Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Разработка методики оценки надёжности общесудовых и общекорабельных систем на этапе проектирования 10
1.1 Методы оценки надёжности применительно к общесудовым и общекорабельным системам 10
1.2 Методика оценки надёжности общесудовых и общекорабельных систем при проектировании 34
1.3 Оценка надёжности общесудовых и общекорабельных систем различных видов с применением разработанной методики оценки 43
Глава II. Разработка методики определения запаса сменно-запасных частей и оборудования общесудовых и общекорабельных систем на заданный период времени эксплуатации 63
2.1 Задача обеспечения готовности к использованию общесудовых и общекорабельных систем 63
2.2 Разработка модели процесса поддержания готовности к использованию общесудовых и общекорабельных систем с помощью запаса их сменно-запасных частей и оборудования 64
2.3 Методика определения запаса сменно-запасных частей и оборудования общесудовых и общекорабельных систем 73
2.4 Определение количества сменно-запасных частей и оборудования общекорабельных систем в запасе с применением разработанной методики определения запаса 81
Глава III. Создание программного комплекса для расчёта показателей надёжности общесудовых и общекорабельных систем и определения потребного количества сменно-запасных частей и оборудования общесудовых и общекорабельных систем 85
3.1 Программное средство для расчёта показателей надёжности общесудовых и общекорабельных систем при проектировании на основе алгоритмов общего логико-вероятностного метода 85
3.2 Программное средство для определения потребного количества сменно-запасных частей и оборудования общесудовых и общекорабельных систем на заданный период эксплуатации 95
Глава IV. Практическая реализация разработанных методик и программного комплекса в составе системы менеджмента качества проектной организации 102
4.1 Интеграция разработанных методик и программных средств в состав системы менеджмента качества предприятия 102
4.2 Методические основы создания системы сбора и обработки данных по надёжности общесудовых и общекорабельных систем 106
Основные результаты и выводы 114
Список принятых сокращений 118
Список использованной литературы 120
Приложение А 137
Приложение Б 141
Приложение В 144
Приложение Г 145
Приложение Д 146
Приложение Е 147
Приложение Ж 148
- Методика оценки надёжности общесудовых и общекорабельных систем при проектировании
- Разработка модели процесса поддержания готовности к использованию общесудовых и общекорабельных систем с помощью запаса их сменно-запасных частей и оборудования
- Программное средство для определения потребного количества сменно-запасных частей и оборудования общесудовых и общекорабельных систем на заданный период эксплуатации
- Методические основы создания системы сбора и обработки данных по надёжности общесудовых и общекорабельных систем
Введение к работе
Актуальность работы
Согласно «Морской доктрине Российской Федерации на период до 2020 года», утверждённой президентом Российской Федерации приказом 1387 от 27 июля 2001 года, одними из принципов национальной морской политики являются:
обладание необходимым военно-морским потенциалом и его эффективное использование в случае необходимости для силовой поддержки морской деятельности государства;
поддержание российского флота в готовности к решению стоящих перед ним задач, а также мобилизационной готовности торгового, рыбопромыслового, научно-исследовательского и других специализированных флотов.
Из «Стратегии развития судостроительной промышленности на период до 2020 года и на дальнейшую перспективу», утверждённой приказом Минпромэнерго России от 6 сентября 2007 года №354 следует, что «... состояние основных фондов, особенно их активной части, не соответствует современным требованиям по ... , надежности, ...». В документе также говорится о том, что годовой объем выпуска продукции российского судостроения к 2015 году должен быть увеличен более чем в 2,2 раза, к 2020 году - в 3-4 раза.
В постановлении Правительства Российской Федерации от 5 декабря 2001 г. №848 о Федеральная Целевая Программа «Развитие транспортной системы России (2010-2015 годы)» говорится: «Приоритетной целью настоящей Программы является также повышение комплексной безопасности и устойчивости транспортной системы. Достижение этой цели возможно при решении следующих задач: ... обеспечение надежности и безопасности функционирования морского транспорта ...». Согласно этому документу на морском транспорте пополнение морского транспортного флота к 2015 году должно составить 7930,7 тыс. дедвейт-тонн.
