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 21, № 1 (2021)
Скачать выпуск PDF | PDF (English)

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ В ЗАДАЧАХ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ 

4-10 46
Аннотация

Целью статьи явилось создание метода включения информации о цензурированиях для уточнения оценки кривой усталости композитов. Цензурированные образцы – это не разрушившиеся к концу испытаний образцы, для которых зафиксирована некоторая наработка. Необходимо отметить, что в настоящее время исследователи часто игнорируют данные о наработках не разрушившихся к концу испытаний образцов, что не представляется оправданным с точки зрения экономии средств и надежности статистических выводов. Информация о цензурированиях весьма содержательна с точки зрения прочности, надо только иметь инструмент, чтобы ей воспользоваться. Это указывает на актуальность настоящей работы.

Метод заключается в имитационном моделировании на основе статистического метода бутстрэп, относящегося к группе методов с интенсивным использованием вычислений на компьютере. В процессе разработки метода были рассмотрены подходы, применяемые ранее (в частности, для металлов). В рассмотренном примере применения метода используются данные, взятые из литературных источников.

Результаты. Показан пример усталостных испытаний, проведенных авторами статьи, с большим количеством цензурированных образцов. Проведено сопоставление результатов, полученных с применением метода, с реальными данными. Показано, что качество статистической оценки повышается за счет применения метода. Приведены некоторые соображения по поводу инструмента механических испытаний для контроля качества. Обсуждается источник разброса данных при усталостных испытаниях.

Выводы. Применение метода поможет включить информацию о цензурированных образцах в оценку кривой усталости. Для исследователей, занимающихся экспериментальным исследованием сопротивления усталости композитных материалов, предлагаемый метод может оказаться весьма полезным. Он учитывает характерные особенности исследований прочности композитов (большой разброс свойств и отсутствие неограниченного предела усталости). Метод позволит учесть важную, но не всегда востребованную до сей поры информацию об образцах, проработавших определенное число циклов, но не разрушившихся.

11-16 68
Аннотация

Метод анализа иерархий, разработанный Томасом Саати, является замкнутой логической конструкцией, которая обеспечивает с помощью простых и хорошо обоснованных правил решение многокритериальных задач, включающих как качественные, так и количественные факторы, причем количественные факторы могут иметь разную размерность. Метод основан на декомпозиции задачи и представлении ее в виде иерархической структуры, что позволяет включить в иерархию все имеющиеся у лица, принимающего решение, знания по решаемой проблеме и последующей обработке суждений лиц, принимающих решения. В результате может быть выявлена относительная степень взаимодействия элементов в иерархии, которые затем выражаются численно. Метод анализа иерархий включает процедуры синтеза множественных суждений, получения приоритетности критериев и нахождения рейтингов сравниваемых альтернатив. Существенным ограничением метода является требования согласованности матриц попарных сравнений для корректного определения весов сравниваемых альтернатив. Цель статьи – рассмотреть нетрадиционный подход к решению задачи оценки рейтингов альтернатив на основе их парных сравнений, которая возникает при анализе предпочтений экспертов в различных областях исследований. Обсуждены подходы к формированию матриц парных сравнений с учетом проблемы согласованности таких матриц и оценки компетентности экспертов.

Метод. Использован метод анализа иерархий, модели и методы теории Марковских процессов.

Результат. Предложен способ использования транзитивного графа марковского процесса в задаче экспертного ранжирования объектов некоторой генеральной совокупности с учетом компетенций и уровня подготовки экспертов, участвующих в попарном сравнении. Предложено использовать стационарные вероятности марковского процесса в качестве соотношения приоритетов (весов) сравниваемых объектов. Приведен алгоритм построения финальной шкалы сравнения с учетом степени компетентности экспертов.

