Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Структура и состав авиационной транспортной системы как объекта управления
1.1 Особенности авиационной транспортной системы как объекта управления 10
1.2 Анализ моделей и методов управления авиационными транспортными систем м с п зиции безопасности полетов
1.3 Задачи управления авиационной транспортной системой с позиции безопасности полетов 25
1.4 Постановка задачи управления авиационными транспортными системами по критерию безопасности 32
1.5 Основные этапы решения задачи 34
1.6 Системный анализ авиационных транспортных систем для управления по критерию безопасности полетов 35
1.7 Выводы 40
ГЛАВА 2. Модели и алгоритмы управления авиационной транспортной системой по критерию безопасности полетов 41
2.1 Методы приведения и достраивания событий в авиационных транспортных системах 41
Модели и алгоритмы формального синтеза дерева событий для авиационной транспортной системы 64
Определение и классификация минимальных сечений деревьев событий 72
2.4 Выводы
ГЛАВА 3. Модели и алгоритмы вероятностного анализа безопасности функционирования авиационных транспортных систем 78
3.1 Математическая модель определения вероятности возникновения аварии для трехэлементных минимальных сечений деревьев событий 78
3.2 Математическая модель определения вероятности возникновения аварии для четырехэлементных минимальных сечений деревьев событий 84
3.3 Вычислительный эксперимент с классом многоэлементных минимальных сечений деревьев событий 88
3.4 Общая схема решения задачи управления авиационной транспортной системой по критерию безопасности полетов 97
3.5 Выводы 99
ГЛАВА 4. Опыт разработки и внедрения моделей и алгоритмов в составе программно информационных комплексов авиационных транспортных систем
4.1 Реализация основных результатов диссертации в программно-информационном комплексе ФАНАТ 100
4.2 Опыт внедрения основных результатов исследований в структурных подразделениях предприятий и организаций
4.3 Выводы 115
Заключение 116
Библиографический список
- Постановка задачи управления авиационными транспортными системами по критерию безопасности
- Модели и алгоритмы формального синтеза дерева событий для авиационной транспортной системы
- Математическая модель определения вероятности возникновения аварии для четырехэлементных минимальных сечений деревьев событий
- Опыт внедрения основных результатов исследований в структурных подразделениях предприятий и организаций
Введение к работе
Актуальность темы. Интенсивное развитие отечественного авиастроения, выход на зарубежные рынки авиаперевозок, надежное обеспечение обороноспособности страны невозможно обеспечить без значительного повышения уровня безопасности полетов, снижения количества и тяжести аварий и катастроф.
Исследования в области повышения безопасности авиационных перевозок в настоящее время интенсивно ведутся на стыке многих наук, например, таких как авиастроение, машиностроение, приборостроение, материаловедение, информатика, теории управления, физика, математика, медицина и т.д.
Один из перспективных путей решения данной проблемы связан с применением теории системного анализа и современных средств обработки информации для совершенствования математического обеспечения систем управления авиационной транспортной системы, надежность функционирования которой непосредственно влияет на безопасность полетов.
Разработка теоретических основ построения данных систем управления было осуществлено в работах таких отечественных и зарубежных ученых как Г.В.Новожилов, Г.И.Марчук, Ю.Б.Гермейер, Э.Фейгенбаум, Д.Уотермен, И.А.Прангишвили, Д.А.Поспелов, Г.С.Поспелов, О.И.Ларичев, Ю.И.Клыков, Э.В.Попов, А.Ф.Резчиков и других. В результате практического использования теоретических результатов этих исследований в СССР и России, США, европейских и других странах созданы и хорошо зарекомендовали себя комплексы автоматизированного управления сложными системами, в т.ч. авиационными транспортными, по критериям эффективности функционального применения, финансово-экономическим результатам, достижения заданных целевых функций и другим.
Тем не менее, в специальной литературе в настоящее время практически отсутствуют сообщения об автоматизированных комплексах, позволяющих осуществить управление авиационными транспортными системами по критерию безопасности полетов, а также режиме реального времени количественно оценить вероятность возникновения наиболее распространенных видов аварий и катастроф для воздушных судов, входящих в состав этих систем.
