В статье рассматриваются вопросы прогнозирования показателей надежности современной бортовой аппаратуры космических аппаратов. Показана целесообразность использования результатов испытаний аппаратуры и ее элементов на стойкость к воздействию ионизирующих излучений для прогнозирования показателей надежности. Обоснована возможность применения альфараспределения времени наработки до отказа для прогнозирования показателей безотказности и долговечности КМОП ИС. Приведены расчетные соотношения для оценки вероятности безотказной работы, среднего времени наработки на отказ и минимальной наработки. Показаны возможные пути повышения стойкости современной бортовой аппаратуры космических аппаратов путем использования специализированных способов защиты от воздействий ионизирующих излучений космического пространства. Данное научное исследование (№14-05-0038) выполнено при поддержке Программы «Научный фонд НИУ ВШЭ» в 2014 г.

В работе предлагается методика расчета ограниченных орбит вокруг точки либрации L2 системы Солнце-Земля. Движение космического аппарата (КА) в окрестности точки либрации рассматривается как суперпозиция трех компонент: убывающей (устойчивой), возрастающей (неустойчивой) и ограниченной. Предлагаемая методика позволяет скорректировать вектор состояния КА, таким образом, чтобы нейтрализовать неустойчивую компоненту движения. На основе численных расчетов, выполненных с помощью данной методики, произведено исследование возможных типов орбит вокруг точки либрации, некоторых стратегий коррекции орбитального движения и возможностей одноимпульсного перелета на такие орбиты с низкой околоземной орбиты.

Любая аппаратура, как новая, так и старая, имеет свои экономические показатели. И их можно улучшить, если правильно определять ЗИП. При этом нет необходимости что-либо переделывать аппаратно. Достаточно под задаваемые к аппаратуре показатели правильно рассчитать ЗИП.

В материалах симпозиума «Надёжность и качество в приборостроении и радиоэлектронике» представлены тезисы докладов восьми секций:

Применение САПР для обеспечения высокой надежности изделий;

Математическое моделирование на ЭВМ физических процессов в проектируемых изделиях;

Автоматизированный анализ и обеспечение эффективности, качества и технического уровня сложных изделий и систем;

Методы прогнозирования и повышения надежности и качества изделий;

Обеспечение высокого качества и надежности изделий при производстве и эксплуатации;

Методы ускоренных испытаний;

Анализ причин отказов;

Физический подход к обеспечению надежности изделий.

Авдеев Д. К. , Егоров С. А. , Жаднов В. В. и др. В кн.: Радиовысотометрия - 2010: Сборник трудов Третьей Всероссийской научно-технической конференции. Екатеринбург: ООО «Форт Диалог-Исеть», 2010. С. 154-156.

Приводятся основные характеристики системы АСОНИКА-К-ЗИП и возможности ее применения для расчетов и оптимизации запасов в комплектах ЗИП электронных средств.

В сборнике представлены тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции «Теория и практика конструирования и обеспечения надёжности и качества электронной аппаратуры и приборов».

М.: МИЭМ НИУ ВШЭ, 2016.

В материалах конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов представлены тезисы докладов по следующим направлениям: математика и компьютерное моделирование; информационно-коммуникационные технологии; автоматизация проектирования, банки данных и знаний, интеллектуальные системы; компьютерные образовательные продукты; информационная безопасность; электроника и приборостроение; производственные технологии, нанотехнологии и новые материалы; информационные технологии в экономике, бизнесе и инновационной деятельности; инновационные технологии в дизайне. Материалы конференции могут быть полезны для преподавателей, студентов, научных сотрудников и специалистов, специализирующихся в области прикладной математики, информационно-коммуникационных технологий и электроники.

В настоящее время в астрономии и астрофизике наблюдается значительный рост объёмов экспериментальных данных. В данной работе рассматриваются крупные астрономические проекты с точки зрения передачи, хранения и обработки больших научных данных. Рассмотрена актуальность этих проблем в настоящее время и в будущем.

Екатеринбург: ООО «Форт Диалог-Исеть», 2010.

В сборник трудов включены доклады Третьей Всероссийской научно-технической конференции «Радиовысотометрия - 2010», проходившей с 19 по 21 октября 2010 года в городе Каменск-Уральский.

В сборнике трудов рассмотрены актуальные проблемы радиолокации земной поверхности, совершенствования бортовых радиоэлектронных систем, повышения их точности, надежности и качества цифровой обработки информации, математическое и физическое моделирование бортовых радиоэлектронных систем.

Оргкомитет выражает свою признательность промышленным и научным предприятиям, которые приняли самое непосредственное участие в организации и проведении конференции, и благодарит всех авторов за представленные материалы.

Оргкомитет планирует проведение Четвертой Всероссийской научно-технической конференции по радиовысотометрии в сентябре - октябре 2013 г.

Т. 2. М.: ЗАО "Издательский дом "Столичная энциклопедия", 2012.

В книгу включены материалы ведущих предприятий, организаций, учреждений радиоэлектронной отрасли об истории, современном состоянии и перспективах развития отечественной компонентной базы, использовании новейших технологий в создании совремнных изделий электронной техники, их технических и конструктивных особенностях.

Атлас содержит 8 карт, графики и таблицы, иллюстрирующие основные закономерности и ограничения в области утилизации твердых бытовых отходов в Центральном Федеральном округе. Социальная значимость Атласа состоит в выявлении и типологизации основных "ядер" антропогенного загрязнения, представленных полигонами и свалками ТБО.

Создание атласа осуществлялось при финансовой поддержке Русского Географического общества (грант РГО №59-2013/Н7 "Экологические риски в пригородных и межселенных территориях")

В препринте анализируются некоторые элементы и показатели электронного правительства в различных странах за 2009—2010 годы, и их взаимосвязь с коррупцией в государственном секторе. Широко признан тот факт, что коррупция является нежелательным явлением. При этом продолжаются дискуссии о том, какие из факторов, ее определяющих, наиболее значимы. Авторы исследуют возможную причинно-следственную зависимость установленной взаимосвязи между электронным правительством и коррупцией в государственном секторе. При помощи эконометрического анализа крупных страновых выборок, авторы проверили тесноту связи между индикаторами электронного правительства и показателями Индекса развития ИКТ, такими как качество онлайн-услуг и использование ИКТ, с одной стороны, и уровень восприятия коррупции, с другой стороны. Были проанализированы основные научные публикации, международные рейтинги и базы данных международных организаций. По результатам проведенного исследования предлагаются рекомендации по преодолению слабых сторон международных сопоставительных исследований электронного правительства, а также возможные направления дальнейших исследований в выделенной области.

В статье рассматриваются основы построения моделей измерительных приемников, предназначенных для виртуальных исследований в области ЭМС, в формах, отличных от схемной. Анализируются модели на основе цифровой обработки сигналов, формальные математические модели, а также базирующиеся на графическом программировании. Формулируется общий вывод о перспективах использования таких моделей при построении системы автоматизированного проектирования, реализующей процедуру виртуальной сертификации радиоэлектронных средств по эмиссии излучаемых радиопомех.

Кн. 2: Разработка моделей надёжности для проектных исследований надёжности радиоэлектронной аппаратуры. М.: МИЭМ, 2010.

