Информационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техники

НАУКА И ВОЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ № 4/2006, стр. 34-37

Информационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техники

Подполковник Ю.И. СЕМАК,

старший научный сотрудник

Научно-исследовательского института

Вооруженных Сил Республики Беларусь

А.И. ПАНТЕЛЕЕВ,

кандидат технических наук

Статья посвящена одной из важнейших проблем информационного обеспечения эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) образцов, комплексов и систем вооружения, военной и специальной техники (далее - ВВСТ) Вооруженных Сил Республики Беларусь, включающего информацию по эффективности, качеству и надежности, а также методы, средства сбора, накопления, обработки, анализа и передачи ее применительно к поддержанию боеготовности РЭА изделий ВВСТ.

Система вооружения Вооруженных Сил Республики Беларусь состоит из обширной номенклатуры образцов (систем, комплексов) ВВСТ, которые имеют определенные качественные и количественные уровни боевых возможностей, технического состояния и находятся на различных стадиях (этапах) жизненного цикла[1]. К ним относятся системы огневого поражения, АСУ (автоматизированные системы управления), радиолокационные, авиационные, ракетные, зенитные системы, комплексы и др. Под системой, в общем случае, понимается совокупность элементов и связей между ними, обладающая определенной целостностью [2]. Одной из составных частей таких изделий является РЭА. Объекты РЭА в аспекте эксплуатации относят к классу «сложных систем» и «... будем считать систему сложной, если она состоит из большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов и способна выполнять сложную функцию» [2]. Целью технической эксплуатации сложных систем военного назначения является поддержание их боеготовности [3, 4, 5, 6].

Таким образом, «РЭА изделия ВВСТ» и «сложная система» - синонимы. При этом в технической эксплуатации РЭА изделия, включающей, кроме технического обслуживания и ремонта изделия, также транспортирование и хранение, рассмотрим лишь вопрос информационного обеспечения технического обслуживания и ремонта. Главный процесс технической эксплуатации РЭА образцов (комплексов, систем) (далее - РЭА изделий) ВВСТ - это управление ее техническим состоянием. В основе любого процесса управления лежит предвидение, т. е. управлять - это значит предвидеть. Научное же предвидение может быть только на основе адекватного информационного обеспечения.

В общем случае задачи технической эксплуатации РЭА изделия ВВСТ можно сформулировать следующим образом:

поддерживать РЭА изделия в установленной степени готовности к использованию по назначению;

восстанавливать работоспособность (исправность) РЭА изделия при возникновении отказов;

упреждать возникновение отказов путем парирования деградационных процессов РЭА изделия, их составных частей и комплектующих элементов;

устанавливать потребность РЭА изделия в техническом обслуживании и своевременно его проводить;

оценивать техническое состояние РЭА изделия;

минимизировать временные, материальные и трудовые затраты на техническое обслуживание и ремонт.

Наблюдение за реальными сложными изделиями ВВСТ показало, что их РЭА функционирует в условиях воздействия большого количества факторов, носящих случайный характер. Источниками случайных воздействий являются внешняя среда и отклонения от установленных режимов функционирования, которые возникают внутри системы. Во внешней среде случайным образом происходит изменение условий функционирования системы. К ним относятся климатические условия (изменения температуры, атмосферного давления, влажности, в том числе и осадки, туман, обледенение), механические и электрические нагрузки, квалификация исполнителей. Одним из существенных внутренних факторов являются флюктуации, скачки и нестабильность напряжений источников питания. Случайные отклонения параметров системы РЭА, ее составных частей и элементов от номинальных значений, установленных в нормативно-технической документации, обусловливают различные виды ошибок. Ошибки должны находиться в пределах допусков, определяемых внутренними шумами аппаратуры, ее точностью и требуемой чувствительностью. Отказы, повреждения и дефекты отдельных элементов или узлов (агрегатов) системы, ошибки в управляющей информации, нарушения синхронизации в работе, сбои и т. д. приводят к изменению значений параметров системы, которые можно установить путем диагностирования и контроля. Например, возрастание шумов радиолокационного приемника способствует увеличению ошибок определения координат цели, а это ухудшает параметры контура управления ракетой.