Приведенные выше соображения обуславливают актуальность, экономическую целесообразность и практическую значимость данного диссертационного исследования, посвященного совершенствованию математического обеспечения, используемого при управлении авиационными транспортными системами (АТС), за счет разработки новых моделей, алгоритмов и комплексов программ для их управления по критерию безопасности полетов.
Основные результаты диссертации являются составной частью фундаментальных научных исследований, выполняемых Институтом проблем точной механики и управления РАН (№ темы 01201156340). Кроме того, диссер-
тационная работа соответствует темам основных научных исследований, проводимых в течение ряда лет на кафедрах «Системотехника» и «Информационные системы» Саратовского государственного технического университета.
Цель исследования диссертации заключается в разработке нового, более совершенного математического и информационно-алгоритмического обеспечения, применение которого позволит реализовать управление авиационными транспортными системами по критерию безопасности и в режиме реального времени определить вероятность возникновения аварий и катастроф для воздушных судов, входящих в состав этих систем.
Объектом исследования являются процессы функционирования авиационных транспортных систем.
Методы исследования. В диссертации использованы методы теории управления, функционального анализа, теории графов, теории множеств, математической логики, динамического программирования, искусственного интеллекта, имитационного моделирования, теории дифференциальных уравнений, концептуального и логического проектирования баз данных распределенной структуры.
Научная новизна:
-
Выполнена формализация и разработана постановка задачи оптимального управления авиационной транспортной системой по предложенному и обоснованному в диссертации критерию безопасности полетов воздушных судов.
-
Разработаны более эффективные математические модели и алгоритмы синтеза деревьев событий высокой размерности для оперативного управления авиационной транспортной системой по критерию безопасности полетов. Развиты математические модели и алгоритмы компьютерного синтеза деревьев событий АТС и поиска минимальных сечений этих деревьев, что позволило повысить оперативность и качество принимаемых решений при анализе вероятности возникновения катастрофических ситуаций воздушных судов.
-
Предложена математическая модель, позволяющая в режиме реального времени аналитически определить вероятность возникновения катастрофы воздушного судна для трехэлементных минимальных сечений дерева событий.
-
Разработан и обоснован алгоритм минимизации вероятности катастрофы воздушного судна за счет выбора оптимальной интенсивности восстановления отказов и нарушений функционирования отдельных элементов авиационной транспортной системы. Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая
значимость диссертации заключается в разработке нового математического обеспечения для управления авиационными транспортными системами по критерию безопасности полетов, позволяющего минимизировать вероятность возникновения аварии или катастрофы воздушных судов за счет выбора оптимальной интенсивности восстановления отказов и нарушений функционирования отдельных элементов авиационных транспортных систем.
Практическая значимость основных результатов диссертационного исследования связана с созданием типового информационно-программного обеспечения, используемого при управлении авиационными транспортными системами.
Разработанные теоретические положения диссертации, подтвержденные в процессе апробации и внедрения полученных результатов, позволяют рекомендовать для практического использования в составе математического обеспечения систем управления АТС:
эффективные модели и алгоритмы управления авиационными транспортными системами по критерию безопасности полетов воздушного судна;
тиражируемое программное обеспечение, реализующее разработанные модели и алгоритмы управления в информационных системах авиационного транспортного предприятия;
опыт создания и методику внедрения разработанного типового математического и программного обеспечения как составной части интегрированной системы управления авиационной транспортной системы ОАО «Ил».
Достоверность теоретических разработок, научных положений и выводов подтверждается корректностью применения математического аппарата теории управления, функционального анализа, теории дифференциальных уравнений, согласованностью результатов теоретических расчетов с данными, определенными в процессе практической апробации работы, имитационным моделированием управляемых процессов, а также натурными экспериментами с математическим обеспечением информационных систем производственного назначения.
Выносимые на защиту результаты:
-
Математическое обеспечение в виде постановок задач, формальных моделей, методик и алгоритмов, позволяющее осуществить управление авиационной транспортной системой по критерию безопасности полетов.
-
Математические модели машинного синтеза деревьев событий высокой размерности, используемые при анализе вероятности возникновения катастрофических ситуаций у воздушных судов в процессе эксплуатации авиационной транспортной системы.
