КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

ВІЙСЬКОВИЙ ІНСТИТУТ

БУЯЛО Олексій Васильович

УДК 621.396

МАТЕМАТИЧНІ МОДЕЛІ СЕРЕДНЬОГО РЕМОНТУ СУЧАСНИХ РАДІОЕЛЕКТРОННИХ ЗАСОБІВ ОЗБРОЄННЯ, ЩО ПРОВОДИТЬСЯ У ВІЙСЬКОВИХ РЕМОНТНИХ ОРГАНАХ

Спеціальність 20.02.14 – озброєння і військова техніка

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ – 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Військовому інституті

Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

Науковий керівник:

кандидат технічних наук, доцент Рєзніков Михайло Ігорович,

Військовий інститут Київського національного університету імені Тараса Шевченка,

начальник кафедри бойового застосування і експлуатації (радіоелектронного озброєння).

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Крижний Аркадій Володимирович,

Національна академія оборони України, професор кафедри танкотехнічного забезпечення;

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Добровольський Юзеф Броніславович,

факультет військової підготовки Національного авіаційного університету,

доцент кафедри ремонту і експлуатації бойових авіаційних комплексів та РТЗ.

Провідна установа: Військовий інститут телекомунікацій та інформатизації

Національного технічного університету України

“Київський політехнічний інститут”, Міністерство оборони України, м. Київ.

Захист відбудеться “ 11 ” листопада 2005 р. о 1600 годині на засіданні

спеціалізованої вченої ради К .001.40 Військового інституту

Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою:

03680, Київ-680, просп. Глушкова, 2, корп. 8.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці

Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою:

01033, Київ-33, вул. Володимирська 58, зал 12.

Автореферат розісланий “ 11 ” жовтня 2005 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради МІХНО О.Г

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Розвиток науково-технічного прогресу характеризується широким застосуванням сучасних та розробкою і впровадженням перспективних радіоелектронних засобів озброєнь (РЕЗО), виконаних на новій елементній базі, яка вимагає принципово нового підходу до вирішення питань їх експлуатації та ремонту, тому що традиційні методи організації подовження призначених термінів служби виявилися мало ефективними або непридатними для таких РЕЗО, а існуюча система військового ремонту (СВР) радіотехнічних військ (РТВ) Повітряних Сил (ПС) Збройних Сил України (ЗСУ) має надлишкову та недосконалу структуру.

На теперішній час для подовження терміну служби та відновлення працездатного стану РЕЗО усіх поколінь, які перебувають на озброєнні РТВ, передбачені такі види ремонту: капітальний, що проводиться на ремонтних підприємствах, середній ремонт (СР) окремих складових частин РЕЗО, що проводиться на ремонтних підприємствах і базах, середній ремонт РЕЗО та їх СЧ, що проводиться у військових ремонтних органах. Як показали дослідження, в умовах військ тільки військові ремонтні органи (ВРО) спроможні з заданою якістю та за припустимий час подовжити призначені терміни служби сучасних і перспективних РЕЗО через СР. При організації проведення СР сучасних і перспективних РЕЗО та їх СЧ у ВРО економія коштів складає 30%...50% з одночасним скороченням тривалості ремонту цих РЕЗО та їх СЧ в 5...10 разів у порівнянні з виконанням капітального ремонту або СР на заводах-виробниках. Однак, на даний час подовження призначених термінів служби більшої частини сучасних РЕЗО та їх СЧ проводиться на заводах-виробниках (до 90% всіх типів СЧ сучасних РЕЗО, що потребують подовження призначених термінів служби).

Це певною мірою пояснюється недостатньою кількістю ВРО, що в змозі проводити СР сучасних і перспективних РЕЗО та їх СЧ, невикористанням їх за призначенням у більшості випадків, нераціональною організацією виробничих процесів СР, недостатністю наукових досліджень і цільових програм та вкрай незадовільним фінансуванням розробки нових та експлуатації прийнятих на озброєння ВРО, а також недосконалістю існуючого методичного апарату у даній предметній області.

Виходячи з викладеного, вирішення актуального наукового завдання, сутність якого полягає в розробці методичного апарату процесу проведення СР сучасних і перспективних РЕЗО в умовах військ, є необхідним для Збройних Сил України, а впровадження результатів дослідження сприятиме підвищенню бойової готовності підрозділів РТВ та скороченню витрат на експлуатацію і ремонт такої техніки.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана у відповідності з планом наукової роботи та планом науково-дослідної роботи “Діагностика” № РК U002251, які виконувались у Військовому інституті Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Особисто автором розроблена математична модель СР радіоелектронної техніки 4-го покоління на місці дислокації ВРО та обґрунтовані рекомендації з удосконалення системи технічного обслуговування і ремонту.

Основними керівними документами, які визначили напрямок наукових досліджень, являються: Закон України “Про наукову і науково-технічну діяльність” №1977-ХII від 13.12.1991 р., Закон України “Про основи державної політики у сфері науки і науково-технічної діяльності” № XIV від 01.12.1998 р., Концепція наукової роботи у Збройних Силах України, введена в дію наказом Міністра оборони України № від 07.05.1997 р., Положення про наукову і науково-технічну діяльність у Збройних Силах України, введене в дію наказом Міністра оборони України № від 04.04.2000 р. В цих документах з метою реалізації завдань першого та другого етапів Державної програми будівництва і розвитку Збройних Сил України та Державної програми розвитку озброєння і військової техніки підкреслюється необхідність зосередження тем науково-дослідних робіт, спрямованих на вдосконалення процесів ремонту, подовження ресурсу і модернізації наявного озброєння і військової техніки.

