Preview

Надежность

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков
Том 19, № 3 (2019)
Скачать выпуск PDF | PDF (English)
https://doi.org/10.21683/1729-2646-2019-19-3

СТРУКТУРНАЯ НАДЕЖНОСТЬ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

3-6 27
Аннотация

Целью данной статьи является приведение в соответствие требований по долговечности, предъявляемых к системам космической техники с длительными сроками эксплуатации, с тем фактом, что в нормативных документах на микросхемы показатели долговечности отсутствуют. Так, в соответствии с ОСТ В 11 0998-99 в требованиях по надежности присутствуют только показатели безотказности и сохраняемости. С другой стороны, в требованиях по надежности, предъявляемых к системам космической техники, помимо требований к безотказности и сохраняемости одно из первостепенных мест занимают требования по долговечности функционирования, которые составляют обычно величину гамма-процентного ресурса Тр.γ = 100 000 ч и более при γ = 99,9%. Следовательно, для такого рода систем с длительными сроками эксплуатации требуется определить показатели долговечности, которые отсутствуют в технических условиях или других документах, по которым производится поставка. Определение таких показателей с помощью проведения испытаний на долговечность требует больших денежных и временных затрат. Поэтому был предложен аналитический метод, согласно которому нижнюю границу оценки для гамма-процентного ресурса Тр.γ микросхем можно получить, приравнивая вероятность безотказной работы микросхемы за время Тр.γ к вероятности ненаступления ресурсных отказов, которые переводят микросхему в предельное состояние, после чего ее эксплуатация должна быть прекращена. В этом случае для получения величины Тр.γ = 99,9% = 100 000 ч нерезервированная микросхема или другое изделие должны иметь интенсивность отказов 10-8 1/ч. Для более сложных микросхем получить требуемое значение Тр.γ=99,9% = 100 000 ч не представляется возможным. В данной статье предлагается расширить использование предложенного метода определения показателя долговечности с учетом того факта, что в рассматриваемых системах не допускается отказ одного любого изделия и с этой точки зрения используются различные способы резервирования аппаратуры. Под нагруженным резервом понимается резерв, который содержит один или несколько резервных модулей, находящихся в режиме основного модуля. Под облегченным резервом понимается резерв, который содержит один или несколько модулей, находящихся в менее нагруженном режиме, чем основной модуль, до начала выполнения ими функций основного модуля. Рассмотрены различные варианты резервирования сложной микросхемы, при которых удается получить заданные высокие показатели долговечности. Получена формула для расчета показателя долговечности в более общем случае, когда микросхема входит в состав модуля, который резервируется другим идентичным модулем. В этом случае, если второй модуль находится в облегченном резерве, то можно обеспечить высокий показатель долговечности микросхемы. Если же второй модуль находится в нагруженном резерве, то заданный показатель долговечности микросхемы не обеспечивается. Рассмотренный метод определения показателя долговечности может быть использован и при других способах резервирования модулей в системе.

7-11 12
Аннотация

Цель. В данной статье уделяется внимание исследованию моделей процессов неполного восстановления Кижима-Сумиты [1–7]. Эти модели довольно новые и относительно малоизученные. По причине того, что случай с неполным восстановлением больше соответствует реальному функционированию современных технических систем, задача изучения моделей Кижима-Сумиты считается особенно актуальной. В данных моделях степень неполноты восстановления определяется значением коэффициента q. В статье приведены исследования, продолжающие работы [5] и [6]. В работе [5] производилось оценивание функции восстановления в виде конечной суммы и с использованием метода статистических испытаний. В работе [6] выводилось интегральное уравнение для функции восстановления и параметра потока отказов, а также было проанализировано влияние коэффициента восстановления на данные показатели. Целью данной работы является вывод уравнений плотности наработки между отказами для модели КижимаСумиты и таких показателей надежности, как средние значения перескока, недоскока и длительности цикла, а также проведение анализа влияния коэффициента восстановления q на данные показатели. Исследования представлены в виде графиков и в предположении того, что наработка до первого отказа подчиняется закону распределения Вейбулла, как известно, занимающему одно из центральных мест в теории надежности. В рамках этой статьи рассматривается случай с возрастающей функцией интенсивности. Методы. Необходимые расчеты проводились с применением свободно распространяемой среды программирования R, специализированной для статистической обработки данных и работы с графикой. Математическим инструментом в данной работе послужили методы численного интегрирования, такие как метод трапеций и модифицированный для взятия двойных интегралов метод прямоугольников. Выводы. Для процесса Кижима-Сумиты в данной работе выведены уравнения и представлены графики плотностей наработок между отказами, а также средних значений для перескока, недоскока и длительности цикла. Приведен вывод уравнение восстановления для процесса неполного восстановления Кижима. Выполнен анализ влияния коэффициента восстановления на указанные показатели надежности в случае возрастающей функции интенсивности, который показал, что при увеличении параметра q наблюдается снижение средних значений перескока, недоскока и длительности цикла.

