Актуальность и цели. Для повышения надежности и безопасности сложных критически важных систем при их длительной эксплуатации возникает необходимость использования современных подходов к оценке ресурса и срока службы с учетом эффекта асимметрии времени «прошлое - настоящее - будущее». Материалы и методы. Для реализации этой идеи проведен анализ расчета показателей долговечности по традиционным критериям длительной прочности и вероятностно-статистическим методам для систем, у которых искомый ресурс и срок службы составляет 30-50 и более лет, изготавливаемых малыми сериями, а иногда и вообще в единичных экземплярах. Показано, что использование современных методов функционального анализа может повысить точность прогноза состояния сложных макроскопических технических систем. Результаты и выводы. Сделаны выводы о возможности повышения характеристик надежности и безопасности СФСС при применении нового подхода, учитывающего фактор асимметрии времени в теории долговечности сложных технических систем. Например, основным теоретическим фундаментом является оценка внутреннего времени функционирования систем.
Надежность и качество сложных систем
2019. — Выпуск 1
Содержание:
Предложен новый метод преобразования временных рядов и изображений, аналогичный методу анализа изображений с помощью дистанционных преобразований. Метод отличается тем, что для трансформации используются не расстояния между бинарными точками, а их нелинейные комбинации по формулам, которые аналогичны по структуре формулам расчета различных видов потенциальной энергии. Суть метода состоит в следующем. На первом шаге используется бинаризация исходного черно-белого изображения или временного ряда. Далее двоичные пиксели (точки бинарного изображения) рассматриваются как взаимодействующие псевдочастицы. Преобразование выполняется с помощью скользящего окна. Для каждого положения скользящего окна вычисляется псевдопотенциал, который записывается в центральную точку окна. Рассмотрены два вида псевдопотенциалов: потенциал спин-спинового взаимодействия Изинга и кулоновский потенциал. Для временных рядов расчеты проводились при разных значениях ширины скользящего окна. Соединение полученных результатов было представлено в виде двухмерного изображения. Результаты данного 1D в 2D преобразования показали, что потенциальная трансформация дает более подробную информацию о скрытых паттернах по сравнению с непрерывным вейвлет-преобразованием.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Существующие методы оценки показателей долговечности сложных технических систем (ресурса, остаточного ресурса, срока службы) основаны на детерминированных и вероятностно-статистических идеях. Для структурно и функционально сложных систем, у которых искомый ресурс и срок службы составляет 30-50 и более лет, часто изготавливаемых малыми сериями, а иногда и уникальных, применение традиционных методов расчета показателей долговечности весьма проблематично. Поэтому использование современного математического аппарата функционального анализа может повысить точность прогноза состояния сложных макроскопических технических систем. Материалы и методы. Применялись методы оценки долговечности сложных динамических систем. Перспективным направлением в исследовании прогнозирования показателей долговечности высоко ответственных и особенно критически важных систем является применение теории операторов функционального анализа. С этой целью рассмотрены два класса операторов: операторы микроскопической и макроскопической энтропии и оператор внутреннего времени жизненного цикла систем «в модусах «прошлое-настоящее-будущее». Результаты. Подробно проанализированы взгляды и концепции философской и научной мысли о природе времени, а также постулаты модусов «прошлое - настоящее - будущее». Показаны детерминированные и вероятностно-статистические методы оценки показателей долговечности, требующие большого объема как экспериментальных данных, так и данных реальной эксплуатации объектов, что часто трудно выполнить. Введение нового понятия в теорию долговечности сложных технических систем «внутреннее» время играет важную роль в переходе от динамического, обратимого описания функционирования, характерного для классической механики, к вероятностному описанию. Выводы. Внутренне время оборудования сложных технических систем в корне отличается от астрономического времени, хотя оба имеют одинаковое измерение. Считается целесообразным применять новые математические методы функционального анализа для развития конкретных инженерных методик оценки долговечности сложных критически важных систем длительного использования с учетом эффекта асимметрии внутреннего времени.