Важным фактором случайного характера, влияющим на функционирование РЭА изделий ВВСТ, является наличие случайных отклонений в характеристиках элементов, а также их старение и износ. Это приводит к различным видам отказов и сбоям в работе. Отказ системы РЭА может наступить в результате отказа ее элемента или составной части, ухода параметров за пределы области допустимых значений и др. Сбой - это самоустраняющийся отказ системы, без ее физического разрушения, который может быть устранен незначительным вмешательством оператора.

Необходимо также учитывать ошибки исполнителей, эксплуатирующих конкретную РЭА изделий (комплекс, систему) ВВСТ.

Таким образом, в результате эксплуатации любая сложная система под воздействием случайных факторов изменяет свои параметры, стареет и изнашивается, т. е. система дезорганизуется. Это значит, что со временем не только параметры функционального использования, но также технические параметры, параметры технической эксплуатации и системные параметры сложной технической системы (РЭА изделия ВВСТ) ухудшаются.

Изделие РЭА считается боеготовым, если оно работоспособное, имеет необходимый запас ресурса, приведено в исходное состояние и подготовлено к выполнению поставленной боевой задачи на использование по назначению [7].

В целях поддержания сложной системы в работоспособном состоянии разрабатывается программа эксплуатации, которая представляет собой совокупность взаимосвязанных по месту, времени и содержанию работ, обеспечивающих хранение, транспортировку и поддержание системы в заданном состоянии для применения ее по назначению. Реализация положений оптимальной программы эксплуатации системы РЭА должна обеспечить наилучшее применение ее по назначению при номинальном объеме работ во время ее эксплуатации. Для РЭА изделий ВВСТ, реализующих свой жизненный цикл в соответствии с положениями [1], управляющие воздействия (техническое обслуживание и ремонт) должны осуществляться согласно требованиям, отраженным в нормативно-технической документации (НТД) на данное изделие. При этом различают два основных направления технического обслуживания и ремонта (ТО и Р): по наработке и по состоянию. Под направлением ТО и Р понимается система правил управления техническим состоянием РЭА изделия. Первое направление - техническое обслуживание по наработке или по календарному времени [8,9]. Управляющие воздействия осуществляются в соответствии с программой эксплуатации, которая составляется заранее на основе априорных сведений об РЭА изделия. Такое управление техническим состоянием называется эксплуатацией РЭА изделия ВВСТ по наработке. Порядок проведения работ и периодичность технического обслуживания составляется на основании априорных данных, полученных по результатам эксплуатации аналогичных изделий в подобных условиях. Причем информация о контролируемых параметрах после их измерений и регулировок нигде не используется.

Второе направление - техническое обслуживание по состоянию [8, 9]. Управление техническим состоянием РЭА изделия осуществляется по принципу обратной связи, когда управляющие воздействия формируются апостериорно. Такое управление техническим состоянием называется эксплуатацией РЭА изделия ВВСТ по техническому состоянию.

Главным показателем эффективности системы ТО и Р является состояние боеготовности Q(t) РЭА изделия ВВСТ, а целью процесса ТО - управление техническим состоянием для поддержания боеготовности РЭА изделия на этапе эксплуатации Информационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техники - нижнее и верхнее значение (допуски) предельных состояний, характеризующих боеготовность.

Разработано множество математических моделей сложных систем, которые наряду с априорной информацией используют и апостериорную. На основании их строятся системы эксплуатации по состоянию. Преимущества и недостатки данных вариантов стратегий описаны в литературе [8, 9, 10]. Основным преимуществом эксплуатации РЭА изделия ВВСТ по состоянию является знание истинного технического состояния РЭА в реальном масштабе времени, что позволяет осуществлять его достоверное прогнозирование, а также планировать момент проведения технического обслуживания и ремонта. Основным недостатком данной стратегии является то, что необходимо осуществлять контроль всех параметров, определяющих техническое состояние и качество РЭА изделия. Это представляет некоторые затруднения в технической реализации контроля.