Вывод. Процедуры принятия решений, в которых экспертам предлагается выбрать наилучший(ие) вариант(ы) из допустимого множества, достаточно часто используются в самых различных областях для проведения оценки и определения приоритетности целей и т.п. Описанный метод можно применять не только для сравнения объектов, но и для решения более сложных задач групповой экспертной оценки: планирования и управления, прогнозирования и др. Использование метода способствует объективности анализа при сравнении альтернативных вариантов с учетом различных аспектов их последствий, а также отношения лица, принимающего решение, к этим последствиям. Предлагаемый модельный подход позволяет лицу, принимающему решение, выявлять и уточнять его предпочтения, и, соответственно, выбирать решения, согласованные с этими предпочтениями, избегая логических ошибок в длинных и сложных цепочках рассуждений. Предлагаемый подход может быть использован и при групповом принятии решений, описании процедур, исправляющих отсутствие знаний конкретного эксперта, используя информацию, предоставленную остальными экспертами

17-22 38
Аннотация

Любой процесс разработки технических изделий должен включать проведение испытаний на надежность. Если в процессе эксплуатации нормой является восстановление изделия после наступившего отказа, то в качестве планов испытаний на надежность обычно используют планы испытаний типа NBt, NBR, NБt и NБR, где N – число испытуемых однотипных изделий; t – время испытаний каждого из N изделий; R – число отказов; B (Б) – характеристика плана, означающая, что работоспособность изделия после каждого отказа в течение срока испытаний восстанавливается (не восстанавливается). Обычно символы NBt и NBR обозначают, что в процессе испытаний отказы восстанавливаются мгновенно. Чтобы не путать планы NBt, NBR, NБt и NБR с планами испытаний с длительным временем восстановления, будем последние обозначать соответственно символами NB!t, NB!R, NБ!t и NБ!R. Упростим постановку задачи и потребуем для планов испытаний типа NB!t, NB!R, NБ!t и NБ!R выполнение условия D = R, где D – число восстановлений, т.е. после окончания испытаний в момент времени t восстановление изделий продолжается, пока не восстановится последнее из R отказавших изделий. Такие планы испытаний будем обозначать NB!t(D=R), NB!R(D=R), NБ!t(D=R) и NБ!R(D=R). В качестве модели надежности принимается экспоненциальное распределение. Для восстанавливаемых изделий обычно в качестве комплексного показателя надежности устанавливают стационарный коэффициент готовности (КГ). Нахождение эффективных оценок является одной из основных задач теории надежности. За последнее время, начиная с 60-тых годов прошлого столетия, в отечественной научной литературе было представлено ничтожно мало исследований, касающихся свойств оценок стационарного КГ. Наиболее известная работа по исследованию оценок стационарного КГ для плана испытаний типа NBR представлена в книге Белецкого Б.Р. «Теория надежности радиотехнических систем (математические основы). Учебное пособие для вузов» (М.: Советское радио, 1978. 264 с.). Настоящая работа восполняет указанный пробел. Чтобы из бесконечного множества оценок стационарного КГ выявить эффективную оценку, сначала следует построить критерий сравнения по эффективности этих оценок.

Цель работы. Целью работы является построение простого критерия эффективности оценок стационарного КГ для планов испытаний с длительным временем восстановления, и определение на основе построенного критерия эффективной оценки из числа предложенных.

Методы исследования. Для нахождения эффективной оценки использовались интегральные числовые характеристики точности оценки, а именно: суммарный квадрат смещения ожидаемой реализации некоторого варианта оценки от исследуемых параметров законов распределений.

Выводы. Построены простые критерии эффективности оценок стационарного КГ для различных планов испытаний с длительным временем восстановления (случай N ≥ 1). Оценка G3 = (1 + VR / S(R + 1))-1 является эффективной по смещению среди предложенных для планов испытаний типа NB!t(D=R) и NБ!t(D=R). Традиционная оценка G1 = (1 + V / S)-1 является эффективной по смещению среди предложенных для планов испытаний типа NB!R(D=R) и NБ!R(D=R).

23-33 52
Аннотация

Цель. В области здравоохранения имеют место различные виды неопределенности, связанные с медицинскими ошибками, которые обусловлены человеческим фактором и несовершенством техники. Как правило, четкое значение приводит к потере точности и неопределенности результатов, вследствие чего имеющихся данных недостаточно для оценки клинического процесса с желаемой степенью точности. Поэтому теория нечетких множеств играет важную роль в обеспечении точности результатов при решении задач, связанных со здравоохранением.

