Preview

Надежность

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Описание подхода к оценке живучести сложных структур при многоразовых воздействиях высокой точности

https://doi.org/10.21683/1729-2646-2016-16-2-3-15

Полный текст:

Аннотация

Цель. Рассматриваются основные понятия и определения, показатели живучести, методы оценки живучести в различных внешних и внутренних условиях применения технических систем. В том числе, обозреваются наработки в области структурной живучести, полученные 30 лет назад, в рамках советской научной школы. Делается попытка преодолеть различное понимание технической живучести, которое к сегодняшнему моменту сложилось по ряду отраслевых направлений – в судостроении, авиации, сетях связи, в системах энергетики, в оборонном ведомстве. Также рассматривается вопрос об установлении отношений преемственности между свойством технической живучести и свойством глобальной системной устойчивости. Техническая живучесть понимается в двух базовых значениях: а) как свойство системы сопротивляться негативным внешним воздействиям (НВ); б) как свойство системы восстанавливать свою работоспособность после отказа или аварии, вызванных внешними причинами. В работе рассматривается связь между структурной живучестью, когда логика работоспособности системы бинарна и описывается логической функцией работоспособности, и функциональной живучестью, когда работа системы описывается критерием функциональной эффективности. Тогда отказ системы – это падение уровня её эффективности ниже заранее предустановленного значения.

Методы. Техническая система рассматривается как управляемая кибернетическая система, которой приданы специализированные средства обеспечения живучести (СОЖ). В анализе использованы логико-вероятностные методы и результаты комбинаторной теории случайных размещений. Предполагается: а) НВ являются точечными и однократными (за одно воздействие поражается ровно один элемент); б) каждый элемент системы обладает бинарной логикой (работоспособность – отказ) и нулевой стойкостью, то есть гарантировано поражается за одно воздействие. В последующем, данное допущение обобщается на случай r-кратного НВ и L-стойких элементов. Также в работе рассматриваются варианты неточечных моделей, когда часть системы или система в целом подвергаются групповому поражению специализированного типа. Рассмотрены варианты сочетания свойств надёжности и живучести, когда анализу подвергаются одновременно отказы по внутренним и по внешним причинам.

Результаты. Воспроизведены различные варианты законов поражения и функций живучести технических систем. Выявлено, что в основе этих распределений лежат простые и обобщённые числа Моргана, а также числа Стирлинга второго рода, которые могут быть восстановлены на основе простейших рекуррентных соотношений. Если допущения математической модели обобщаются на случай n r-кратных НВ и L-стойких элементов, то обобщённые числа Моргана, участвующие в оценке закона поражения, определяются на основе теории случайных размещений, в ходе n-кратного дифференцирования производящего полинома. В этом случае установить рекуррентное соотношение между обобщёнными числами Моргана не представляется возможным. Показано, что при однородных допущениях к модели живучести (равностойкие элементы системы, равновероятные НВ) в ядре соотношений для функции живучести системы, вне зависимости от закона поражения, находится вектор структурной избыточности F(u), где u – число поражённых элементов, F (u) – число работоспособных состояний технической системы при u отказах.

Выводы: точечные модели живучести являются превосходным инструментом для экспресс-анализа структурно-сложных систем и для получения приближённых оценок функций живучести. Простейшие допущения структурной живучести могут быть обобщены на случай, когда логика работоспособности системы не является бинарной, но обуславливается уровнем эффективности функционирования системы. В этом случае надо говорить о функциональной живучести. Вычислительная трудность PNP задачи оценки живучести не позволяет решать её путём простейшего перебора состояний технической системы и вариантов НВ, необходимо искать пути отхода от полного перебора, в том числе за счёт преобразования функции работоспособности системы и её декомпозиции. Проектирование и внедрение свойства живучести в техническую систему должно проходить с оглядкой на то, как такое свойство обеспечено в биологических и социальных системах.

Об авторах

Г. Н. Черкесов
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия
Россия

доктор технических наук, профессор, профессор Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия



А. О. Недосекин
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», Санкт-Петербург, Россия
Россия

доктор экономических наук, кандидат технических наук, академик МАНЭБ, профессор Национального минерально-сырьевого университета «Горный», Санкт-Петербург, Россия



Список литературы

1. ГОСТ 19176-80. Системы управления техническими средствами корабля. Термины и определения.