12-20 15
Аннотация

На практике часто приходится сталкиваться с задачей определения величин показателей надежности (точечное оценивание). Обычно, в качестве показателя надежности выбирают вероятность безотказной работы (далее – ВБР). Исходя из экономических соображений, для определительных испытаний на надежность высоконадежных и дорогостоящих изделий выставляют минимум изделий, планируя получить безотказные испытания (приемочное число Q = 0) или испытания с одним отказом (Q = 1), тем самым минимизируя количество испытуемых изделий. Наиболее интересен последний случай. Выбирая конкретные величины приемочного числа и количества испытуемых изделий, испытатель делает предварительную оценку планируемой ВБР, а выбирая Q = 1, испытатель минимизирует риски от возникновения маловероятного случайного отказа. Однако с ростом величины Q растет и количество испытуемых изделий, что делает испытания дорогостоящими. Поэтому сокращение количества изделий при испытаниях на надежность является проблемой номер один. Формулировка плана испытаний с добавлением. Будем рассматривать биномиальные испытания (первоначальная выборка) с добавлением одного изделия (дополнительная выборка) на испытания при отказе любого из первоначально выставленных испытуемых изделий. Испытания заканчиваются, когда заканчиваются испытания всех выставленных изделий с любым исходом (в первичной и дополнительной выборках). Здесь и далее имеется в виду, что время испытаний одно и то же для всех изделий. Испытания с приемочным числом отказов больше нуля (Q > 0), проводимые по схеме испытаний с добавлением, позволяют сократить число испытуемых изделий за счет успешно проведенных испытаний на первоначальной выборке. Цель работы. Целью работы является построение и исследование оценок ВБР для плана испытаний с добавлением. Методы исследования оценок показателей надежности. В основе поиска эффективных оценок лежит интегральный подход, сформулированный в работах [6, 8-10]. В основе интегрального подхода лежит построение правила выбора эффективной оценки, заданного на сумме значений абсолютных (или относительных) смещений оценок, выбранных из некоторого множества, от параметра закона распределения, где в нашем случае n – количество изделий, первоначально выставленных на испытания. Критерий выбора эффективной оценки для ВБР. Критерий выбора эффективной оценки вероятности отказа (или ВБР) на множестве оценок, основан на суммарном квадрате абсолютных (или относительных) смещений математического ожидания оценок E Ѳ (n,k,m) от вероятности отказа p для всех возможных значений p, n. Выводы. Проведено построение и исследование оценок ВБР для плана испытаний с добавлением. Для варианта n > 3 оценка ВБР P (n,k,m) =1– p (n,k,m)=1–(k+m)/(n+k) в сравнении с неявно заданной оценкой V (n,k,m) =1– v (n,k,m) является эффективной по смещению. Испытания с приемочным числом отказов больше нуля (Q > 0), проводимые по схеме испытаний с добавлением, позволяют сократить число испытуемых изделий за счет успешно проведенных испытаний на первоначальной выборке. Оценки p2, w2, w3, и являются несмещенными и, как следствие, эффективными по смещению для вариантов соответственно n = 2 и n = 3.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ НАДЕЖНОСТЬ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

