Игорь Б. Шубинский – доктор технических наук, профессор, заместитель руководителя НТК
Москва
Igor B. Shubinsky, Doctor of Engineering, Professor, Deputy Director of Integrated Research and Development Unit
Moscow
Евгений О. Новожилов – кандидат технических наук, начальник отдела
Москва
Evgeny O. Novozhilov, Candidate of Engineering, Head of Unit
Moscow
Цель. Результаты оценки фактического состояния технической системы (объекта) позволяют принять решение о дальнейшей эксплуатации (продолжение эксплуатации, назначение ремонта, вывод из эксплуатации и замена объекта и т.п.). В условиях ресурсных ограничений актуально выявление наиболее «проблемных» объектов, требующих первоочередного инвестирования. Цель работы состоит в разработке метода нормирования показателей надежности, применение которого направлено на улучшение адресности распределения инвестиций на техническое содержание объектов, что позволяет обеспечить выполнение требований бесперебойности перевозочного процесса в условиях ресурсных ограничений.
Методы. В работе применены методы системного анализа, теории вероятностей, математической статистики, корреляционного анализа. Предложена аппроксимация временного ряда фактических значений показателя надежности трехпараметрическим гамма-распределением на основе функции необеспеченности q(x).
Результаты. В работе рассмотрены критерии выбора объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта, требующих повышения надежности для случаев отсутствия и наличия нормируемого показателя надежности. Показано, что при введении нормирования показателей следует учитывать неодинаковые условия эксплуатации объектов в различных структурных подразделениях, что обусловлено различиями в климатических факторах, в оснащенности средствами технического обслуживания и ремонта, в укомплектованности персоналом, в степени износа объектов, в требованиях к их производительности. Проведен анализ условий совмещения требований поставщика и потребителя услуги по установлению нормативного значения показателя надежности. Показана целесообразность установления единственного порогового нормативного значения xη показателя надежности, в этом случае нормативное значение xη для признака x должно соответствовать требованиям как потребителя услуги, так и ее поставщика. При наличии единственного порогового значения риск Qη = P{x > xη} несоответствия показателя установленным требованиям фактически распределяется между потребителем и поставщиком услуги в соответствии с их соглашением.
Выводы. В статье предложен метод нормирования показателя надежности на основе статистических данных при допущении, что в целом за некоторый период наблюдения этот показатель можно оценить как приемлемый для потребителя услуги. Для выбора и обоснования нормативного значения показателя надежности рассмотрены взаимоотношения поставщика и потребите‑ ля услуги, проведен анализ статистики по методу оценки эмпирической обеспеченности ряда исходных данных, а также аппроксимация упорядоченного исходного ряда трехпараметрическим гамма-распределением. Приведен пример установления нормативного значения показателя интенсивности отказов объекта по критерию заданного риска его необеспечения на основе квантилей полученной функции обеспеченности. Показано, что предложенный подход позволяет установить взаимосвязь между задаваемым нормативом и риском его необеспечения через функцию обеспеченности, которая может быть получена на основе существующих статистических данных о надежности объекта за про‑ шедшие периоды. Эта взаимосвязь позволяет гарантировать обеспечение соответствия фактических и нормативных значений показателя с заданным уровнем риска при функционировании объекта в штатном режиме.
Aim. The results of evaluation of a technical system’s (facility’s) factual state allow making a decision on a further life (operation continuation, maintenance assignment, decommissioning and a facility’s replacement etc.). Under the conditions of resource limits, it is vital to identify most “problematic” facilities that require primary investments. The aim of the research is to develop a method of normalization of dependability indicators whose application is intended to improve targeted investment allocation for maintenance of facilities, which allows fulfilling the requirement of uninterruptible transportation under the conditions of resource scarcity.
Methods. The research uses methods of system analysis, probability theory, mathematical statistics, and correlation analysis. It proposes approximation of a time series of factual values related to a dependability indicator by a three-parameter gamma distribution based on a scarcity function q(x).
Findings. The research has considered the criteria of choice of railway transport facilities requiring the enhancement of dependability for the cases of unavailability and availability of a normalized dependability indicator. It has been shown that if introducing normalization of indicators one should take into account non-similar maintenance conditions for facilities in different enterprise units, which are determined by differences in climatic factors, technical capabilities for maintenance and repair, staffing levels, grades of tear and wear of facilities, requirements for their productivity. The research has analyzed the conditions of association of a service supplier’s and user’s requirements for normalization of a dependability indicator value. It has been demonstrated that it is reasonable to establish a single threshold normalized value xη of a dependability indicator, in which case a normalized value xη for the attribute x shall comply with the requirements of a service user as well as a service supplier. In the case of a single threshold value, the risk Qη = P{x > xη} of noncompliance of an indicator with the specified requirements is in fact split between a service user and a service supplier according to their agreement.
Conclusions. The paper proposes a method of normalization of a dependability indicator based on statistical data assuming that in general this indicator may be evaluated for a certain period of observance as acceptable for a service user. For to choose and justify the normalized value of a dependability indicator, the authors have studied the relations between a service supplier and a service user, have analyzed statistics using the method of estimation of empirical sufficiency of a raw data series as well as approximation of an ordered initial series by a three-parameter gamma distribution. The paper provides an example of normalizing a value of a facility failure rate indicator as per the criterion of a specified risk of its violation based on the quantiles of an obtained function of sufficiency. It has been shown that the proposed approach allows establishing a correlation between a normalized value and a risk of its violation via a function of sufficiency, which can be obtained on the basis of existing statistical data on a facility’s dependability for the past periods. This correlation makes it possible to guarantee the ensuring of compliance of factual and normalized indicator values with a specified risk level for a facility working in normal mode
The authors declare that there are no conflicts of interest present.