В вышеуказанных документах, а так же в Государственной программе Российской Федерации "Развитие судостроения на 2013 - 2030 годы", раскрываются планы правительства Российской Федерации, направленные на увеличение объёмов строительства судов и кораблей, повышение их надёжности и эффективности.
Характеристики надёжности судов и кораблей в большой степени зависят от надёжности общесудовых и общекорабельных систем, поскольку последними обеспечивается живучесть судна/корабля, то есть безопасность его плавания, необходимые условия обитаемости, нормальная эксплуатация и выполнение задач, связанных с его назначением. Эти обстоятельства делают обеспечение надёжности общесудовых и общекорабельных систем крайне актуальной задачей, так как возникающие в них отказы в некоторых случаях ставят под угрозу выполнение боевой задачи, жизнь и здоровье пассажиров и членов экипажа, сохранность перевозимых грузов и самого судна/корабля и т.д.
Решающую роль в развитии методов анализа надёжности восстанавливаемых систем положило развитие теории массового обслуживания А.Я. Хинчиным, Б.В. Гнеденко, И.Н. Коваленко, А. Д. Соловьёвым. Р. Барлоу и Ф. Пронин разработали концепцию монотонных структур и их вероятностного анализа. Ю.К. Беляев, предложил использование метода Монте-Карло для общего случая систем. Д.К. Ллойд и М. Липов решали задачу оценки доверительных границ
для показателей надёжности систем, основанной на результатах испытаний входящих в неё элементов. Решением важнейшей для морской практики проблемы -обеспечением надёжности подводных кораблей - занимался И. А. Рябинин, сумевший создать на основе математического аппарата логико-вероятностного исчисления теорию надежности и безопасности структурно-сложных систем. Проблемами надёжности сложных судовых систем занимались В.А. Усачёв, И.П. Падерно, а также такие специалисты в области подводного кораблестроения, как Л.Ю. Худяков, В.М. Букалов.
Надёжность общесудовых и общекорабельных систем закладывается на этапе проектирования. Известные методы обеспечения надёжности при проектировании разрабатывались в тот период времени, когда электронно-вычислительная техника и информационные технологии были на существенно более низком уровне развития. Их использование затруднительно для обеспечения надёжности сложных систем с большим количеством элементов. Сегодня, когда объекты обеспечения надёжности ещё более усложнились, а при проектировании широко используется производительная вычислительная техника, назрела необходимость разработки способов обеспечения надёжности, использующих возможности современной вычислительной техники и новые информационные технологии.
Эти обстоятельства делают целью диссертационной работы обеспечение надёжности общесудовых и общекорабельных систем при проектировании.
В соответствии со сформулированной целью были поставлены и решены следующие задачи:
разработать методику оценки надёжности общесудовых и общекорабельных систем на этапе проектирования, способной дать обоснование выбору схемно-технических решений и технических средств общесудовых и общекорабельных систем при проектировании и способы её реализации;
- разработать методику определения запаса сменно-запасных частей и
оборудования общесудовых и общекорабельных систем при проектировании,
обеспечивающую готовность к использованию общесудовых и общекорабельных
систем и их оборудования в заданный период времени эксплуатации.
Научная новизна работы состоит в следующем:
предложено последовательное применение общего логико-вероятностного метода и аппарата теории марковских случайных процессов типа гибели и размножения для оценки на этапе проектирования надёжности общесудовых и общекорабельных систем, для которых характерен отказ не только по причине нарушения внутреннего функционирования, но и вследствие изменения требований к системе извне;
разработан метод определения потребного количества сменно-запасных частей и оборудования общесудовых и общекорабельных систем для формирования их оптимальных запасов в целях обеспечения готовности к использованию общесудовых и общекорабельных систем и снижения издержек;
- разработана архитектура программного комплекса для расчёта
показателей надёжности общесудовых и общекорабельных систем и расчёта
потребного количества сменно-запасных частей и оборудования общесудовых и
общекорабельных систем в рассматриваемый период времени при проектировании.