Мета і завдання дослідження. Метою дослідження є розробка рекомендацій з підвищення ефективності процесу проведення СР сучасних РЕЗО радіотехнічних військ ПС ЗСУ у військових ремонтних органах на основі удосконалення цього процесу, що забезпечує покращення імовірнісного й вартісного показників.

Для досягнення поставленої мети вирішене наукове завдання, яке полягає в розробці математичних моделей процесу проведення СР сучасних РЕЗО радіотехнічних військ ПС Збройних Сил України у ВРО, що дозволять обґрунтувати рекомендації з удосконалення цього процесу.

Об’єкт дослідження – процес проведення середнього ремонту сучасних РЕЗО радіотехнічних військ Повітряних Сил Збройних Сил України.

Предмет дослідження – удосконалення процесу проведення середнього ремонту сучасних РЕЗО у військових ремонтних органах радіотехнічних військ Повітряних Сил Збройних Сил України.

Методи дослідження. В дисертаційній роботі використані аналітичні методи, які використовують апарат теорії ймовірностей, математичної статистики й теорії надійності (для розробки нових математичних моделей процесу проведення СР у ВРО) та методи імітаційного моделювання (для перевірки адекватності та дослідження розроблених моделей).

Наукова новизна одержаних результатів.

1. Вперше одержана математична модель процесу проведення СР сучасних РЕЗО радіотехнічних військ ПС ЗСУ при незнецінюючих відмовах.

Відмінність цієї математичної моделі від відомих, що визначає її новизну, полягає в тому, що в ній реалізований удосконалений процес проведення СР в умовах виникнення відмов, що не знецінюють, який представлений у вигляді послідовного виконання трьох фаз (фази дефектації, ремонтної фази, фази настроювання й випробувань) з урахуванням резервів часу. Резерв часу при виконанні ремонтних робіт може бути утворений за рахунок запропонованого вдосконалення, сутність якого полягає в урахуванні особливостей зміни технічного стану кожного об'єкту РЕЗО при визначенні раціонального комплексу ремонтних робіт.

2. Вперше одержані математичні моделі процесу проведення СР сучасних РЕЗО радіотехнічних військ ПС ЗСУ при знецінюючих відмовах.

Відмінність цих математичних моделей від відомих, що визначає їхню новизну, полягає в тому, що в них реалізований удосконалений процес проведення СР, який представлений у вигляді послідовного виконання трьох фаз (фази дефектації, ремонтної фази, фази настроювання й випробувань) з урахуванням резервів часу і дестабілізуючих факторів, які можуть знецінювати виконаний раніше корисний наробіток. Врахування таких дестабілізуючих факторів може здійснюватися шляхом проведення технічного контролю в процесі виконання кожної фази середнього ремонту.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблені математичні моделі дозволяють обґрунтувати рекомендації, спрямовані на удосконалення процесу проведення СР сучасних РЕЗО радіотехнічних військ Повітряних Сил Збройних Сил України в існуючих і перспективних ВРО та підвищити показники ефективності цього процесу.

Основні наукові результати дослідження використані при обґрунтуванні рекомендацій з удосконалення системи технічного обслуговування і ремонту сучасних РЕЗО у науково-дослідній роботі “Діагностика”, при організації робіт з модернізації та подовження терміну служби радіоелектронних засобів озброєння Збройних Сил України і техніки народного господарства України у холдинговій компанії ВАТ “Укрспецтехніка”, при проведенні трудомістких видів технічного обслуговування та ремонту повітряних суден BOEING-737/300/400/500 і їх компонентів в авіакомпанії “Міжнародні Авіалінії України”, а також впроваджені у навчальному процесі у Військовому інституті Київського Національного університету імені Тараса Шевченка, що підтверджується відповідними актами впровадження.

Особистий внесок здобувача. Зі спільних публікацій особисто здобувачеві належить наступне: в [1] – розроблена математична модель, в якій формалізовано процес функціонування ремонтного органу при проведенні СР сучасних РЕЗО на місці дислокації ремонтного органу, задані обмеження та припущення, на яких будувалася модель; в 2 – розроблена математична модель функціонування ремонтного органу при багатоетапному проведенні СР сучасних РЕЗО. Отримані цільові функції для ймовірності виконання СР за припустимий час та тривалості СР; в [3] – розроблена математична модель дефектації сучасних РЕЗО та їх складових частин. Отримана цільова функція для ймовірності виконання фазою дефектації своєї задачі за припустимий час; в [4] – проведений порівняльний аналіз методів оцінки показників надійності складних технічних систем. Ідеї співавторів в дисертаційному дослідженні не використовувались.