Ключевые слова
Приведена аналитическая модель функционирования одиночного объекта в условиях контроля технического состояния. Рассмотрены три варианта модели: один вариант при постоянном периоде между проверками и два варианта при случайном периоде между проверками. Проведено сравнение этих вариантов и сделаны соответствующие выводы о влиянии характера периодического контроля и вида модели на уровень надежности объекта.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования является технология измерения величины и направления вектора амплитуды вибрационного перемещения исследуемой материальной точки, в основу которой положен сравнительный анализ изображений матрицы меток круглой формы, одно из которых получено при отсутствии вибрации, а другое - при ее наличии. Целью работы является формирование основных принципов оценки погрешности представленной измерительной технологии. Материалы и методы. Применен метод графического моделирования изображения круглой метки, обосновано научное положение первичной обработки измерительного сигнала, получаемого от вибрационного перемещения исследуемой материальной точки. Для описания концепции оценки погрешности предлагаемой измерительной технологии применены методы графического и численного моделирования и вероятностного прогнозирования. Результаты. Предложена адекватная математическая модель процессов формирования и преобразования изображения круглой метки при ее вибрационном перемещении по аппликате. Сформированы основные соотношения для вычисления амплитуды вибрационного перемещения исследуемой материальной точки по аппликате. Выработана концепция оценки погрешности технологии измерения амплитуды вибрационного перемещения исследуемой точки поверхности объекта контроля по аппликате на основе анализа размытия изображения круглой метки. Выводы. Предложенная математическая модель процессов формирования и преобразования изображения круглой метки при ее вибрационном перемещении по аппликате позволяет идентифицировать приращение радиуса изображения круглой метки при его вибрационном размытии в качестве измерительного сигнала, на основе которого может быть вычислена амплитуда вызвавшего его вибрационного перемещения. Сформированные основные соотношения позволяют практически осуществить такое вычисление. Выработанная концепция позволяет оценить погрешность измерения амплитуды вибрационного перемещения на основе известной погрешности измерения площади четкого изображения круглой метки на исходной позиции при отсутствии вибрации.
Ключевые слова
Развитие компьютерных технологий открывает широчайшие перспективы по внедрению сетей разнообразных датчиков. Развитие технологии беспроводной зарядки позволяет начать внедрять беспроводные сенсорные сети (БСС). Наличие многочисленных датчиков является необходимостью во многих сферах деятельности человека, например, нефтяная промышленность, авиационная сфера или агропромышленный комплекс. Использование БСС позволяет менять месторасположение датчиков и конфигурацию сети. Также перспективным направлением является использование искусственного интеллекта и технологий машинного обучения для оптимизации количества и качества данных. Использование БСС затрудняется особенностями использования технологии беспроводной зарядки и необходимостью осуществления построения выделенной сети для управления БСС и передачи данных.