Одним из способов обойти это затруднение является переход от множества технических параметров к обобщенному показателю (ОП) качества. Составные части и комплектующие РЭА изделия конкретного образца вооружения будем называть объектами. Обобщенный показатель объекта представляется в виде свёртки его технических параметров, которые определяются техническими (инженерными) решениями, реализуемыми на стадиях исследования, проектирования и изготовления этого объекта. В результате ОП будет играть роль и обобщенного показателя качества (ОПК). Покажем это.

Пусть объект имеет п технических параметров. Тогда ОП Q(t) будет иметь вид многочлена

Информационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техники

Информационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техники

На рис. 1 изображен процесс возможного изменения ОП эксплуатируемого объекта на протяжении длительного периода времени. Кривая 1 показывает изменение обобщенного параметра за счет эволюционных изменений. Кривая 2 показывает процесс изменения обобщенного параметра за счет деградационных процессов.

Перед началом эксплуатации полностью налаженный объект имеет номинальное, как правило, наилучшее или максимальное значение технических параметров, что эквивалентно максимальному качеству эксплуатируемого объекта, и формируемый ОП Q(t) будет иметь максимальное значение Qmax (рис. 1).

Информационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техники

В качестве примера выбора ОПК можно привести следующую гипотетическую ситуацию. Имеется составная часть РЭА 3-го поколения образца ВВСТ в виде блока, который включает п типовых элементов замены (ТЭЗ). В качестве ОПК примем среднюю энергию потребления блоком Э6л за время tK. Тогда аналитическое выражение для ОГТК блока будет иметь вид

Информационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техники

Информационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техники

Со временем качество контролируемого объекта за счет дестабилизирующих факторов будет ухудшаться, что можно контролировать по изменению (уменьшению) ОПК. Воздействие дестабилизирующих факторов вызывает протекание в объекте контроля двух процессов - эволюции и деградации.

Первый процесс обусловлен уходом (разрегулировкой) технических параметров объекта в процессе его эксплуатации. Он может быть скомпенсирован при проведении технического обслуживания за время Тто. Второй процесс обусловлен старением комплектующих элементов объекта и приводит к необратимому уменьшению величины обобщенного параметра, восстановление которого возможно только путем проведения среднего или капитального ремонта.

Для аппроксимации обоих процессов используется интерполяционная формула Ньютона [11]

Информационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техники

Информационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техники

- значения параметра, измеренные приблизительно через одинаковые промежутки времени, равные периоду контроля т=Тк. Период контроля должен быть как минимум на два порядка меньше средней наработки аппаратуры до определенной операции технического обслуживания.

Информационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техники

- конечная разность первого порядка;

Информационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техники

конечная разность второго порядка;

Информационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техники

- число шагов прогнозирования.

Подставляя в формулу (2) полученные значения первой и второй конечной разности и приравнивая значение параметра Q(t) к предельно допустимому Qdon с учетом обозначений

Информационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техники

получим квадратное уравнение для определения числа шагов m прогнозирования до достижения предельно допустимого значения обобщенного параметра

Информационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техники

Информационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техники

Информационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техники

Знак «+» в формуле (5) корней квадратного уравнения выбран из условия уменьшения обобщенного параметра с течением времени. Если замер параметровИнформационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техникипроизводится через равные промежутки времени, соответствующие т, то время выхода за допустимые значенияИнформационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техникиравно

Информационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техники

Изменение ОПК является монотонно убывающим процессом и может происходить любым, в том числе и нелинейным образом. Период контроля сравнительно мал, и в предельном случае аппроксимационная кривая будет совпадать с ходом кривой изменения параметра (рис.1, кривая 1). Так как в процессе эксплуатации значение обобщенного параметра Q(t) непрерывно уменьшается из-за нарушения отношений между элементами системы (эволюции), то наступает такой момент, когда Твых (период времени работы до выхода объекта в неработоспособное состояние станет меньше (периода обновления информации), что означает необходимость проведения технического обслуживания, т.е. проведения восстановительных работ первого уровня.

