Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Безотказная работа устройств железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) является основой для обеспечения заданного уровня пропускной и провозной способности железных дорог. Оценка качества работы хозяйства автоматики и телемеханики напрямую зависит от количества отказов устройств ЖАТ и определяется динамикой числа отказов. Поэтому особую актуальность приобретает разработка научно обоснованного подхода к управлению надежностью, охватывающего полный жизненный цикл (ЖЦ) радиоэлектронных устройств (РЭУ) ЖАТ. Реализация такого подхода позволит в короткие сроки существенно снизить число отказов устройств ЖАТ за счет увеличения их реальной наработки на отказ, доведя качество технологии их изготовления до современного уровня и, в конечном итоге, обеспечить конкурентоспособность создаваемой и выпускаемой в интересах ОАО «РЖД» аппаратуры ЖАТ.
Известны эффективные методы повышения надежности РЭУ на этапе их разработки и проектирования, изложенные в работах Сапожникова В.В., Са-пожникова Вл.В., Шаманова В.П., Шишлякова А.В., Кравцова Ю.А., Михайлова А.Ф., Шавыкина И.А., Петрухина Б.Н., Жидомирова Е.М., Безродного Б.Ф., Северцева Н.А., Андреева А.Н., Блинова А.В., Юркова Н.К., Половко A.M., Б.М.Ведерникова, Нечипоренко В.И.
Широкое применение нашли подходы к обеспечению надежности образцов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) при ее производстве, разработанные Глудкиным О.П., Гуровым А.И., Коробовым А.И., Гуткиным Л.С, Усмановым В.В., Пушкаревым Т.М., Кудрявцевым О.П., Безродным Б.Ф. Созданию методов повышения надежности РЭУ ЖАТ посвящены работы Шубинского И.Б., Горелика А.В., Каинова В.М., Новикова В.Н., Розенберга Е.Н., Лисенкова В.М., Шалягина Д.В., Неварова П.А., Орлова А.В., Ягудина Р.Ш. Однако, реализация отмеченных методов в полном объеме в рамках ЖЦ устройств ЖАТ не представляется возможной в силу финансовых ограничений, имеющих место на фоне значительного старения эксплуатируемых на железнодорожных линиях РФ технических средств ЖАТ. В связи с этим требуется гибкий механизм обеспечения высокой надежности РЭУ ЖАТ на всех этапах их ЖЦ с учетом результатов анализа причин отказов на эксплуатации. Следует заключить, что научное исследование, направленное на разработку научно-методического обеспечения управления надежностью устройств ЖАТ на всех этапах их ЖЦ, следует признать актуальным.
Сложившаяся проблемная ситуация обусловлена противоречием между возрастающими требованиями к надежности устройств ЖАТ и невозможностью их выполнения на основе традиционных методов оценки и управления надежностью в условиях интенсивного износа находящихся в эксплуатации РЭУ ЖАТ.
С учетом изложенного целью диссертационного исследования
является повышение эффективности управления процессом обеспечения надежности РЭУ ЖАТ на всех этапах их ЖЦ на основе разработки комплекса процедур и методик, составляющего методическую основу оценки и управления надежностью с учетом результатов анализа причин отказов, а также реальных условий производства и эксплуатации.
Исходя из сформулированных противоречия и цели исследования решаемая научная задача может быть определена как задача разработки методического обеспечения управления надежностью РЭУ ЖАТ на всех этапах их ЖЦ.
С учетом декомпозиции научной задачи необходимо провести исследование по следующим направлениям:
разработка процедуры управления надежностью РЭУ ЖАТ, охватывающую все этапы их ЖЦ;
разработка методики расчета показателей надежности РЭУ ЖАТ, дополнительно учитывающей конструктивные варианты их исполнения, особенности технологического процесса (ТП) производства, а также уровень технологического оснащения (ТОс) и системы менеджмента качества (СМК) предприятия, серийно их изготавливающего;
разработка методики прогнозирования показателей надежности РЭУ ЖАТ на основе статистических данных, поступающих с эксплуатации.
Объектом исследования в диссертации является система обеспечения надежности РЭУ ЖАТ на всех этапах их ЖЦ, а предметом - методы расчета показателей надежности РЭУ ЖАТ при их разработке и проектировании, а также оценки и прогнозирования по статистическим данным из эксплуатации.
Основные результаты исследования, выносимые на защиту:
Процедура управления надежностью РЭУ ЖАТ, охватывающая все этапы ЖЦ.
