Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ предметной области технического обслуживания и ремонта сложных радио электронных систем ВВТ
1.1. Анализ функциональной структуры и состава типичных представителей сложных систем ВВТ
1.2. Анализ особенностей организации технического обслуживания и ремонта сложных РЭС
2. Анализ и синтез системы технического обслуживания и ремонта ВВТ ПВО
2.1. Обоснование выбора критерия качества перспективной системы ТОР ВВТ
2.2. Обоснование выбора методической базы для синтеза системы ТОР ВВТ ПВО
2.3. Обоснование метода синтеза системы ТОР ВВТ ПВО по критерию готовности и по совокупности показателей качества
3. Анализ и синтез подсистемы управления техническим Состоянием ВВТ ПВО
3.1. Анализ структуры подсистемы управления техническим состоянием ВВТ ПВО
3.2. Анализ номенклатуры перебазируемых органов, используемых и планируемых к применению при проведении ТОР ВВТ ПВО
3.3. Анализ особенностей перебазируемых ремонтных органов, используемых для проведения ТОР ВВТ зарубежных стран Синтез перебазируемых ремонтных органов для подсистемы 99 управления техническим состоянием ВВТ в составе перспективной системы РСО парка ВВТ ПВО
Внедрение результатов синтеза структуры перспективной комплексной системы РСО парка ВВТ ПВО при разработке и обосновании принципов построения рациональной системы сервисного обслуживания, войскового ремонта и войсковой модернизации парка ВВТ ПВО ВВС
Внедрение результатов синтеза подсистемы управления техническим состоянием ВВТ
Заключение 141
Литература 146
Приложение 152
- Анализ функциональной структуры и состава типичных представителей сложных систем ВВТ
- Анализ особенностей организации технического обслуживания и ремонта сложных РЭС
- Обоснование выбора критерия качества перспективной системы ТОР ВВТ
- Анализ структуры подсистемы управления техническим состоянием ВВТ ПВО
Введение к работе
Важным направлением укрепления безопасности России в современных военно-политических условиях является поддержание вооружения и военной техники Вооруженных Сил в готовности к применению по назначению. В гарантировании безопасности страны в современных условиях важная роль принадлежит средствам противовоздушной обороны (ПВО).
Весь парк систем вооружений и военной техники, находящихся на вооружении войск ПВО ВВС РФ в настоящее время, по своему назначению и принципу действия можно разделить на три основные группы:
зенитно-ракетные системы и зенитно-ракетные комплексы;
радиоэлектронные системы РТВ;
комплексы средств автоматизации и АСУ-Эффективность функционирования вооружения и военной техники в
войсках во многом зависит от качества и своевременности проведения технического (сервисного) обслуживания [1,2],
Наиболее сложными по своему устройству, организации ремонта и сервисного обслуживания в составе ВВТ ПВО являются зенитные ракетные системы. Большинство составных частей (например, радиолокационные станции, пункты управления), входящие в состав зенитных ракетных систем, представляют собой функционально сложные автономные радиоэлектронные системы. Другие составные части зенитных ракетных систем (такие, как пусковые установки, ракеты), не являясь радиоэлектронными системами, содержат в своем составе существенный объем радиоэлектронной аппаратуры.
Системы вооружения и военной техники РТВ, комплексы средств автоматизации и АСУ по своему устройству и принципу действия относятся к классу сложных радиоэлектронных систем.
Таким образом, современные системы вооружения и военной техники, находящиеся на вооружении войск ПВО ВВС РФ в настоящее время и плани-
5 руемые к применению на перспективный период до 2015 года, или непосредственно относятся к категории сложных радиоэлектронных систем, или содержат существенные объемы радиоэлектронной аппаратуры, определяющей заданные тактико-технические характеристики и эксплуатационные характеристики этих систем вооружения и военной техники.
Эксплуатационно-техническое состояние систем вооружения и военной техники, находящихся в настоящее время на вооружении войск ПВО ВВС РФ, характеризуется значительным количеством средств с истекающими сроками службы до проведения планового ремонта. Техническое состояние систем вооружения и военной техники, хранящихся в неприкосновенном запасе таково, что для перевода их из состояния хранения в боеготовое состояние потребуется значительно больше времени, чем установлено нормативами.
Снижение уровня готовности систем вооружения и военной техники, находящихся на вооружении войск ПВО ВВС РФ, имеет устойчивую тенденцию. В связи с этим необходим комплекс мероприятий и организационно-технических решений по кардинальному изменению сложившейся ситуации.
Поддержание требуемой боеготовности систем вооружения и военной техники ПВО ВВС РФ (как контролепригодных и ремонтопригодных восстанавливаемых сложных технических систем) должно обеспечиваться системой технического обслуживания и ремонта. Существующая в Минобороны РФ система технического обслуживания и ремонта представляет собой многоуровневую территориально распределенную организационно-техническую систему, включающую в себя совокупность взаимосвязанных средств, документации технического обслуживания и ремонта и исполнителей, необходимых для поддержания работоспособности и восстановления качества изделий вооружения и военной техники, входящих в эту систему [51]. Состав, функции, назначение, порядок выполнения работ по техническому обслуживанию и ремонту систем вооружения и военной техники регламентируется комплексом нормативно-технических документов, входящих в комплекс стандартов системы разработки
и постановки на производство изделий военной техники (в частности [52]), На основе указанного комплекса стандартов по каждому конкретному изделию разрабатывался комплект вторичных нормативно-технических и технологических документов, регулирующих проведение работ по техническому обслуживанию и ремонту конкретных образцов изделий - с учетом особенностей их на значения и их технического состояния.
