Цель. Задачи в исследованиях усталости материалов, являясь актуальными с точки зрения инженерной практики, обладают большой долей неопределенности. Кривая усталости содержит цензурирования (что означает прошедшие запланированный цикл нагружений и не разрушившиеся к концу испытаний образцы), а блок нагружения, составляемый для расчета долговечности, может быть составлен по-разному с достаточной долей субъективных решений. Блок нагружения предназначен для расчета долговечности и для составления плана испытаний и должен в полной мере отражать всю предполагаемую историю эксплуатации. Оба этих фактора рассматриваются в статье как элементы нечеткой логики. Рассмотрено создание научно обоснованного блока нагружения, который учитывал бы возможные режимы работы в правильной пропорции и с учетом вариабельности. Это связано с тем, что усталостное повреждение накапливается в течение всего срока работы машины и должно быть научно оценено для адекватной оценки в вероятностном аспекте.

Методы. Так как режимы эксплуатации некоторой конкретной детали точно не определены (и не могут быть определены по логике случайного использования машин), рассматриваются проекции случайных нечетких распределений. Удалось научно обосновано учесть конечное множество эксплуатационных режимов в их разумной пропорции. На примере анализа нагружения ответственной детали подвижного состава построены распределения и оценено возможное распределение ресурса детали. Полученные на основе разработанного метода результаты позволят оценить риски эксплуатации и спрогнозировать потребное число запчастей. Рассмотрение цензурированных элементов выборки при построении кривой усталости позволит сделать оценку параметров кривой усталости более состоятельной.

Выводы. Применение нечетких множеств может оказаться весьма полезным при рассмотрении кривой усталости и при оценке вариации долговечности. Показаны примеры применения предложенного подхода.

Цель. Предложить подход к оценке параметров комплекта запасных частей, инструментов и принадлежностей (ЗИП) по паспортным данным для промышленных источников бесперебойного питания (ИБП) центров обработки данных с применением современных методик.

Методы. В статье применяются методы теории надежности, теории марковских процессов, методы оптимизации.

Результаты. С использованием предложенного подхода для магистрально-модульных ИБП, имеющих резервирование с восстановлением и ограниченный ЗИП, определены этапы параметрического синтеза комплекта ЗИП. Для каждого этапа обосновано применение математических моделей, необходимых для расчета характеристик и параметров надежности комплектующих силовых модулей по показателям надежности ИБП, а также математические модели, связывающие показатели достаточности комплекта ЗИП с его параметрами. Использование этих моделей позволяет по паспортным данным об показателях показателям безотказности, ремонтопригодности и готовности ИБП рассчитать интенсивности отказов и восстановлений их силовых модулей, а также среднего времени до отказа и среднего времени до восстановления. В свою очередь полученные характеристики надежности являются исходными данными для расчета значений показателей достаточности комплекта ЗИП (среднего времени задержки удовлетворения заявок). Использование величины среднего времени задержки удовлетворения заявок комплектом ЗИП в качестве критерия для среднего времени до восстановления силового модуля позволяет сделать вывод о принципиальной возможности обеспечения заявленных в документации показателей надежности при его эксплуатации, а, следовательно, и о возможности применения этого ИБП. Если такая возможность существует, то используя значение среднего времени задержки удовлетворения заявок в качестве ограничения, а также с учетом ограничений на начальный уровень запасов в комплекте ЗИП, можно синтезировать комплект ЗИП (выбрать стратегию пополнения и определить ее параметры (время доставки и др.)). Сравнение логистических возможностей и полученных в итоге данных для выбранной стратегии пополнения позволит сделать окончательный вывод о возможности сохранения заявленных характеристик надежности ИБП в течение всего времени эксплуатации. С использованием предложенного подхода проведен синтез параметров одиночного комплекта запасных частей, инструмента и принадлежностей на примере ИБП «Protect 3.M».