Излагаются результаты разработки моделей надёжности для проектных исследований надёжности радиоэлектронной аппаратуры, полученные в ходе выполнения II этапа научно-исследовательской работы « Разработка методов и средств для проектных исследований надёжности радиоэлектронной аппаратуры » выполняемой в рамках тематического плана МИЭМ по теме № 100077 : « Разработка моделей надёжности для проектных исследований надёжности радиоэлектронной аппаратуры » .

Приводятся результаты разработки унифицированных топологических моделей надёжности резервированных групп. Описываются формальные модели типовых групп для нагруженного резервирования, для ненагруженного резервирования, для комбинированного контроля работоспособности, для групп с переключателями и групп с восстановлением. Проанализированы способы реализации γ-процентного контроля работоспособности РЭА и СЧ и даны рекомендации по модификации алгоритмов формирования временных диаграмм состояний типовых резервированных групп для различных способов контроля. Предложены методы формирования временных диаграмм состояний для восстанавливаемых резервированных групп для «последовательного» и «параллельного» соединения компонентов. Приводятся результаты экспериментальной проверки разработанных моделей и методов для проектных исследований надёжности РЭА.

Gokhberg L. , Fursov K. , Perani G. Working Party of National Experts on Science and Technology Indicators. DSTI/EAS/STP/NESTI. Organisation for Economic Co-operation and Development, 2012. No. DSTI/EAS/STP/NESTI(2012)9/ANN1.

Документ содержит проект методологических рекомендаций по статистическому измерению технологий. Он включает предложения по формированию операциональных определений технологий, подходы к идентификации классификации новых и возникающих технологий, а также предложения по разработке системы показателей, характеризующих жизненный цикл технологий, и стратегиям сбора данных. Разработанные рекомендации предлагается использовать в качестве методологической основы гармонизированной системы сбора и интерпретации статистических данных о технологиях. В приложении приводятся сведения о доступных определениях технологий и краткие результаты исследования опыта национальных статистических служб в области статистического наблюдения науки и технологий.

Определение показателей надежности на стадии проектирования является наиболее важной задачей в теории надежности, способствующей наибольшей эффективности использования объекта. Прогноз надежности на стадии проектирования обходится значительно дешевле (~ 1000 раз), чем на стадии изготовления и эксплуатации, потому что не привлекаются зна­чительный станочный парк и дорогая рабочая сила.

Существуют три группы методов прогноза надежности.

1-я группа - теоретические расчетно-аналитические мето­ды, или методы математического моделирования. Матема­тическое моделирование - это процесс создания мате­матической модели, т. е. это описание математическими знаками и символами изучаемого сложного процесса. Неопре­деленные явления можно описать по-разному, т. е. составить несколько математических моделей.

Вероятностно-аналитические методы - это прило­жение теоретических положений теории вероятности к инже­нерным задачам. Эти методы имеют для реальной практики значительный недостаток: некоторые из них могут быть ис­пользованы, только если имеются аналитические выражения для распределений случайных величин. Вывести и получить аналитические выражения для распределений случайных ве­личин обычно очень сложно, поэтому на стадии проектирова­ния, когда дается прикидочная оценка показателей надежнос­ти, эти методы годятся не всегда. Хотя вычисление вероятнос­ти нахождения случайной величины в заданных пределах ее значений, обеспечивающих нормальное безотказное функцио­нирование используемого объекта, в математическом отноше­нии весьма простая операция, если имеется закон распределе­ния этой случайной величины.

Тогда имеем:

где R - надежность, т. е. вероятность нахождения случайной величины X в допустимых пределах Х min доп, Х max доп - мини­мально допустимом и максимально допустимом.

Значит, задача подсчета надежности сводится к нахожде­нию теоретической непрерывной и дискретной плотности ве­роятности состояния одной X или нескольких , Х 1 , Х2, ..., Х п случайных величин. Знание распределения φ(Х) - необходи­мое условие для расчетчика. Перечислим наиболее распрост­раненные теоретические расчетно-аналитические методы:

1. На основе известных законов распределений для показателей надежности системы в целом.

2. На основе известных законов распределений для показателей надежности отдельных элементов системы.

3. Упрощенный метод на основе принятия нормальных за­конов распределения для показателей надежности отдельных элементов системы.

4. Метод статистического моделирования, или метод Мон­те-Карло, на основе любых законов распределения параметров системы.

5. Комбинаторно-матричный метод с любыми распределениями вероятности параметров системы.

Перечисленные методы представляют основную часть из большого количества расчетно-аналитических методов.

2-я группа - экспериментальные и экспериментально-ана­литические методы - физическое моделирование.

1. На основе сбора и обработки ретроспективной и текущей информации о надежности объекта.

2. На основе специальных испытаний на надежность в нор­мальных условиях эксплуатации и ускоренных или форсиро­ванных испытаний.

3. На основе испытаний моделей объекта в нормальных условиях эксплуатации и ускоренных испытаний.

3-я группа - эвристические методы, или методы эвристи­ческого моделирования.

Эвристика - наука, занимающаяся изучением природы мыслительных операций человека в ходе решения различных задач.

Здесь отметим следующие методы:

1. Метод экспертных или балльных оценок. Выбирается комиссия, состоящая из опытных высокопрофессиональных в данном вопросе экспертов, которые путем выставления баллов оценивают рассматриваемый показатель надежности. Затем
проводится математическая обработка результатов оценки (коэффициент конкордации и др.). Это хорошо известный ме­тод при оценке спортивных соревнований (гимнастика, фигурное катание, бокс и др.).

2. Мажоритарный метод, или метод голосования, основанный на использовании мажоритарной функции. Мажоритарная функция принимает два значения «да» или «нет» - «1» или «О», причем значение «1» принимает тогда, когда число переменных, входящих в нее и принимающих значение «1», больше числа переменных, принимающих значение «О». В противоположном случае функция принимает значение «О».

Все перечисленные методы являются недетерминирован­ными, или основанными на статистике, или субъективными, т. е. ответ является неопределенным. Но несмотря на это, эти методы позволяют сравнивать по надежности различные ва­рианты системы, выбрать оптимальную систему, найти сла­бые места и выработать рекомендации по оптимизации надеж­ности и эффективности функционирования объекта.

Если невозможно испытать систему, можно прогнозиро­вать надежность, комбинируя испытания отдельных элемен­тов системы с аналитическими методами. Прогноз на надеж­ность позволяет провести расчеты по обеспечению запасными частями, организовать техническое обслуживание и ремонт, а значит, обеспечить рациональную эксплуатацию объекта.

Чем сложнее система, тем больший эффект дают расчетные методы на всех этапах разработки и эксплуатации.

Открытие новых технических решений влечет за собой ана­лиз их уровня и конкурентоспособности тех объектов техни­ки, в которых эти решения использованы. С этой целью про­водятся патентные исследования, основной задачей которых является оценка патентной чистоты и патентоспособности ис­пользованных технических решений.

В соответствии с ГОСТом Р 15.011-96 патентные исследова­ния относятся к прикладным научно-исследовательским рабо­там и являются неотъемлемой составной частью обоснования принимаемых решений хозяйствующими субъектами, связан­ными с созданием, производством, реализацией, совершенст­вованием, ремонтом и снятием с производства объектов хо­зяйственной деятельности. При этом к участникам хозяйст­венной деятельности относят предприятия, организации, концерны, акционерные общества и другие объединения неза­висимо от форм собственности и подчинения, государственно­го заказчика, а также лиц, занимающихся индивидуальной трудовой деятельностью.