Система технического обслуживания и ремонта, регламентируемая указанным комплексом нормативно-технических документов, в целом должна охватывать весь круг вопросов и работ, направленных на обеспечение требуемой боеготовности систем вооружения и военной техники ПВО ВВС РФ. Она должна предусматривать необходимое взаимодействие войсковых частей и подразделений ПВО ВВС РФ с предприятиями промышленности, взаимодействие различных структурных уровней системы технического обслуживания и ремонта изделий вооружения и военной техники ПВО ВВС РФ (в том числе -уровней управления заказами и поставками материальных ресурсов для проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту). Однако, установленная указанными нормативно-техническими документами система технического обслуживания и ремонта не учитывает произошедших за последние годы изменений в организации и экономическом обеспечении работ в современных условиях. Например, она в значительной степени ориентирована на проведение основного объема капитального ремонта и модернизации систем вооружения и военной техники на ремонтных заводах МО РФ, на директивные методы управления предприятиями промышленности, на эффективно работающие войсковые ремонтные органы разного уровня, на высокий технический уровень личного состава боевых расчетов систем вооружения и военной техники и т.п.
Как показал анализ, проведенный в ОАО ГПТП «Гранит» при выполнении исследований с участием автора [1, 2], современное состояние системы технического обслуживания и ремонта существенно отличается от требований комплекса регламентирующих ее нормативно-технических документов.
7 Результаты анализа состояния парка систем вооружения и военной техники ПВО ВВС РФ и уровня технического обеспечения их эксплуатации приводят к выводу о необходимости выработки новых подходов к техническому обслуживанию и ремонту систем вооружения и военной техники ПВО ВВС с учетом реальных ограничений, налагаемых на проведение работ по техническому обслуживанию и ремонту в современных условиях.
Виды технического обслуживания систем вооружения и военной техники, находящихся на вооружении войск ПВО ВВС РФ, определены эксплуатационной документацией (разработанной, как правило, в период до 1990 года) и до настоящего времени не изменились по своему составу.
Работы по техническому обслуживанию систем вооружения и военной техники ПВО ВВС РФ на местах их дислокации проводятся с участием специалистов предприятий промышленности. Порядок взаимодействия предприятий промышленности и войсковых частей на местах эксплуатации систем вооружения и военной техники ПВО ВВС РФ регламентирован [52]. В значительной степени этот порядок отражал переходный период от директивных методов управления промышленности к экономическим методам управления в условиях рыночной экономики.
Проведенные в ОАО ГПТП «Гранит» с участием автора исследования организации работ по техническому обслуживанию систем вооружения и военной техники ПВО ВВС РФ показали [I, 2], что существующая система технического обслуживания систем вооружения и военной техники не удовлетворяет современным требованиям по обеспечению уровня их боеготовности. Основными причинами этого являются:
снижение объемов финансирования на работы по техническому обслуживанию и ремонту систем вооружения и военной техники, находящихся в эксплуатации и на хранении;
снижение технической квалификации личного состава боевых расчетов, что снижает качество проводимых работ по ТОР силами эксплуатирующих войсковых частей;
частичное разрушение существовавшей ранее инфраструктуры проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту (утрата части производственно-технологического потенциала ремонтных заводов МО и предприятий-изготовителей составных частей вооружения и военной техники, изменение структуры управляемости участников работ по техническому обслуживанию и ремонту и т.п.).
Для выхода из сложившейся ситуации необходимо принятие кардинальных мер и новых организационно-технических решений. Наиболее рациональным выходом представляется переход от традиционной организации технического обслуживания и ремонта систем вооружения и военной техники, указанной ранее, к промышленной системе комплексного сервисного обслуживания вооружения и военной техники на местах их дислокации.
В связи с этим исследования по теме настоящей диссертации, направленные на совершенствование системы технического обслуживания и ремонта, улучшение технического состояния и повышение боеготовности вооружений и военной техники ПВО, являются в настоящее время чрезвычайно актуальными.
Цель исследований. Целью исследований, проведенных по теме настоящей диссертационной работы, является решение научной задачи по обоснованию и разработке рациональной системы технического обслуживания и ремонта образцов вооружения и военной техники ПВО» обеспечивающей эффективное поддержание требуемого уровня готовности парка вооружения и военной техники ПВО в современных условиях и на перспективный период (в частности, ключевой его части - подсистема управления техническим состоянием ВВТ),
9 Объект исследований. Объектом исследований является существующая многозвенная территориально распределенная система технического обслуживания и ремонта парка вооружения и военной техники ПВО. При этом основное внимание уделено нижнему уровню системы, обеспечивающему проведение работ на местах дислокации образцов ВВТ ПВО и обеспечивающему поддержание заданного технического состояния ВВТ, Исследования проводятся на примере технического обслуживания и ремонта образцов ЗРС "С-300В", относящихся к ВВТ ПВО ВВС (на основе информации, опубликованной в открытых источниках).