Заключение. Предлагаемый в статье подход позволяет для промышленных ИБП, построенных по магистрально-модульной архитектуре с резервированием и восстановлением оценить, как принципиальную возможность обеспечения надежности, заявленной в документации на них, так и экономическую целесообразность их применения. Кроме того, если принципиальная возможность обеспечения надежности ИБП существует, но эксплуатационные затраты на ее поддержание неприемлемы, то следует оценить возможность сокращения числа ремонтных бригад (снижение затрат на их содержание) и/или применения более эффективных способов резервирования (смешанное резервирование, смешанное резервирование с ротацией и др.). Однако следует иметь в виду, что предложенный подход, основанный на использовании математических моделей не гарантирует 100% точности оценки параметров комплекта ЗИП, т.к. использованные в нем математические модели, как и любые другие модели, имеют ограниченную точность и полученные с их помощь результаты требуют экспериментального подтверждения либо испытаниями, либо подконтрольной эксплуатацией.

Цель. Цель данной работы состоит в построении алгоритма, позволяющего найти необходимое количество запасных элементов (ЗИП) для сложной системы, элементы которой могут быть как ремонтопригодными, так и неремонтопригодными.

Методы. Используются Марковские модели для описания системы. Уравнение Колмогорова для получения финальных вероятностей. Стационарное решение системы уравнений Колмогорова. Классические методы теории вероятностей и математической теории надежности.

Выводы. В статье формализуется задача определения необходимого количества ЗИП для системы с элементами, которые имеют вероятность того, что они могут быть отремонтированы. Построен Марковский граф. Индукционно найдено стационарное решение системы уравнений Колмогорова. Приведен пример нахождения необходимого количества ЗИП.

В настоящее время проявляется повышенный интерес к байесовской теории среди специалистов в области прикладной теории надежности. Однако байесовский подход не является общепринятым среди специалистов в области математической статистики и теории надежности. Сомнения в возможности его применения при решении практических задач вызваны в первую очередь тем, что он допускает использование субъективных вероятностей. На практике, как правило, рассматривают модели однородной продукции, т.е. каждое из изделий оцениваемой партии характеризуют одинаковой величиной выбранного параметра надежности. В случае байесовского метода статистического оценивания рассматривается уже модель неоднородной продукции, однако в процессе стабильного производства не считается нормальным выпуск изделий с различной надежностью, что ставит под сомнение адекватность применения методов байесовского статистического оценивания.

Цель работы. Показать, что использование байесовских оценок в задачах надежности, применяющих модели, предназначенные для однородной продукции, является ошибочным.

Методы исследования. Для нахождения в выделенных классах смещенных оценок эффективных использовались интегральные числовые характеристики точности оценки, а именно: суммарный квадрат смещения ожидаемой реализации некоторого варианта оценки от исследуемых параметров законов распределений и т.д.

Выводы. 1. Реализации байесовских оценок при любом исходе группируются в пределах догмата о среднем 1 – ≈p_α = 1 – α/(α + β), в то время как классическая ^≈Р₂ = 1 – R/N и интегральная ^≈Р₄ несмещенная оценки адекватно реагируют на любые внешние изменения. Использование байесовских оценок в задачах надежности, применяющих модели, предназначенные для однородной продукции, является ошибочным, а необходимости в их использовании не имеется. 2. Байесовские оценки следует использовать только для групп неоднородной продукции. 3. Вместо байесовских оценок в задачах надежности, применяющих модели, предназначенные для однородной продукции, следует использовать интегральные смещенные оценки.

Цель. Предложить новый способ энергоэффективного составления плана перевозочного процесса для линий метрополитена. Под планом перевозочного процесса понимается составление графика движения пассажирских поездов, удовлетворяющего всем предъявляемым к нему требованиям и ограничениям, связанным с ежечасным выполнением заданной парности движения поездов, эффективным использованием пропускной и провозной способности рассматриваемой линии метрополитена, безопасностью движения транспортных средств, обеспечиваемой своевременно проводимой технической диагностикой единиц электроподвижного состава в форме текущих плановых ремонтов и осмотров в депо и/или линейных пунктах технического осмотра, комфортом для пассажиров, выражающемся в равномерности появлений электропоездов на станциях, что в свою очередь обеспечивает перераспределение пассажиропотоков на станциях и исключает избыточное скопление людей на платформах.

