Preview

Надежность

Расширенный поиск
Том 18, № 1 (2018)
Скачать выпуск PDF | PDF (English)
https://doi.org/10.21683/1729-2646-2018-18-1

СТРУКТУРНАЯ НАДЕЖНОСТЬ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА 

20-25 598
Аннотация

Показана важность проблем учета особенностей средств, обеспечивающих резервирование функциональных блоков, при надежностном проектировании систем. С ростом числа типов и количества задействованных элементов процесс вычислений надежности усложняется и занимает все большее время. Поэтому для упрощения расчетов принимаются допущения, например, в системах с резервированием используются однотипные элементы. Однако такой подход не позволяет оценить надежность системы, где применены принципиально различные элементы. В работе рассмотрены системы, включающие любое число принципиально различных элементов с ненагруженным типом резервирования. В качестве одного из путей решения названной проблемы выведен и математически обоснован метод, позволяющий в матричном виде представлять аналитическое выражение для вычисления вероятности её безотказной работы. Показано, что в этом случае возможна оценка надежности численными методами с применением приближенных вычислений на ЭВМ при интегрировании и дифференцировании. Приближенность результата таких вычислений предложено определять как точностью самой ЭВМ, так и сложностью исследуемой системы. При надежностном проектировании, когда процесс перерасчета производится многократно, этот недостаток является критичным. Целью сокращения времени расчета надежности исследуемой системы, а также повышения точности получаемых результатов в работе предлагается метод представления аналитического решения для вычисления ВБР. В результате появляется возможность упрощения механизма расчета систем с ненагруженным типом резервирования, а также повышения точности оценки их надежности. Поэтому для вычисления ВБР системы с произвольным количеством элементов в общем виде численными методами предлагается произвести число последовательных вычислений интегралов от произведения функции и производных на единицу меньше числа элементов системы. Учитывая особенности машинных вычислений и рекурсию алгоритма, вычисления ВБР системы уже из 5-ти и более элементов может занимать существенное время, кроме того, неизбежно накопление ошибки вычисления. Практические особенности решения задач обеспечения устойчивости работы космических аппаратов к внешним воздействиям характеризуются большой важностью фактора обеспечения скорости принятия решений по формированию сигнала управления, направленного на обеспечение гомеостаза характеристик работы бортовых систем. В работе математически обосновано введение метода представления аналитического выражения для вычисления ВБР системы из любого числа элементов, находящихся в ненагруженном резерве. Подобное представление может быть использовано для отображения данных в памяти ЭВМ. При известных коэффициентах матрицы это представление позволит избежать интегрирования и дифференцирования при вычислении ВБР, что значительно ускоряет вычисления и повышает точность результатов. 

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ НАДЕЖНОСТЬ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА 

32-37 549
Аннотация

Актуальность проблемы. Проектирование деятельности представителей интенсивных (экстремальных) профессий вызывается необходимостью выхода в пространство новых и ранее неизвестных техносферных областей жизнедеятельности. В истории авиации вопросы критической важности и вычисления необходимых и достаточных свойств пилота и летного экипажа являются предметом непрекращающихся поисков и исследований в целях нормативного регулирования в эксплуатации воздушного транспорта. До настоящего времени остаются неопределенными предметные знания, теория и методы, которые могли бы учитывать различия свойств для стандартизации в управлении летной эксплуатацией. Данные проблемы неопределенности предметных знаний и дефицит методов вычисления характеристик пилотов и экипажей воздушных судов гражданской авиации рассматриваются как чрезвычайно острые, не решенные в эксплуатации воздушного транспорта гражданской авиации. Таким образом, свод проблем, необходимость поиска и создания новых знаний состоит в ограничении доступных теорий и методов формализации, вычисления свойств и управления надежностью человека. Актуальность темы отражена в фундаментальных исследованиях и прикладных разработках многочисленных трудов отечественных и зарубежных ученых. В настоящей работе представлены основные определения надежности представителей интенсивных профессий на примере пилота гражданской авиации. Постановка задачи надежности пилота. Универсальным основанием деления объема понятия надежности человека-оператора (пилота) является шкала времени. Основное свойство деятельности человека называет категория назначения. Назначения можно оценивать в структурированном родовидовом делении понятии надежности. Техническое содержание категории назначения структурируется при установлении задаваемого номинального описания объектов: пилота (П), транспортного средства или воздушного судна (ВС) и избранной среды деятельности (С). В работе выполнена формализация постановки задачи надежности деятельности человека. Аксиоматика свойств ресурсов пилота. Разнообразная природа свойств человека составляет фундаментальную проблему их описания и нормирования для выработки стандартов деятельности. Свойства обладают сходством и взаимоподобием, различием и независимостью. В настоящей работе формулируется аксиомы как исходные положения разрабатываемой теории ресурсов человека. Положения постулируются аксиомами равнозначности, независимости и полноты свойств, параметров и показателей ресурсов пилота. Практическое значение аксиоматики свойств ресурсов пилота состоит в том, что их формализованное описание дает возможность получить алгоритмы для автоматизированных и экспертных технологий управления летной эксплуатацией. Далее представлены формализации определений надежности. Заключение. Теоретические определения эффективности управления и гарантированной эффективности управления устанавливают понятия различимости пространства благоприятных исходов деятельности. Аксиоматика свойств пилота позволяет преодолеть фундаментальную сложность формализованного описания разнообразной природы свойств человека и создает условия для достоверного учета и вычислений состояний для целей управления летной эксплуатацией. Формулируются определения назначения пилота, надежности пилота и определения надежности трех различимых видов – индивидуальной, профессиональной, операционной на основании фундаментальной базы наблюдения во времени.

