными определениями разработаны альтернативные определения состояний надежности. Наблюдение состояний надежности объекта возможно описать общим алгоритмом. Для постановки задачи используется теория автоматов. Методы. Автоматом надежности будем называть детерминированный, полностью определенный автомат с конечным числом состояний. В теории автоматов свойства объектов рассматривается в пребывании и изменении состояний. Состояния надежности изменяются в мерах нарушения и восстановления назначения объекта. Данные изменения можно представить как ориентированный граф, вершины которого соответствуют состояниям, а дуги соответствуют переходам между состояниями. Поскольку состояния восстановления надежности являются детерминированными, их можно представить как процессы – планируемые, состоящие из работ, мероприятий, процедур, операций. Состояния нарушения надежности являются случайными, поэтому их можно рассматривать как события. Таким образом, наблюдение свойства назначения объекта осуществляется при наблюдении состояний надежности, которые меняются в событиях и процессах. Для описания автомата используются термины и символы стандартов и альтернативные определения состояний, разработанные автором настоящей работы. При соответствующей переработке стандартов должны использоваться другие термины. Работа автомата надежности отображает переходы и варианты переходов. Восстановление проектируется как завершенный и частично незавершенные процессы: а) переход из неработоспособного состояния в работоспособное состояние; б) переход из неработоспособного состояния в неисправное состояние; в) переход из неработоспособного состояния в исправное состояние. Выполненная работа реализована в разработке теоретической и практической надежности организаций, социальных групп и человека. В концепции автомата надежности представлена разработка технического проектирования экспертной системы поддержки принятия решений в летной эксплуатации авиакомпании. Заключение. Технические стандарты требуют предварительной гуманитарной проработки: философской, филологической, логической. Результатом исследований должны быть логические доказательства и обоснования совокупности согласованных, непротиворечивых онтологических терминов: свойство, состояние, событие и других. Комплекс данных результатов после того используется в технических стандартах для формирования и обоснования специальных терминов. Теоретически и практически обоснована возможность переноса отдельных положений современной теории надежности техники для разработки теории надежности объектов нечисловой природы.