Таким образом, в результате организации периодического контроля обобщенного параметра с периодом т. система информационного обеспечения должна быть способна прогнозировать время выхода объекта в неработоспособное состояние за счет эволюционных изменений, которое будет определяться, как Твых=тТк.

Период τ должен быть, как минимум, на два порядка меньше среднестатистического значения наработки аппаратуры до определенного мероприятия технического обслуживания. Таким образом, посредством прогнозирования времени Твых представляется возможность планирования проведения технического обслуживания системы ВВТ по состоянию.

Однако на определенном этапе эксплуатации в один из моментов восстановления при проведении ТО изделия ВВСТ, в результате настройки и регулировки его качество восстановится не полностью. Это связано с необратимыми изменениями деградационного характера. Обобщенный параметр качества после технического обслуживания QB, где В = I,..., J будет несколько ниже своего предыдущего значения QB,.

Фиксируя восстановленные значения ОПК, можно видеть, что их изменения (ход деградационной кривой 2) происходят произвольным образом, а процесс этих изменений еще более медленный и во много раз превышает период восстановления ТВ.

Можно заметить, что время восстановления ТВ определяется суммой времени технического обслуживания (восстановления) ТТО и времени работы до выхода объекта в неработоспособное состояние Твых.

Время технического обслуживания ТТО величина постоянная, определенная в нормативно-технической документации. Время работы до выхода объекта в неработоспособное состояние Твых при обычном обслуживании является величиной среднестатистической.

Ход самого изменения обобщенного параметра за счет деградационных изменений представляет собой медленный нелинейный процесс (кривая 2 на рис. 1). Для его аппроксимации воспользуемся интерполяционной формулой Ньютона. За период обновления информации примем время ТВ, которое определяется временем между предпоследним и последним восстановленным значением ОПК QB-1 и QB.

Таким образом, ресурс объекта Тр до капитального ремонта за счет деградационных изменений определяется за счет восстановленных значений Информационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техники Просчитав по формуле (6) т для деградационных изменений ОПК, время выхода объекта в неработоспособное состояние за счет деградационных процессов определяется по формуле

Информационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техники

В результате, на единой информационной основе, в реальном "масштабе времени определяется момент времени проведения технического обслуживания ТВ - первый уровень эксплуатации и времени наступления капитального (среднего) ремонта Тр - второй уровень эксплуатации.

В настоящее время в связи с широким внедрением в систему управления вычислительной техники [13, 14] появилась реальная возможность влиять на систему управления эксплуатацией и перейти к адаптивной системе эксплуатации РЭА [15]. Как видно из схемы, изображенной на рисунке 2, система двухуровневого информационного обеспечения адаптивной технической эксплуатации состоит из: 1 - устройство обработки, 2 - база данных, 3 - вычислительное устройство и 4 - устройство выдачи данных.

Стрелками от 1 до n обозначены сигналы технических параметров, которые из различных подсистем поступают в устройство обработки как в дискретной (цифровой) форме, так и в аналоговой. В устройстве обработки согласно алгоритму сверки определенным образом из технических параметров формируется свертка, значение которой есть значение ОПК, который может быть представлен в виде напряжения или цифрового кода. Синхронной работой всей схемы управляет вычислительное устройство. По команде из вычислительного устройства в базу данных из устройства обработки записываются значения ОПК. Если на вычислительном устройстве есть сигнал «В», то снятыми будут значения ОПК, восстановленные в результате технического обслуживания - QB.