Практическая значимость полученных результатов:
- применение разработанной методики оценки надёжности общесудовых и
общекорабельных систем при проектировании повышает уровень обоснованности
показателей надёжности общесудовых и общекорабельных систем и реализуемых в
них схемно-технических решений;
применение методики определения запаса сменно-запасных частей и оборудования общесудовых и общекорабельных систем позволяет определять при проектировании оптимальные запасы сменно-запасных частей и оборудования, что обеспечивает готовность к использованию общесудовых и общекорабельных систем, снижение неликвидов и затрат на хранение их сменно-запасных частей и запасного оборудования;
использование комплекса программных средств для расчёта показателей надёжности общесудовых и общекорабельных систем и расчёта потребного количества сменно-запасных частей и оборудования общесудовых и общекорабельных систем в заданный период времени позволяет автоматизировать расчёт показателей надёжности и расчёт потребного количества сменно-запасных частей и оборудования общесудовых и общекорабельных систем.
Предметом защиты являются:
предложенное последовательное применение общего логико-вероятностного метода и аппарата теории марковских случайных процессов типа гибели и размножения для оценки на этапе проектирования надёжности общесудовых и общекорабельных систем, для которых характерен отказ не только по причине нарушения внутреннего функционирования, но и вследствие изменения требований к системе извне;
- метод определения потребного количества сменно-запасных частей и
оборудования общесудовых и общекорабельных систем для формирования их
оптимальных запасов в целях обеспечения готовности к использованию
общесудовых и общекорабельных систем и минимизации неликвидов и затрат на
хранение их сменно-запасных частей и запасного оборудования;
- архитектура программного комплекса для расчёта показателей
надёжности общесудовых и общекорабельных систем и расчёта потребного
количества сменно-запасных частей и оборудования общесудовых и
общекорабельных систем в рассматриваемый период времени при проектировании;
методика оценки надёжности общесудовых и общекорабельных систем при проектировании;
методика определения запаса сменно-запасных частей и оборудования общесудовых и общекорабельных систем на заданный период времени.
Достоверность полученных результатов подтверждена статистическими данными по эксплуатации кораблей проектов 670, 940.
Апробация работы
Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на следующих научных форумах:
IX, XI, XII международные молодёжные научно-технические конференции «Будущее технической науки - 20101 (2012, 2013)», Россия, Нижний
1 Доклад удостоен диплома II степени.
Новгород, 2010, 2012, 2013гг;
Международная научно-практическая конференция «Стратегия антикризисного управления экономическим развитием Российской Федерации» (МК-37-9), Россия, г. Пенза, 2009г.;
- IX молодёжная научно-техническая конференция «Взгляд в будущее -
2011», Россия, Санкт-Петербург, 2011г.
Публикации
По теме диссертации опубликованы 10 работ [1-10], в том числе две статьи [1, 2] в журналах, представленных в Перечне рецензируемых научных журналов2 Высшей аттестационной комиссии, и 2 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ в Реестре программ для ЭВМ [3, 4], выданные Федеральной службы по интеллектуальной собственности.
Структура и объём диссертации
Работа состоит из введения, четырёх глав, основных результатов и выводов; содержит 136 страниц основного текста, включая список принятых сокращений; имеет 6 приложений на 12 листах; список использованной литературы включает в себя 152 наименования источников.
Методика оценки надёжности общесудовых и общекорабельных систем при проектировании
С целью дать обоснование выбору схемно-технических решений и технических средств общесудовых и общекорабельных систем на этапе проектирования автором была разработана методика оценки надёжности общесудовых и общекорабельных систем на этапе проектирования. Основой методики является использование для проведения оценки надёжности ОЛВМ и программного средства для автоматизации выполнения его алгоритмов, а также аппарата теории марковских случайных процессов.
Проектирование ОСС и ОКС начинается с написания ТЗ, в котором задаются требования по их надёжности ОСС и ОКС, определяются категории их отказов и предельных состояний [6]. Проектирование общесудовых и общекорабельных систем, как правило, включает в себя следующие три этапа: эскизный, технический и рабочий. Оценка надёжности систем должна производиться на всех этапах их проектирования. При проектировании от этапа к этапу происходит переход от более общего облика системы к более конкретному её виду. Чем более ранним является этап проектирования, тем более важны результаты проведённой на нём оценки надёжности ОСС или ОКС вследствие того, что затраты на исправление ошибки, допущенной на раннем этапе, от этапа к этапу проектирования повышаются [86].