21-33 16
Аннотация

В статье обсуждаются принципы обеспечения безопасности автономного вождения автомобилей. Прежде всего, мы проводим сравнение между принципами и опытом применения автономных или автоматических систем на железнодорожном и автодорожном транспорте. Автоматические поезда метро эксплуатируются в контролируемой и четко определенной среде, пассажиры и посторонние лица отделены от поездов ограждениями, тоннелями и т.д. Автомобиль эксплуатируется в гораздо более сложной среде. Далее мы затрагиваем принципы безопасности. Применение принципов обеспечения безопасности (например, отказоустойчивость или безопасный ресурс) обеспечивает разработку и реализацию безопасной системы, которая будет соответствовать положениям стандартов функциональной безопасности. Различия в ответственности живого водителя и технической системы управления на разных уровнях автоматизации процесса вождения требуют применения принципов обеспечения безопасности. Мы рассматриваем подлежащие применению принципы обеспечения безопасности исходя из общих принципов обеспечения безопасности и анализа соответствующего уровня автоматизации по классификации SAE на основе опыта осуществления ряда проектов, предусматривавших реализацию пяти уровней автоматизации вождения согласно классификации SAE. В зависимости от уровня автоматизации технические системы реализуются на основе принципов отказа без последствий, отказоустойчивости или безопасного ресурса.

34-39 24
Аннотация

Целью работы является оценка влияния защиты транспортных узлов на стойкость трубопроводных систем к развитию повреждений по механизму прогрессирующей блокировки узлов, а также анализ эффективности используемых защитных мероприятий. Повреждение точечного элемента системы, связанное с одновременным переходом в состояние неработоспособности всех сходящихся в него трубопроводов называется блокировкой. Процесс последовательной блокировки узлов транспортной системы в случайном порядке рассматривается как прогрессирующее повреждение сетевой структуры. Развитие прогрессирующего повреждения является опасным сценарием развития аварии и сопровождается отключением от источника сначала некоторых, а затем и всех потребителей целевого продукта. Способность системы противостоять развитию прогрессирующих повреждений оценивается при помощи показателя стойкости, представляющего собой среднюю долю повреждаемых узлов, блокировка которых в случайном порядке приводит к отключению от источника всех потребителей целевого продукта. Методы исследований. Показатель стойкости системы к развитию процесса прогрессирующей блокировки узлов устанавливался с использованием метода имитационного компьютерного моделирования. Использование показателя стойкости при сравнительном анализе свойств сетевых структур возможно только в том случае, если анализируемые системы является сопоставимыми. Условием сопоставимости систем с защищенными точечными элементами является наличие одинакового числа отключаемых узлов-потребителей и повреждаемых узлов. Если в составе анализируемых систем присутствуют защитные периферийные кластеры, представляющие собой взаимосвязанною совокупность защищенных точечных элементов, то для сопоставимости таких систем необходимо совпадение: – количества периферийных кластеров с двумя и более узлами-потребителями, при равном числе таких узлов в составе каждой из систем; – наиболее вероятной последовательности отключения от источника, как отдельных потребителей, так и периферийных кластеров с равным количеством потребителей продукта.

Результаты. Повысить стойкость системы к развитию прогрессирующей блокировки можно с использованием организационно-технических мероприятий по защите транспортных узлов. Установлено, что наибольшая эффективность защиты отдельных точечных элементов достигается при защите узла-потребителя расположенного на минимальном удалении от источника целевого продукта. Показано, что синтез периферийного кластера для защиты транспортной системы следует производить путем включения в его состав потребителей, расположенных на минимальном удалении от узла-источника.

Выводы. Развитие аварийной ситуации по механизму прогрессирующей блокировки узлов является опасным сценарием повреждения трубопроводной системы. Повысить стойкость к повреждениям сетевой структуры можно с использованием мероприятий по защите узлов транспортной системы. Наибольшая эффективность защиты отдельных точечных элементов достигается при защите узла-потребителя расположенного на минимальном удалении от источника целевого продукта. Синтез периферийного кластера для защиты транспортной системы от прогрессирующего повреждения следует осуществлять путем включения в его состав потребителей, расположенных на минимальном удалении от узла-источника продукта.