Апробація результатів дисертації. Основні наукові результати дисертації оприлюднені на науково-практичному семінарі “Сучасні системи зв’язку і АСУВ та їх подальший розвиток. Напрями удосконалення підготовки фахівців для військ зв’язку в умовах реформування Збройних Сил України” (м. Київ, ВІТІ НТУУ “КПІ”, 25.04.2002р.), на науково-практичній конференції “Військова наука та освіта: сьогодення та майбутнє” (на честь 70-річчя заснування військової підготовки у Київському національному університеті імені Тараса Шевченка, 14-15 жовтня 2003р.), на ІІ науково-практичній конференції “Пріоритетні напрямки розвитку телекомунікаційних систем та мереж спеціального призначення.” (м. Київ, ВІТІ НТУУ “КПІ” 24-25 листопада 2004р.), на VІІІ міжнародній науково-практичній конференції “Наука і освіта _2005” (м. Дніпропетровськ, 7 _21 лютого 2005р.), на VІ міжнародній практичній конференції Сучасні інформаційні і електронні технології – 2005” (м. Одеса 23-27 травня 2005р.) а також на розширеному засіданні кафедри бойового застосування і експлуатації (радіоелектронного озброєння) Військового інституту Київського Національного університету імені Тараса Шевченка.

Публікації. Основні наукові результати дисертації опубліковані в 11 роботах, із них 6 статтей (дві статті без співавторів) у фахових виданнях, 5 тез доповідей та викладені в одному звіті про НДР.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, висновків і списку використаних джерел. Загальний обсяг складає 199 сторінок машинописного тексту, з яких 35 сторінок займають ілюстрації і 14 сторінок складає список використаних джерел, що містить 130 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі обґрунтована актуальність роботи, розкрита сутність і стан наукового завдання, необхідність проведення дослідження, сформульована мета і задачі дослідження, викладені основні наукові та практичні результати, отримані в роботі, а також основні положення, що виносяться на захист.

Перший розділ присвячений аналізу стану системи військового ремонту (СВР) сучасних РЕЗО радіотехнічних військ, існуючих процесів проведення СР таких РЕЗО та шляхів їх удосконалення, формулюванню задачі, мети і основних завдань дослідження.

В результаті аналізу робиться висновок про те, що кількість сучасних РЕЗО зростає з кожним роком, також зростає потреба в подовженні термінів служби таких РЕЗО в умовах військ. Існуючі методи та способи подовження призначених термінів служби таких РЕЗО в умовах військ виявилися недосконалими та високовитратними, а фактичний рівень експлуатаційної надійності не завжди задовольняє висунутим вимогам. Однією з причин такого положення є низька ефективність процесів проведення СР сучасних РЕЗО у військових ремонтних органах, зумовлена застарілим обладнанням ВРО та невеликою кількістю сучасних ВРО, за допомогою яких можливо проводити СР таких РЕЗО, нестачею кваліфікованих фахівців-ремонтників, ЗІП, застаріла нормативно-технічна база, яка регламентує процеси проведення, та іншими дестабілізуючими факторами, що заважають процесу проведення СР сучасних РЕЗО радіотехнічних військ у ВРО. Положення, що склалося, частково зумовлено відставанням методичної підтримки регламентації СР в умовах військ. В якості одного зі шляхів забезпечення необхідного рівня експлуатаційної надійності сучасних та перспективних РЕЗО сформульована мета дисертаційного дослідження, яка полягає в розробці рекомендацій з підвищення ефективності процесу проведення СР сучасних РЕЗО радіотехнічних військ у ВРО на основі удосконалення цього процесу, що забезпечує поліпшення імовірнісного і вартісного показників. Наявні результати досліджень у цьому напрямку показують важливість і необхідність застосування нових моделей для опису СР сучасних РЕЗО у ВРО, тому що застосування існуючого методичного апарату не в повній мірі забезпечує його проведення та призводить до невиправдано завищених матеріальних та часових витрат на виконання СР.

Для досягнення сформульованої мети необхідно вирішити актуальне наукове завдання – розробити математичні моделі процесу проведення середнього ремонту сучасних РЕЗО у ВРО, які б могли стати науковою основою для формування рекомендацій з удосконалення цього процесу. Вирішення цього наукового завдання містить сукупність взаємопов’язаних окремих завдань, які визначають структуру та зміст наступних розділів дисертаційної роботи.

Другий розділ присвячений розробці математичної моделі процесу проведення СР сучасних РЕЗО радіотехнічних військ при відмовах, що не знецінюють, яка полягає в вирішенні наступних завдань: формулюванню пропозиції з удосконалення процесу проведення СР без знецінювання виконаної раніше роботи; розробці формалізованої схеми процесу проведення СР; розробці математичної моделі процесу виконання кожною фазою СР своєї задачі при відмовах, що не знецінюють, а також розробці окремої математичної моделі для випадку паралельного виконання ремонтних робіт; отриманні аналітичної залежності для імовірнісного показника ефективності процесу проведення СР.

На процес проведення СР у ВРО впливає велика кількість дестабілізуючих факторів, які можуть викликати простій при виконанні поставленої задачі. Облік цих факторів при розробці математичних моделей процесу проведення СР сучасних РЕЗО і їх СЧ у ВРО дозволить наблизити ці моделі до реальних досліджуваних процесів СР й обґрунтувати практичні рекомендації з підвищення їх ефективності.