Блок-схема (графическая модель), описывающая обобщённый процесс (алгоритм) методики оценки надёжности ОСС и ОКС при проектировании, показана на рисунке 2.
Разработанная методика имеет своей целью получение результатов оценки надёжности общесудовых и общекорабельных систем при проектировании, которые можно использовать для обоснования надёжности проектируемой системы перед заказчиком и как основу для принятия мер по её повышению.
Для достижения цели методики ставятся задачи выявления требований к надёжности в ТЗ, оценки надёжности выбранного варианта построения системы, сравнения результатов оценки с требованиями к её надёжности, определения вклада характеристик элементов в целевую функцию надёжности системы.
Начальным этапом оценки ОСС и ОКС является анализ требований, предъявляемых заказчиком в ТЗ. Расчёт значений показателей надёжности системы, требования к которым установлены в ТЗ выполняется при любых обстоятельствах для обоснования перед его представителями надёжности системы.
Проектировщик предоставляет для оценки разработанный им вариант системы. В случае, если вариантов несколько, что чаще всего случается на ранних этапах проектирования ОСС и ОКС, то для оценки он выбирает наиболее приоритетный из них.
Затем для предлагаемого проектировщиком варианта системы на основании анализа функциональных схем, алгоритмов работы, циклограмм работы устанавливаются критерии её отказов и предельных состояний с учётом номенклатуры показателей надёжности, выявленных в ТЗ. От того, какие критерии отказов и предельных состояний установлены, зависит дальнейший выбор показателей надёжности.
Критериями отказов могут являться перерыв в работе на заданном промежутке времени, неработоспособное состояние в случайный момент времени, невыполнение функций за заданное время и др.
Определяется номенклатура дополнительных показателей надёжности оцениваемой системы в случае, если определённой в ТЗ номенклатуры недостаточно для выполнения полноценной оценки надёжности системы. Количество дополнительных показателей должно быть минимальным и достаточным для определения надёжности системы с достаточной полнотой. Их выбор может опираться на приведённые в Приложении А таблице 1, в таблицах 2 и 3, результаты выполненной классификации общесудовых и общекорабельных систем в соответствии с определяющими в части надёжности критериями и номенклатуру их показателей надёжности, что может значительно облегчить процедуру выбора.
В случае, если существует необходимость учёта изменения требований к системе извне, и связанного с этим использования аппарата теории марковских случайных процессов, используется последовательное применение ОЛВМ и аппарата теории марковских случайных процессов.
В случае, если для оценки надёжности общесудовых и общекорабельных систем необходимо учитывать только внутреннее функционирование системы, а требования к системе извне неизменны, применяется ОЛВМ.
Если моделирование надёжности системы указанными методами невозможно вследствие необходимости учёта процессов, свойства которых не могут быть подведены под ограничения, накладываемые для применения этих методов, должны применяться иные методы, такие как методы вариационно-имитационного моделирования.
Для создания модели и расчёта показателей надёжности при использовании общего логико-вероятностного метода выполняются сначала этапы постановки задачи:
1. Декомпозиция оцениваемой системы на элементы;
2. Задание характеристик надёжности каждого элемента, а также условий реализации и нереализации его выходных функций;
3. Создание СФЦ системы;
4. Задание ЛКФ системы.
Затем, при помощи автоматизирующего выполнение алгоритмов построения модели и расчётов программного средства (см. главу III), должен быть построен многочлен вероятностной функции системы и, используя его, выполнен расчёт необходимых показателей надёжности.
Для случая, когда необходимо последовательное применение ОЛВМ и аппарата теории марковских случайных процессов, действия по моделированию и расчёту показателей надёжности общесудовых и общекорабельных системы сводятся к следующим этапам:
1. Декомпозиция оцениваемой системы на блоки;
2. Построение графической модели функционирования системы, описывающую состояния системы и переходы между ними;
3. Построение на основе графической модели функционирования ОСС или ОКС её математической модели в виде системы дифференциальных уравнений Колмогорова;
4. Применение ОЛВМ для расчёта показателей надёжности блоков, на которые декомпозирована оцениваемая система, без учёта изменений требований к системе извне;
5. Задание характеристик, определяющих вероятности нахождения системы и требований к ней во всех возможных состояниях, и интенсивностей переходов из одного состояние в другое;
6. Нахождение предельных вероятностей состояний системы и требований к ней, для чего выполняется интегрирование системы, используя для этого ПС автоматизации математических расчётов. Этим программным средством может быть, к примеру, «MathCAD»;
7. Расчёт показателей надёжности системы с учётом изменений требований к системе извне.