2. Словарь по кибернетике. Под ред. В.М. Глушкова. – Киев: Главная ред. Укр. сов. энциклопедии, 1979.

3. Большая советская энциклопедия, том 9. – М.: Советская энциклопедия, 1972. – 570 с.

4. Надежность систем энергетики: Терминология. Сборник рекомендуемых терминов. – Вып.95. – М.: Наука, 1980. – 42 с.

5. Горшков В.В. Логико-вероятностный метод расчета живучести сложных систем. – АН УкрССР, Кибернетика, 1982, №1. – С.104-107.

6. Руденко Ю.Н., Ушаков И.А. Надежность систем энергетики. – М.: Наука, 1986. – 252 с.

7. Волик Б.Г., Рябинин И.А. Эффективность, надежность и живучесть управляющих систем // Автоматика и телемеханика. – 1984. – № 12.

8. Рябинин И.А., Черкесов Г.Н. Логико-вероятностные методы исследования надежности структурно-сложных систем. – М.: Радио и связь, 1981. – 238 с.

9. Черкесов Г.Н. Методы и модели оценки живучести сложных систем. – М.: Знание, 1987. – 55 c. – Также на сайте: http://www.gcherkesov.com/articles/article02.pdf .

10. Черкесов Г.Н. Надежность аппаратно-программных комплексов. – СПб: Питер, 2005. – 480 с.

11. Руденко Ю.Н., Ушаков И.А., Черкесов Г.Н. Надежность систем энергетики и их оборудования. Справочник в 4-х томах под общей редакцией Ю.Н. Руденко. Том 1. Справочник по общим моделям анализа и синтеза надежности систем энергетики. – М.: Госатомиздат, 1994. – 474 с..

12. Боднер В.А. Системы управления летательными аппаратами. – М.: Машиностроение, 1973. – 240 c.

13. Рябинин И.А. Три кита ВМФ: Надежность, живучесть, безопасность. – Новочеркасск: Темп, 2006. – 116 с.

14. Симаков И.П., Мерзляков В.А. Выбор функционально-алгоритмической структуры систем управления движением корабля по критериям отказобезопасности и надежности – Судостроительная промышленность. Серия «Автоматика и телемеханика», вып. 5, 1987, с. 52 – 60.

15. Недосекин А.О. О проявлении свойства «витальность» в технических, экономических и социальных системах. – На сайте: http://an.ifel.ru/docs/Vitality_110416.pdf .

16. Marsh T. (ed.). Critical Foundations: Protecting America’s Infrastructures. Technical report, President’s Commission on Critical Infrastructure Protection, October 1997.

17. Muller G., Koslowski T. and Accorsi R. Resilience – a New Research Field in Business Information Systems? – On site: http://www2.informatik.uni-freiburg.de/~accorsi/ papers/bis13.pdf.

18. Инициатива ResiliNets (Канзасский университет и университет Ланкастер, США). – На сайте: https://wiki.ittc.ku.edu/resilinets/Main_Page.

19. Недосекин А.О., Рейшахрит Е.И. Мобилизационная экономика по-русски. – СПб: СПбГГУ, 2013. – Также на сайте: http://an.ifel.ru/docs/Mob_AN_ER.pdf .

20. Недосекин А.О. Применение теории случайных размещений к анализу живучести технических систем // Кибернетика АН УССР. 1991. №6.

21. Недосекин А.О., Черкесов Г.Н. Оценка живучести энергосистемы в условиях забастовок // Надёжность и контроль качества, 1992, № 11. – С. 51 – 62.

22. Nedosekin A.O., Abdoulaeva Z.I. Mobilized economy fuzzy model // Proceedings of International Conference on Soft Computing and Measurements, SCM 2015, 7190479, pp. 267-268.


Для цитирования:


Черкесов Г.Н., Недосекин А.О. Описание подхода к оценке живучести сложных структур при многоразовых воздействиях высокой точности. Надежность. 2016;16(2):3-15. https://doi.org/10.21683/1729-2646-2016-16-2-3-15

For citation:


Cherkesov G.N., Nedosekin A.O. Description of approach to estimating survivability of complex structures under repeated impacts of high accuracy. Dependability. 2016;16(2):3-15. (In Russ.) https://doi.org/10.21683/1729-2646-2016-16-2-3-15

Просмотров: 1410


ISSN 1729-2646 (Print)
ISSN 2500-3909 (Online)