Методы. Для повышения точности результатов в данной статье используются функциональные нечеткие числа. Для моделирования рисков безопасности пациентов здесь применяется новый вид анализа дерева отказов с использованием нечетких множеств. Используются интервальные значения треугольных нечетких чисел уровня (λ, ρ), их функции, t-норму и дефаззификацию методом центра тяжести для оценки нечеткой вероятности отказа и безотказности системы. Эффективность этих методов демонстрируется на примере из сферы здравоохранения, а полученные результаты проанализированы с помощью других существующих методов. Для ранжирования основных событий рассматриваемых проблем использован подход, изложенный в работе Танаки и др. Для анализа изменений в нечеткой вероятности отказа также использованы нечеткие функции.

Результаты. В рамках работы изучено применение дерева отказов, t-нормы и функциональных нечетких чисел в контексте интервальных треугольных нечетких чисел. В исследовании рассмотрено два типа проблем из области здравоохранения и соответствующие им методы дефаззификации в целях анализа надежности существующими методами. Авторы пришли к заключению, что метод t-нормы не дает значительного накопления нечеткости, и выяснили, как функциональное нечеткое число влияет на надежность. Аналогичным образом методом V-индекса были найдены наименее критические события по каждой системе.

11-16 18
Аннотация

Метод анализа иерархий, разработанный Томасом Саати, является замкнутой логической конструкцией, которая обеспечивает с помощью простых и хорошо обоснованных правил решение многокритериальных задач, включающих как качественные, так и количественные факторы, причем количественные факторы могут иметь разную размерность. Метод основан на декомпозиции задачи и представлении ее в виде иерархической структуры, что позволяет включить в иерархию все имеющиеся у лица, принимающего решение, знания по решаемой проблеме и последующей обработке суждений лиц, принимающих решения. В результате может быть выявлена относительная степень взаимодействия элементов в иерархии, которые затем выражаются численно. Метод анализа иерархий включает процедуры синтеза множественных суждений, получения приоритетности критериев и нахождения рейтингов сравниваемых альтернатив. Существенным ограничением метода является требования согласованности матриц попарных сравнений для корректного определения весов сравниваемых альтернатив. Цель статьи – рассмотреть нетрадиционный подход к решению задачи оценки рейтингов альтернатив на основе их парных сравнений, которая возникает при анализе предпочтений экспертов в различных областях исследований. Обсуждены подходы к формированию матриц парных сравнений с учетом проблемы согласованности таких матриц и оценки компетентности экспертов.

Метод. Использован метод анализа иерархий, модели и методы теории Марковских процессов.

Результат. Предложен способ использования транзитивного графа марковского процесса в задаче экспертного ранжирования объектов некоторой генеральной совокупности с учетом компетенций и уровня подготовки экспертов, участвующих в попарном сравнении. Предложено использовать стационарные вероятности марковского процесса в качестве соотношения приоритетов (весов) сравниваемых объектов. Приведен алгоритм построения финальной шкалы сравнения с учетом степени компетентности экспертов.

Вывод. Процедуры принятия решений, в которых экспертам предлагается выбрать наилучший(ие) вариант(ы) из допустимого множества, достаточно часто используются в самых различных областях для проведения оценки и определения приоритетности целей и т.п. Описанный метод можно применять не только для сравнения объектов, но и для решения более сложных задач групповой экспертной оценки: планирования и управления, прогнозирования и др. Использование метода способствует объективности анализа при сравнении альтернативных вариантов с учетом различных аспектов их последствий, а также отношения лица, принимающего решение, к этим последствиям. Предлагаемый модельный подход позволяет лицу, принимающему решение, выявлять и уточнять его предпочтения, и, соответственно, выбирать решения, согласованные с этими предпочтениями, избегая логических ошибок в длинных и сложных цепочках рассуждений. Предлагаемый подход может быть использован и при групповом принятии решений, описании процедур, исправляющих отсутствие знаний конкретного эксперта, используя информацию, предоставленную остальными экспертами

ДИСКУССИЯ ПО ТЕРМИНОЛОГИИ НАДЕЖНОСТИ 

34-37 41
Аннотация

Цель. Многолетняя дискуссия по терминологии в области надежности свидетельствует об актуальности темы и в то же время выявляет трудности, связанные с нахождением компромиссных решений. Данная статья направлена на устранение недостатков, связанных с использованием привычных, но недостаточно обоснованных терминов в межгосударственном стандарте ГОСТ 27.002-2015. Правильное понимание и использование терминов имеет большое значение.