Патентные исследования проводятся на всех стадиях жиз­ненного цикла объектов техники: при разработке научно-тех­нических прогнозов и планов развития науки и техники, при создании объектов, техники, аттестации промышленной про­дукции, определении целесообразности ее экспорта, продажи и приобретения лицензий, при защите государственных инте­ресов в области охраны промышленной собственности.

Этим документом установлен порядок работ по патентным исследованиям: разработка задания на проведение патент­ных исследований; разработка регламента поиска информа­ции; поиск и отбор патентной, другой научно-технической, втом числе конъюнктурно-экономической информации; обоб­щение результатов и составление отчета о патентных иссле­дованиях.

В качестве задания на проведение патентных исследова­ний предоставляется технический документ, оформленный в установленном порядке, или другие документы: рабочая про­грамма, график проведения патентных исследований и т. д.; последние должны содержать все сведения, предусмотрен­ные ГОСТом, и быть оформлены надлежащим образом. Все виды работ по патентным исследованиям проводятся под на­учно-методическим руководством патентного подразделения. Для проведения поиска по фондам патентной и другой науч­но-технической, в том числе конъюнктурно-экономической, информации составляется регламент поиска (программа). Для определения области поиска требуется сформулировать предмет поиска, выбрать источники информации, опреде­лить ретроспективу поиска, страны, по которым следует про­водить поиск, и классификационные рубрики (МКИ, НКИ, УДК).

· исследование технического уровня объектов хозяйственной деятельности, выявление тенденций, обоснование прогноза их развития;

• исследование состояния рынков данной продукции, сло­жившейся патентной ситуации, характера национального производства в странах исследования;

· исследование требований потребителей к продукции и услугам;

· исследование направлений научно-исследовательской и производственной деятельности организаций и фирм, которые действуют или могут действовать на рынке исследуемой продукции;

· анализ коммерческой деятельности, включая лицензионную деятельность разработчиков (организаций и фирм), производителей (поставщиков) продукции и фирм, предо­ставляющих услуги, и патентной политики для выявления конкурентов, потенциальных контрагентов, лицензиаров и лицензиатов, партнеров по сотрудничеству;

· выявление торговых марок (товарных знаков), используе­мых фирмой-конкурентом;

• анализ деятельности хозяйствующего субъекта; выбор оп­тимальных направлений развития его научно-технической, производственной и коммерческой деятельности, патент­ной и технической политики и обоснование мероприятий по их реализации;
• обоснование конкретных требований по совершенствова­нию существующей и созданию новой продукции и техно­логии, а также организации выполнения услуг; обосно­вание конкретных требований по обеспечению эффектив­ности применения и конкурентоспособности продукции и услуг; обоснование проведения необходимых для этого ра­бот и требований к их результатам;
• технико-экономический анализ и обоснование выбора тех­нических, художественно-конструкторских решений (из числа известных объектов промышленной собственности), отвечающих требованиям создания новых и совершенство­вания существующих объектов техники и услуг;
• обоснование предложений о целесообразности разработки новых объектов промышленной собственности для исполь­зования на объектах техники, обеспечивающей достиже­ние технических показателей, предусмотренных в техниче­ском задании;
• выявление технических, художественно-конструкторских, программных и других решений, созданных в процессе вы­полнения НИР и ОКР с целью отнесения их к охраноспо­собным объектам интеллектуальной собственности, в том числе промышленной;
• обоснование целесообразности правовой охраны объектов интеллектуальной собственности (в том числе промышлен­ной) в стране и за рубежом, выбор стран патентования; ре­гистрации;
• исследование патентной чистоты объектов техники (экс­пертизы объектов техники на патентную чистоту, обосно­вание мер по обеспечению их патентной чистоты и беспре­пятственному производству и реализации объектов техники в стране и за рубежом);

· анализ конкурентоспособности объектов хозяйственной дея­тельности, эффективности их использования по назначению, соответствия тенденциям и прогнозам развития; выявление и отбор объектов лицензий и услуг, например инжиниринг;

· исследование условий реализации объектов хозяйственной деятельности, обоснование мер их оптимизации;

· обоснование целесообразности и форм проведения в стране и за рубежом коммерческих мероприятий по реализации объектов хозяйственной деятельности, по закупке и продаже лицензий, оборудования, сырья, комплектующих изделий и т. д.

· проведение других работ, отвечающих интересам хозяйст­вующих субъектов.

В соответствии с поставленными задачами в итоговый отчет по патентным исследованиям включаются следующие матери­алы: по анализу и обобщению информации в соответствии с по­ставленными перед патентными исследованиями задачами; обоснованию оптимальных путей достижения конечного ре­зультата работы; по оценке соответствия завершенных патент­ных исследований заданию на их проведение, достоверности их результатов, степени решения поставленных перед патентны­ми исследованиями задач, обоснование необходимости прове­дения дополнительных патентных исследований.

Основная (аналитическая) часть отчета о патентных иссле­дованиях содержит информацию: о техническом уровне и тен­денциях развития объекта хозяйственной деятельности; об использовании объектов промышленной (интеллектуальной) собственности и их правовой охране; об исследовании патент­ной чистоты объекта техники.

В жизни любого объекта, как некоторого изделия всегда можно выделить два этапа: производство и эксплуатация данного объекта. Бывает так же этап хранения этого объекта.

Для любого объекта на каждом этапе его жизни задаются определенные технические требования. Желательно, чтобы объект всегда соответствовал этим требованиям. Однако в объекте могут возникнуть неисправности, нарушающие указанное соответствие прибора. Тогда задача состоит в том, чтобы создать на этапе производства или восстановить нарушенную неисправность (которая может появиться на этапах эксплуатации или хранения) в соответствии с заданными техническими требованиями прилагаемыми объекту.

Решение этой задачи невозможно без эпизодического или непрерывного диагноза состояния объекта. Состояние объекта определяется его надежностью. Надежность: это свойство объекта выполняемых заданных функций сохранения, во время значений и установленных эксплуатационных показателей в заданных режимах и условиях использования, технического обслуживания, ремонта и т.д.

Исправное состояние: это состояние, при котором прибор соответствует всем требованиям устнормативной – технической документации.

Неисправное состояние: это состояние, при котором прибор, объект не соответствует хотя бы одному из требований нормативно – технической документации.

Работоспособное состояние: это состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных нормативов в пределах установленных документацией.

Неработоспособное состояние: это состояние, при котором значения хотя бы одного заданного параметра не соответствуют нормативно – технической документации.

Понятие повреждение заключается в нарушении исправного состояния изделия при сохранении его работоспособности. Для любого изделия существуют понятия: дефект, неисправность, отказ, сбой и ошибка.

Дефект: это отклонение от параметров изделия относительно заданных в нормативно – технической документации.

Неисправность: форматированное представление факта проявления дефекта на входах и выходах изделия.

Отказ: дефекты, связанные с необратимыми нарушениями характеристик изделия, приводящим к нарушению его работоспособного состояния.