Сформульовані пропозиції щодо удосконалення процесу проведення СР без знецінювання виконаної раніше роботи відображені у формалізованій схемі запропонованого процесу проведення СР сучасних РЕЗО у ВРО, що представлена на рис. , при цьому всі операції СР можна об'єднати в три групи (надалі будемо називати їх фазами): фаза дефектації (ФД); ремонтна фаза (РФ); фаза настроювання й випробувань (ФНВ).

При реалізації запропонованої схеми процесу проведення СР сучасних РЕЗО утворюється часовий резерв за рахунок того, що не всі складові частини РЕЗО підлягають СР, заощаджуються людські й матеріальні ресурси. Таке вдосконалення СР об'єктивно може привести до скорочення обсягу ремонтних робіт у ході його проведення на всіх його етапах.

Кожна з фаз виконує свою задачу незалежно, містить кінцеве число технологічних операцій і вирішує певну задачу. Час , мінімально необхідний для її вирішення в ідеальних умовах (відсутності відмов), відомий.

Відмови у виконанні фази (поломки ремонтного устаткування та інструменту, нестача ЗІП, відсутність фахівців необхідної кваліфікації, порушення технології, помилки експертизи й визначення СЧ-СВ сучасних РЕЗО, дефекти, внесені при проведенні ремонту та тощо), призводять до простоїв при виконанні задачі або до її зриву. При цьому виконання задачі фазою припиняється, і миттєво починається усунення відмови, після чого виконання задачі фазою відновлюється з того місця, на якому було перервано. Такі відмови у виконанні фази будемо називати незнецінюючими.

Для виконання задачі виділено деякий час , що перевищує мінімально необхідний час . Поставлена задача буде виконана, якщо сумарний корисний наробіток фази досягне величини раніше, ніж сумарний час простою фази перевищить величину , де - резервний час відносно мінімально необхідного для виконання задачі в ідеальних умовах.

Виходячи з вищевикладеного, кожна з фаз має свій резерв часу: - резерв часу, що виділений для ФД, - резерв часу, що виділений для РФ, - резерв часу, що виділений для ФНВ. Спрощена формалізована схема процесу проведення СР сучасних РЕЗО у ВРО при такому описі наведена на рис. .

Припустимий час виконання кожною фазою своєї задачі виражається наступними формулами:

, , ,

де - час, мінімально необхідний для виконання фазою дефектації своєї задачі в ідеальних умовах (відсутність відмов); - час, мінімально необхідний для виконання ремонтною фазою своєї задачі в ідеальних умовах (відсутність відмов); - час, мінімально необхідний для виконання фазою настроювання й випробувань своєї задачі в ідеальних умовах (відсутність відмов).

При розробці математичної моделі виконання кожною фазою своєї задачі окремо і процесу проведення СР у цілому прийняті вихідні передумови й припущення, які полягають у наступному: відмови у виконанні кожної фази незалежні, , і розподілені за експоненціальним законом з параметрами , і відповідно; при відмові у виконанні ФД, РФ або ФНВ починається миттєве відновлення, при цьому , розподілені за експоненціальним законом з параметрами , , і відповідно; після закінчення відновлення фаза миттєво включається в роботу; контроль виконання фазами своїх задач ідеальний; ФД визначає несправність СЧ із заданою глибиною; персонал ВРО високої кваліфікації; ВРО забезпечений сучасною оснасткою та обладнанням; якість матеріалів задовольняє необхідним для проведення СР вимогам; нормативно-технічна документація на СР розроблена та уточнена; імовірність простою ФД через відсутність на вході системи несправних СЧ дорівнює нулю; є база даних, у якій зазначений час, необхідний для виконання кожної з операцій. Загальний час ремонту кожної конкретної СЧ визначається залежно від кількості й тривалості операцій, необхідних для дефектації, ремонту або заміни цієї СЧ, а також настроювання й випробувань із використанням зазначеної бази даних.

В якості показників ефективності процесу проведення СР обрані ймовірність виконання відповідною фазою своєї задачі за припустимий час відповідно та імовірність зриву процесу проведення СР за припустимий час, що визначається наступною формулою:

. (1)

Виходячи із цього, СР вважається виконаним повністю, якщо СЧ пройде всі фази СР, причому в кожній фазі СЧ повинна перебувати час менший або рівний припустимому часу знаходження СЧ у цій фазі. Інакше виникає зрив процесу проведення СР військовим ремонтним органом за припустимий час.

Розв’язання наступної задачі розд. полягає в розробці математичної моделі для знаходження ймовірностей виконання кожною фазою своєї задачі за припустимий час із урахуванням незнецінювання виконаної раніше роботи. Вирішення цієї задачі розглянуто на прикладі фази дефектації.

При цьому фазу дефектації представлено у вигляді одноканальної відновлюваної системи з непоповнюваним резервом часу. В якості показника ефективності вибрана ймовірність виконання фазою дефектації своєї задачі за припустимий час, тобто

де - реальний час виконання фазою своєї задачі з урахуванням відмов і відновлення процесу її виконання.