Методика расчета показателей надежности РЭУ ЖАТ, учитывающая конструктивные варианты их исполнения, особенности ТП производства, а также уровень ТОс и СМК серийно изготавливающего их предприятия.
Методика прогнозирования показателей надежности РЭУ ЖАТ на основе статистических данных, поступающих с эксплуатации.
Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, основывается на том, что анализ состояния и путей решения поставленной научной задачи проведен с учетом ее актуальности и потребности, обусловленных необходимостью решения важной проблемы, состоящей в повышении надежности РЭУ ЖАТ на всех этапах их ЖЦ. При формировании единого научно-методического подхода, составляющего основу решаемой задачи, были использованы методологические принципы, разработанные в трудах из-
вестных ученых в области надежности и качества, статистического оценивания и прогнозирования.
Научная новизна и теоретическая значимость диссертационной работы состоит в том, что в ней получены новые научные результаты:
Обоснована процедура управления надежностью РЭУ ЖАТ, которая позволяет не только получить расчетные и фактические (эксплуатационные) значения показателей их надежности, но и выявлять причины несоответствия уровня надёжности этих устройств заданным требованиям (нормативные значения), а также планировать мероприятия, которые с эксплуатационной и экономической точек зрения обеспечат необходимый уровень надежности РЭУ ЖАТ.
Разработана методика расчета показателей надежности РЭУ ЖАТ, которая в отличие от известных методик, учитывающих условия эксплуатации, позволяет повысить точность расчета путем учета через поправочные коэффициенты к интенсивности потока отказов (ИПО) особенности ТП производства и конструктивного исполнения РЭУ ЖАТ, а также уровень ТОс и СМК серийно изготавливающего их предприятия.
Разработана методика оценки достигнутых значений показателей надежности РЭУ ЖАТ, которая, в отличие от известных методик, направленных на построение ретроспективных оценок значений, изначально заложенных при производстве РЭУ ЖАТ, позволяет по статистическим данным из эксплуатации прогнозировать предстоящие значения нестационарного коэффициента их готовности.
Практическая значимость диссертационной работы обусловлена тем, что разработанные в ходе проведения исследований процедура и методики являются научно-методической основой для реализации АСУ надежностью РЭУ ЖАТ на всех этапах ЖЦ в рамках внедряемой в ОАО «РЖД» методологии УРРАН (управление ресурсами, рисками на основе анализа надежности). Результаты работы нашли применение при проведении практических работ по расчету значений показателей надежности выпускаемых и эксплуатируемых РЭУ ЖАТ, а также доведены до алгоритмов и программных комплексов АРОПН-1 и АРОПН-2, которые реализуют предложенную методику прогнозирования значений показателей надежности РЭУ ЖАТ по статистическим данным из эксплуатации и позволяют осуществлять в режиме реального времени мониторинг значений основных показателей надежности, например, нестационарного коэффициента готовности, и научно обосновывать продление сроков полезного использования конкретных РЭУ ЖАТ.
Апробация и публикации по теме работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на на Международной научно-технических конференциях «Надежность и качество» (г. Пенза, 2010 г.), на НТС кафедры «Же-
лезнодорожная автоматика, телемеханика и связь» МИИТ и ПКТБ ЦШ - ОАО «РЖД» (г. Москва).
По теме диссертации имеются 13 публикаций, из которых 5 публикаций в изданиях, входящих в перечень ВАК («Автоматика, связь, информатика» [1,2, 5]; «Известия Института инженерной физики» [3, 4]). В сборнике научных трудов «Совершенствование систем железнодорожной автоматики, телемеханики и связи» кафедры «Железнодорожная автоматика, телемеханика и связь» МИИТ [8, 9, 11, 12]; в депонированной в ВИНИТИ статье от МИИТа [7]; в сборнике научных трудов Международной научно-технической конференции «Надежность и качество» (2010 г.) [6], др. - 2.
Внедрение результатов исследований. Результаты диссертационного исследования реализованы 1) в департаменте автоматики и телемеханики ОАО «РЖД» (г. Москва) при технико-экономическом обосновании и разработке инвестиционного проекта «Обновления технических средств железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) на 2011 - 2013 г.г.», 2) в ПКТБ ЦШ - ОАО «РЖД» (г. Москва) при технико-экономическом обосновании и разработке стандарта ОАО «РЖД» «Управление ресурсами на этапах ЖЦ, рисками и анализом надежности. Системы, устройства и оборудование хозяйства автоматики и телемеханики. Технические требования».