Исходные данные для выполнения оценки должны обладать достоверностью.
Чтобы учесть такие отказы, как человеческий фактор, наличие неотбракованных элементов с производственными дефектами и др. для полученных значений полученных показателей надёжности необходимо ввести поправочный коэффициент (Кп), определяемый по данным эксплуатации аналогичных систем.
Выполняется проверка на удовлетворение требованиям к оцениваемой системе. В случае, если система удовлетворяет всем предъявляемым к ней требованиям в части надёжности, оценка её надёжности считается завершённой, а полученные результаты можно использовать для обоснования надёжности системы перед заказчиком.
В противном случае, если показатели надёжности не удовлетворяют хотя бы одному из требований, необходимо внесение изменений в структуру системы, её состав или режимы работы, направленные на повышение её надёжности. Это становится возможным если определён перечень элементов или групп элементов, принятие мер по повышению надёжности которых будет наиболее эффективным для повышения надёжности всей системы.
Разработка модели процесса поддержания готовности к использованию общесудовых и общекорабельных систем с помощью запаса их сменно-запасных частей и оборудования
Для повышения значения коэффициента готовности Kv, коэффициента оперативной готовности Ког и уменьшения времени простоя формирование запасов СЗЧ и запасного оборудования необходимо, несмотря на образующиеся дополнительные затраты на их закупку и хранение [28, 31]. Известны попытки определения потребностей флотов в запасе, используя математические модели.
В работе [129] прогнозирование потребностей в сменно-запасных частях и обменном фонде агрегатов осуществляется с помощью математических моделей, позволяющих определить полную стоимость запасных частей за срок службы изделия, оптимальное их количество на складе и оптимальный срок пополнения склада запасными частями.
Математическая модель для определения оптимального количества запасных частей на складе в зависимости от цен, потребления, стоимости хранения, предложенная в [129] имеет вид где:
F - оптимальное количество запасных частей;
ТУ - стоимость запасных частей;
М - годовое потребление запасных частей;
Q - стоимость хранения запасных частей.
Формула определения оптимального срока пополнения запасных частей на складе с учётом аварийного запаса (страхового фактора), закладываемого на снижение последствий несвоевременных поставок [129], имеет следующий вид где:
Е - оптимальный срок пополнения склада;
S - страховой фактор (5 1,6-2,0);
G - месячная потребность в запасных частях;
Т - время доставки.
Эти модели довольно специфичны, что определяется их созданием под конкретные виды изделий, эксплуатирующихся в определённых условиях, что, в свою очередь, делает их неуниверсальными.
В некоторых работах на примере сложных систем приводятся математические модели для определения запаса СЗЧ. Количество СЗЧ определяется в зависимости от интенсивности отказов, от времени пополнения запаса и от требуемой достаточности запаса СЗЧ. Так, в работе [55], для АСУ исходные положения для расчёта потребного количества СЗЧ формулируются таким образом:
Исходя из зависимости запаса СЗЧ от интенсивности отказов Л и времени пополнения / определяется вероятность числа отказов п. Для пуассоновского потока отказов она будет выражена таким соотношением:
Используя выражение (2.3), определяется вероятность того, что число отказов п за время / будет не больше m:
Вероятность того, что число отказов п за время t будет больше m, равна
Размер запаса СЗЧ зависит от степени его недостаточности и измеряется вероятностью того, что число отказавших элементов будет больше числа элементов, находящихся в ЗИП для их замены.
При этом приведённая модель не учитывает условия проведения ТОиР, определяющие интенсивность ввода изделия в эксплуатацию после отказа, особенности изготовления и ремонта СЗЧ и оборудования: техническое оснащение для изготовления, производственные площади для проведения восстановительных работ, их производительность и т.д., то есть не может учесть особенности, присущие технической эксплуатации ОСС и ОКС.