При знаходженні обраного показника використаний інтегральний метод, сутність якого полягає в отриманні та розв’язанні системи інтегральних рівнянь, що описують усі можливі стани, в яких може знаходитися процес, що досліджується. Для розв’язання системи рівнянь в залежності від точності бажаних результатів застосовувався метод послідовних наближень або двомірне перетворення Лапласа-Карсона. При цьому для отримання значень обраного показника ефективності виконання фазою СР своєї задачі за припустимий час з точністю 2-5% використовувалося двомірне перетворення Лапласа-Карсона, а для отримання значень з точністю 12-15% використовувався метод послідовних наближень. При цьому обидва методи задовольняють інженерній похибці розрахунків.

В результаті отримано наступні вирази для ймовірності виконання фазою дефектації своєї задачі за припустимий час:

де - інтенсивність відмов у виконанні ФД; - інтенсивність відновлення виконання ФД; - припустимий час виконання своєї задачі ФД; - мінімально необхідний час виконання задачі ФД в ідеальних умовах (відсутність відмов).

Для ремонтної фази, фази настроювання та випробувань також отримані формули для обраних показників ефективності процесу проведення СР у фазах у явному виді.

Імовірність виконання ремонтною фазою своєї задачі за припустимий час визначається наступним виразом:

Імовірність виконання фазою настроювання та випробувань своєї задачі за припустимий час визначається наступним виразом:

Розроблена окрема математична модель при паралельному виконанні ремонтних робіт при відмовах, що не знецінюють виконані раніше роботи, на прикладі РФ та отримана формула для показника ефективності – ймовірності виконання РФ своєї задачі за припустимий час:

де - інтенсивність відмов у виконанні - го каналу-ділянки РФ; - інтенсивність відновлення виконання - го каналу-ділянки РФ; - припустимий час виконання свєї задачі - тим каналом-ділянкою РФ; - мінімально необхідний час виконання задачі - тим каналом-ділянкою РФ в ідеальних умовах.

Після одержання для кожної фази аналітичного виразу для розрахунку ймовірності виконання ФД, РФ і ФНВ своїх задач за припустимий час (формули (2)-(5)) з урахуванням незалежності робіт та формули (1) отримана загальна формула для імовірнісного показника ефективності процесу проведення СР у цілому – імовірності зриву процесу проведення середнього ремонту за припустимий час із урахуванням незнецінювання виконаної раніше роботи в його фазах:

Отримані формули дозволяють проводити кількісну оцінку впливу дестабілізуючих факторів, що не знецінюють виконані раніше роботи, резервів часу фази дефектації, ремонтної фази, фази настроювання й випробувань на обрані показники ефективності процесу проведення СР, що дозволить обґрунтувати рекомендації зі скорочення простоїв устаткування й оснащення при виконанні ремонтних робіт у ВРО, виробити й висунути вимоги до перспективних ВРО, які повинні забезпечити проведення СР в умовах військ.

Третій розділ присвячений розробці математичних моделей процесу проведення СР сучасних РЕЗО при відмовах, що знецінюють, розробка яких полягає в вирішенні наступних завдань: формулюванню пропозиції з удосконалення процесу проведення середнього ремонту при знецінюванні виконаної раніше роботи; розробці формалізованої схеми процесу проведення СР; розробці математичної моделі процесу виконання кожною фазою СР своєї задачі при відмовах, що знецінюють; розробці математичної моделі процесу виконання фазою СР своєї задачі при частковому знецінюванні виконаної раніше роботи та оптимізація числа етапів виконання фази СР; отриманні аналітичної залежності для імовірнісного показника ефективності процесу проведення СР.

Одним з основних недоліків існуючих процесів проведення СР сучасних РЕЗО є сильний негативний вплив на процес проведення СР дестабілізуючих факторів, які спричиняють знецінювання виконаних раніше робіт і їх повтор, що призводить до втрат часу та матеріальних витрат, а в остаточному підсумку - до зриву виконання СР за припустимий час. Зниження негативного впливу таких дестабілізуючих факторів пропонується шляхом удосконалення процесу проведення СР сучасних РЕЗО за рахунок раціональної організації проведення комплексу операцій, спрямованих на підвищення якості виконання СР таких РЕЗО, і контролю за впливом дестабілізуючих факторів.

Формалізована схема запропонованого процесу проведення СР сучасних РЕЗО у ВРО буде мати вигляд, представлений на рис. 3.

Процес проведення СР сучасних і перспективних РЕЗО у ВРО, як і в розд. 2, представлений у вигляді виконання трьох послідовних фаз: фази дефектації, ремонтної фази, фази настроювання й випробувань з послідовним або паралельним проходженням сучасними РЕЗО та їх СЧ всіх технологічних операцій СР (рис. 4). Кожна з фаз функціонує незалежно, містить кінцеве число технологічних операцій і вирішує певну задачу, причому час , мінімально необхідний для її виконання в ідеальних умовах (відсутності відмов), відомий. У процесі виконання задачі можуть виникати відмови у виконанні фази, що приводять до простоїв при виконанні задачі або до її зриву. Якщо виникає простій, то виконання задачі фазою припиняється і миттєво починається усунення причин затримки, після чого виконання задачі повторюється спочатку.