БЕЗОПАСНОСТЬ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

25-34 72
Аннотация
Цель. В данной статье обсуждается подход к оценке безопасности систем с искусственным ителлектом (ИИ). Это актуально для тех случаев, когда ИИ используется в системах, связанных с обеспечением безопасности, а также применительно к железнодорожным системам автоматизации, в составе которых предполагается применение средств ИИ. Методы. Основное внимание в работе уделено не столько самому ИИ, сколько оценке его безопасности. Более пристальное внимание к моделям ИИ показывает, что многие из них, в особенности машинное обучение, являются статистическими. Таким образом, при проведении оценки безопасности, помимо выполнения обычных процедур, необходимо подвергнуть анализу модель, используемую в ИИ. Результаты. Часть допустимой интенсивности опасных случайных отказов, предусмотренных для соответствующего уровня полноты безопасности, должна отводиться для вероятностного сбойного поведения системы ИИ. Авторы излагают свои идеи на простых примерах и предлагают тему для научных исследований, разработка которой может сыграть решающую роль при внедрении ИИ в ответственные системы. Заключение. Представлен метод экспертизы безопасности систем с искуственным интеллектом.
35-41 71
Аннотация
Целью статьи является разработка методики, позволяющей получить количественную оценку показателей устойчивости объектов критической информационной инфраструктуры (КИИ) при информационно-технических воздействиях (ИТВ) с использованием данных по результатам экспериментальных исследований на стендовом полигоне. К объектам КИИ относятся информационно-телекоммуникационные сети (ИТКС), информационные системы (ИС), автоматизированные системы (АС) и системы электросвязи, которые применяются в компьютеризированных системах транспорта, энергетики, связи, навигации, промышленном производстве и других областях жизнедеятельности. Под устойчивостью функционирования объектов КИИ в статье понимается способность элементов объектов КИИ сохранять значения параметров функционирования в пределах установленных требований на заданном интервале времени при реализации ИТВ нарушителем. В качестве угроз ИТВ нарушителя – компьютерных атак – рассматриваются целенаправленные программно-аппаратные воздействия, приводящие к нарушению (блокированию, искажению) информационно-вычислительных процессов функционирования объектов КИИ на заданном интервале времени. Разработанная методика основана на экспериментальных исследованиях, методах ускоренных испытаний и расчетных методах оценки устойчивости функционирования объектов КИИ, использованных применительно к специфике системного анализа процессов функционирования ИТКС, ИС и АСУ при имитации ИТВ нарушителя. В качестве показателей в методике предложены два основных типа показателей, вероятности возникновения сбоев и дополнительных (искусственных) сбоев при передаче данных между элементами объектов КИИ, вызванных ИТВ, и вероятности сбоев и дополнительных сбоев в результате ИТВ при обработке информации на объектах КИИ. Включение в состав методики показателей для оценки дополнительных сбоев, обусловленных ИТВ, дает возможность априорного анализа редких и внезапных событий нарушения устойчивости функционирования объектов КИИ. По результатам оценки обосновываются организационно-технические меры информационной безопасности для нейтрализации ИТВ на объекты КИИ. Использование методики предполагает наличие стендовых полигонов (опытных районов) для оценки устойчивости и реальной защищенности объектов КИИ, на которых размещены функциональные аналоги объектов КИИ, имитаторы ИТВ, комплексы средств защиты информации (СЗИ) и ликвидации последствий компьютерных инцидентов. Разработанная методика позволяет оценить значения показателей устойчивости – вероятности успешной передачи данных между элементами объекта КИИ и вероятности успешной обработки информации в элементе объекта КИИ в условиях сбоев на основе инструментально-расчетной оценки процессов функционирования элементов системы при имитации ИТВ на стендовом полигоне.

УПРАВЛЕНИЕ РИСКАМИ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

42-49 70
Аннотация
Цель. В управлении инфраструктурными объектами возникает множество задач принятия решений, требующих оценивания альтернатив в условиях отсутствия четких критериев. Достаточно часто среди них встречаются задачи, в которых необходимо учесть разнообразное количество факторов. Данные факторы, как правило, относятся к различным областям знаний и требуют привлечения экспертов, обладающих компетенциями в данных областях. Так, например, к оценке инфраструктурных объектов могут быть привлечены экономисты, специалисты по земельному праву, экологи, специалисты по логистике, инженеры-проектировщики и другие узкопрофильные специалисты. Зачастую задачи усложняются тем, что существует большое множество альтернатив. В таких случаях достаточно сложно бывает организовать даже первичную экспертизу, целью которой будет являться уменьшение количества вариантов для дальнейшего рассмотрения. Основной целью работы является разработка модели оценивания критериев, влияющих на целесообразность модернизации инфраструктурного объекта, позволяющей учесть факторы из различных областей знаний, а также разработка методики, позволяющей упростить процесс оценки большого количества альтернативных вариантов. При этом данные оценки могут быть выражены в разных форматах: как количественно, так и качественно. Данные подходы получили применение в задаче ранжирования аэропортов с целью отбора аэропортов на статус аэропортов-кандидатов в Московский авиационный узел (МАУ). Особенностями данной задачи как раз является большой набор разнообразных факторов, которые требуется учесть, а также большое количество альтернативных вариантов – более 30 аэропортов, находящихся в радиусе 300 километров от Москвы. Методы. Применена модель синтеза рисков, опирающаяся на экспертные данные, характеризующие критерии, которые влияют на искомый риск, а также величины ущербов для каждого из объектов по данным критериям. Для оценки критериев использован метод, основанный на парных сравнениях, позволяющий экспертам задавать неточные и неполные оценки предпочтений сравниваемых альтернатив. Для оценки величины ущербов применен метод перевода качественных оценок в количественные, а также масштабирования количественных данных в количественную оценку ущербов. Результаты. В результате применения сформулированных в статье идей были определены величины вклада одиннадцати критериев, влияющих на достижение цели по разгрузке МАУ. По данным критериям были оценены частные риски для аэропортов в радиусе 300 километров от Москвы, и получены интегральные риски от модернизации каждого из аэропортов. Затем был составлен рейтинг аэропортов по величине риска от модернизации. Заключение. Предложенный метод обладает универсальностью и может быть применен для решения задач принятия решения в условиях неопределенности в тех областях, где требуется привлечение экспертов разного уровня подготовки и знания предмета оценки и требуется учет множества факторов в совокупности с большим разнообразием альтернатив.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ НАДЕЖНОСТЬ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