Методы. Применяются методы автоматизированного построения плановых графиков движения пассажирских поездов метрополитена, базирующиеся на использовании критериев равномерности интервалов движения поездов, а также равномерности распределения единиц электроподвижного состава при планировании переходных процессов, с последующим перераспределением времен сверхрежимных выдержек, введенных алгоритмом автоматизации, на времена хода по перегонам. Метод равномерности интервалов движения поездов базируется на минимизации суммы квадратичных отклонений интервалов по отправлению поездов по всем станциям для всех поездов. Метод равномерности транспортных средств внутри переходных процессов базируется на применении алгоритма целочисленного деления Евклида. При составлении статьи авторы учитывали наличие на линиях метрополитена систем различных уровней автоматизации, регламентированных международным стандартом IEC 62290-1:2014. Внимание уделено не только транспортным системам с высокоуровневым развитием средств автоматики, классифицируемым стандартом как GoA3 и GoA4, но и транспортным системам с низким развитием средств автоматики (они классифицируются как GoA0, GoA1 и GoA2).

Результаты. Предложенный в статье способ наглядно подтверждает сокращение расхода электроэнергии, затрачиваемой на тягу при движении поездов, пропорционально длительностям сверхрежимных выдержек, введенных в процессе работы алгоритмов автоматизации, заложенных в интеллектуальную автоматизированную систему построения плановых графиков движения пассажирских поездов метрополитена.

Выводы. Изложенный подход доказывает прямую зависимость энергоэффективности плана движения поездов от равномерности распределения управляющих воздействий по корректировке интервалов попутного следования поездов и длительностей введенных сверхрежимных выдержек, определению последовательностей вводимых / снимаемых единиц электроподвижного состава внутри переходных процессов, по рациональному размещению точек ночной расстановки на графике движения поездов метрополитена. Материалы, изложенные в статье, расширяют имеющуюся базу знаний в области автоматизации планирования перевозочного процесса на метрополитене, что, в свою очередь, предоставляет возможность для дальнейшего совершенствования методики построения интеллектуальных транспортных систем, учитывающих наличие внедренных систем автоведения поездов высоких уровней автоматизации (GoA3 и GoA4).

Цель данной статьи – снижение стоимости оборудования системы управления движением локомотивов, которое достигается за счет применения структуры с одноканальным источником информации (в данном случае счетчиков осей) и двухканальным приемником информации (в данном случае бортовой системы управления) взамен традиционной структуры, где формирующее и принимающее устройства должны быть не менее чем двухканальными. При этом для обеспечения безопасности системы заложенный в наиболее широко применяемую многоканальную структуру механизм обнаружения отказов путем сравнения результатов работы между каналами бортового устройства дополняется программной реализацией проверяющих алгоритмов, позволяющих обеспечить соответствующий уровню полноты безопасности SIL4 уровень правильного обнаружения отказа одноканального устройства (в данном случае счетчика осей). Этот уровень в основном характеризуется количественным показателем «вероятность правильного обнаружения» и, чтобы добиться поставленной цели, необходимо вычислить допустимый и в то же время достижимый диапазон данной вероятности и параметров эффективности проверяющих алгоритмов, функцией от которых она является.

Методика. В статье показаны две модели безопасности системы управления движением локомотива: традиционная структура с двухканальным формирующим и принимающим устройством и структура с одноканальным источником и двухканальным приемником информации. Графовые модели содержат аналогичные состояния, имея различия только в параметрах модели. С помощью топологического метода [1], применительно к условиям данной задачи, в обеих моделях выведены формулы расчета средней наработки системы до опасного отказа, интенсивности и вероятности возникновения опасных отказов. Определены значения исходных данных, в том числе вероятностей правильного обнаружения отказа бортовой системы и счетчика осей, и выполнены расчеты значений этих показателей безопасности, позволяющих отнести систему к одному из четырех дискретных уровней полноты функциональной безопасности.