Методы. В статье сформулированы требования к используемой терминологии с точки зрения логической непротиворечивости и внутренней согласованности и выявлены конкретные термины, при использовании которых эти требования были нарушены. Несколько терминов, использованных в этом стандарте, подвергнуты логическому и терминологическому анализу, который основан на требованиях, изложенных в нормативных документах, и на смысловом значении этих терминов.

Результаты и выводы. В статье сказано, что безупречность терминов, определений и основных понятий сводится к тому, что стандарт не должен содержать синонимов, омонимов и терминов, ранее принятых в других стандартах, с новым или измененным содержанием. На основании проведенного терминологического анализа выявлены термины, использование которых является необоснованным. Отмечено, что термину «надежность» дано однозначное определение как свойства, содержание и смысл которого приведены с достаточным обоснованием. Однако другие определения надежности, приведенные в стандарте, сформулированы необоснованно. Рассмотрено несколько случаев использования терминов, которые не удовлетворяют сформулированным требованиям: «оценка надежности», «оценка показателей надежности», «состояние объекта» и др.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА 

38-44 52
Аннотация

Цель данной статьи заключается в оценке преимуществ применения технологии цифровых двойников по сравнению со стандартными подходами построения безопасносй двухканальной системы.

Методы. Система описывается с помощью Марковской модели. Эта модель позволяет определить количественные характеристики безопасности при наличии в системе защитных отказов.

Результаты. Выведены основные количественные показатели безопасности системы как среднее время до опасного отказа и среднее время до защитного отказа, а также количественные соотношения основных и дополнительных затрат для партии продукции.

Заключение. Преобразование исходного объекта в систему с цифровыми двойниками позволяет значительно снизить интенсивность опасных отказов. Данный эффект может быть получен не только с помощью технологии цифровых двойников, но и вследствие переводов системы в состояния защитных отказов при каждом событии несовпадения результатов работы исходного объекта и/или цифровых двойников. Установлено, что среднее время до защитного отказа системы при этих условиях не меньше среднего времени до отказа исходного объекта. Это означает, что при достижении высокой эффективности повышения безопасности есть возможность сохранить надежность системы на уровне не ниже уровня надежности исходного объекта. Введение в состав системы цифровых двойников – это новый, еще не апробированный подход к обеспечению безопасности системы. Решение о целесообразности дополнительных затрат принимают совместно заказчик и разработчик системы. При этом надо учитывать, что при большой партии изготавливаемых технических систем нивелируется влияние дополнительных затрат и сохраняется эффект значительного повышения безопасности  систем.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ НАДЕЖНОСТЬ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА 

45-54 43
Аннотация

Цель. Данная статья продолжает серию исследований, направленных на совершенствование профессионального психологического отбора специалистов гражданской авиации. Соционические характеристики человека-оператора формируют его работу с информационными потоками, и их значимость тем выше, чем с большим дефицитом времени связана профессиональная деятельность, поэтому в настоящем исследовании эти характеристики рассматривались как профессионально важные качества как пилота, так и диспетчера управления воздушным движением. Ставилась задача оценить соционические характеристики мужчин и женщин операторских специальностей, успешно прошедших процедуру профессионального психологического отбора в гражданской авиации, определить наличие или отсутствие различий между полученными результатами. Кроме того, для сравнения, также исследованы соционические характеристики мужчин и женщин, чья профессиональная деятельность имеет сугубо гуманитарную направленность. В общей сложности в работе использованы данные 3116 испытуемых.

Методы. В качестве психодиагностической методики для оценки составляющих соционических характеристик была использована разработанная исследователями Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации 5-я модификация соционического теста «ММ-1». Полученные выборки, в первую очередь, сравнивались по критерию согласия Пирсона (c2), также для обработки результатов был применен метод корреляционного анализа.