Предмет исследований. Предметом исследований является комплекс системных решений, средств ремонта и технического обслуживания вооружения и военной техники, информационных сетей, графоаналитических моделей, технических и человеческих ресурсов, составляющих в своей совокупности территориально распределенную организационно-техническую систему технического обслуживания и ремонта парка вооружений и военной техники ПВО, В связи с тем, что наиболее сложные системы вооружения и военной техники ПВО составляют парк вооружения и военной техники ПВО Военно-воздушных сил, основной предметной областью исследований является система технического обслуживания и ремонта парка вооружения и военной техники ПВО ВВС. В качестве типичного представителя ВВТ ПВО ВВС при проведении исследований принята ЗРС "С-300В", материалы по которой и по ее ТОР широко опубликованы в открытой печати [6]. Непосредственным предметом исследований в составе системы ТОР ВВТ ПВО по теме диссертации является функциональная подсистема управления техническим состоянием образцов ВВТ ПВО на местах их дислокации.
Задачи исследований. Для достижения поставленной цели в диссертации осуществлено решение следующих задач:
Анализ эксплуатационно-технического состояния парка вооружений и военной техники ПВО, как предметной области применения организационно-технической системы их технического обслуживания и ремонта,
Анализ структуры, функциональных, информационных и технологических связей между отдельными составными частями и звеньями террито-риально-распределенной системы технического обслуживания и ремонта с целью разработки графоаналитической модели и оптимизации существующей системы технического обслуживания и ремонта парка вооружения и военной техники ПВО по критерию готовности. Уточнение функций подсистемы управления техническим состоянием образцов ВВТ ПВО на местах их дислокации.
Анализ критериев качества и ограничений, которым должна удовлетворять рациональная система технического обслуживания и ремонта парка вооружения и военной техники ПВО на перспективный период (в том числе -функциональная подсистема управления техническим состоянием ВВТ).
Анализ возможности применения теории многопараметровых измерений к задачам анализа и синтеза структуры перспективной системы технического обслуживания и ремонта парка вооружения и военной техники ПВО по критерию готовности.
5* Разработка и обоснование методов анализа и синтеза структуры перспективной комплексной системы ремонта и сервисного обслуживания парка вооружения и военной техники ПВО по критерию готовности вооружения и военной техники ПВО, Уточнение критериев качества подсистемы управления техническим состоянием ВВТ,
6. Анализ и синтез подсистемы управления техническим состоянием (восстановлением состояния работоспособности) вооружения и военной техники ПВО ВВС, в частности - низового уровня данной подсистемы, обеспечивающего проведение работ на местах дислокации ВВТ ПВО ВВС.
7- Анализ функционального взаимодействия подсистемы управления техническим состоянием и подсистемы управления технологическими процес-
11 сами и ресурсами для обеспечения требуемого уровня боеготовности парка вооружения и военной техники ПВО ВВС (в частности - низового уровня, обеспечивающего эффективное проведение работ по РСО на местах дислокации образцов ВВТ),
8. Внедрение в промышленности и экспериментальная проверка разработанных положений и решений, направленных на создание эффективной комплексной системы ремонта и сервисного обслуживания парка вооружения и военной техники ПВО.
Методы исследований. Для решения поставленных задач при работе над диссертацией использованы методы системного анализа, положения теории графов, методы синтеза многопараметровых измерительных систем по критерию точности и по совокупности критериев качества, методы математического и имитационного моделирования, методы метрологического обеспечения эксплуатации сложных систем, методы анализа и синтеза распределенных информационных сетей, элементы теории экспертных систем и баз знаний и др.
Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:
На основе приложений теории синтеза многопараметровых измерительных систем по критерию точности разработана и обоснована методика синтеза системы технического обслуживания и ремонта вооружения и военной техники ПВО по критерию обеспечения готовности вооружения и военной техники. Данный результат в указанном применении получен впервые.
Разработана концепция построения и инфраструктура территориально распределенной комплексной системы ремонта и сервисного обслуживания парка вооружения и военной техники ПВО с эффективным использованием ресурсов предприятий промышленности,
На основе сочетания методов декомпозиции и суперпозиции структуры сложных систем разработана методика синтеза структуры унифицированных модифицируемых мобильных ремонтно-диагностических комплексов, являющихся основой подсистемы управления техническим состоянием ВВТ в составе
12 перспективной системы РСО парка ВВТ ПВО ВВС при проведении работ на местах дислокации образцов ВВТ.
4. Разработана и обоснована структура информационной сети автоматизированной системы управления процессами и ресурсами в составе перспективной комплексной системы ремонта и сервисного обслуживания парка вооружения и военной техники ПВО, а также функциональные требования к созданию локальных АСУ ПР РСО мобильных РДК.