Обсяг робіт, який потрібно повторити, залежить від характеру наслідків дестабілізуючих факторів – часткове, або повне знецінення), в залежності від яких розроблені відповідні математичні моделі.

У розроблених моделях розглянуто два способи виконання фази СР при впливі таких дестабілізуючих факторів: одноетапне та багатоетапне виконання, обґрунтована оптимальна кількість етапів виконання фази СР, а також число необхідних технічних контролів у ході проведення СР.

Побудова математичних моделей та знаходження обраних показників ефективності процесу виконання кожною фазою СР своєї задачі при умові повного або часткового знецінювання розглянуто на прикладі ФНВ. В результаті вирішення цієї задачі знайдений показник ефективності - ймовірність виконання ФНВ своєї задачі за припустимий час, що визначається наступним виразом:

де Е(х) – ціла частина х; - інтенсивність відмов у виконанні ФНВ -го типу; - сумарна інтенсивність відмов у виконанні ФНВ; - імовірність знецінювання результатів виконаних раніше робіт у ФНВ від відмови у виконанні фази -го типу; - припустимий час виконання задачі ФНВ при відсутності відмов у виконанні фази; - мінімально необхідний час виконання задачі ФНВ при відсутності відмов у виконанні фази.

При одному типі відмов, що знецінюють , у виконанні фази вираз (6) для ймовірності виконання ФНВ своєї задачі за припустимий час прийме вигляд:

Середній час виконання ФНВ своєї задачі при відмовах, що знецінюють, і одноетапному виконанні визначається наступною формулою:

Імовірність виконання ФНВ своєї задачі за припустимий час у явному вигляді при знецінюванні та багатоетапному виконанні робіт буде визначатись наступним виразом:

де Е(х) – ціла частина х; – число сполучень із елементів по ; - інтенсивність відмов у виконанні ФНВ -го типу; - сумарна інтенсивність відмов у виконанні ФНВ; - імовірність знецінювання результатів виконаних раніше робіт у ФНВ від відмови у виконанні фази -го типу; - кількість етапів виконання ФНВ; - припустимий час виконання задачі ФНВ при відсутності відмов у виконанні фази; - мінімально необхідний час виконання задачі ФНВ при відсутності відмов.

При одному типі відмов, що знецінюють , у виконанні фази вираз (7) прийме наступний вигляд:

Середній час виконання ФНВ своєї задачі при відмовах, що частково знецінюють, і багатоетапному виконанні визначається наступним виразом:

Отримана формула для - оптимальної кількості етапів виконання фазою СР своєї задачі, при якій забезпечується найменше значення часу виконання задачі при умові виникнення знецінюючих відмов:

,

де ; - інтенсивність виникнення відмов -го типу при виконанні кожного етапу ФНВ; - інтенсивність виникнення відмов -го типу при проведенні контрольних та перевірочних операцій в кінці виконання кожного етапу ФНВ; - математичне очікування часу відновлення виконання етапу фазою своєї задачі при відмові -го типу; математичне очікування часу відновлення після виявлення відмови -го типу при проведенні контрольних та перевірочних операцій в кінці виконання кожного етапу ФНВ; - час проведення контрольних та перевірочних операцій в кінці кожного етапу виконання фази.

Використовуючи отримані залежності для ймовірностей виконання фазою СР своєї задачі за припустимий час в умовах знецінювання виконаної роботи та запропонованих формалізованих схем процесу проведення СР, одержані залежності для шуканої ймовірності зриву виконання СР у цілому з урахуванням знецінювання виконаної роботи в його фазах у найбільш типових випадках процесу проведення СР сучасних РЕЗО у ВРО.

В якості приклада приведемо випадок, коли ФД і РФ представлені одноканальними відновлюваними системами з відмовами, що не знецінюють, ФНВ - одноканальною відновлюваною системою з відмовами, що частково знецінюють, одного типу та одноетапним виконанням робіт. Формалізована схема запропонованого процесу проведення середнього ремонту наведена на рис. 3. Для цього випадку формула для ймовірності зриву процесу проведення СР за припустимий час має наступний вигляд:

де   інтенсивність відмов у виконанні ФД;   інтенсивність відмов у виконанні РФ;   інтенсивність відмов у виконанні ФНВ;   інтенсивність відновлення виконання ФД;   інтенсивність відновлення виконання РФ;   імовірність знецінювання результатів виконаних раніше робіт у ФНВ;   мінімально необхідний час виконання задачі ФД при відсутності відмов;   мінімально необхідний час виконання задачі РФ при відсутності відмов;   мінімально необхідний час виконання задачі ФНВ при відсутності відмов;   припустимий час виконання своєї задачі ФД;   припустимий час виконання своєї задачі РФ;   припустимий час виконання своєї задачі ФНВ.

Усі розроблені математичні моделі отримані у вигляді аналітичних виразів, що встановлюють залежність обраного показника ефективності процесу виконання кожною фазою своєї задачі від сукупності параметрів досліджуваних фаз. Розрахункові співвідношення враховують різні випадки виникнення відмов, які знецінюють і не знецінюють виконану корисну роботу у фазах СР, що дозволяє обґрунтувати рекомендації з удосконалення процесу проведення СР сучасних і перспективних РЕЗО.