-
Алгоритмы решения комплекса задач управления авиационной транспортной системой, позволяющие минимизировать вероятность возникновения наиболее распространенных аварий и катастроф воздушных судов за счет использования математического аппарата продукционных моделей и логических функций.
-
Информационно-программное обеспечение, реализующее основные результаты диссертационного исследования в виде задач, моделей, алгоритмов и комплексов программ в структурных подразделениях авиационной транспортной системы.
-
Опыт создания и эксплуатации разработанного тиражируемого математического и программного обеспечения как составной части типовой си-
стемы автоматизированного управления авиационно-транспортным комплексом.
Реализация и внедрение результатов исследований. Основные тео
ретические положения диссертационной работы в виде постановок задач, ма
тематических моделей, методик, алгоритмов и комплексов программ были
внедрены в структурных подразделениях предприятия
ОАО «Ил» (г. Москва), использованы в учебном процессе специальности 22.02.20 «Автоматизированные системы обработки информации и управления» Саратовского государственного технического университета, а также применены при решении ряда других важных народнохозяйственных задач.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 58-м Международном семинаре по безопасности полетов (IASS), 5-й Международной конференции «Управление развитием крупномасштабных систем» (Москва, 2011); на научных семинарах кафедр «Системотехника» и «Информационные системы» Саратовского государственного технического университета; на кафедре «Дискретная математика и математическая кибернетика» Саратовского государственного университета; на научно-практических семинарах лаборатории «Системные проблемы автоматизации и управления в машиностроении» Института проблем точной механики и управления РАН.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 13 печатных работ в научных сборниках и материалах научно-технических конференций, в том числе 4 статьи опубликованы в ведущих научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка литературы из 102 наименований и приложения. Объем работы составляет 135 страниц, 38 рисунков, 2 таблицы.
Постановка задачи управления авиационными транспортными системами по критерию безопасности
Один из подходов заключался в использовании определенных значений некоторых параметров движения самолета ("критериальный подход") в качестве критериев возникновения особых ситуаций [80]. Недостаточная эффективность этого подхода определяется тем, что он не соответствует идеям, заложенным в понятие "степень опасности особой ситуации", который заключается в "степени удаленности" возникшей ситуации от катастрофы. Анализ показывает, что в общем случае достижение того или иного значения параметра само по себе не определяет степень опасности, хотя для отдельных ФО с определенными допущениями можно использовать критериальный подход (правда только для оценки катастрофической ситуации).
Более продуктивной представляется идея использования в качестве критерия степени опасности условную вероятность перехода рассматриваемой ситуации в катастрофическую (метод "коэффициентов опасности") [8]. При этом искомые вероятности ("коэффициенты опасности") должны определяться статистическим путем по материалам эксплуатации или с помощью имитационного моделирования. Методические проблемы, трудоемкость и стоимость этой работы очень велики, при этом полученные результаты могут быть использованы только для данного типа самолета и для рассмотренных ФО, для каждого нового самолета и других ФО работу пришлось бы практически полностью повторять.
Для оценки критичности опасностей в АТС предложен метод «достраивания событий» [40]. Данный метод заключается в том, что рассматриваются все возможные пути перехода из рассматриваемого состояния, например, возникшего в результате функционального отказа Ф0 Ф , где Ф - множество функциональных отказов, в состояние, признанное катастрофическим. Процесс достраивания заключается в том, что к исходному событию добавляются события из следующих множеств: - множество функциональных отказов Ф \ {Ф0 } ; - множество У возможных значений параметров ОУЭ; - множество Э возможных ошибочных действий экипажа по выполнению предписанных функций. Могут быть рассмотрены и другие множества событий, влияющих на возникновение особых ситуаций, например ошибочные действия службы управления воздушным движением (УВД ), ошибочные действия наземного персонала при выполнении технического обслуживания (ТО). Метод достраивания событий базируется на следующих основных положениях: - степень опасности ФО определяется возможностью того, что развитие ситуации приведет к катастрофе; - катастрофа определяется возникновением определенных событий, связанных с состоянием самолета и его систем. Множество К этих событий является ограниченным и может быть определено заранее, независимо от типа самолета; - множества ФО систем самолета, возможных ошибочных действий экипажа, службы УВД, наземного персонала, множество возможных значений параметров ОУЭ являются конечными и могут быть перечислены заранее. Процесс "достраивания" можно рассматривать как решение уравнений вида Ф0 п X = К. где Кг. є К , из которых требуется найти X - последовательность из элементов множества дополнительных событий У\J3 J0\{Ф0} . Модели и методы определения вероятностей опасностей наиболее хорошо разработаны для ВС и реализованы в виде нормативных документов [75], [79]. Модели и методы определения опасностей и их вероятностей в эксплуатации основаны на экспертном анализе событий в эксплуатации и их классификации в соответствии с требованиями. События классифицируются по степени опасности, по группам причин, анализируются тренды. Соответствующие процессы описаны в [86, 87, 100]. Прямой связи с моделями, принятыми при разработке ВС эти документы не предусматривают.