50-60 77
Аннотация
Цель. Целью настоящей работы является разработка схемы оценки показателей приоритета разведывательно-ударных и ударных беспилотных летательных аппаратов (БЛА). Методы. При разработке схемы оценки показателей приоритета БЛА использован математический аппарат метрического анализа и известные экспертные оценки показателей для части БЛА. Результаты. Разработана схема оценки показателей приоритета БЛА. Выводы. Предложенная схема оценки приоритетности БЛА может быть использована при выборе рациональных решений при создании (покупке) БЛА.
61-66 68
Аннотация
Цель. В статье описывается исследование повышения надежности прогноза стрессоустойчивости при профессиональном психологическом отборе (ППО) кандидатов в военное летное училище с применением объективирующей методики авторской разработки «Оценка стрессоустойчивости». Стрессоустойчивость (СУ) (нервно-психическая устойчивость, НПУ) является важным профессиональным качеством из психофизиологического блока и служит одним из факторов, обеспечивающим успешность как летного обучения, так и дальнейшей профессиональной летной деятельности. Однако методики, рекомендованные нормативными документами для определения СУ при прохождении ППО, отличаются недостаточной эффективностью и подвержены влиянию субъективных факторов. Поэтому сохраняется актуальная потребность в объективной и тем самым более эффективной методике. Методы. Методика разрабатывалась на основании анализа тематической литературы и собственного опыта. Подбор стрессовых стимулов и методик регистрации показателей осуществлялся на основании их эмпирической проверки. Стрессогенность стимулов в этой методике подтверждалась повышением частоты пульса на 40 – 100% и выше, соответствующими поведенческими проявлениями и существенной динамикой продуктивности умственной деятельности в процессе выполнения тестовых заданий. Из методов математической статистики в статье применялся корреляционный анализ. Результаты. Методика оценки СУ реализована на основе многофункционального психофизиологического комплекса «Реакор» научно-производственной конструкторской фирмы «Медиком МТД» г. Таганрога, со встроенным в программное обеспечение комплекса авторским сценарием проведения методики. Для стресс-стимульного материала и контрольной оценки работоспособности были выбраны арифметические усложненные задания, выполнение которых активируют больший объем (областей) головного мозга, чем при решении вербальных тестов. Для исключения эффекта привыкания и заучивания, тестовые арифметические задания подавались на экран компьютера в случайном порядке по одному заданию. Значение интервала времени между отдельными заданиями в 3-4 секунды было выбрано, основываясь на данных авиационной психологии и путем апробации на выборке курсантов. Выборка испытуемых составила 1135 кандидатов мужского пола на поступление в высшее военное летное училище в 2016 г. Корреляционный анализ показывает, что связи между показателями внешнего критерия (успешность в тренажерной подготовке и успешность прохождения летной практики) и интегральным показателем СУ являются статистически значимыми: чем выше показатель СУ, измеренный в процессе ППО с помощью методики оценки СУ, тем более высокие экспертные оценки за тренажерную подготовку и летную практику. Заключение. Таким образом, проведенные исследования показали, что применение разработанной методики оценки СУ в ППО в высшее военное летное училище обеспечивает повышение прогноза СУ у отобранных кандидатов как психофизиологического фактора профессиональной эффективности и надежности летного персонала.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.