В работе [131] предлагается метод, в котором в качестве исходной информации для определения потребного количества СЗЧ используются показатели надёжности судового оборудования. Метод предусматривает расчёт одиночного, ремонтного и группового комплекта СЗЧ и базируется на представлении о том, что внезапные отказы во времени возникают по закону Пуассона, а отказы, в основе которых имеет место в основном износ материала, подчиняются нормальному закону и гамма-распределению.
Задача расчёта состоит в определении номенклатуры и количества СЗЧ необходимого для обеспечения возможности поддержания судового оборудования с заданной вероятностью в работоспособном состоянии в течение определённого времени эксплуатации до капитального ремонта.
С учётом коэффициента tjBI, при комплектовании СЗЧ можно уменьшить количество восстанавливаемых деталей изделий в два-три раза. Для невосстанавливаемых деталей - tjBj = 1.
При эксплуатации судовых механизмов могут потребоваться детали в количестве, превышающем среднее, что учитывается введением показателя уровня достаточности q i - вероятности того, что не будет простоев оборудования из-за нехватки г-ой детали в комплекте СЗЧ. Расчётное количество СЗЧ, отвечающих этой вероятности, вычисляется по формуле где:
щ- число отказов і -ой детали в рассматриваемом периоде;
п - число СЗЧ, отвечающее (рі.
Уровень достаточности tpi задают в зависимости от последствий отказа каждой детали.
Результаты рассмотрения приведённых выше моделей позволяют говорить о необходимости создания модели, позволяющей учесть особенности ТОиР, универсальной и применимой к любым задачам определения потребного количества СЗЧ и запасного оборудования ОСС и ОКС.
Сведения об эксплуатации общесудовых и общекорабельных систем позволяют считать, что потоки событий при эксплуатации компонентов ОСС и ОКС удовлетворяют требованиям ординарности, стационарности и отсутствия последействия, что говорит о том, что это пуассоновские процессы. Число состояний в этих процессах дискретно, а время можно считать непрерывным. Совокупность этих свойств законов распределения времени между отказами и распределения времени между ремонтами позволяет реальный процесс поддержания готовности к использованию ОСС и ОКС представить марковским случайным процессом с непрерывным временем и дискретным числом состояний.
Уславливаемся считать, в процессе эксплуатации ОСС и ОКС любое их изделие или оборудование может находиться либо в работоспособном состоянии, либо в состоянии ремонта при возникновении отказа. В случае отказа чтобы перевести систему в работоспособное состояние необходимо затратить сменно-запасные части или оборудование из запаса. Процесс расходования и пополнения запаса сменно-запасных частей и оборудования можно также представить двумя взаимосвязанными состояниями:
- пополнение запаса сменно-запасных частей или оборудования в результате их изготовления, ремонта или заказа;
- потребление в системе каждым изделием однотипных ему сменно-запасных частей или оборудованием - однотипного ему запасного оборудования из запаса для перехода в работоспособное состояние. Описанные состояния и переходы между ними для этих процессов можно представить в виде графов (рисунки 11 и 12) [ПО].
Программное средство для определения потребного количества сменно-запасных частей и оборудования общесудовых и общекорабельных систем на заданный период эксплуатации
Автоматизация процессов обеспечение готовности ОСС и ОКС на этапе эксплуатации путём определения потребного количества СЗЧ и оборудования на рассматриваемый период эксплуатации выполнена разработкой соответствующего ПС. Началом создания ПС явилось определение задач, требующих программной поддержки.
К задачам обеспечения готовности ОСС и ОКС на этапе эксплуатации, требующим программной поддержки, нужно отнести:
а) Создание моделей процесса эксплуатации СЗЧ флота;
б) Выполнение алгоритмов определения потребного количества СЗЧ ОСС и ОКС флота на рассматриваемый период времени;
в) Создание моделей процесса эксплуатации оборудования флота;
г) Выполнение алгоритмов определения потребного количества оборудования ОСС и ОКС флота на рассматриваемый период времени.
