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 (часть 2)

https://doi.org/10.21683/1729-2646-2016-16-3-26-34

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; 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) негативные внешние воздействия 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 гарантированно поражается за одно воздействие. В последующем, данное допущение обобщается на случай r-кратного негативного внешнего воздействия 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 негативных внешних воздействий 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 негативные внешние воздействия) 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 негативных внешних воздействий, 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
Россия
Геннадий Н. Черкесов, доктор технических наук, профессор, профессор


А. А. Недосекин
Санкт-Петербургский Горный университет
Россия
Алексей О. Недосекин, доктор экономических наук, кандидат технических наук, академик МАНЭБ, профессор


Список литературы

1. Черкесов Г.Н., Недосекин А.О. Оценка живучести сложных структур при многоразовых воздействиях высокой точности (часть 1) // Надёжность. - №2. 2016. С. 3-15.

2. Можаева И.А., Нозик А.А., Струков А.В. Современные тенденции структурно-логического анализа надёжности и кибербезопасности АСУТП. - На сайте: http://www.szma.com/mabr2_2015.pdf

3. Можаева И.А. Методики структурно-логического моделирования сложных систем с сетевой структурой // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Санкт-Петербург. 2015. 19с.

4. Можаев А.С., Громов В.Н. Теоретические основы общего логико-вероятностного метода автоматизированного моделирования систем. - СПб: ВИТУ, 2000. - 145 с.

5. 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

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

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

8. Недосекин А.О. Анализ живучести систем энергетики комбинаторно-вероятностными методами // Известия РАН. Энергетика. 1992. N3. С.48 - 58.

9. Недосекин А.О. Анализ живучести автоматизированного комплекса на основе точечной модели // Приборы и системы управления. 1989. N11. С.12-14.

10. Недосекин А.О. Связь отказоустойчивости и живучести в функционально-избыточных технических системах // Проблемы комплексной автоматизации судовых технических систем / Тез. докл. Л., НПО «Аврора», 1989. С.208-209

11. Недосекин А.О. Сопоставительный анализ безотказности и живучести технических систем с сетевой структурой // Повышение качества и надежности промышленных изделий / Тез. докл. Л., ЛДНТП, 1989. С.15 -18.

12. Недосекин А.О. Обеспечение функциональной живучести сетей связи: анализ и принятие решений // Пути совершенствования сетей и комплексов технических средств связи / Тез. докл. Л., НПО «Красная заря», 1989. С.10 - 13.

13. Недосекин А.О. Живучесть как функция избыточности в сетях связи // Х-ый симпозиум по проблеме избыточности в информационных системах / Тез. докл. Часть 2. Л., ЛИАП, 1989. С.178 -181.

14. Недосекин А.О. Анализ живучести ЭЭС комбинаторно-вероятностными методами // МВИН БСЭ. Вып. 41. Иркутск, 1991.

15. Недосекин А.О. Анализ живучести газотранспортной системы региона Западной Сибири по фактору электроснабжения // МВИН БСЭ. Вып. 43. Иркутск, СЭИ СО РАН, 1992.

16. Недосекин А.О. Структурный анализ живучести ЭЭС на примере тестовой расчетной схемы // МВИН БСЭ. Вып. 43. Иркутск, СЭИ СО РАН, 1992.

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

18. Трухаев Р.И. Модели принятия решений в условиях неопределённости. - М.: Наука, 1981.

19. Абдулаева З.И., Недосекин А.О. Стратегический анализ инновационных рисков. - СПб: СПбГПУ, 2013. - 145 с. - Также на сайте: http://an.ifel.ru/docs/InnR_AN.pdf

20. Bertalanffy L. von. An Outline of General System Theory. // British Journal for the Philosophy of Science. Vol. 1. 1950. P. 134-165.

21. Zadeh L. From computing with numbers to computing with words - from manipulation of measurements to manipulation of perceptions // International Journal of Applied Math and Computer Science, pp. 307-324, vol. 12, no. 3, 2002.


Для цитирования:


Черкесов Г.Н., Недосекин А.А. Описание подхода к оценке живучести сложных структур при многоразовых воздействиях высокой точности (часть 2). Надежность. 2016;16(3):26-34. https://doi.org/10.21683/1729-2646-2016-16-3-26-34

For citation:


Cherkesov G.N., Nedosekin A.O. Description of approach to estimating survivability of complex structures under repeated impacts of high accuracy (part 2). Dependability. 2016;16(3):26-34. (In Russ.) https://doi.org/10.21683/1729-2646-2016-16-3-26-34

Просмотров: 4303


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