Четвертий розділ присвячений дослідженню розроблених моделей, розробці рекомендацій з удосконалення процесу проведення СР сучасних РЕЗО і їх СЧ, а також вибору та обґрунтуванню структури СР при його проведенні на таких РЕЗО в існуючих і перспективних ВРО, оцінці виграшу від реалізації запропонованих результатів.

Дослідження процесу проведення СР без знецінювання показало, що характерною рисою цього випадку є відносно монотонна зміна ймовірності зриву процесу проведення СР практично на всій області зміни значень часу виконання задачі фазою СР, і її швидка зміна на досить короткому проміжку, правою границею якого є припустимий час фази. Таким чином, удосконалюючи саме цю “критичну” ділянку можливо (це розглянуто на прикладах) досягти значного зменшення ймовірності зриву процесу проведення СР (до 10-25 раз). Це максимальні оцінки зміни , однак у реальних умовах може скластися ситуація, при якій час виконання фазами своїх задач скоротиться. Але навіть у такому випадку можна за рахунок незначного скорочення часу виконання задачі у фазах СР одержати досить велике зменшення ймовірності зриву процесу проведення СР сучасних РЕЗО. Так, наприклад, скорочення часу задачі в РФ на 8-10 годин навіть без удосконалення ФД дозволяє зменшення ймовірності зриву на 10%...15%, а скорочення часу задачі у ФД на 2-4 години навіть без удосконалення РФ дозволяє зменшити ймовірність зриву на 10%...13%.

Запропоновані рекомендації дозволяють вирішувати задачу вибору та обґрунтування таких параметрів фази та СР у ВРО в цілому, які можуть забезпечити необхідне значення імовірнісного та вартісного показника ефективності в умовах впливу тих чи інших дестабілізуючих факторів.

Аналіз виграшу від запропонованого удосконалення проводився за імовірнісним та вартісним показниками ефективності процесів проведення СР. В якості імовірнісного показника, за яким проводилося порівняння, вибрані ймовірність виконання фазою СР своєї задачі за припустимий час та ймовірність зриву процесу проведення СР в цілому. Основним параметром, який істотно впливає на обрані показники ефективності СР, є резерв часу, який може утворюватися після реалізації запропонованих формалізованих схем. У дисертації отримані вирази для розрахунку виграшів по ймовірності зриву процесу проведення СР та ймовірності виконання фазою СР своєї задачі з урахуванням дестабілізуючих факторів в ході СР. Аналіз показав, що вже при незначному скороченні часу виконання фазами СР своєї задачі виграш по складає 20%...25%, а по складає 5%...7%.

В якості вартісного показника оцінки ефективності від реалізації запропонованих процесів проведення СР розглянуті собівартість виконання подовження призначених термінів служби та коефіцієнт економічності подовження призначених термінів служби. В результаті порівняння процесів проведення СР в ВРО, що регламентує існуюча нормативно-технічна база з процесами проведення СР із запропонованими удосконаленнями, зроблено висновок, що собівартість СР при реалізації запропонованих пропозицій у військах зменшиться на 5%...20%, а коефіцієнт економічності виконання подовження призначених термінів служби зменшиться на 5%...25%.

Аналіз адекватності розроблених моделей проводився шляхом порівняння імовірнісних показників ефективності СР, що розраховані аналітично, і показників, отриманих в результаті машинного моделювання. Розбіжності результатів не перевищують 5% ... 7%.

Також в розділі розв'язана окрема задача, що полягає в знаходженні оптимального часу, який повинен затрачуватися на виконання фазою СР своєї задачі в ідеальних умовах, при якому забезпечується максимальне значення коефіцієнту використання фази при заданих її параметрах.

Таким чином, отримані наукові результати дозволяють більш раціонально витрачати матеріальні та часові ресурси на проведення СР сучасних РЕЗО в умовах військ та підвищити ефективність цього процесу.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукового завдання, що виявляється в розробці математичних моделей процесу проведення середнього ремонту сучасних РЕЗО радіотехнічних військ ПС Збройних Сил України у ВРО, які дозволяють обґрунтувати рекомендації з удосконалення цього процесу.

Головні наукові і практичні результати роботи:

1. Розроблено нову математичну модель процесу проведення СР сучасних РЕЗО радіотехнічних військ у ВРО без знецінювання виконаних раніше робіт. Її новизна полягає в тому, що в ній реалізований удосконалений процес проведення СР в умовах виникнення відмов, що не знецінюють, який представлений у вигляді послідовного виконання трьох фаз (фази дефектації, ремонтної фази, фази настроювання й випробувань) з урахуванням резервів часу. Резерв часу при виконанні ремонтних робіт може бути утворений за рахунок пропонованого вдосконалення, сутність якого полягає в обліку особливостей зміни технічного стану кожного об'єкта РЕЗО при визначенні раціонального комплексу ремонтних робіт. Математична модель дозволяє проводити кількісну оцінку впливу дестабілізуючих факторів, що не знецінюють виконану раніше роботу, резервів часу фази дефектації, ремонтної фази й фази настроювання й випробувань на обрані показники ефективності процесу проведення СР, що дозволить скоротити простої устаткування при виконанні ремонтних робіт в існуючих ВРО й більш обґрунтовано виробляти й висувати вимоги до розроблювальних ВРО, які повинні забезпечувати проведення СР сучасних і перспективних РЕЗО в умовах військ.

