Цель. Аварии на нефтегазовых объектах являются одной из основных причин загрязнения окружающей среды и гибели людей. В целях решения проблемы обеспечения безопасности нефтегазовых объектов был проведен обзор их состояния в Йеменской Республике, проанализированы статистические данные об авариях, определены события, вызывающие пожары в опасных ситуациях, и построены сценарии возникновения и распространения пожаров путем изучения аварии на нефтеперерабатывающем заводе в Адене, а также оценены выбросы в атмосферу масс легковоспламеняющихся веществ в результате пожароопасных ситуаций, определены комплексы факторов пожарной опасности для различных сценариев распространения, оценены последствия воздействия факторов пожарной опасности на людей, разработана основа для оценки рисков и управления ими.

Использование прогноза случайных сигналов эффективно в интеллектуальных системах управления и предиктивной диагностики. Цель. Целью данной статьи является анализ погрешности прогноза случайных сигналов. Разработка рекомендаций выбора параметров экстраполяторов случайных сигналов. Методы. Используется математический аппарат теории случайных функций, формализация, принятая в теории импульсных систем, математическое описание экстраполяторов многочленами Чебышева ортогональными на множестве равноотстоящих точек. Коэффициенты прогнозирующего многочлена выбираются по минимуму наименьших квадратов. Результаты. Описана математическая модель экстраполятора. Получены расчетные соотношения оценок погрешностей прогноза. Определены максимальная и усредненная по интервалу прогноза относительная среднеквадратическая погрешности экстраполяции. Анализируются погрешности экстраполяции случайных процессов, заданных суммой центрированного стационарного случайного процесса и детерминированной функцией времени. На базе многовариантных расчетов проведены рекомендации, позволяющие выбрать параметры экстраполятора (степень экстраполирующего многочлена, число точек измерения, предшествующих отрезку, на котором осуществляется прогноз, шаг дискретизации прогнозируемой функции) при заданных моделях входных сигналов. Заключение. Использование экстраполяторов на базе многочленов Чебышева, ортогональных на множестве равноотстоящих точек, и метода наименьших квадратов позволяет реализовать процедуру расчета прогнозируемых значений случайного процесса с требуемой точностью. При заданных моделях прогнозирующего сигнала разработана методика, позволяющая выбирать параметры экстраполятора (порядок, число точек, участвующих в формировании прогноза, шаг временной дискретизации) для обеспечения требуемой точности.

Цель статьи – проанализировать определения понятия «отказы по общей причине», приведенные в различных международных и отечественных стандартах, и указать на их недостатки; выявить и разобрать типичные ошибки, возникающие при использовании этого понятия и учете таких отказов в расчетах надежности систем. Важность этой темы обусловлена тем, что такие отказы снижают эффект от резервирования и должны учитываться при проектировании систем, к которым предъявляются высокие требования по надежности. Методы. В статье дан сравнительный анализ определений отказов по общей причине, приведенных в отечественных и международных стандартах; проведен анализ методов учета влияния таких отказов, представленных в различных публикациях; применены методы теории вероятностей. Результаты. Выявлены расхождения между стандартами в определении понятия «отказы по общей причине» и недостатки, присущие некоторым из этих определений. Указаны типичные ошибки, имеющиеся в некоторых публикациях, касающиеся учета таких отказов. Наиболее детально рассмотрена самая простая и часто используемая при этом модель бета-фактора, указаны границы ее применения. Выводы. В различных стандартах целесообразно использовать единое определение отказов по общей причине, беря его из базового терминологического стандарта по надежности с соответствующей ссылкой, в самом термине и его определении слово «отказы» должно быть во множественном числе. Определения этого термина в ГОСТ ЕН 1070– 2003 и ГОСТ 34332.3–2021 ошибочны, поскольку они совершенно не соответствуют содержанию определяемого понятия. Традиционная модель бета-фактора, предназначенная для учета отказов по общей причине при расчете вероятностей отказов, может использоваться только при малых значениях этих вероятностей