Для анализа риска в АТС [101] рассматриваются несколько моделей. Одна из них модель SHEL, названная так по первым буквам английских названий ее четырех компонентов: Software (S) – Процедуры (процедуры, обучение, средства обеспечения и т. д.); Hardware (H) – Объект (машины и оборудование); Environment (E) – Среда (эксплуатационные условия, в которых должны функционировать остальные компоненты системы L-H-S); Liveware (L) – Субъект (люди на рабочих местах). В центре модели SHEL помещаются люди и рассматриваются интерфейсы людей с остальными частями модели, в том числе с другими людьми. Рассматриваются предусмотренные процессы (технические, организационные, документы) и их взаимодействие с оператором. Ошибки оператора могут привести к различными последствиям и рискам в различных условиях. Модель SHEL является концептуальной и для реализации в рамках управления АТС требует разработки моделей процессов, моделей ошибок оператора и моделей интерфейсов оператора и п роцДерссуоговй. моделью, предлагаемой в [101], является модель Джеймса Ризона [97], известная также как модель «швейцарского сыра» (рис.1.8). Согласно этой модели, для того чтобы произошло авиационное происшествие, требуется одновременное воздействие ряда нескольких факторов, каждый из которых необходим, но сам по себе недостаточен для данного нарушения защиты системы.
Происшествие «заложено» в систему в виде «спящих» факторов и проявляется при сочетании этих факторов с активными причинами, которые служат пусковыми факторами для возникновения «цепей Ризона».
Модели и алгоритмы формального синтеза дерева событий для авиационной транспортной системы
Например, формирование модели состояния комплектующего элемента производится с помощью библиотеки моделей состояния, которая содержит каталог моделей состояния и состоит из двух частей. В первой части содержится база данных моделей состояния, в которую входят модели состояния комплектующих элементов, полученные на основе ранее проведенных анализов объектов и моделей состояния стандартных комплектующих элементов. Вторая часть содержит модуль формирования моделей состояния комплектующих элементов, который используется для получения моделей состояния комплектующих элементов, отсутствующих в первой части библиотеки. Эта часть библиотеки моделей состояния содержит стандартные типы связей комплектующих элементов, стандартные типы их сигналов, стандартные типы параметров этих сигналов, стандартные типы значений каждого из этих параметров сигналов, стандартные типы нарушений этих значений параметров сигналов.
Упомянутый тип связи определяется приемным и (или) передающим комплектующим элементом технического объекта, принимающим и (или) передающим входной и (или) выходной сигнал. Входные и выходные сигналы комплектующего элемента могут быть электрические (аналоговые и цифровые), механические, гидравлические, звуковые, речевые, видео, фото и т.д.
Для каждого вида нарушения значения того или иного параметра выходных сигналов записываются его причины в виде логического уравнения. В качестве причин указываются виды отказов, составляющих исследуемый технический объект комплектующих элементов и виды нарушения значений параметров входных сигналов. Каталог библиотеки моделей состояния использует классификатор моделей состояния, позволяющий найти в библиотеке моделей состояния для конкретного элемента. Разработанные модели состояния комплектующих элементов передаются в средство 5 хранения моделей состояния комплектующих элементов исследуемого технического объекта. Особенностью предлагаемого способа является то, что предлагаемая модель состояния каждого комплектующего элемента дает полную характеристику его возможных отказов или нарушений в его работе. Эта особенность позволяет рационализировать процесс построения модели нарушенного функционирования технического объекта.