Результаты. В представленной статье произведено нормирование вероятностных показателей эффективности программных и аппаратных средств обнаружения отказа для структуры с одноканальным источником и двухканальным приемником информации. При этом под нормированием показателей понимается процесс установления их предельно допустимых значений, обеспечивающих количественные показатели безопасности (среднюю наработку системы до опасного отказа, интенсивность и вероятность опасного отказа системы) не хуже, чем у традиционной структуры с двухканальными формирующим и принимающим устройствами. Выявлены наиболее значимые для обеспечения безопасности из-за сильного влияния на уровень правильного обнаружения отказа (в данном случае счетчика осей) параметры эффективности. Полученные результаты показали возможность сокращения аппаратных затрат с сохранением выполнения требований безопасности при использовании одноканальных источников информации (в данном случае счетчиков осей) и двухканальных приемников информации (в данном случае бортовой системы управления), имеющих в своем составе программное обеспечение, которое дает возможность обеспечить соответствующий высокий уровень правильного обнаружения отказа (в данном случае счетчика осей).

В настоящее время при решении вопросов организации эксплуатации промышленных установок предъявляют повышенные требования к безопасности, надежности и эффективности их функционирования. В основе методов и процедур, используемых для решения задач повышения безопасности и надежности работы промышленных установок, лежит информация о надежности комплектующих элементов, систем и оборудования. Для определения объективных характеристик надежности указанных объектов организуют наблюдения за их поведением в процессе эксплуатации. В ходе наблюдения за функционированием объектов отмечают периоды времени непрерывного исправного функционирования, времена простоев, причины простоев, отказы, дефекты и неисправности объектов, периодичность проведения и глубину профилактического обслуживания элементов и систем, и прочую информацию. Следует заметить, что элементы и системы современных промышленных объектов, таких как атомные электростанции, нефтехимические комплексы и т.п., относятся к категории высоконадежного оборудования. Отказы такого оборудования – события редкие. Количество однотипных объектов крайне мало.

Цель. В связи с этим возникает задача разработки методов достоверного оценивания характеристик надежности объектов на основании статистической информации ограниченного объема.

Метод. В статье рассматривается метод расчета показателей надежности объектов на основании статистической информации, полученной на этапе эксплуатации – метод минимизации функции риска с учетом усеченных слева и цензурированных справа данных для оценки параметров распределения Вейбулла.

Выводы. В качестве примера приведен метод оценки показателей надежности на основании полных, цензурированных справа и усеченных слева наработок, т.к. на практике такая комбинация встречается довольно часто. Приведен вид функций правдоподобия для распределения Вейбулла. Рассмотрен тестовый пример, в котором с помощью метода минимизации функции риска находятся оценки параметров распределения Вейбулла тестовой выборки, содержащей полные, усеченные слева и цензурированные справа данные. Исследовано изменение значений оценок параметров распределения Вейбулла и их точности в зависимости от доли усеченных и от доли цензурированных данных.

Цель. В данной статье рассматриваются вопросы формирования архитектуры и требования к архитектуре сетей передачи данных при создании интеллектуальной системы управления городской транспортной системой.

Методы. В статье предлагается архитектура сети с использованием технологии меток мультисервисной сети MPLS, маршрутизации информационных потоков. Реализация ядра локальной вычислительной сети с использованием полносвязности позволяет по меткам информационных потоков заранее сформировать маршруты обмена информации между серверами и приложениями информационно-телекоммуникационной сети (ИТС). Применение технологии мультисервисных сетей с метками (MPLS) является базой для построения сети управления и сбора информации в ИТС. Это позволяет унифицировать технические решения по подключению подсистем, выполняющих различные функции в ИТС, например, управления и диагностики, с минимальными задержками доставлять информацию до серверов управления и отправлять ответственные команды управления, а также унифицировать подключение датчиков – контроллеров через интерфейс Ethernet или беспроводные интерфейсы 4G и 5G.

Выводы. Реализация принципа сборки и разборки маршрутов информационных потоков для критически важных объектов значительно усложняет проведение атак и организацию сбора информации о сетевой структуре ИТС.

Gnedenko Forum основан в 2004 году неофициальной международной группой экспертов в области теории надежности для профессиональной поддержки  исследователей всего мира, заинтересованных в изучении и развитии научных, технических и пр. аспектов надёжности, анализа рисков  и безопасности в теоретической и прикладной областяx.