Значения ОПК будут обработаны вычислительным устройством и представлены на устройстве выдачи данных. Данные могут быть представлены в виде цифровых значений, табличных, в виде графиков и т. д.

Информационное обеспечение эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры изделий вооружения, военной и специальной техники

Таким образом, двухуровневое информационное обеспечение эксплуатации РЭА изделий ВВСТ позволяет на единой информационной основе определить время наступления ее технического обслуживания - первый уровень восстановления - и время наступления ремонта РЭА - второй уровень восстановления, что может рассматриваться предпосылкой перехода к адаптивной системе эксплуатации, которая актуальна в современных условиях развития системы вооружения Вооруженных Сил Республики Беларусь [16].

ЛИТЕРАТУРА

1. ГОСТ В 15.004-84. Стадии жизненного цикла изделий и материалов. - Введен 01.07.85. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 27 с.

2. Бусленко И.П., Калашников В.В., Коваленко И.Н. Лекции по теории сложных систем. - М.: Сов. радио, 1973. - 439 с. З.Портнов Ю.В., Петьков А.А. Актуальные проблемы и приоритетные направления военно-технической политики государств в

современных условиях// Наука и военная безопасность. - 2005. - № 1. - С. 35 - 38.

4. Семашко А.Н., Павловский С.Н. Живучесть сложных систем специального назначения: понятия, свойства, численные показатели //Наука и военная безопасность. - 2005. № 3. С. 3 - 7.

5. Журавлев А.В. Конференция по проблемам управления качеством ремонта вооружения, военной и специальной техники//Вооружение. Политика. Конверсия. - 2006. - №1. С. 3-9.

6. Буренок В.М. Методический подход к обоснованию и распределению объемов финансирования на развитие систем вооружения// Военная мысль. - 2006. №4.-С. 34- 38.

7. ГОСТ В 25883-83. Эксплуатация иремонт военной техники: Термины и определения. - Введен 01.07.84. - М.: Изд-во стандартов, 1984.-19 с.

8. Барзилович Е.Ю. Модели технического обслуживания сложных систем: Учебное пособие. - М.: Высшая школа, 1982. - 231 с.

9. Дедков В.К, Северцев НА. Основные вопросы эксплуатации сложных систем: Учебное пособие. - М.: Высшая школа, 1981. -406 с.

10. Надежность и эффективность в технике. Справочник в десяти томах. Том 8. Под ред. В.И. Кузнецова и Е.Ю. Барзиловича. Эксплуатация иремонт. - М.: Машиностроение, 1990. - 319с.

П. Корн. Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. - М.: Наука, 1984. - 831 с.

12. Анфилатов B.C., Емельянов А.А., Кукушкин А.А. Системный анализ в управлении. - М.: Финансы и статистика, 2002. - 367 с.

13. Жердев Н.К., Креденцер Б.П., Белоконь Р.Н. Контроль устройств на интегральных схемах / Под ред. Б.П. Креденцера. - К: Техника, 1986. - 160 с.

14. Угрюмое Е.П. Цифровая схемотехника: Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 800 с.

15. Авторское свидетельство № 1546997. Устройство для прогнозирования состояния технических объектов. Авторы: Пантелеев А.И., ЯрошА.К, Ромашов П.П., Васильев Д.Б.

16. Инструкция о порядке технического обслуживания и ремонта вооружения и военной техники в Вооруженных Силах Республики Беларусь. Утверждена приказом Министерства обороны Республики Беларусь 25.10.2004 г. № 41.


Для комментирования необходимо зарегистрироваться на сайте

  • <a href="http://www.instaforex.com/ru/?x=NKX" data-mce-href="http://www.instaforex.com/ru/?x=NKX">InstaForex</a>
  • share4you сервис для новичков и профессионалов
  • Animation
  • На развитие сайта

    нам необходимо оплачивать отдельные сервера для хранения такого объема информации