ПС для автоматизации выполнения алгоритмов определения потребного количества СЗЧ и оборудования ОСС и ОКС должно обеспечивать:
- возможность работы программного обеспечения в распространённой операционной среде MS Windows на PC-совместимом ПК;
- задание значений характеристик процесса поддержания готовности к использованию СЗЧ и оборудования;
- хранение значений заданных характеристик;
- качественное выполнение алгоритмов расчёта на основе зависимостей, изложенных в п. 2.3.1;
- «дружественный» по отношению к пользователю интерфейс;
- справочную поддержку пользователя;
- документирование результатов расчётов в удобной пользователю форме.
Было установлено, что для обеспечения вышеуказанных требований программное обеспечение должно включать в себя:
- средства для задания исходных данных, используя стандартные устройства ввода/вывода персонального компьютера;
- расчётный модуль, автоматизирующий процесс выполнения алгоритмов расчёта значений требуемых характеристик;
средства представления полученных результатов выполнения алгоритмов расчёта пользователю, используя стандартные устройства ввода/вывода персонального компьютера;
- средства экспорта и импорта исходных данных, позволяющие сохранять и загружать значения характеристик, являющиеся исходными данными для расчёта;
- средства документирования результатов расчётов, автоматизирующие процесс создания файлов отчётов с возможностью выбора пользователем заносимой в него информации.
Структура удовлетворяющего вышеуказанным требованиям разработанного программного средства, которая включает программные компоненты, а также отношения между ними представлена блок-схемой, изображённой на рисунке 16.
Верификация разработанных ПС для поддержки оценки надёжности ОСС и ОКС была проведена с использованием созданных специальных тестов. В процессе верификации ПС для проведения тестирования были разработаны примеры задач. Примеры представляют собой модели систем с различными структурами.
Для верификации ПК были разработаны следующие тестовые примеры:
- определение потребного количества СЗЧ ОСС и ОКС без учёта производства, заказа и восстановления частей;
- определение потребного количества СЗЧ ОСС и ОКС с учётом производства или заказа;
- определение потребного количества СЗЧ ОСС и ОКС с учётом восстановления частей;
- определение потребного количества оборудования ОСС и ОКС без учёта ремонта оборудования;
- определение потребного количества оборудования ОСС и ОКС с учётом ремонта оборудования.
Аналитический расчёт тестовых задач производился по зависимостям, определённым в п. 2.3.1 настоящей работы с использованием ПС «MathCAD». 3.2.3.2 Результаты и выводы верификации
Принятые значения характеристик элементов и времени приведены в таблице 12.
Методические основы создания системы сбора и обработки данных по надёжности общесудовых и общекорабельных систем
Ретроспективная достоверная информации о техническом состоянии оборудования ОСС и ОКС, его наработке и причинах отказов, расходовании и фактической потребности в запасе у проектанта судна или корабля, как правило, отсутствует. Это препятствует обеспечению надёжности как проектируемых, так и находящихся в эксплуатации судов и кораблей. Получение уточнённой информации о функционировании оборудования в процессе эксплуатации головного судна или корабля проектантом для корректировки расчётов, выполненных на начальной стадии проектирования, для учёта их результатов в серийных образцах объектов, затруднительно.
При возникновении вопросов по работе оборудования эксплуатационник обращается напрямую к предприятию-изготовителю этого оборудования. При этом проектант, зачастую, не ставится в курс их взаимоотношений и решений.
Поэтому для осуществления сбора информации о надёжности аналогов систем, находящихся в эксплуатации, анализа, распространения информации о техническом состоянии ОСС и ОКС и их оборудования, отказам, режимам использования и условиям эксплуатации, а также для выработки мер по обеспечению надежности актуальной является задача создания системы сбора, обработки и распространения информации. Необходимо создание информационно-функциональной модели жизненных циклов изделий и выполняемых в этих циклах процессах. Разработка её позволит отслеживать техническое состояние эксплуатирующихся ОСС и ОКС, эффективно и рационально пользоваться технологиями оценки их надёжности и вырабатывать меры по её повышению.
Системная и информационная поддержка и сопровождение ЖЦ изделия осуществляется в информационной интегрированной среде (ИИС). Электронная информационно-функциональная модель жизненного цикла изделия и выполняемых в нём процессов лежит в основе CALS (Continuous Acquisition and Life-cycle Support)- или российского их аналога - ИЛИ (Информационная Поддержка Изделий)-технологий [69, 112]. Внедрение этих технологий позволяет обеспечить помимо «внутренней» информационной интеграции в среде одного предприятия ещё и «внешнюю», от организации-заказчика до предприятия-утилизатора, что позволяет говорить о применении CALS-технологий как о глобальной стратегии повышения эффективности взаимодействия предприятий области судо-/кораблестроения.