Сбой: дефект, заключающийся в том, что в результате временного изменения параметров изделия в течение некоторого периода времени оно будет функционировать непрерывно. Причем его работоспособность восстанавливается самонаправленно. Помехи, воздействующие на работоспособность.

Ошибки: (для дискретной техники) называют неправильное значение сигналов на внешних входах изделия, вызванное неисправностями, переходными процессами или помехами, воздействующими на изделие.

Число дефектов, неисправностей, отказов, сбоев, одновременно присутствующих в изделии называют кратностью.

Кратность ошибок определена не только кратностью неисправности, из-за которой она возникла, но и структурной схемой изделия, т.к. в результате имеющихся разветвлений в схеме однократная неисправность может вызвать многократную ошибку в последовательных цепях.

Безотказность: свойство изделия, в котором он непрерывно сохраняет работоспособность в течение некоторого времени.

Ремонтопригодность: свойство изделия, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов, повреждений и устранения их путем ремонта и технического обслуживания.

Показатели безотказности:

1) Вероятность безотказной работы P(t) – это вероятность того, что в заданном интервале времени t в изделии не возникает отказа.

0£ P(t) £1; P(o) = 1; P(¥) = 0;

Функция P(t) является монотонно убывающей функцией, т.е. в процессе эксплуатации и хранения надежность только убывает. Для определения P(t) используется следующая статическая оценка:

где N – число изделий, поставленных на испытание (эксплуатацию).

N 0 – число изделий, отказавших в течении времени t.

2) Вероятность бессбойной работы Р сб (t) – это вероятность того, что в заданном интервале времени t будет отсутствовать сбой в изделии.

Р сб (t) = 1- Q сб (t); где - Q сб (t) функция распределения сбоев в течение времени t.

Для определения стабильности оценки мы имеем формулу:

где N – число изделий поступивших на эксплуатацию.

N 0 – число изделий, в которых произошел сбой в течение времени t.

3) Интенсивность отказа l(t) – это условная плотность вероятности возникновения отказа не восстанавливаемого объекта, определенного рассмотренного момента времени, при условии, что до этого момента отказ не возник.

Для определенно l(t) используется следующая статистическая оценка:

где n(Dt) – число отказавших изделий в интервал времени (Dt).

N ср (Dt) – ссреднее число исправных изделий в интервал времени (Dt).

;

4) Средняя наработка до отказа (среднее время безотказной работы) Т – это математическое ожидание наработки до первого отказа определяется так:

Эти показатели рассчитаны на изделие, которое не подлежит восстановлению.

Показатели ремонтопригодности:

1) Вероятность восстановления s(t) – это вероятность того, что отказавшее изделие будет восстановлено в течение времени t.

где n в – число изделий время восстановления которых было < (меньше) заданного времени t. N ов – число изделий оставшихся на восстановлении.

2) Интенсивность восстановленного М(t) – условная плотность распространения времени восстановления для момента времени t при условии, что до этого момента восстановление изделия не произошло.

где n в (Dt) – число восстановленных изделий за время Dt. N в.ср (Dt) – среднее число изделий которые, не были восстановлены в течение времени Dt.

3) Среднее время восстановления Т в – это натуральная величина ожидания восстановления.

Статистическая оценка: ;

4) Коэффициент готовности К г (t) – это вероятность того, что изделие работоспособно в произвольный момент времени t.

Стационарный режим: t ® ¥.

К г = lim К г (t)

Стационарная оценка: ;

где t pi i – ый интервал времени исправной работы изделия.

t bi – интервал времени восстановления изделия.

n – число отказов изделия.

Коэффициент оперативной готовности К опер. (t, t) – работоспособна в произвольный момент времени t.

5) Коэффициент оперативной готовности К опер. (t, t) – это вероятность того, что аппаратура будет работоспособна в произвольный момент времени t. и безотказно проработает заданное время r.

К опер. (t, t) = К г (t) · Р(t)

Для определения К опер. имеется статистическая оценка:

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ НЕФТЕПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ

Проектирование любой сложной технической системы, в том числе нефтепромыслового оборудования, - первый и основной этап, на котором закладывается определенный уровень его надежности. Поэтому на различ­ных стадиях проектирования сложных систем (техническое предложение, эскизный проект, технический проект) возникает необходимость прогно­зировать ожидаемую надежность этих систем с целью количественной оценки показателей надежности проектируемого варианта изделия и со­поставления прогнозируемых показателей с требуемыми значениями. Прогнозирование особенно важно на ранних стадиях проектирования, когда необходимо сравнить по надежности различные варианты структур­ных схем разрабатываемой системы и ее узлов, что дает возможность своевременно осуществить меры по повышению надежности.

Основным принципом прогнозирования надежности изделий при проектировании должен быть системный подход, позволяющий учитывать особенности конструкции, возможности производства и условия эксплуа­тации.

Исходная информация для прогнозирования надежности изделий включает:

конструкторскую документацию на различных стадиях разработки изделия (техническое предложение, эскизный проект, технический проект и рабочие чертежи); данные об изделиях-аналогах, включающие статистические сведения об их надежности в эксплуатации; данные об испытаниях, включающие сведения о нагруженное™ деталей и сборочных единиц; сведения об условиях эксплуатации.

При прогнозировании надежности современные нефтепромысловые машины и механизмы рассматриваются как сложные системы, состоящие из большого числа деталей и сборочных единиц, которые определенным образом функционально связаны между собой и образуют так называе­мую иерархическую структурную схему - графическое изображение из­делия в виде совокупности его сборочных единиц и деталей, связанных между собой в порядке соподчинения по уровням. На первом уровне рас­сматриваются конструктивно-завершенные и имеющие самостоятельное функциональное назначение сборочные единицы, на последующих уров­нях - элементарные и неделимые единицы и т.д.

На основании структурных схем строятся математические модели, по которым прогнозируется надежность в зависимости от уровня безот­казности каждой детали и сборочной единицы. Различают:

минимальную структуру - укрупненную схему изделия, включающую сборочные единицы первого уровня и связи, отображающие его функцио­нальное назначение;

избыточную структуру - схему изделия, в минимальную структуру которой введены обеспечивающие или резервные подсистемы.

Таким образом, при прогнозировании надежности изделия в целом его структурную схему следует представлять в виде иерархической системы деталь - сборочная единица - изделие с выделением минималь­ной и избыточной структур.

Конкретный тип обеспечивающих подсистем вводят по результатам анализа связей в структуре системы и протекающих физических процес­сов, определяющих их надежность. В отличие от резервных подсистем обеспечивающие подсистемы вводят не с целью замещения отказавших основных подсистем, а для обеспечения благоприятных условий их функ­ционирования.

На первом этапе проводят оценку надежности минимальной структуры исследуемой системы. Вероятность безотказной работы Р (() минималь­ной структуры, состоящей из последовательно соединенных подсистем, выражают зависимостью Р (0= П Р-(1).

В зависимости от точности исходных данных и принятых допущений проводят ориентировочное и окончательное прогнозирование надежности сложных систем.