38-45 844
Аннотация

Цель. В данной работе исследован один из возможных путей повышения надежности профессионального психологического отбора диспетчеров управления воздушным движением с использованием диагностических методик, базирующихся не на субъективных, а на объективных принципах.

Методы. В исследовании были использованы: стационарный EyeTrackerTobii REX и специальный компьютерный продукт, созданный во Всероссийском научно-исследовательском институте радиоаппаратуры и предназначенный для анализа различных аспектов перемещения взгляда в процессе выполнения заданного упражнения, а также целый ряд психодиагностических методик: тест для определения уровня субъективного контроля, опросник А. Басса – А. Дарки для определения склонности к различным формам агрессивного поведения, соционический тест «ММ-1», тест Г. Ю. Айзенка для оценки уровня интеллекта, тест Г. Ю. АйзенкаEPI для определения темперамента, тест «ММЯ-1» для определения общего стиля поведения, опросник К. Томаса для определения стиля поведения в конфликте и опросник «Прогноз» для оценки нервно-психической устойчивости участников эксперимента. Для статистической обработки результатов исследования были использованы коэффициент корреляции Браве-Пирсона и критерий χ2 -Пирсона.

Результаты. В эксперименте приняло участие 48 студентов третьего курса специализации «Использование воздушного пространства» Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации (СПбГУ ГА). По своим психологическим характеристикам группа достаточно типична для представителей данной специализации СПбГУ ГА. Результаты психодиагностики коррелируют с результатами данного эксперимента достаточно слабо, а между собою, в целом, в соответствии с теоретическими предположениями. Чем ниже нейротизм, характеризующий уравновешенность нервной системы, тем лучше нервно-психическая устойчивость. Чем лучше нервно-психическая устойчивость, тем выше интернальность любого вида, особенно же общая интернальность и интернальность в области неудач. Также люди с хорошей нервно-психической устойчивостью менее склонны к агрессивному поведению, как в целом по всем её видам, так и, в особенности, к аутоагрессии. Участники с высоким уровнем общей интернальности ожидаемо оказались категорически не склонны к такому типу поведения в конфликте, как «избегание», которое является квинтэссенцией безответственности. Также люди с высоким уровнем интернальности оказались не склонны и к агрессивному поведению. По результатам эксперимента выявлены достаточно противоречивые закономерности в перемещениях взгляда у испытуемых.

Выводы. Все полученные результаты представляют определённый интерес. Поэтому, невзирая на некоторую их противоречивость, представляется целесообразным продолжать исследования с использованием прибора EyeTrackerTobii REX. Выявленные слабые стороны в организации эксперимента, позволили скорректировать план дальнейших исследований, базирующихся на использовании аппаратуры EyeTrackerTobii REX и направленных на повышение надёжности профессионального психологического отбора. 

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА 

46-52 677
Аннотация

Цель. Технические системы становятся все более сложными. Все большее число технических систем содержит электронное оборудование и программное обеспечение, и, таким образом, уровень их функциональной безопасности имеет большее значение. Уровень полноты безопасности задается дискретным номером, который характеризует набор мер против случайных и систематических отказов в зависимости от заданных требований по уменьшению риска. Концепция уровней полноты безопасности (УПБ) была разработана в рамках различных систем стандартов. При обсуждении архитектуры безопасности системы возникает основной вопрос: как при компонентах или подсистемах с низким УПБ формируются системы с более высоким УПБ? Ответ на этот вопрос позволит использовать уже существующие и сертифицированные компоненты для создания системы с заданным уровнем безопасности, возможно, также с более высоким УПБ, чем УПБ составных компонентов.