Положения, выносимые на защиту:
Методика синтеза перспективной комплексной системы ремонта и сервисного обслуживания парка вооружения и военной техники ПВО по критерию боеготовности вооружения и военной техники.
Методика синтеза подсистемы управления техническим состоянием (восстановлением работоспособности) вооружения и военной техники по частному критерию качества, в частности - унифицированных модифицируемых мобильных РДК, как основа нижнего уровня данной подсистемы.
Принципы построения унифицированных модифицируемых мобильных РДК - как основы перспективной подсистемы управления техническим состоянием образцов ВВТ на местах их дислокации.
Достоверность результатов диссертационных исследований основывается на:
Использовании достоверных фактических данных об эксплуатационно-техническом состоянии сложных РЭС (на примере системы C-300B), состоянии ТОР парка ВВТ ПВО.
Применении теории и методов синтеза многопараметровых измерительных систем (апробированных в течение более 30 лет), являющихся методической базой исследований.
Экспериментальном подтверждении основных положений и выводов диссертационной работы, использованных при создании РДК «Гранит-М».
13 Практическая значимость. Практическая значимость исследований по теме диссертации состоит в следующем:
Перспективная комплексная система ремонта и сервисного обслуживания парка вооружения и военной техники ПВО, создаваемая с использованием обоснованных в диссертации положений и системных решений, позволит обеспечить требуемый уровень готовности парка вооружения и военной техники ПВО на перспективный период при минимизации затрат.
Обоснованные в работе методы синтеза комплексной системы ремонта и сервисного обслуживания позволяют создать рациональную систему ремонта и сервисного обслуживания парка вооружения и военной техники при существующих экономических и организационных ограничениях.
Обоснованные и разработанные методы синтеза подсистемы управления техническим состоянием вооружения и военной техники (унифицированных модифицируемых мобильных РДК) получили свою практическую реализацию при создании в ОАО ГПТП «Гранит» с участием автора экспериментального образца мобильного ремонтно-диагностического комплекса «Гранит-М», успешно демонстрировавшегося на международных авиакосмических салонах «МАКС-2003» и «МАКС-2005».
Внедрение результатов исследований.
Методика синтеза подсистемы управления техническим состоянием образцов ВВТ по критерию обеспечения готовности ВВТ и методика синтеза унифицированных мобильных ремонтно-диагностических комплексов были использованы в ОАО ГПТП «Гранит» при выполнении с участием автора НИР «Союзник» и НИР «Самодержец-А-СОЖЦ» и отражены в материалах научно-технических отчетов по указанным работам.
Методика синтеза структуры перспективных унифицированных модифицируемых мобильных ремонтно-диагностических комплексов была использована при разработке мобильного ремонтно-
14
диагностического комплекса (РДК) «Гранит-М». Образец РДК
Iі «Гранит-М» успешно демонстрировался на международных авиа-
космических салонах «МАКС-2003», «МАКС-2005», а в настоящее время используется при проведении предприятием работ по ремонту и сервисному обслуживанию составных частей образцов ВВТ. Результаты внедрения положений диссертационной работы подтверждаются двумя актами.
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы и положения, выносимые на защиту, прошли научную апробацию на заседаниях научно-технического совета ОАО ГПТП «Гранит», на научных конференциях ГОУ МАРТИТ.
Основные положения и результаты диссертационной работы внедрены в
ОАО ГПТП «Гранит» Концерн ПВО «Алмаз-Антей» (г. Москва).
Публикации
Щ По теме диссертации автором опубликовано 10 научных работ.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Диссертация содержит 151 страниц текста, 2 таблицы, 11 рисунков, 3 фото.
Анализ функциональной структуры и состава типичных представителей сложных систем ВВТ
Понятие сложных технических систем включает в себя весьма обширный класс функционально сложных объектов, отличающихся назначением и областью применения, принципом действия, функциональным составом и т.п.
В соответствии с постановкой задач исследований по теме диссертации, к предметной области исследований относим функционально сложные объекты, основную часть функционального состава которых составляет радиоэлектронная аппаратура. Такие объекты, кроме радиоэлектронной аппаратуры, могут включать в свой состав электромеханические и другие устройства (подсистемы) [6, 7, 8, 9]. Однако, учитывая преобладающую роль радиоэлектронной аппаратуры в обеспечение функциональных и эксплуатационно-технических характеристик указанных объектов, данный класс функционально сложных объектов будем в дальнейшем относить к общему классу сложных радиоэлектронных систем (РЭС).
Примером групп сложных РЭС из состава изделий вооружений и военной техники (ВВТ) могут служить современные зенитно-ракетные комплексы [6]. Одним из таких изделий является универсальная зенитно-ракетная система С-300В [6], обеспечивающая решение комплекса задач противовоздушной обороны (ПВО) и тактической противоракетной обороны (ПРО) группировок сухопутных войск и промышленных объектов. В состав систем С-ЗООВ могут входить следующие составные функциональные части: 1) пусковая установка (9А83); 2) многоканальная РЛС наведения ракет (9С32); 3) пуско-заряжающие установки (9А85); 4) командный пункт (9С457); 5) РЛС кругового обзора (9С15М); 6) РЛС программного обзора (9С19М2) и др.