2. Розроблено нові математичні моделі процесу проведення СР сучасних РЕЗО радіотехнічних військ у ВРО, що враховують знецінювання виконаних раніше робіт. Новизна полягає в тому, що в них реалізований удосконалений процес проведення СР, який представлений у вигляді послідовного виконання трьох фаз з урахуванням резервів часу й дестабілізуючих факторів, які можуть знецінювати виконаний раніше корисний наробіток. Облік таких дестабілізуючих факторів може здійснюватися шляхом проведення технічного контролю в процесі виконання кожної фази СР. У моделях розглянуто два способи виконання фази СР при впливі таких дестабілізуючих факторів: одноетапне і багатоетапне, обґрунтована оптимальна кількість етапів виконання фази СР, а також число необхідних технічних контролів в ході проведення СР. Математичні моделі дозволяють проводити кількісну оцінку впливу параметрів процесу проведення СР і характеристик ВРО, а також дестабілізуючих факторів на обрані імовірнісні показники ефективності процесу виконання кожною фазою свого завдання й процесу СР у цілому. Таке теоретичне дослідження дає можливість обґрунтувати практичні рекомендації, спрямовані на вдосконалювання процесу проведення СР сучасних РЕЗО в існуючих і перспективних ВРО, й поліпшити показники ефективності цього процесу.

Отримані в роботі наукові й практичні результати визначають основні напрямки удосконалення процесів проведення СР сучасних РЕЗО і їх СЧ в умовах військ, що дозволить підвищити ефективність застосування СВР, знизити обсяги й кількість витрат, необхідних для її функціонування.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ АВТОРОМ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ

ДИСЕРТАЦІЇ

1. Рєзніков М.І., Буяло О.В., Голіков Г.І. Математична модель середнього ремонту радіоелектронних засобів озброєнь у ремонтному органі // Зб. наук. пр. ВІТІ НТУУ “КПІ” – К.: ВІТІ НТУУ “КПІ”, 2003. – Вип.6. _С. 14 _ 21.

2. Креденцер Б.П., Рєзніков М.І., Буяло О.В., Тхоржевський В.І. Математична модель середнього ремонту з багатоетапним виконанням робіт // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Військово-спеціальні науки. – К.: Київський університет, 2003. – №6. – С. 67 _71.

3. Креденцер Б.П., Буяло О.В., Невзоров А.В. Математична модель дефектації складових частин радіоелектронних засобів озброєнь при проведенні середнього ремонту у ремонтному органі // Зб. наук. пр. ВІТІ НТУУ “КПІ” – К.: ВІТІ НТУУ “КПІ”, 2004. – Вип.3. – С. _91.

4. Рєзніков М.І., Гахович С.В., Невзоров А.В., Буяло О.В. Статистична модель надійності складних технічних систем з кінцевим часом відновлення // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Військово-спеціальні науки. – К.: Київський університет, 2005. – №10. – С. 33 _36.

5. Буяло О.В. Методика визначення оптимальної тривалості проведення середнього ремонту систем із часовим резервом // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Військово-спеціальні науки. – К.: Київський університет, 2003. – Ювілейний випуск. – С. _47.

6. Буяло О.В. Математична модель середнього ремонту сучасних зразків радіоелектронної техніки // Зб. наук. пр. ВІТІ НТУУ “КПІ” – К.: ВІТІ НТУУ “КПІ”, 2005. – Вип.1. – С. _23.

7. Резніков М.І., Кошовий Г.А., Буяло О.В. Застосування методу GRET до аналізу процесів ремонту виробів військової техніки // Тези доповідей та повідомлень наук.-практ. семінару “Сучасні системи зв’язку і АСУВ та їх подальший розвиток. Напрями удосконалення підготовки фахівців для військ зв’язку в умовах реформування Збройних Сил України” – К.: ВІТІ НТУУ “КПІ”, 2002. – С. .

8. Буяло О.В. Модель функціонування уніфікованого ремонтного модуля при організації середнього ремонту // Тези доповідей та повідомлень наук.-практ. семінару “Сучасні системи зв’язку і АСУВ та їх подальший розвиток. Напрями удосконалення підготовки фахівців для військ зв’язку в умовах реформування Збройних Сил України” – К.: ВІТІ НТУУ, 2005. – С. 15.

9. Буяло О.В. Методика організації функціонування ремонтного органу при проведенні в ньому середнього ремонту сучасних радіоелектронних засобів // Матер. VIII Міжнар. наук.-практ. конф. “Наука і освіта 2005”. – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2005. – Т. 62. – Техніка. – С. 3 _4.

10. Буяло О.В. Методика раціональної організації середнього ремонту радіоелектронних засобів озброєнь у військових ремонтних органах // Допов. та тези допов. II наук.-практ. конф. “Пріоритетні напрямки розвитку телекомунікаційних систем спеціального призначення” – К.: ВІТІ НТУУ “КПІ”, 2005. – С. 95.

11. Креденцер Б.П., Рєзніков М.І., Буяло О.В. Математична модель функціонування ремонтного органу при подовженні призначеного терміну