научный сотрудник Научно-исследовательского испытательного института Академии ФСО России. Россия, 302034, г. Орёл, ул. Приборостроительная, 35
Research Assistant, Scientific and Research Test Institute of the Academy of FPS of Russia. Russia, 302034, Оrel, Str. Priborostroiteley, 35
научный сотрудник Научно-исследовательский испытательный институт Академии ФСО России. Россия, 302034, г. Орёл, ул. Приборостроительная, 35
Research Assistant, Scientific and Research Test Institute of the Academy of FPS of Russia. Russia, 302034, Оrel, Str. Priborostroiteley, 35
Цель. Обеспечение требований к показателям надёжности сложных технических изделий и систем является одной из приоритетных задач, решаемых в ходе их разработки и испытаний. Целесообразно на этапе проектирования определять значения параметров элементов схемы сложных систем, оптимально обеспечивающих выполнение требований к безотказности системы.
Методы. Параметрическая оптимизация статистической модели схемы надёжности практически невозможна вследствие существенной нестационарности процессов при оценке вероятности безотказной работы системы. В статье представлено решение указанной задачи на основе пошагового определения количества модельных экспериментов, необходимого для устойчивой работы алгоритма параметрической оптимизации. Определение количества модельных экспериментов осуществляется с использованием разработанных формул, определяющих взаимосвязь оценки вероятности безотказной работы и интенсивности ошибкиоценки и позволяющих минимизировать влияние нестационарности случайных процессов при оценке вероятности безотказной работы.
Результаты. Работоспособность предложенного подхода к осуществлению параметрической оптимизация статистической модели схемы надёжности показана на примере оценки оптимальных параметров варианта схемы надёжности системы. Показано, что использование предложенных подходов обеспечивает сходимость поискового алгоритма и требуемую точность оценки параметров схемы надёжности системы.
Выводы. Приведенные в статье результаты показывает экономическую и техническую целесообразность определения оптимальных значений параметров безотказности элементов системы на этапе ее проектирования. В случае отсутствия элементов с расчетными характеристиками безотказности, обеспечение требуемой надёжности системы возможно либо путём осуществления специальных технических мер по резервированию и (или) созданию соответствующей системы технического обслуживания и ремонта.
Aim. Fulfillment of the requirements for the reliability indices of complex technical products and systems is one of the priority tasks to be solved along the stages of development and testing. It is advisable to define the parameter values of the elements of the complex system diagram at the design stage, optimally, in terms of the minimum of an efficiency/cost criterion, ensuring the fulfillment of the requirements for the system reliability.
Methods. The main problem that impedes to solve the task of parameter optimization of a model of the reliability diagram is a significant instability of estimation of probability of reliable operation using a Monte-Carlo method (a significant dependence of the rate of estimation error of time). In such conditions an optimization search task could be solved on provision of a stepwise determination of the number of model experiments, which ensures the required accuracy of the estimation of probability of the system reliable operation, necessary for stable operation of the parameter optimization algorithm. The studies of characteristics of estimation of the system reliable operation allowed determining the interrelation of the estimation of reliable operation and the rate of estimation error, offering its approximation in form of a simple formula. The number of model experiments that ensure the required estimation accuracy, is defined using the developed formula determining the interrelation of the estimation of reliable operation and the rate of estimation error, and the known formulas determining the rate of error of the sum N of equally distributed independent random values. Use of the obtained formulas makes it possible to organize the work of the parameter optimization algorithm of the system reliability model by determining its parameters with the required accuracy using minimum computer resources in the context of instability of estimation of probability of the optimizable system reliable operation.
Results. Efficiency of the offered approach to realize parameter optimization of a statistical model of the reliability diagram is shown on the sample of estimation of optimal parameters of the system reliability diagram variant, for which there is an analytical solution for the estimation of reliable operation probability. And the results of parameter optimization with the use of analytical value of the probability of reliable operation are the basis for estimation of the accuracy of the algorithm of parameter optimization of the system reliability model operating with the use of a Monte-Carlo method. It has been shown that the offered approaches ensure the convergence of the search algorithm and the required accuracy in estimation of the parameters of the system reliability diagram that optimally ensure the fulfillment of the requirements for the system reliability.
Conclusions. The results described in the article confirm technical feasibility and economic viability of determination of optimal values of the system reliability parameters at the design stage. Obtained estimations are the basis for the system integration with required elements, or for the requirements to be set to their reliability, if the development of new elements is necessary. In case there are no elements with design characteristics of reliability, the required reliability of the system can be ensured by special technical redundancy measures and (or) by the creation of the system of technical maintenance and repair.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.