Ориентировочное прогнозирование показателей надежности проекти­руемых изделий проводят на стадиях разработки технического предложе­ния и эскизного проекта с использованием экспертных и экстраполяционных методов, а также опытно-статистических методов прогнозирования по изделиям-аналогам. При ориентировочных расчетах в основном оценивается ожидаемая безотказность проектируемой системы. Результа­ты ориентировочного прогнозирования безотказности позволяют опреде­лить рациональный состав системы по номенклатуре сборочных единиц, деталей и наметить пути повышения безотказности на стадии эскизного проектирования. Ориентировочное прогнозирование безотказности слож­ных систем основано на ряде допущений, которые в некоторых случаях идеализируют функционирование проектируемой сложной системы. Объясняется это тем, что для применения более точных методов часто не хватает исходных данных.

Окончательное прогнозирование показателей надежности проектируе­мых изделий проводят на стадии разработки технического проекта с использованием расчетного метода и метода исследовательских испыта­ний. При выборе метода прогнозирования надежности следует отдавать предпочтение расчетному методу, который наиболее полно учитывает формирующие надежность факторы: физическую природу отказов, пре­дельные состояния деталей, кинематические и динамические характерис­тики конструкции, внешние воздействия и др.

По результатам ориентировочных и окончательных расчетов делается прогноз о надежности проектируемой системы. Если полученные значения показателей надежности не соответствуют требуемым, делается вывод об их обеспечении за счет рассмотрения других вариантов изделия и при­менения схемных методов повышения надежности, в том числе резерви­рования. В случае применения резервирования проводится расчет надеж­ности резервированной системы, на основании которого окончательно выбирается метод резервирования и число резервных подсистем.

При прогнозировании надежности сложных технических систем целе­сообразно придерживаться определенной последовательности.

1. Проводится классификация деталей и сборочных единиц по принци­пу ответственности. К деталям и сборочным единицам, отказы которых опасны для жизни людей, устанавливаются более высокие требования безотказности.

2. Формулируются понятия отказа деталей и сборочных единиц проек­тируемой системы. При этом существен выбор числа деталей и сборочных единиц, влияющих на надежность системы. Необходимо учитывать только те детали и сборочные единицы, отказ которых приводит к полной или частичной утрате работоспособности системы.

3. Выбирается метод прогнозирования надежности в зависимости от этапа проектирования системы, точности исходных данных и принятых допущений.

4. Составляется иерархическая структурная схема изделия, включаю­щая основные функциональные детали и сборочные единицы, в том числе детали и сборочные единицы силовых и кинематических цепей, располо­женные по уровням в порядке их подчиненности, и отражающаясвязи между ними.

5. Рассматриваются все детали и сборочные единицы, начиная с верхне­го уровня структурной схемы и кончая нижним, с подразделением их на следующие группы:

а) детали и сборочные единицы, показатели которых следует опреде­лять расчетными методами;

б) детали и сборочные единицы с заданными показателями надежности, включая назначенные параметры потока отказов;

в) детали и сборочные единицы, показатели надежности которых следует определять опытно-статистическими методами или методами испытаний.

6. Для деталей и сборочных единиц, надежность которых определяют расчетными методами:

Определяют спектры нагрузок и другие особенности эксплуатации, для чего составляют функциональные модели изделия и его сборочных единиц, которые, например, могут быть представлены матрицей состоя­ний;

Составляют модели физических процессов, приводящих к отказам, и устанавливают критерии отказов и предельных состояний (разрушение от кратковременных перегрузок, наступление предельного износа и др.);

Классифицируют их на группы по критериям отказов и выбирают для каждой группы соответствующие методы расчета;

Проводят детерминированные расчеты (на прочность, долговечность и т.п.) при наиболее неблагоприятном сочетании факторов и условий эксплуатации, если при этом предельные состояния не достигаются, то соответствующую деталь или сборочную единицу при прогнозировании надежности Изделия не учитывают и исключают из структурной схемы; в противном случае проводят расчет вероятностными методами и определяют численные значения показателей надежности (методические указания по прогнозированию надежности изделий, сборочных единиц и деталей расчетным методом приведены в ГОСТ 27.301-83 "Надежность в технике. Прогнозирование надежности изделий при проектировании. Общие требования").

7. Строятся при необходимости графики зависимости показателей надежности от времени, на основании которых сравниваются надежности отдельных деталей или сборочных единиц, а также различных вариантов структурных схем системы.

8. На основании проведенного прогнозирования надежности делается вывод о пригодности системы для применения по назначению. Если расчетная надежность окажется ниже заданной, разрабатываются мероприятия, направленные на повышение надежности рассчитываемой системы.

Улучшение как фактор, даже важнейший, непрерывного совершенство- вания продукции, тем не менее не может быть реализован без соответст- вующей системы менеджмента качества. Само содержание улучшения и его значимость также зависят от уровня системы. Чтобы правильно, с минималь- ными погрешностями, прогнозировать динамику развития методов улучше- ния качества, необходимо рассмотреть динамику развития систем управле- ния качеством, обеспечивающих соответствующие уровни улучшения.

Следует, прежде всего, отметить, что общепризнанной систематизации,

а тем более классификации, систем менеджмента качества пока не существу-

ет. Многие и зарубежные, и отечественные авторы работ по качеству предла- гают свои методы систематизации, с которыми можно соглашаться или предлагать собственные. Практически все признают, что каждая новая сис- тема менеджмента качества не создается на новом месте, а в результате на- копления новых средств и методов управления реформируется в новую сис- тему, в максимальной степени соответствующую действующей на тот мо- мент экономике ведущих стран мира. В результате образуется система работ по качеству более высокого типа. Совершенно естественно, что новая систе- ма менеджмента качества окончательно складывается практически на пике действующих форм экономики.

Прослеживая историю развития экономики, можно выделить несколько этапов организации работ по качеству .

Первый этап – индивидуальная форма организации работ. Она харак-

теризуется тем, что один работник решает самостоятельно все вопросы соз- дания, изготовления и реализации продукции, неся при этом всю ответствен- ность за ее качество. Такая форма соответствует домануфактурному ремес- ленному производству, а также характерна для современной индивидуальной трудовой деятельности, когда масштабы производственного процесса не тре- буют глубокого разделения труда.

Эта начальная форма труда при внимательном рассмотрении обнаружи-

вает все элементы современного процесса управления качеством:

Выявление потребности,

Соответствие продукции потребностям,

Требуемая последовательность и точность изготовления задуманной продукции,

Периодический контроль своей работы,

Внесение корректировок в процесс (обратная связь) и т. д.

Второй этап – цеховая форма работ. Эта форма работ вызвана перехо-

дом к мануфактурной организации производства. Для нее уже характерно разделение функций и ответственности за качество.

Руководители или владельцы цеха определяли так называемую полити- ку в области качества, определяли вид продукции, который пользуется наи- большим спросом, и требования к ней. Мастер организовывал производство, устанавливал последовательность и содержание (т. е. технологию) работ. За качество работы ответственность нес работник, а мастер – за организацию работ.

С ростом масштабов производства формируется самостоятельная служба контроля, а при производстве оружия – еще и «государев надзор». Под влия- нием развития контрольной функции стало формироваться впечатление, что

контроль – главное, если не единственное средство достижения высокой ка- чества продукции. Происходит некая фетишизация роли контроля в меха- низме управления качеством.