Базовые принципы информационной поддержки, применимые к судну и кораблю, могут быть сформулированы следующим образом:
- системная информационная поддержка жизненного цикла (ЖЦ) изделия в интегрированной информационной среде;
- безбумажное представление информации;
- стандартизация информационного описания субъектов и объектов ЖЦ судна или корабля.
Базовые управленческие технологии информационной поддержки ЖЦ судна и корабля:
- интегрированная логистическая поддержка;
- управление качеством и управление конфигурацией;
- управление ресурсами.
Базовые технологии управления данными информационной поддержки ЖЦ судна и корабля:
- интегрированные информационные модели изделия в ходе его ЖЦ, средства их поддержки.
Инструментальные средства информационной поддержки, применяемые для выполнения перечисленных принципов и технологий при реализации информационной поддержки на протяжении ЖЦ судна и корабля:
- PDM-системы;
- ERP-системы. [96]
В рамках процесса управления конкурентоспособностью предприятия выделяют три основные системы управления. Это система менеджмента качества (СМК), система менеджмента ресурсов (СМР) и система интегрированной логистической поддержки (ИЛП). Каждой из основных систем соответствует своя база нормативных документов. Использование этих систем управления возможно и для организаций-проектантов отрасли судостроения.
СМК, СМР ориентированы на создание продукции, а ИЛП - на процессы эксплуатации.
СМК-технологии и СМР-технологии влияют на качество. Основная цель ИЛП — снижение стоимости владения изделием.
Средствами управления данными СМР-систем являются ERP-технологии.
Средствами управления ИЛП-систем являются PDM-технологии и некоторые подмножества ERP-систем.
Если в качестве объектов будут выступать ОСС и ОКС, то возможно представить действие указанных систем управления следующим образом:
- на основе PDM-систем осуществляется информационная поддержка управления качеством ОСС и ОКС, процессов управления их конфигурацией, анализа их логистической поддержки, сбора и обработки данных об ОСС и ОКС на всех этапах ЖЦ [54];
- технологии ИЛП влияют на степень удовлетворённости потребителя, т.е. показатели качества ОСС и ОКС. Это в первую очередь относится к коэффициенту готовности ОСС и ОКС Кт.
В ходе реализации процессов и процедур ИЛП накапливает информацию о реальном поведении ОСС и ОКС, их оборудовании в ходе эксплуатации. Эта информация должна быть доступна разработчику ОСС и ОКС и использоваться для совершенствования их конструкции, технологии изготовления и контроля, т.е. того, что связано с улучшением потребительских свойств. Взаимосвязь СМК и ИЛП показана на рисунке 16 [103].
По данным о поведении ОСС и ОКС в эксплуатации можно составить объективное суждение о фактическом качестве ОСС и ОКС. На этапе эксплуатации необходимы сбор, обработка и анализ сведений о состоянии систем. Этими сведениями могут являться:
- фактические тактико-технические характеристики (ТТХ) изделия и их отклонения от рассчитанных при проектировании;
- виды, длительности периодов эксплуатации;
- видах и обстоятельствах боевых повреждений, включая условия полного уничтожения систем (для ОКС в условиях боевого применения);
- фактические показатели надёжности изделия и его составных частей. К ним относятся:
а) показатели безотказности:
- ВБР систем за заданный временной интервал;
- интенсивность отказов (ОИ) и/или параметр потоков отказов (ППО) систем;
- функции распределения времени до отказа, времени между отказами ОСС и ОКС;
б) показатели ремонтопригодности:
- фактические затраты времени на ремонт составных частей ОСС и ОКС;
- фактические затраты времени на восстановление работоспособности составных частей ОСС и ОКС;
- функции распределения времени ремонта, восстановления составных частей ОСС и ОКС;
- фактические интервалы времени между профилактическими регламентными работами
Похожие диссертации на Исследование и методическое обеспечение надежности общесудовых и общекорабельных систем при проектировании