Результаты. Представлены соционические портреты, то есть распределение доминирующих составляющих соционической модели человека среди  различных  выборок, соционические модели различных профессиональных групп (соционическая модель человека для типичного представителя рассматриваемой выборки), а также графические данные по отдельным психологическим дихотомиям: «экстраверсия – интроверсия», «логика – этика», «сенсорика – интуиция», «рациональность – иррациональность».

Выводы. Выявленные различия между обследованными выборками носят, в первую очередь, профессиональный характер – при сравнении выборок лиц одной профессиональной группы и примерно одного возраста, но разного пола, ни в одном случае достоверных различий не выявлено. Таким образом, по результатам использованных в настоящем исследовании соционических психодиагностических методик принципиальных различий по половому признаку не выявлено. Однако анализ ряда отечественных и зарубежных источников по проблематике половых различий приводит к выводу, что в интересах повышения надежности профессионального психологического отбора авиационных специалистов, данное направление исследований необходимо продолжить, но уже оценивая различия в выраженности требуемых профессионально важных качеств у операторов не по критерию биологического пола, а в соответствии с идентифицируемым гендерным типом личности испытуемого.

ОБРАБОТКА БОЛЬШИХ ДАННЫХ. ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ 

55-64 48
Аннотация

Цель. ОАО «РЖД», являясь одной из крупнейших и передовых компаний России, активно внедряет и использует в своей деятельности лучшие практики по управлению активами и рисками. В 2010 г. на железнодорожном транспорте началась разработка проекта по управлению ресурсами, рисками и надежностью на стадиях жизненного цикла (УРРАН), который в настоящее время продолжает развиваться. Целями статьи являются: сделать обзор задач по управлению активами, охватываемых проектом УРРАН; осветить рынок IT-инструментов для решения аналогичных задач; представить результаты работы по автоматизации в проекте УРРАН, реализованном в ОАО «РЖД» с учетом международного опыта и особенностей компании.

Методы. При написании статьи проведены как эмпирические, так и теоретические исследования. Проанализирована совокупность нормативно-методических документов проекта УРРАН, общедоступная информация о существующих в мире программных продуктах, позволяющих решать задачи управления активами, а также программная документация на автоматизированную систему ЕКП УРРАН. Проанализированы функциональные возможности и технические решения, использованные при разработке данной автоматизированной системы. Проведена оценка результатов внедрения и практического применения ЕКП УРРАН в филиалах ОАО «РЖД» и их структурных подразделениях.

Результаты. Для целей управления активами используют автоматизированные системы типа EAMS (Enterprise Asset Management System – корпоративная система управления активами), специально разработанные для нужд конкретной организации или тиражируемые «коробочные» системы, например, рассмотренные в статье SAP ERP, IBM MAXIMO, ABB AbilityТМ и SimeoTM. ЕКП УРРАН реализует единое информационное пространство, которое является средством поддержки принятия решений для системы управления активами, так как обладает необходимыми нормативно-методическим обеспечением и программно-аппаратными средствами,  предназначенными для комплексного управления ресурсами и процессами с целью эффективного предоставления услуг железнодорожного транспорта. В перспективе ЕКП УРРАН планируется как часть Цифровой платформы управления рисками и безопасностью движения, внедряемой в холдинге «РЖД», и будет содержать модули, реализующие динамические модели предиктивной аналитики для прогнозирования нежелательных событий на инфраструктуре и подвижном составе, которые могут привести к нарушениям безопасности движения.

Выводы. Дальнейшее развитие ЕКП УРРАН в ближайшей перспективе позволит получить на всех уровнях управления компанией эффективный инструмент, позволяющий в условиях ресурсных ограничений обеспечить принятие обоснованных управленческих решений и реализовать рациональное распределение инвестиций. ЕКП УРРАН – это актив ОАО «РЖД», предназначенный для работы с ним руководителей и специалистов различных подразделений ОАО «РЖД», который может быть реализован как отдельный IT-продукт для создания и внедрения системы управления активами на различных предприятиях железнодорожной отрасли.



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