Цеховая форма контроля существует и в наше время на многих предпри-

ятиях малого бизнеса.

Третий этап – индустриальная форма работ. Эта форма связана с даль-

нейшим ростом масштаба производства, углублением его концентрации и специализации.

На этом этапе происходит выделение функции разработки и проектиро-

вания новой продукции в самостоятельные профессиональные подразделения или организации. Для третьего этапа характерно усиление роли и значения таких звеньев производства, как проектирование, испытания, технологиче- ская подготовка. Вместе с этим эти направления работ еще не рассматрива- ются как звенья единой цепи в общей системе работ по качеству.

В области работ по качеству происходит процесс большего углубления в техническом разделении труда на ряд частных функций, выполняемых раз-

личными в профессиональном отношении группами подразделений и людей.

Техническое разделение труда – это не только дифференциация, но и ин-

теграция производственного, трудового процесса.

Усиливаются контакты с поставщиками сырья, материалов и комплек- тующих изделий. В работу по качеству втягивается все большее число служб и участников.

Вместе с этим индустриальной форме работ также присуще несогласо- ванность, нечеткое взаимодействие между конструкторскими и технологиче- скими службами, производством и службой технического контроля и т. п.,

что служит причиной многих недоразумений при обеспечении качества, пря- мо ухудшая его, замедляя темпы создания и освоения новых видов продук- ции, снижая эффективность работ по качеству.

Эта форма работ по качеству превалировала в первой половине прошло-

го столетия. Однако за рубежом с середины 60-х годов под влиянием усили- вающей конкуренции на рынке проблемы качества стали обсуждаться не только в производственных подразделениях, но и на уровне руководства фирм, которое стало понимать решающее значение качества в благополучии фирмы. В ряде работ А. Фейгенбаума (США) просматривается обеспокоен- ность, что забота о качестве, разложенная на всех, обезличивается, может стать ничьей .

В Японии складывается новый подход к качеству, основанный на идее участия всего персонала в контроле собственной деятельности, изучении и развитии методов улучшения качества.

В России на многих предприятия разрабатывались новые подходы к ор-

ганизации работ по качеству, отличные от традиционных (БИП, НОРМ, КА-

НАРСПИ и др.).

Развитие производства и возрастающая роль качества продукции требо- вали сделать следующий шаг в развитии форм организации работ по качест- ву с целью усиления взаимодействия всех подразделений и служб, обеспе-

чивающих качество.

Четвертый этап – системная организация работ по качеству. К 80-м годам 20-го столетия и у нас, и за рубежом все явственнее ощущалось, что

контроль качества даже при всемерном его усилении и расширении масшта- бов, увеличении числа объектов и участников не может существенным обра- зом изменить в лучшую сторону состояние дел с качеством продукции. Кон-

троль, даже всеобщий, не мог обеспечить решения многих вопросов, кото- рые все острее ставила практика: как меняются требования к качеству с раз- витием технического прогресса, как качество зависит от платежеспособного

спроса, как добиться непрерывного обновления качества и др.

Для того чтобы объединить все возможности улучшения качества в еди-

ный комплекс, нужно было глубже проникнуть природу качества, понять, ка-

кие силы и в каком порядке участвуют в процессе создания, изготовления и обновления продукции, найти закономерности создания системы менедж- мента гарантирующей непрерывное изменение качества.

Так постепенно, с середины 80-х годов формировалась всеобщая система

управления качеством (TQM), вобравшая себя все лучшее, что было в пред- шествующих системах менеджмента качества, и обогащенная стандартами ИСО серии 9000 и новыми подходами, изложенными в принципах менедж- мента качества .

В отдельных работах создание систем управления качеством отсчи-

тывается от конца 19-го века, когда в производстве началось применение стандартов, метрологии, появилась конвейерная сборка. К этому же периоду

относятся работы Ф. Тэйлора по внедрению допусков в конструкторскую до-

кументацию, которые заложили научные основы управления.

Польский ученый К. Лисецки в 1997 году предложил интересную гра- фическую схему эволюции подходов к управлению качеством (рис. 5.1). В этой схеме полностью отсутствуют разработки советских специалистов и ученых в период 1955-1978 годов. Исторически было бы правильно схему Лисецки дополнить этими разработками, что и было сделано А. Гличевым в работе .

Какие дополнения в приведенной схеме появятся в дальнейшем? Уже се-

годня можно выделить два перспективных фактора: методы робастного пла- нирования Тагути и управление знаниями (резкое увеличение доли умствен- ного труда персонала предприятий). На наш взгляд, именно в этих направ- лениях будут развиваться системы управления качеством.

Стратегия TQM (И. Окланд)

«Реинжиниринг» бизнес-процесса (М. Хаммер)

Системы менеджмента качества,

системы обеспечения качества

Движение к тотальному качеству

Циклы качества (К. Исикава)

«Ноль дефектов» (Ф. Кросби,

Т. Катарбински, Б. Дубовиков, И. Халпин)

Японский подход к качеству (CWQC) (К. Исикава, Г. Тагути)

Система управления качеством

(А. Фейгенбаум)

Статистическийц контроль процесса

(Э. Деминг, И. Джуран)

Применение простых статистических методов (Э. Деминг)

Первое применение математических моделей (В. Шухарт)

Идеальный тип чиновничества (М. Вебер)

Теория администрирования (Х. Файлор)

Пространственно-временное распределение (Ф. и Л. Гилберт, Г. Форд)

Научные основы управления (Ф. Тейлор, К. Адамецки)

Рис. 5.1. Эволюция подходов к управлению качеством

Практика ведущих фирм и предприятий показывает, что единый ком- плекс требований к качеству продукции должен обеспечиваться на всех эта- пах жизненного цикла продукции с непрерывным ее обновлением. В работе

Приведена интересная схема механизма управления качеством (рис.5.2,

сплошные линии связи), в который входят следующие блоки:

Сфера производственного и личного потребления,

Исследование характера и объема новых потребностей рынка,

Маркетинг,

Конструкторская и технологическая подготовка производства новой продукции,

План по качеству,

Качество изготовленной продукции,

Информация о фактическом качестве,

Сравнение информации,

Выработка мероприятий по устранению причин отклонений качества,

Реализация мероприятий по поддержанию качества или его повыше-

Вместе с этим, по нашему мнению в рассматриваемую схему целесооб-

разно внести самостоятельный блок «Улучшение качества», под которым по- нимаются идеи любых сотрудников предприятия по улучшению продукции или процессов. В этом механизме (рис. 5.2, пунктирные линии) предложения по улучшению качества подаются в виде идей в блок «Конструкторская и технологическая подготовка», где они или отвергаются, или в виде техни- ческоих предложений попадают в блоки «Исследование …» и «Марке- тинг». В этих блоках оценивается интерес к улучшениям потребителей и вносятся возможные коррекции по предложению. В блоке «Конструкторская и технологическая подготовка» эти скорректированные предложения преоб- разуются в технико-экономические решения и поступают в блок «План по качеству», откуда направляются в блок «Производство (качество изготов- ленной продукции)» в виде изменений в конструкторской и технологиче- ской документации. Далее – по схеме сравнения фактического и запланиро- ванного качества.