Каждая из перечисленных составных частей системы С-300В, в свою очередь, представляет собой сложную техническую систему.
Например, командный пункт 9С457 системы предназначен для управления боевыми действиями комплексов (зенитных ракетных дивизионов) системы С-300В как при автономной работе системы, так и при управлении от вышестоящего КП (от командного пункта зенитной ракетной бригады) в режиме ПРО и противосамолетной обороны.
В режиме ПРО командный пункт обеспечивает работу ЗРК по отношению ударов обнаруживаемых с помощью РЛС программного обзора типа 9С19М2 (Имбирь) баллистических ракет типа «Першинг» и авиационных баллистических ракет типа SRAM. Он осуществляет прием радиолокационной информации, управление режимами боевой работы РЛС «Имбирь» и многоканальной станции наведения ракет 9С32. При этом КП осуществляет распознавание и селекцию истинных целей по траекторным признакам, автоматическое распределение целей по управляемым ЗРК, выдачу секторов работы РЛС «Имбирь» для обнаружения баллистических и аэробаллистических целей, а также помеховых направлений для определения координат поставщиков помех.
Не менее высокодинамичные и сложные задачи решаются командным пунктом в режиме противосамолетной обороны, когда КП обеспечивает работу до 4-х ЗРК (по 6 целевых каналов в каждом) в условиях помех, при обнаружении с помощью РЛС кругового обзора типа 9С15М (Обзор-3) до 200 аэродинамических целей. Для обеспечения требуемой производительности и эффективности в условиях современных боевых действий, в КП приняты меры по максимальной автоматизации процессов управления. В связи с этим командный пункт системы С-ЗООВ представляет собой сложную радиоэлектронную систему (РЭС), включающую в свой состав специализированные ЭВМ, аппаратуру телекодовой и речевой связи с сопрягаемыми смежными составными частями системы С-ЗООВ, пост управления ЗРК с комплектом автоматизированных рабочих мест, аппаратуру документирования работы КП и боевых средств системы, аппаратуру навигации, топопривязки и ориентирования, другую аппаратуру и агрегаты.
Другим характерным примером функциональных составных частей системы С-ЗООВ, может служить РЛС кругового обзора типа 9С15М. Она представляет собой трехкоординатную когерентно-импульсную РЛС сантиметрового диапазона. Эта РЛС имеет мгновенную перестройку частоты, программное управление перестройкой луча в режиме электронного сканирования фазированных антенных решеток в секторе 1,5 х 1,5 при электрогидравлическом вращении антенны по азимуту. РЛС имеет два режима обзора пространства.
В первом режиме зона обзора станции составляет 45 по углу места при времени полного кругового обзора по азимуту 12с и при инструментальной дальности обнаружения 330 км. Истребитель обнаруживается с вероятностью 0,5 на дальности 240 км.
Во втором режиме сектор обзора по углу места уменьшается до 20. При этом время полного кругового обзора по азимуту уменьшается до 6 сек, а инструментальная дальность обнаружения составляет 150 км. Кроме того, в этом режиме предусмотрено замедление вращения антенны по азимуту при выявлении ракетоопасного сектора (в пределах 120) при увеличении сектора по углу места до 55. В состав РЛС кругового обзора типа 9С15М входит следующая аппаратура: антенна, представляющая собой плоскую одномерную волноводную решетку с программно-управляемым электрогидравлическим приводом по азимуту и электронным сканированием луча по углу места; передающее устройство со средней мощностью около 8кВт, выполненное на лампе бегущей волны и двух амплитронах; приемное устройство с усилителем высокой частоты на лампе бегущей волны, обладающее чувствительностью около 10" Вт; устройство помехозащиты; устройство автоматического съема данных; вычислительный комплекс на основе двух специальных ЭВМ; аппаратура определения государственной принадлежности летательных аппаратов; аппаратура навигации, токопривязки и ориентирования и др.
Как показывает анализ, основную часть функционального состава РЛС кругового обзора типа 9С15М (по объему и стоимости) составляет радиоэлектронная аппаратура. В свою очередь, значительная часть радиоэлектронной аппаратуры РЛС составляет цифровая вычислительная техника и цифровые схемы, входящие в состав передающей, приемной и другой функциональной аппаратуры РЛС.
Анализ особенностей организации технического обслуживания и ремонта сложных РЭС
В последние десятилетия наблюдается активное внедрение сложных РЭС в различные сферы человеческой деятельности. Ряд примеров этого был приведен в разделе 1.1. Возросшая аппаратурная и функциональная сложность систем в сочетании с предъявляемыми высокими требованиями к тактико-техническим характеристикам этих систем потребовали выработки новых подходов к обеспечению качества функционирования сложных РЭС. Это получило свое отражение в разработке новых моделей надежности сложных РЭС [13, 14] и в разработке оптимальных стратегий их технического обслуживания [15-23,50].