Методы. Анализируются и сравниваются существующие правила комбинирования систем с уровнями безопасности, приведенные в различных стандартах функциональной безопасности, таких как EN 50126/8/9, ISO 26262, IEC 61508, DEF-STAN-00-56, SIRF и Желтая Книга (Yellow Book). Помимо допустимых интенсивностей отказов, требования к конструкции системы должны рассматриваться таким образом, что подсистемы с низкими УПБ комбинируются для построения системы с более высоким уровнем УПБ. Самый обширный набор методов определен для достижения УПБ 4. Однако этот набор методов не может быть переработан для всех возможных систем в форму простого правила для комбинации подсистем с более низким УПБ для формирования систем с более высоким УПБ. В общем случае комбинирование подсистем в серийную структуру приведет к системе, имеющей уровень полноты безопасности являющейся минимумом уровней подсистем. Ориентировочно можно исходить из того, что, комбинируя две подсистемы с тем же уровнем полноты безопасности, можно создать систему с уровнем полноты безопасности на одну степень выше уровня подсистем.

Результаты. Показано, что общее правило для распределения УПБ, как установлено в стандарте DEF-STAN 00-56, в Желтой книге или в стандарте SIRF, не может рекомендоваться для всех стран и во всех ситуациях. Должны быть приняты во внимание интенсивности отказов и/или интервалы наблюдения. Обосновано, что общие правила могут быть даны только для подсистем, подключенных параллельно, и для некоторых комбинаций УПБ (см., например, Желтая книга, SIRF). В каждом случае общие отказы должны учитываться. Общее правило может быть следующим: для достижения УПБ системы на один уровень выше исходного уровня должны соединяться параллельно две составные подсистемы, имеющие УПБ на одну степень ниже. Другие архитектуры системы должны быть подробно изучены.
53-60 807
Аннотация

Цель. Одним из наиболее опасных видов транспортных происшествий являются сходы железнодорожного подвижного состава, которые в зависимости от тяжести последствий могут также классифицироваться как аварии и крушения. Последствия схода могут быть весьма различны: от незначительного повреждения верхнего строения железнодорожного пути и повреждения вагонов в объеме текущего отцепочного ремонта до повреждения пути, требующего усиленного капитального ремонта, и повреждения вагонов до исключения из инвентаря, а также утраты груза и прерывания железнодорожного движения на длительный период времени. Необходимо отметить, что помимо ущерба от повреждения инфраструктуры и подвижного состава, при сходе вагонов существует риск создания экологической катастрофы. Российская Федерация наряду с США, Китаем и Индией обладает наиболее протяженной железнодорожной сетью в мире, которая проложена, в том числе, вдоль особо охраняемых природных территорий, например, национальных заповедников и парков. Поэтому, если поезд перевозил опасные грузы, например, бензин или токсичные газы, и часть его вагонов сошла с рельсов, то к последствиям схода добавится ущерб от экологической катастрофы. В этой связи актуальной задачей представляется оценка функциональной зависимости между потенциальным числом вагонов в сходе и различными факторами, например, скоростью движения поезда, его весом, для последующей выработки рекомендаций по снижению потенциального числа вагонов в сходе, а, следовательно, и по снижению возможного ущерба.

Методы. Использованы методы теории вероятностей и математической статистики: метод максимального правдоподобия, отрицательная биномиальная регрессия.

Результаты. Для различных групп происшествий: сход вследствие неисправности вагона или секций локомотива вне стрелки; сход вследствие неисправности рельсов вне стрелки; сход на стрелке, не вызванный ранее сошедшим составом – определены специфические функции среднего количества вагонов в сходе. Получена формула, которая позволяет при заданном наборе различных факторов движения: скорости поезда, плана и профиля пути, длины, веса поезда – определить ряд распределения количества вагонов в сходе.

Выводы. В результате предварительного анализа имеющихся российских протоколов по сходам с рельсов подвижного состава в грузовых поездах было выявлено, что для различных групп транспортных происшествий описательные статистики соответствующих выборок значительно отличаются, что соответствует данным аналогичных американских протоколов. В результате построения функциональной зависимости между средним количеством вагонов в сходе и различными факторами по причине неисправности вагонов или секций локомотива вне стрелок было выявлено, что имеющихся протоколов недостаточно для прогнозирования количества вагонов в сходе в прямых участках пути. Для сходов по причине неисправности пути вне стрелок и сходов на стрелках построены математические модели с небольшим параметром сверхдисперсии. 



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