Согласно работе "прогноз определяется как вероятностное научно обоснованное суждение о перспективах, возможных состояниях того или иного явления в будущем и (или) об альтернативных путях и сроках их осуществления".

По оценкам отечественных и зарубежных специалистов в настоящее время насчитывается более 150 методов прогнозирования, но число основных методов, повторяющихся в различных вариациях, во много раз меньше. Считают, что указанные методы базируются на двух крайних подходах: эвристическом и математическом.

Применительно к механическим системам, в частности, к автомобилям, методы прогнозирования при оценке показателей надежности начали применяться сравнительно недавно. Так, для нормирования пробегов новых конструкций L H рекомендована зависимость

где L C , σ c - средние значение и квадратическое отклонение ресурса серийной машины в эксплуатации.

Если увязать L c с календарным временем Т, то приходим практически к временному ряду L (или L H) в функции от Т.

В работе дана методика прогнозирования ресурсов агрегатов с использованием временных рядов и приведены конкретные примеры прогноза ресурсов двигателей. Применительно к автомобильному транспорту разработаны методы прогнозирования и управления технической эксплуатацией и надежность автомобилей . В частности, в работе рассмотрена система непрерывного прогноза оценки удельного уровня трудоемкости технического обслуживания и текущего ремонта, учитывающая связь краткосрочного, среднесрочного и долгосрочного прогнозов; даны конкретные примеры прогнозов указанных величин для грузовых автомобилей, автобусов и легковых автомобилей; рассмотрены основные аспекты принятия решений в условиях риска и неопределенности, основанные на байесовском подходе, теории игр и статистических решений.

Широкое распространение методы прогнозирования получили при оценке остаточного ресурса . В общем случае речь идет об аппроксимации индивидуальной реализации, связанной, например, с износом (или накопленным повреждением) аналитической зависимостью, параметры которой определяются по результатам диагностирования на предпрогнозном периоде с последующей экстраполяцией на интервале упреждения (прогноза) до достижения предельного состояния.

В ряде работ рассматриваются вопросы, связанные с прогнозированием (расчетом) параметров нагрузочных режимов агрегатов и деталей, необходимых для оценки статической прочности и усталостной долговечности при проектировании . Как правило, предлагаемые методы основываются на обобщении экспериментальных данных по нагрузочным режимам машин-аналогов или моделировании с использованием ЭВМ, но не предусматривают введения временного тренда. Поэтому прогноз осуществляется с помощью подстановки в расчетные зависимости конструктивных параметров проектируемой машины.

Теоретические и прикладные разработки в области прогнозирования надежности механических систем достаточно подробно освещены в ряде работ [...]. Порядок прогнозирования при использовании расчетных методов в общем случае предусматривает представление структуры изделия в виде иерархической системы "деталь - сборочная единица-изделие"; определение спектров нагрузок; формирование моделей физических нагрузок, приводящих к отказу; установление критериев отказов и предельных состояний; определение численных значений показателей надежности; оценку достоверности прогноза; корректирование показателей надежности с использованием результатов прогноза. Однако применение вышеизложенных положений для конкретных прогнозов затруднительно и это связано не только со спецификой изделий различных отраслей машиностроения, но и с недостаточной изученностью и неоднозначностью трактовки таких понятий, как классификация объекта прогноза, многовариантность и синтез прогнозов, процедуры принятия решений на основе прогнозной (априорной) информации и др. Поэтому целесообразно подробнее остановится на вопросах расчета показателей надежности механических систем при проектировании с точки зрения теории прогнозирования.

Под методологией прогнозирования понимается область знаний о методах, способах и системах прогнозирования . В соответствии с упомянутой работой и приведенной в ней терминологией под методом прогнозирования будем понимать способ исследования объекта прогнозирования, направленный на разработку прогноза, под методикой - совокупность одного или нескольких методов, наконец, под системой прогнозирования - упорядоченную совокупность методик и средств их реализации.

Теория прогнозирования включает в себя анализ объекта прогнозирования, в частности классификацию; методы прогнозирования, подразделяющиеся на формализованные (математические) и интуитивные (экспертные); системы прогнозирования, в том числе непрерывного, при котором за счет обратной связи осуществляется корректировка прогнозов в процессе функционирования объекта.

В соответствии с работами объекты прогнозирования классифицируются:

по природе (научно-технические, технико-экономические и т. д.);

по масштабности - в зависимости от числа значащих переменных, входящих в описание объекта, различают сублокальные (1-3 переменных), локальные (4-14), субглобальные (15-35), глобальные (36-100) и суперглобальные (свыше 100 переменных);

по сложности - в зависимости от степени взаимосвязанности переменных подразделяют на сверхпростые (отсутствие взаимосвязи), простые (наличие парных взаимосвязей), сложные (наличие взаимосвязи и взаимовлияния) и сверхсложные (необходимость учета взаимосвязи);

по степени детерминированности (детерминированные" стохастические и смешанные);

по характеру развития во времени регулярной составляющей процесса (тренда) - дискретные, апериодические и периодические;

по информационной обеспеченности периода ретроспекции - рассматривают объекты с полным количественным обеспечением, с неполным количественным обеспечением, с наличием качественной информации (и частично количественной), с полным отсутствием ретроспективной информации.

Прогнозирование показателей надежности механических систем, на наш взгляд, следует рассматривать в узком и широком смысле.

В узком смысле прогнозирование включает определение показателей надежности как характеристик, развернутых во времени; считается, что основные исходные данные - вид конструкции, материалы и технология изготовления деталей, нагрузочные режимы, условия эксплуатации, периодичности и объемы ТО и ремонтов, цены на детали и др. - заданы. Другими словами, прогнозирование в узком смысле производится после проверочного расчета. Помимо этого, накоплены определенные статистические данные о ресурсах деталей и агрегатов, т. е. предполагается, что имеется ретроспективная информация, которая может быть использована для экстраполяции, адаптации вероятностно-статистических моделей и т. п. Очевидно, в этом случае методы прогнозирования показателей надежности включают как основные или верифицируемые варианты различные виды расчетов показателей надежности при проектировании, основанные на физических моделях отказов.

В широком смысле прогнозирование подразумевает, что исходные данные для получения оценок надежности определяются с использованием опережающих методов прогнозирования (патентный, публикациониый и др.). Например, на основе опережающих методов прогнозируются параметры кривой износа, с помощью которой прогнозируются показатели надежности. Следовательно, в широком смысле прогнозирование показателей надежности разбивается на два этапа: первый - прогноз исходных данных; второй - собственно прогноз показателей надежности.

Трудность оценки надежности возрастает многократно при создании новых конструкций, материалов и т. д., по которым отсутствует количественная информация. Поскольку при получении информации о результатах различных испытаний происходит уточнение исходных данных, ресурсов и т. п., то прогнозирование может быть осуществлено только в виде непрерывной прогнозирующей системы.

В предложенной книге основное внимание уделено разработке методологии прогнозирования показателей надежности в узком смысле.