Ключевые слова
Данная статья представляет из себя энциклопедическую заметку, несущую в себе информацию об электронных вакуумных приборах. Материал разделен на четыре смысловых раздела. В первом, введении, рассказано об устройстве электронных вакуумных приборов в общем виде, описаны основные элементы, из которых состоит типовой прибор, и вкратце охвачены вопросы производства и эксплуатации. Второй раздел, классификация, дает нам понять, что вакуумных электронных приборов существует великое множество, большинство из которых приведены в разделе в виде списка, а на некоторых авторы решили заострить особое внимание. В частности, внимания удостоились электронные лампы, а также их подвиды: диод, триод, тетрод, пентод. Приведены их условные графические обозначения и формулы, дающие представление об их основных параметрах, таких как крутизна и внутреннее сопротивление. Третий раздел сосредоточен на особо востребованной в наши дни разновидности электронных вакуумных приборов, вакуумном реле. Охвачен вопрос их применения, на примерах показаны области, в которых устройства нашли себе место. Дан обзор производящих компаний и списка их продукции. В четвертом разделе, заключении, сделаны выводы по всему сказанному в данной статье.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Рассматриваются один из подходов и возможность использования информационных математических моделей для оценивания уровня подготовки операторов автоматизированных рабочих мест в контуре управления многофункциональных комплексов беспилотных летательных аппаратов. Выбор вида информационной модели при разработке многих информационно-измерительных и управляющих систем для оценивания показателей качества операторов рабочих обосновывается с учетом требуемой оценки результатов анализа основных характеристик применения системы по назначению. Материалы и методы. Информационная система для получения оценок моделирования основных показателей качества и функциональной эффективности, а также предъявления желаемых требований к отбору группы из операторов для автоматизированных рабочих мест (АРМ) в общей схеме управления многофункциональных комплексов беспилотных летательных аппаратов (КБЛА). Результаты. Определена система оценок информационно-измерительных и управляющих системам (ИИУС) таким образом, чтобы вероятность правильной квалификации операторов АРМ в КБЛА была максимальной. Решена задача поиска оператора на основе формулы полной вероятности события. Получены также статистические оценки вероятностей доставки грузов. Доказана возможность реализации предложенного подхода к оцениванию действий операторов АРМ в современной технологической компьютеризированной среде «человек-машина» на основе широкого использования программно-аппаратных средств компьютерного (имитационного) моделирования и обследования объектов многоцелевых систем ИИУС для действующих (и вновь проектируемых) КБЛА. Выводы. Представленные результаты информационного моделирования могут быть рекомендованы, прежде всего, при разработке первичных актов как нормативных документов по формированию необходимых (желаемых) требований к соответствующему уровню (и степени) подготовки операторов АРМ для эргатических систем в многофункциональных КБЛА.
Ключевые слова
Актуальность и цели. С общих позиций сформулирована задача синтеза сети; представлены условия предпочтения из множества возможных решений задач проектирования и синтеза при построении моделей технологических процессов функционального контроля электротехнического оборудования на основе тензорного анализа и теории образов сетей объекта производства. Материалы и методы. Под задачей синтеза модели сети для контроля и диагностики электротехнического оборудования выбрана трехкомпонентная система, характеризуемая актуальным состоянием; императивной моделью желаемого состояния этого предмета или моделью потребного будущего, а также условиями (ограничениями), которые должны быть выполнены в процессе перевода предмета задачи из его актуального состояния в требуемое. Границы допустимой области множества значений сущностных свойств объекта определяются ресурсами, необходимыми для изготовления или использования объекта проектирования (ОП). Результаты. На языке логических методов анализа и синтеза схем, тензорном методе двойственных сетей доказано, что характерными особенностями объекта проектирования являются: во-первых, атомистичность структуры, обладающей различными математическими свойствами; во-вторых, характерна существенность отдельных связей на множестве введенных соединений; в-третьих, интерпретация объектов зависит от точки зрения наблюдателя, т.е. от того, каким образом он ее воспринимает; в-четвертых, должен быть точно определен характер соответствия между реальными и идеальными образами. Выводы. Показано, что при построении формализма образов и при изучении соответствующих структур необходимо пользоваться анализом регулярных структур в многочисленных конкретных ситуациях на базе теории образов и ее направлений, сформулированных У. Гренандером.