Прежде, чем рассматривать вопросы надежности РЭС и варианты стратегий их технического обслуживания, необходимо уточнить ряд понятий, без которых трудно однозначно характеризовать эффективность организации технического обслуживания и ремонта (ТОР) сложных РЭС. К таким понятиям, в первую очередь, относятся понятия «система» и «элемент системы».
С позиций системного анализа к элементам относят составные части нижестоящих уровней декомпозиции структуры системы. Каждый из элементов в отдельности вносит незначительный вклад в результирующие функциональные характеристики анализируемого объекта. В свою очередь, система - это определенная совокупность составных частей более низких уровней декомпозиции структуры объекта, взаимодействие которых обеспечивает функционирование объекта. Отсюда сложная системы - это система, имеющая несколько уровней разукрупнения структуры (несколько функциональных уровней).
Поясним указанные определения на ранее приведенных в разделе 1.1 примерах сложных РЭС.
Например, система ПВО С-300В включает в свой состав ряд автономных изделий (командный пункт, РЛС, пусковые установки и т.п.). Эти изделия являются функциональными элементами системы на следующем уровне декомпозиции ее структуры - на уровне автономных составных частей. В свою очередь каждая из автономных частей системы С-300В тоже представляет собой сложную систему следующего уровня. Например, при декомпозиции структуры РЛС мы выделяем такие автономные функциональные составные части, как антенную подсистему, передающую подсистему, приемную подсистему, подсистему автоматизированной обработки и управления и др. Каждая из этих подсистем, в свою очередь, состоит из более мелких составных частей (стоек, блоков и т.п.). Наконец, на нижнем уровне декомпозиции структуры мы имеем неразъемные составные части нижнего уровня, которые называем сменными элементами (СЭ) системы. Сменные элементы радиоэлектронных систем формально тоже представляют собой сложные системы, т.к. они содержат в своем составе функционально сложные электрорадиоэлементы (например, интегральные схемы большой и средней степени интеграции), состоящие из подмножеств более мелких компонент (резисторов, транзисторов, диодов и т.п.). Однако, конструктивно и технологически декомпозиция СЭ на электрорадиоэлементы (ЭРЭ) требует нарушения целостности конструкции СЭ. Поэтому, при последующем анализе стратегии ТОР и вариантов организации ТОР сложных РЭС под сменными элементами (СЭ) будем подразумевать функциональные единицы нижнего уровня декомпозиции структуры (см. рис. 1.1) сложных РЭС, которые могут изыматься из состава аппаратуры обслуживаемых РЭС без нарушения их конструктивной целостности. Для цифровой аппаратуры чаще всего цифровые СЭ конструктивно представляют собой функциональные узлы, основой которых является печатная плата с установленными на ней ЭРЭ. Иногда СЭ из состава радиоэлектронной аппаратуры в документации называют типовыми элементами замены (ТЭЗ), ячейками и субблоками. В дальнейшем анализе будем использовать обобщенный термин: «сменный элемент (СЭ)».
В силу конечной надежности электрорадиоэлементов, на основе которых строится аппаратура каждой РЭС, конечной надежности конструкции аппаратуры и неидеальности эксплуатации в реальных системах неизбежны отказы их составных частей. В зависимости от схемного построения и конструктивных решений, последствия отказов отдельных ЭРЭ могут оказывать разное влияние на работоспособность системы в целом. Зависимость показателей работоспособности системы от отказов (от надежности) составных частей разного уровня декомпозиции структуры системы принято выражать через модели надежности [13,14 и др.].
В широком смысле надежность сложной системы определяется следующими характеристиками системы: безотказность; готовность; ремонтопригодность.
Характеристика безотказности используется, как правило, для необслуживаемых систем. Обычно количественным показателем безотказности является вероятность сохранения работоспособности системы в течение заданного интервала времени эксплуатации. При этом требуемое значение вероятности безотказной работы обеспечивается комплексом мер, включающих выбор высоконадежной элементной базы, элементов конструкций и применением различных видов избыточности. Примерами таких систем могут служить системы непилотируемых космических аппаратов.
Обоснование выбора критерия качества перспективной системы ТОР ВВТ
В результате анализа предметной области ТОР ВВТ ПВО, проведенный в ОАО ГПТП "Гранит" с участием автора [1, 2], было установлено, что основными недостатками существующей системы ТОР являются:
1) недостаточная производительность звеньев системы ТОР, не обеспечивающая в полном объеме выполнения всего комплекса работ по поддержанию в исправном состоянии всего парка ВВТ ПВО ВВС;
2) недостаточная и постоянно снижающаяся техническая квалификация эксплуатационного персонала ВВТ, не позволяющая производить своими силами квалифицированное обслуживание и текущий ремонт образцов ВВТ;
3) физический износ и моральное старение перебазируемых ремонтных органов, не позволяющие оперативно, с требуемым качеством и в полном объеме выполнять технологические операции по обслуживанию и ремонту образцов ВВТ (особенно систем ВВТ 4-го и 5-го поколений элементной базы);
4) преимущественная ориентация образцов ВВТ на плановое обслуживание (по регламенту), что ведет к излишней выработке ресурса и не обеспечивает требований по готовности образцов ВВТ с малым запасом ресурса;
5) эпизодическое и некоординированное подключение специалистов промышленности к работам по техническому обслуживанию и ремонту образцов ВВТ на местах дислокации (что ведет к распылению выделенных средств и снижению эффективности проводимых работ). На рис. 2.1 приведена графо-аналитическая модель территориально распределенной системы ТОР, характеризующая основные функциональные состояния образцов ВВТ в процессе их эксплуатации, технического обслуживания и ремонта.