Рассмотрим объект прогноза - показатели надежности (ПН) деталей и агрегатов автомобиля - с точки зрения рассмотренной выше классификации. Очевидно, по природе ПН следует отнести к классу научно-технических прогнозов, включающих наряду с новыми видами техники, новыми материалами и прогноз технических характеристик. Для оценки масштабности и сложности объекта прогнозирования составим табл. 1.7, в которую включим основные показатели надежности (см. табл. 1.3) и модели расчета, рассмотренные в п. 1.2. Несмотря на условный характер классификации, из табл. 1.7 видно, что по масштабности и сложности показатели надежности агрегатов и автомобиля следует отнести к глобальным (суперглобальным) и сложным (сверхсложным).

По степени детерминированности оценки ПН являются стохастическими, при этом следует обратить внимание, что при расчете показателей надежности элементов деталей, т. е. на низшем уровне, мы сталкиваемся с так называемой природной неопределенностью, когда невозможно дать точную оценку показателя, например среднего ресурса, из-за недостаточной изученности объекта.

По характеру развития ПН классифицировать трудно. Так, на уровне расчетных моделей на износ реализации его могут быть представлены апериодическими зависимостями, тогда как в расчетах на усталость нагрузочные режимы - это случайные не-стационарные процессы. В то же время, рассматривая ретроспективную нормативную информацию о ресурсах автомобилей до капитального ремонта, можно сказать, что в зависимости от времени выпуска (или существенной модернизации) назначаемый заводом ресурс изменяется дискретно.

Наконец объект прогнозирования с точки зрения информационной обеспеченности полностью отвечает введенному ранее понятию прогнозирования надежности механических систем в узком и широком смысле.

Таким образом, оценки показателей надежности деталей и агрегатов автомобиля соответствуют принципам классификации объектов прогнозирования.

Математические формализованные методы прогнозирования подразделяют на симплексные (простые), статистические и комбинированные. Основу симплексных методов составляют экстраполяции по временным рядам (метод наименьших квадратов, экспоненциального сглаживания и другие). Статистические методы включают корреляционный и регрессионный анализ, метод группового учета аргументов, факторный анализ. Под комбинированным методом подразумевается синтез вариантов прогнозов, выполненных о использованием математических и эвристических методов.

Следует обратить внимание на отличие прогнозных оценок при использовании общих методов прогнозирования и при оценке показателей надежности. Так, прогноз в общем случае представляется в виде точечной и интервальной оценок. При прогнозировании надежности, например, ресурса деталей его средняя величина совпадает с точечным прогнозом, но для перехода к другим показателям интервальной оценки недостаточно, т. к. необходимо знать плотность распределения ресурсов.

Учитывая, что при прогнозировании ПН на ранних стадиях проектирования нет возможности проведения экспериментов с целью раскрытия "природной" неопределенности, возможный путь решения сводится к разработке нескольких прогнозных методов с целью использования их в комбинированнном прогнозе. Поэтому указанные математические методы должны быть дополнены специальными методами и методиками, которые условно можно разделить на три группы.

Первая группа специальных методов, предназначенная для прогнозирования показателей надежности деталей, включает вероятностно-статистические модели (ВСМ), основанные на феноменологических явлениях и гипотезах (расчеты на износ, усталость прочность и т, д.). Однако, как показал анализ (см. п, 1.2.), применение этих моделей для прогнозирования ПН требует со-ответствующей систематизации и классификации, а также накопления и обобщения опыта прогнозных расчетов применительно к конкретным деталям с целью повышения их достоверности и точности.

Ко второй группе следует отнести методы, являющиеся обобщением экстраполяционных и статистических методов и отражающие специфику эксплуатационных отказов, в частности корреляционные уравнения долговечности (КУД) для деталей шасси автомобиля . Очевидно, отдельные разработки по КУД должны быть формализованы в виде соответствующей методики.

Третью группу специальных методов, предназначенных для прогнозирования показателей надежности сборочных единиц, агрегатов, изделия в целом, составляют структурно-функциональные модели (СФМ), которые в общем случае отражают взаимосвязь и взаимовлияния отдельных деталей на протекание разрушительных процессов, приводящих к отказам, предельные состояния сопряжений и т. д. В частном случае СФМ может быть построена с учетом показателей надежности деталей, спрогнозированных с помощью общих и специальных методов первой и второй группы. На основании этих прогнозов производится расчет (моделирование) показателей надежности восстанавливаемого объекта. Многовариантность и неопределенность прогноза определяются не только многовариантностью и неопределенностью исходных данных, но и стратегией ремонтов (замен), коррелируемостью отказов и т. д. Отсутствие общей методики прогнозирования ПН с помощью СФМ требует проведения соответствующих исследований.

Введение специальных методов увеличивает число вариантов прогноза ПН, что приводит к усложнению процедуры принятий решений на основе прогнозной информации. Редуцирования числа вариантов можно достигнуть с помощью комбинированного прогноза, методика которого, на наш взгляд, должна быть усовершенствована с учетом разработок, приведенных в , и конкретизирована применительно к ПН.

Дополним классификацию объектов прогноза по масштабности и сложности рассмотренными методами прогнозирования. Из табл. 1.6 видно, что специальные методы находят применение при оценке всех ПН и моделей отказов; использование комбинированных методов приводит к увеличению масштабности и сложности объекта прогноза, но это пока единственный путь повышения точности и достоверности оценок ПН при проектировании.

Заметим, что практическое применение общих и специальных методов прогнозирования становится возможным при наличии конкретных методик расчета, доведенных до соответствующих алгоритмов и программ, и информационной базы, включающей конструктивную документацию и банки данных по изделиям- аналогам о показателях надежности, условиях эксплуатации, испытаниях, нагрузочных режимах, износах, предельных состояниях и т. д. Для конкретных деталей или агрегатов автомобиля речь идет о формировании локальных информационных баз, обобщение которых позволит перейти к единой информационной базе отрасли.

На основе прогнозов ПН производится выбор оптимальных вариантов конструкции и оптимальной стратегии технического обслуживания и ремонта; разработка мероприятий по повышению надежности; уточнение параметров и режимов работы; планирование выпуска запасных частей, т. е. фактически осуществляется управление надежностью. Следовательно, прогнозная (априорная) информация должна использоваться для решений, связанных с управлением надежностью проектируемой конструкции.

Известно , что процесс принятия решений в общем виде характеризуется, во-первых, наличием одной или нескольких целей; во-вторых, разработкой альтернативных вариантов решений; в-третьих, выбором рационального (оптимального) решения, основанного на определенных критериях, с учетом факторов, ограничивающих возможности достижения цели. В зависимости от исходной информации различают задачи принятия решений в условиях определенности, риска и неопределенности. Для решения задач в условиях неопределенности используется теория статистических решений, которая подразделяется на два направления в зависимости от того имеется или отсутствует возможность проведения экспериментов в процессе принятия решений. Очевидно, разработка мероприятий по управлению надежностью на основе прогнозной информации является типичной задачей принятия решений в условиях неопределенности, зависящей от так называемых природных факторов, не известных или известных с недостаточной точностью в момент принятия решения и обусловленная их недостаточной изученностью.

Комплекс теоретических и прикладных вопросов, связанных с управлением надежностью при проектировании, является логическим продолжением и обобщением теории прогнозирования ПН и представляет, на наш взгляд, самостоятельную проблему. Поэтому, в данной работе целесообразно ограничиться рассмотрением некоторых вопросов управления надежностью, непосредственно относящихся к использованию прогнозной (априорной) информации о показателях надежности в процессе принятия решений.