Следующим этапом является создание электронной модели исследуемого технического объекта. Этот этап осуществляется в средстве 6 создания электронной модели технического объекта и выполняется в соответствии с конструкторской и (или) технологической документацией на этот технический объект на основании уже разработанных моделей состояния каждого из комплектующих элементов, полученных в средстве 4 разработки модели состояния.
В этом средстве 6 создания электронной модели технического объекта используются разработанные модели состояния комплектующих элементов исследуемого технического объекта. В АРМ 11 средства 6 создания электронной модели технического объекта на основании конструкторской и (или) технологической документации на этот технический объект производится определение выходных сигналов моделей состояния каждого комплектующего элемента, которые являются входными сигналами для моделей состояния других комплектующих элементов этого технического объекта. Эти связи выходов и входов запоминаются в запоминающем средстве 13 в АРМ 11 средства 6 создания электронной модели технического объекта в качестве электронной модели соединений комплектующих элементов исследуемого технического объекта.
Далее оператор АРМ 11 средства 6 создания электронной модели технического объекта выявляет так называемые поглощенные нарушения выходных сигналов моделей состояния комплектующих элементов, т.е. нарушения выходных сигналов моделей состояния комплектующих элементов, являющиеся причинами нарушений выходных сигналов моделей состояния других комплектующих элементов. Оставшиеся не поглощенными нарушения выходных сигналов моделей состояния комплектующих элементов запоминаются в запоминающем средстве 13 АРМ 11 средства 6 создания электронной модели технического объекта вместе с поглощенными ими нарушениями выходных сигналов комплектующих элементов как состояния нарушенного функционирования исследуемого технического объекта в целом.
Как отмечено выше, конкретный вид метода создания электронной модели технического объекта зависит как от самого исследуемого технического объекта, т.е. его функционального назначения и структуры, так и от составляющих его комплектующих элементов и, в особенности, от полученных моделей состояния комплектующих элементов.
Как видно из приведенного описания работы средства 6 создания электронной модели технического объекта, в заявленном способе, в отличие от способа по патенту США №5796990, созданная электронная модель учитывает поглощенные нарушения выходных сигналов моделей состояния комплектующих элементов различных типов с различными видами отказов. Этот момент является еще одним отличием, которое позволяет свести к минимуму процесс построения модели нарушенного функционирования технического объекта.
Математическая модель определения вероятности возникновения аварии для четырехэлементных минимальных сечений деревьев событий
Для реализации разработанных моделей и алгоритмов управления авиационной транспортной системой по критерию безопасности; разработано типовое информационно-программное обеспечение, позволяющее реализовать данные модели и алгоритмы в составе математического обеспечения систем автоматизированного управления АТС; предложена и обоснована методика и систематизирован опыт внедрения основных результатов диссертации в структурных подразделениях предприятий Объединенной авиастроительной корпорации (ОАО «ОАК») и ОАО «МВЗ им. М.Л Миля».
Разработанное математическое обеспечение реализовано в программно-технологическом комплексе (ПТК) ФАНАТ и в пакете программ «Информационная система для поддержки принятия решений при управлении АТС».
ПТК ФАНАТ (Функциональный Анализ Надежности Техники), предназначен для проведения анализа надежности и безопасности функционирования технического объекта (в нашем случае – воздушного судна или другой составной части АТС). Инструментом проведения анализа надежности и безопасности является анализ функциональных отказов, а методической основой - метод приведения.
В рамках метода приведения даются формализованные определения ряду понятий и терминов, используемых при проведении анализа. В связи с этим указанные понятия и термины приобретают строгий характер, и, самое главное, однозначно определяются для конкретной конструкции системы ВС. При проведении анализа функциональных отказов на основе метода приведения решаются следующие проблемы:
1. Решена проблема полноты перечня ФО и определение перечня ФО перестает быть своего рода «искусством», а становится инженерным методом;
2. Перечень ФО перестает зависеть от квалификации исполнителя, его взглядов на понятие «функция системы» и других индивидуальных навыков исполнителя;
3. Метод приведения позволяет автоматизировать процесс определения перечня ФО системы и их причин.