Исходным является исправное состояние ( 1 ) , в котором должны находиться образцы ВВТ в процессе эксплуатации (в состоянии готовности к выполнению возложенных на данный образец ВВТ боевых задач).
Под действием деструктивных факторов происходит изменение внутренней структуры и параметров составных частей образца ВВТ, которые не сразу приводят к явным отказам, но влияют на ухудшение функциональных характеристик, снижают уровень надежности и готовности образца ВВТ. Если не принимаются своевременные меры профилактики, то накопление последствий воздействия деструктивных факторов приводит к отказу образца ВВТ и выводу его из состояния боеготовности. До этого_образец ВВТ находится в некотором текущем (промежуточном) V / состоянии, принимаемом за работоспособное.
Поскольку системы ВВТ ПВО ВВС относятся к категории восстанавливаемых систем, при их разработке предусматривается комплекс мер по техническому обслуживанию и ремонту в процессе эксплуатации образцов ВВТ. Порядок проведения мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту, а также их сроки и периодичность устанавливаются в эксплуатационной документации на образцы ВВТ [24-28].
Как было показано в главе 1 по результатам исследований, проведенных в рамках НИР «Союзник» при участии автора [1, 2, 4], находящиеся в настоящее время образцы вооружений и военной техники ПВО имеют сроки эксплуатации, значительно превосходящие гарантийные сроки. В связи с этим их техническое обслуживания проводится по специальным инструкциям, установленным Приказами Минобороны РФ.
Рис. 2.1. Графо-а налити ческая модель системы ТОР парка ВВТ ПВО ВВС Анализ указанных документов и практика проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту (ТОР) ВВТ ПВО, проводимых в ОАО ГПТП "Гранит", позволили выявить основные ситуации, состояния обслуживаемых образцов ВВТ и переходы этих образцов в процессе их эксплуатации из одного состояния в другое. Совокупность этих состояний и переходов, характерных для эксплуатации ВВТ в современных условиях, отражена на модели рис. 2.1.
Функциональная модель системы ТОР ВВТ ПВО, представленная на рис. 2.1, отражает следующие условия и ограничения, характерные для существующего парка ВВТ ПВО ВВС и существующего порядка проведения работ по ТОР в современных условиях:
1) работы на местах дислокации ВВТ проводятся, преимущественно, личным составом боевых расчетов ВВТ, выездными ремонтными бригадами из состава войсковых ремонтных органов соединений ПВО;
2) текущий ремонт ВВТ на местах дислокации проводится агрегатным методом с использованием приданного комплекта ЗИП-О;
3) средний ремонт ВВТ проводится на территориальных базах ремонта и хранения ВВТ (с необходимым подключением военных ремонтных заводов ВВС);
4) капитальный ремонт ВВТ проводится на военных ремонтных заводах ВВС (с необходимым участием заводов-изготовителей составных частей ВВТ);
5) подключение специалистов предприятий промышленности к работам по ТОР проводится в плановом порядке - по заявкам эксплуатирующих войсковых частей.
Критерием эффективности системы ТОР ВВТ ПВО, отображенной на модели рис. 2.1, является степень готовности образцов ВВТ и парка ВВТ ПВО ВВС - в целом. Для обоснования и разработки принципов построения перспективной системы ТОР ВВТ ПВО в ОАО ГПТП "Гранит" с участием автора был проведен анализ основных организационно-технических и технологических процессов, подлежащих реализации как в составе существующей системы ТОР ВВТ ПВО, так и в перспективной системе ТОР [2, 4, 5].
Наиболее существенные функциональные состояния образцов ВВТ и переходы образцов ВВТ из одного функционального состояния в другое в процессе их эксплуатации, технического обслуживания и ремонта представлены в составе функциональной модели ТОР рис. 2.1.
За исходное принимается ( 1 ) исправное состояние обслуживаемого образца ВВТ. В этом состоянии образец ВВТ находится ограниченное время — вследствие постоянного воздействия на техническое состояние образца совокупности деструктивных факторов.