Цель. Исходя из сложившейся концепции космических запусков, практически каждый из космических аппаратов на околоземной орбите должен отделиться от ракеты-носителя и развернуть свои сложенные конструкции в рабочее положение (панели солнечных батарей, антенны, рефлекторы, штанги и проч.) и только после этого он получает возможность полноценно функционировать по своему целевому назначению. Требования к безотказности механизмов одноразового срабатывания настольно высоки, что любая не выявленная потенциальная угроза возникновения критичных отказов при проектировании, конструировании, изготовлении и эксплуатации, может привести к потере смысла создания космического аппарата в целом, на что указывают фатальные результаты запусков Sinosat-2, Экспресс-АМ4, Канопус-СТ, Zuma, Chinasat-18 и мн. др. искусственных спутников и космических объектов. Проектирование механизмов космического назначения с заданной надежностью осложняется тем, что практически все они относятся к типу уникальных высокоответственных систем, которые должны быть максимально безотказными, являются единственными или редкими по своей конструкции, изготовлены максимум в мелкосерийных экземплярах и работают в уникальных условиях внешней среды. Статистических данных по надежности компонентов и элементов механизмов при работе в условиях факторов космического пространства в лучшем случае недостаточно, чтобы получить достоверные результаты расчета надежности с использованием статистических методов современной теории надежности, а в худшем их просто не существует. В условиях постоянного усложнения космической техники и повышения цены любого из орбитальных отказов существует объективная необходимость разработки метода проектирования механизмов космического назначения с учетом оценки выполнения заданной надежности на основе инженерных решений (без привлечения статистических подходов к теории надежности) и процедур раннего предупреждения отказов. Методы. В статье представлен метод проектирования и конструирования механизмов космического назначения на основе использования методики конструкторско-технологического анализа надежности. Результаты. Предложенный в статье метод позволяет изменить инструментарий проведения аналитической верификации, перейдя при создании изделий от проектных и экспертных методов (например, концепции Stage-Gate или процедур FMEA-анализов) к сугубо инженерным, основанным на инженерных дисциплинах и конструкторско-технологических способах обеспечения качества и надежности. Использование конструкторско-технологического анализа надежности при проектировании и конструировании создает условия, при которых обеспечение надежности становится естественной и неотъемлемой частью работы конструкторов, позволяющей принимать инженерные решения сообразно заданным требованиям надежности (а не в отрыве от них).

Цель. Цель данной работы, являющейся продолжением [24], состоит в построении алгоритма, позволяющего найти необходимое количество запасных изделий (ЗИП) для сложной системы, элементы которой могут быть как ремонтопригодными, так и неремонтопригодными. В отличие от работы [24], в качестве обобщения, в статье вводятся дополнительные неработоспособные состояния. Эти состояния характеризуются простоями системы, связанными с заменой отказавшего элемента элементом из состава ЗИП. Если время замены отказавшего элемента не является пренебрежимо малой величиной по отношению к другим временным показателям обслуживаемой системы, то возникает необходимость в предлагаемом учете дополнительных неработоспособных состояний. Методы. Используются Марковские модели для описания исследуемой технической системы. Выведена система уравнений Колмогорова для получения финальных вероятностей. Получено стационарное решение системы уравнений Колмогорова. Применяются классические методы теории вероятностей и математической теории надежности, некоторые специальные функции. Выводы. В статье формализуется задача определения необходимого количества ЗИП для системы с объектами, которые могут отказать в случайный момент времени. При этом отказы могут быть двух типов. Первый тип отказов приводит объект в неработоспособное ремонтопригодное состояние. В этом случае восстановление объекта возможно в ремонтном подразделении предприятия, на котором объект эксплуатируется. Второй тип отказов, более катастрофичный, приводит объект в неработоспособное неремонтопригодное состояние и его восстановление возможно только на предприятии изготовителе или на специализированных ремонтных предприятиях. Для соответствующего процесса гибели и размножения построен Марковский граф. Формализованы уравнения для характерных состояний Марковского графа. Индукционно найдено стационарное решение системы уравнений Колмогорова. Доказана теорема об общем решении для всех состояний Марковского графа. В случае неограниченного восстановления решение значительно упрощается. Показано, что в предположении неограниченного восстановления и мгновенно производимых замен решение совпадает с решением, полученным ранее в упрощенном случае в работе [24]. Найдены предельные значения вероятностей неработоспособных критических и некритических состояний. Они позволяют сделать вывод о том, что в случае неограниченного восстановления увеличение объема ЗИП ведет к тому, что вероятность попадания в критическое состояние нехватки ЗИП постепенно обнуляется. При этом вероятность попадания в неработоспособное состояние, связанное с занимающей определенное время заменой отказавшего оборудования аналогом из числа ЗИП, определяется стационарным коэффициентом неготовности альтернирующего процесса восстановления. Общее решение задачи позволяет формализовать критерий достаточности ЗИП. Необходимое количество ЗИП определяется путем постепенного увеличения количества ЗИП до тех пор, пока вероятность неработоспособных критических событий не станет ниже заданной вероятности нехватки ЗИП. Приведен пример нахождения необходимого количества ЗИП.