Целью проведения анализа надежности и безопасности полета является формирование Модели надежности и безопасности полета (МНиБ) ВС. МНиБ описывает свойства надежности и безопасности полета, заложенные в конструкцию ВС при его разработке, и используется на всем жизненном цикле ВС для контроля и поддержания эксплуатационных и потребительских характеристик ВС в конкретных условиях эксплуатации. МНиБ учитывает все возможные нарушения функционирования комплектующих изделий (КИ) систем ВС и описывает последствия этих нарушений с позиции обеспечения безопасности полета, регулярности полета, регулярности вылета, системы технического обслуживания и ремонта (ТОиР), послепродажного обслуживания (ППО) и др. В полной мере этим требованиям отвечает МНиБ на основе анализа функциональных отказов (АФО) систем ВС. Следует отметить, что МНиБ требуется не только для сертифицированных ВС. Каждое ВС, на которое распространяются процедуры поддержания летной годности (ЛГ), требования эффективности эксплуатации, послепродажного обслуживания (ППО) должно иметь МНиБ.
ПТК ФАНАТ (разработка ОАО «ПРОГРАММПРОМ») относится к новому поколению программных инструментов для анализа надежности и безопас-101
ности полета. Отличие от предыдущего поколения (представлено программными продуктами фирм ALD (Израиль), ReliaSoft (США), ItemSoftware (Великобритания, США), Isograf (Великобритания, США) и др.) заключается в модельно-ориентированном подходе. Близкий подход применяется, например, в программном продукте MADe, представленным австралийской компанией PHM Technology,
В таблице 4.1 приведено сравнение функциональности ФАНАТ 2.4 и программных продуктов (ПП) первого поколения (ПП, основанные на военном стандарте США MIL1629A) Табл.4.1 № п/п Основные задачи, решаемы при проведении анализа отказобезопасности изделий (систем) ФАНАТ(model basedapproach) ПП первогопоколения(MIL 1629A) 1. Формирование моделей нарушенного функционирования элементов систем + 2. Формирование функциональной структуры системы + 3. Идентификация функций системы автоматически 4. Идентификация видов нарушения функций системы (отказных состояний, функциональных отказов) автоматически вручную 5. Определение зависимых видов нарушения функций системы (поглощение) + 6. Формирование сочетаний и объединений нарушений функций системы + 7. Анализ причин нарушений функций системы в форме:- логических уравнений- деревьев неисправностей + автоматически -вручную 8. Формирование анализа видов и последствий ФО (АВФО) + 9. Анализ общих причин (зонный анализ и анализ специфических факторов) + 10. Обеспечение прослеживаемости результатов анализа отказобезопасности на всех уровнях автоматически вручную Модельно-ориентированный подход характеризуется следующими отличительными свойствами.
Ключевым понятием является модель функционирования каждого элемента анализируемой системы. Эта модель не зависит использования элемента в конкретной конструкции и включает описание входных и выходных сигналов и их нарушений. Частью модели элемента являются и традиционные виды отказов.
С помощью моделей элементов и их соединений в конкретной конструкции моделируется анализируемая система в целом.
Нарушения функционирования системы алгоритмически связаны с нарушениями функционирования составляющих систему элементов.
Такой подход позволяет алгоритмизировать получение перечня ФО и их причин и, как следствие, устранить субъективный фактор при проведении анализа надежности и безопасности полета. Точнее, можно сказать, что субъективность становится контролируемой, т.к. результат определяется моделями элементов, которые всегда можно уточнить и дополнить.
В 2008-2009 г.г. была осуществлена опытная эксплуатация ПП ФАНАТ на ОАО «МВЗ им. М.Л. Миля» и на ОАО «АК им. С.В. Ильюшина». В настоящее время ПТК ФАНАТ используется в этих организациях, а также в некоторых подразделениях ОАО ОАК (Объединенная авиастроительная корпорация) для проведения анализа надежности и безопасности полета.
В целях формирования системы управления АТС по критерию безопасности полета с помощью ПТК ФАНАТ формируется МНиБ для ВС (или других составных частей АТС), и в первую очередь полный перечень ФО. На рис. 4.1 приведена функциональная схема ПТК ФАНАТ.