УПРАВЛЕНИЕ РИСКАМИ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

40-46 15
Аннотация

Цель. По данным протоколов расследования крушений/сходов с рельсов вагонов грузовых поездов в 2013-2016 гг. на сети железных дорог Российской Федерации при поездной работе сходы и крушения наиболее часто происходят по причине неисправности подвижного состава, и около трети этих сходов произошло вследствие излома боковой рамы тележки вагона. Причем среднее количество сошедших единиц подвижного состава равно 4,16 в случае сходов с рельсов по причине излома боковой рамы против 1,73 в случае сходов с рельсов из-за прочих неисправностей подвижного состава. Ранее была разработана методика, позволяющая принять решение о выбраковке определенной партии боковых рам. В то же время боковые рамы из партий, не подлежащих выбраковке, с течением времени могут изломаться. В этой связи актуальной представляется разработка методики, на основании которой можно было бы своевременно отцепить вагон в капитальный/деповской ремонт для предотвращения излома боковой рамы. Для этой цели стоит рассмотреть факторные модели оценки опасности возникновения излома. В качестве таких факторов могут выступать количество километров от последнего пункта технического обслуживания (ПТО), а также количество километров и количество дней до следующего планируемого капитального/деповского ремонта. А в качестве количественной характеристики опасности излома боковой рамы можно использовать вероятность излома боковой рамы. Однако оценка вероятности, например, в форме частоты, излома боковой рамы возможна только при наличии наблюдений, когда излом или критический дефект боковой рамы не происходил, которые не ведутся. Поэтому следует разработать индекс опасности излома боковой рамы. Так как управление частотой появления вагона на ПТО сложноосуществимо, то индекс опасности должен зависеть только от количества дней и километров до ремонта. На основе построенного индекса надо построить зоны (не)допустимых значений факторов с целью принятия решения об отцепке вагона в ремонт, если у осмотрщика вагонов на ПТО возникают сомнения в целесообразности отцепки. Методы. В работе использовались методы математического программирования. Результаты. Выводы. Был построен индекс влияния, который характеризует опасность излома боковой рамы вагона грузового поезда в зависимости от оставшегося количества дней и километров до планового ремонта вагона. На основе данного индекса были предложены две методики построения зон (не)допустимых значений факторов. Первая методика строилась на основе значений индекса влияния. Вторая строилась на основе фиксации некоторых параметров зон (не)допустимых значений факторов и выборе среди всех зон наилучших с точки зрения наименьшей опасности излома боковой рамы. Данный выбор был осуществлен путем решения задач смешанного целочисленного программирования с квадратичным ограничением.

47-52 12
Аннотация

В данной статье рассматривается вопрос надежности оценок инвестиционных рисков на основе вероятностных реализаций специально составленных сценариев. Для расчета вероятностей реализации сценариев использовались логико-вероятностные методы. Под надежностью оценок рисков понимается вероятность успешной реализацией проекта, выполнение всех договорных обязательств: строительство с требуемым архитектурно-строительным проектом,качеством, в заданные договором сроки и в рамках утвержденного бюджета. Для оценки инвестиционных рисков были выделены восемь сценариев главной группы. В свою очередь, реализация сценариев рисков главной группы зависела от реализации разного количества сценариев рисков каждой подгруппы, входящей в главную группу. Например, первый сценарий главной группы состоял из риска неточного расчета окупаемости проекта и риска недооценки бюджета строительства. Второй – риска недооценки бюджета строительства и риска при выборе основной технологической схемы и основных технологических параметров,и т.д. Риски каждой подгруппы могли быть получены путем экспертных оценок или при достаточности статистических данных по фактическим распределениям. Для решения поставленной задачи на ЭВМ была разработана математическая модель. Математическая модель позволяла также определять такие факторы надежности, как «вес», «значимость», и «вклад» каждого риска в успех инвестиционного проекта (структуру надежности оценки инвестиционных рисков). Анализ результатов расчета позволил определить вероятность успешной реализации проекта (надежность), наиболее важные, значимые и имеющие наибольший вклад в успешную реализацию инвестиционных проектов, риски. Были также определены риски, оказывающиенаименьшее влияние на успешную реализацию инвестиционного проекта.

 



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