Цель. Оценка надежности системы, компонента или элемента очень важна в контексте прогнозирования ее готовности и других важных показателей. Надежность – это параметр, который является свидетельством готовности системы при надлежащих условиях эксплуатации в течение заданного периода времени. Исследование различных показателей надежности очень важно, учитывая сложную и неопределенную природу энергосистемы. Методы. В работе использованы классические методы теории надежности применительно к системе с постоянной интенсивностью отказов, состоящей из последовательно соединенных элементов. Выводы. В настоящей работе выполнен обзор литературы по теме оценки надежности систем электроснабжения. В частности, рассмотрены работы, в которых применялись: марковский подход на основе сечений, подход на основе условной вероятности, имитационные исследования распределительных систем, вероятностные модели, метод Монте-Карло, эквивалентные схемы надежности, метод выборки переходов состояний, методика оптимизации эксплуатационной готовности распределительных систем на основе инспекционного ремонта, метод на основе бутстрэппинга, анализ дерева отказов, метод на основе Байесовых сетей, модель разделения графика нагрузки на пики и впадины, модель реагирования спроса и другие. Авторами выполнена постановка задачи и проведен анализ исходных данных. В работе показано, что с физической точки зрения конфигурация системы будет представлять собой последовательную сеть надежности. При этом система выходит из строя даже при отказе одного компонента, и сохраняет работоспособность, если все компоненты сохраняют работоспособность. Отмечено, что при рассмотрении вопроса надежности последовательных систем тремя основными параметрами надежности являются средняя интенсивность отказов, среднее общее время восстановления в год и среднее время восстановления. В качестве клиентоориентированных показателей, связанных с исследованием надежности в работе применены индекс средней частоты прерываний электроснабжения (System average interruption frequency index, SAIFI), индекс средней длительности прерываний электроснабжения (System average interruption duration index, SAIDI) и индекс средней длительности прерывания электроснабжения одного потребителя (Customer average interruption duration index, CAIDI). На примере восьмиузловой радиальной распределительной системы выполнена оценка надежности по каждой распределительной секции, а также в каждой точке нагрузки. Для рассматриваемых распределительных секций точек нагрузки также получены три основных параметра надежности: средняя интенсивность отказов, среднее время отказа и среднее общее время отказа в год. Для радиальной распределительной системы оценены важные клиентоориентированные показатели: индекс средней частоты прерываний электроснабжения, индекс средней длительности прерываний электроснабжения и индекс средней длительности прерывания электроснабжения одного потребителя. Полученные данные позволяют охарактеризовать надежность и другие связанные с ней показатели, что является актуальным для систем распределения электроэнергии.

Цель. Цель данной работы, являющейся продолжением [24], состоит в построении алгоритма, позволяющего найти необходимое количество 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.

Цель. Воздействия кибератак приводят к выводу из эксплуатации элементов сети, хищению информации и другим неправомерным действиям. Зачастую кибератаки сопровождаются нехарактерной активностью трафика и появлением в нем аномалий. Целью статьи является разработка подхода к выявлению аномалий в сетевом трафике за счет определения степени самоподобия трафика с использованием фрактального анализа и статистических методов. Методы. В статье применяются методы математической статистики, математического анализа, фрактального анализа. Результаты. Предложен подход к обнаружению аномалий в сетевом трафике путем оценки свойства самоподобия и использования статистических методов для повышения точности определения кибератак. На первом этапе вычисляется показатель Херста для эталонного трафика. На втором этапе реальный трафик разбивается на оптимальные временные интервалы, для каждого интервала считается показатель Херста. Если выявленное значение показателя Херста отличается от значения, полученного для эталонного трафика, принимается решение о наличии аномалий. На заключительном этапе применяется статистический анализ для определения точного места аномалии. Проведен анализ фрактальных и статистических методов, в результате которого были определены более эффективные методы для использования в предлагаемом подходе. Для фрактального анализа предложен метод DFA, для статистического – ARFIMA. Заключение. Предлагаемый подход позволяет обнаружить кибератаки в реальном или близком к реальному масштабе времени.

В настоящее время интенсивно исследуются системы массового обслуживания, описывающие отказы в процессе тестирования программного обеспечения. В этих системах предполагается зависимость между интенсивностью входного пуассоновского потока и интенсивностью экспоненциально распределенного времени обслуживания. С помощью этой зависимости строятся процедуры сглаживания пиковой нагрузки в системе. Однако для систем с детерминированным временем обслуживания такая модель и метод ее исследования непригодны. Поэтому в данной работе исследуется зависимость параметра распределения Пуассона количества заявок в системе от детерминированного времени обслуживания при наличии пика интенсивности входного потока. Эта зависимость исследована аналитически и численно, и показано, как сокращение времени обслуживания сглаживает пик количества клиентов в системе.