Опыт внедрения основных результатов исследований в структурных подразделениях предприятий и организаций
Модель технического состояния (МТС) агрегата описывает входные и выходные сигналы агрегата, параметры входных и выходных сигналов, возможные значения параметров входных и выходных сигналов, возможных видов отказов элемента и их количественные характеристики, возможные нарушения параметров входных и выходных сигналов и их причины. МТС классифицируются следующим образом.
Группы моделей объединяют модели по видам входных и выходных сигналов. Входные и выходные сигналы могут быть электрическими, механическими, гидравлическими, звуковыми, речевыми, видео, фото и т.д. Типы моделей объединяют модели по характеру преобразования входных сигналов в выходные. Рассматриваются следующие типы моделей: Соединитель – входной сигнал без преобразования (или преобразованием пренебрегаем) передается на выход.
Переключатель – входной сигнал без преобразования (или преобразованием пренебрегаем) передается на выход при определенных условиях Преобразователь – в агрегате происходит любого вида преобразование входных сигналов в выходные.
Для каждого типа модели определены стандартные типы входных и выходных сигналов (типы сигналов определяют назначение сигнала, например, управление, сигнализация, тест и т.д.).
Модели одной группы и одного типа отличаются количеством входных и выходных сигналов одного типа. МТС содержит следующие атрибуты. 1. Количество входных и выходных сигналов каждого вида и типа. 2. Параметры каждого сигнала. 3. Возможные характерные значения параметров. 4. Возможные типовые нарушения значений параметров входных и выходных сигналов 5. Возможные виды отказов агрегатов модели и диапазон значений их интенсивностей отказов 6. Причины нарушений параметров выходных сигналов. В качестве причин рассматриваются виды отказов и нарушения параметров входных сигналов. Каждый атрибут МТС формализован.
Форма для выбора группы моделей комплектующего изделия Определение параметров модели технического состояния комплектующего изделия осуществляется с помощью формы, представленной на рис.4.4, на котором обозначено: 1 – Формирование новой модели, отсутствующей в базе данных. Процесс формирования модели строго формализован и осуществляется в режиме меню. 2 – Выбор параметров модели из набора стандартных параметров для данного типа модели. Список имеющихся в базе данных моделей данного типа и их уникальные коды. 4 – Получение информации из базы данных по конкретным изделиям, имеющих данный тип модели и пополнение этого перечня.
Для самолета Ил-96-300 общее количество наименований комплектующих изделий систем превышает 10 000, при этом количество примененных моделей не превышает 300. Многие разные по физическим принципам функционирования изделия имеют одинаковые модели технического состояния. Это позволяет существенно повысить эффективность работы по анализу отказобезопасности систем.
Проведение АФО. Формирование спецификации анализируемой системы. Спецификация определяет «лицо» системы с позиции проведения АФО. Спецификация формируется с ранних стадий развития проекта системы. В дальнейшем в нее вносятся необходимые изменения. Это позволяет отслеживать изменение облика системы в процессе проектирования и сравнивать варианты конструкции системы с позиции надежности и безопасности полета. По каждому комплектующему изделия спецификация содержит всю информацию, позволяющую идентифицировать компонент системы на чертеже и в реальной конструкции. Принципиальным моментом является то, что для каждого компонента системы должна быть указана модель технического состояния (указывается код модели). Это позволяет в дальнейшем строить модель системы в целом и модели на следующих уровнях иерархии. На рис. 4.5. представлена форма для определения спецификации системы.
Этап 3. Проведение АФО. Определение выходных агрегатов и исходного перечня ФО анализируемой системы.
Перечень ФО формируется автоматически на основании видов нарушения параметров выходных агрегатов в соответствии с алгоритмом приве-109 дения. Для этого необходимо указать соединения компонентов системы друг с другом и их связи с внешними для системы компонентами. Изделие Мод. самолета Система Системы на выходе Ил 112В Ил 76МД ЭОА Ил Э6 300 Ил Э6 400Т 02300 л 02420 02430 02500 026 02710 с, Единый каталог I Занести в Каталог Соединения агрегатов Записать связи - SPACE, посмотреть назначение и чертеж - любая алфавитая клавиша Наименование Тип у / Позиция Размещение Код1 _