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Предметом исследования является анализ показателей качества функционирования мультисервисных телекоммуникационных сетей (МТС) на базе архитектурной концепции будущих сетей FN (Future Netwоrк) c использованием SDN & NFV (Sоftwаre-Defined Netwоrкing & Netwоrк Funсtiоns Virtuаlizаtiоn) и IМS (Internеt Prоtocol Multimediа Subsystem) технологий, поддерживающих широкий спектр мультимедийных услуг. Задача исследования показателей отказоустойчивости функционирования, пропускные способности системы и угроза информационной безопасности в МТС на базе FN при оказании гарантированного качества обслуживания «Triple Plаy sеrviсеs» является наиболее актуальной. Материалы и методы. Для критерия показателей качества функционирования системы выбрана производительность МТС общего пользования, которая отражает способности системы при оказании гарантированного качества обслуживания QоS (Quаlitу оf Sеrviсе) мультимедийных услуг. Целью настоящей работы является исследование и оценка характеристик производительности МТС на базе архитектурной концепции будущих сетей FN при передаче пакетов полезного и служебного трафиков. Для точного описания и оценки показателей отказоустойчивости функционирования системы, информационной безопасности сетей и граничных показателей качества обслуживания «Тriрlе Рlау sеrviсеs» предложена математическая модель МТС на базе FN, учитывающая наличие множества ресурсов. Предлагаемая математическая модель (ММ) также учитывает показатели отказоустойчивости функционирования системы, особенности новых угроз информационной безопасности и пропускные способности МТС с использованием технологий SDN / NFV и IМS, а также свойства самоподобного случайного процесса с показателем Херста, H, лежащем в диапазоне 0,5 ≤ H < 1. Результаты и выводы. В результате исследования предложена ММ, которая представляет собой многоканальную систему массового обслуживания общего типа c тяжелыми хвостами. На основе модели получены аналитические выражения, которые позволяют оценить показатели надежности функционирования системы, коэффициента информационной безопасности функционирования программно-аппаратных средств и среднее время пребывания потока пакетов полезного и служебного трафиков в узлах МТС.
Ключевые слова
Актуальность и цели. На сегодняшний день в соответствии с глобальным аэронавигационным планом ИКАО на 2016-2030 гг. продолжается внедрение обслуживания по линии передачи данных, и на данном этапе предполагается использование линии передачи данных VDL-2 как основной. Инфраструктура линии передачи данных VDL-2 определяется как основа для внедрения сервисов, в том числе и СРDLС. При расширении зоны обслуживания линии передачи данных следует выполнить анализ основных эксплуатационно-технических характеристик радиотехнических систем связи режима VDL-2. Задача анализа эксплуатационно-технических характеристик приобретает особую актуальность при проектировании новых объектов гражданской авиации в условиях ужесточения требований к безопасности полетов, а также при расширении спектра предоставляемых сервисов и услуг. Целью статьи является разработка методики расчета рабочей области средств авиационной цифровой радиосвязи ОВЧ диапазона. Результаты и выводы. Разработана методика расчета рабочей области радиотехнических средств связи, учитывающая параметры зоны действия средств радиосвязи VDL-2 при обеспечении полетов в нижнем воздушном пространстве. Сделан вывод о необходимости применения данной методики для анализа существующих средств авиационной радиосвязи, а также при определении позиций размещения автоматических радиоретрансляторов.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Развитие гибридного метода оценки рисков (далее гибридный метод) в направлении учета динамики факторов в краткосрочной перспективе (от квартала до года), адаптация гибридного метода к применению на линейных предприятиях ОАО «РЖД», уточнение спектра входных данных для расчета обусловливает актуальность данной работы. Материалы и методы. Проводится анализ сезонных колебаний, регрессионный анализ временных рядов, общий логико-вероятностный метод, метод деревьев событий, теория ошибок человека-оператора, матрица риска. Результаты. Собраны данные и произведена факторная оценка рисков безопасности движения поездов на уровне линейных предприятий Северо-Кавказской железной дороги. Сформулированы меры по снижению риска индивидуально для каждого предприятия, сформулированы предложения по видоизменению списка входных данных, необходимых для расчета. Выводы. Разработанные изменения позволяют производить оценку рисков в ближайшей перспективе, разрабатывать мероприятия по снижению риска с учетом объемов мер по управлению инфраструктурой, обычно применяемых в путевом хозяйстве, в том числе относящихся к «капитальным» затратам, что позволит решать задачи оптимизации мер управления и сочетания «капитальные» - «текущие» затраты.