Анализ структуры подсистемы управления техническим состоянием ВВТ ПВО
Подсистема управления техническим состоянием ВВТ ПВО является функциональной составной частью системы ТОР (РСО) парка ВВТ ПВО (см, рис. 2.3). В связи с этим средства этой подсистемы имеют те же 3 структурных уровня, что и система ТОР парка ВВТ ПВО в целом (см. рис, 2.1),
Как было показано в главе 2 при анализе и синтезе системы ТОР парка ВВТ ПВО» верхний уровень системы ТОР (см. рис. 2Л) составляют военно-ремонтные предприятия, осуществляющие капитальный ремонт и восстановление ресурса средств ВВТ с истекшими сроками эксплуатации до капитального ремонта (с выработанным ресурсом). Соответственно, верхний уровень подсистемы управления техническим состоянием ВВТ ПВО будут составлять совокупность технологического оборудования процессов и производственного персонала ремонтных предприятий, обеспечивающих (во взаимодействии со средствами подсистемы контроля технического состояния ремонтируемых ВВТ и их составных частей) восстановление работоспособного состояния ремонтируемых ВВТ,
Второй (промежуточный) уровень подсистемы управления техническим состоянием ВВТ составляют технологическое оборудование, технологические процессы и технический персонал региональных ремонтных органов. Круг решаемых задач этого уровня подсистемы управления техническим состоянием ВВТ (как это было показано на функциональной модели системы ТОР парка ВВТ рис. 2.1) включает восстановление работоспособности отказавших ВВТ путем проведения среднего ремонта (с заменой или ремонтом части отказавших агрегатов), а также пополнение ЗИП-0 и ведение (пополнение) комплектов ЗИП-Г номенклатуры ВВТ, находящихся в зоне ответственности обслуживаемой группировки ВВТ ПВО ВВС,
Нижний уровень подсистемы управления техническим состоянием ВВТ составляют комплекты ЗИП-О, приданных (временно направляемых на период проведения работ) технических средств войскового ремонта, эксплуатационный и ремонтный персонал, а также перебазируемые ремонтные органы,
В результате исследований, проведенных в ОАО ГПТП «Гранит» при участии автора в рамках НИР «Союзник» [1,2] было установлено, что технологические возможности существующих ремонтных предприятий позволяют решать весь необходимый комплекс задач по восстановлению работоспособности существующей номенклатуры ВВТ ПВО и их составных частей. Основную проблему составляют большое количество образцов ВВТ, подлежащих капитальному ремонту, которое превышает производственные возможности существующих предприятий. Кроме того, из-за ограниченного финансирования работ по капитальному ремонту и недопустимости дальнейшего снижения боеготовности парка ВВТ ПВО, в современных условиях и на перспективный период более актуальным является продление технического ресурса (срока эксплуатации) образцов ВВТ за счет войскового ремонта и войсковой модернизации образцов ВВТ на местах их дислокации, В связи с этим при совершенствовании системы ТОР ВВТ ПВО на перспективный период (при организации перспективной системы РСО парка ВВТ ПВО) совершенствование верхнего уровня подсистемы управления техническим состоянием ВВТ, как и для ранее рассмотренной подсистемы контроля технического состояния ВВТ, будет включать обновление изношенного и морально устаревшего технологического оборудования, а также освоение дополнительных технологических процессов капитального ремонта новых видов ВВТ. Учитывая, что существенного обновления парка ВВТ ПВО в ближайшие 5-НО лет не ожидается, основной объем работ по восстановлению работоспособности существующего и пер 86 елективного парка ВВТ ПВО ложится на нижний и промежуточный (второй) уровни подсистемы управления техническим состоянием ВВТ.
Из функциональной модели системы ТОР ВВТ ПВО рис. 2.1 и проведенных исследований [1, 2, 29, 48 и др.] следует что основную роль при выполнении работ по управлению состоянием ВВТ (путем технического обслуживания и ремонта образцов ВВТ на местах их дислокации) должны будут играть в перспективный период перебазируемые ремонтные органы (РО). Перебазируемые ремонтные органы являются технологической основой региональных ремонт-но-восстановительных подразделений группировок ВВТ ПВО, а также основными технологическими средствами при проведении работ по техническому обслуживанию и войсковому ремонту образцов ВВТ на местах их дислокации (с участием выездных бригад специалистов промышленных предприятий).
Таким образом, для выработки путей совершенствования подсистемы восстановления образцов ВВТ перспективной системы РСО парка ВВТ ПВО необходимо было провести анализ состояния существующих перебазируемых ремонтных органов, определить направление работ по их совершенствованию и развитию, выработать и обосновать их принципы построения.
При анализе и синтезе перспективной системы ТОР парка ВВТ по критерию готовности (см. главу 2) было показано, что основное влияние на повышение уровня готовности образцов ВВТ оказывает снижение продолжительности времени Тв восстановления работоспособности образца ВВТ после отказа. Кроме этого, уровень готовности К} образцов ВВТ зависит от продолжительности времени Тш наработки до очередного отказа. В свою очередь, продолжительность времени THl наработки образца ВВТ до очередного отказа зависит от качества проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту образца ВВТ. Исходя из этого, анализ существующей номенклатуры перебазируемых ремонтных органов и оценка их пригодности для применения в составе перспективной системы РСО парка ВВТ ПВО основывались на следующих критериях: 1) степень физического износа; 2) уровень морального старения; 3) полнота решения задач по ТОР составных частей обслуживаемых образцов ВВТ; 4) пригодность для проведения работ по ТОР современных образцов ВВТ 4- -5 поколений и перспективных образцов ВВТ (ожидаемых к постановке на вооружение в период до 2015 года); 5) производительность; 6) экономическая эффективность.
