автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Анализ надежности и планирования ремонтов сложных систем с использованием реляционных баз данных

УН1ВЕРСИТЕТ ВНУТРИЛ1ПХ СПРАВ МВС УКРАГНИ

РГЬ од

I I СЕН 1395

На правах рукопису

ГНЕННИЙ Володимир Васильевич

\HAJ1I3 НАД1ЙНОСТ1 I ПЛАНУВАННЯ РЕМОНТ1В СКЛАДНИХ СИСТЕМ 3 ВИКОРИСТАННЯМ РЕЛЯЦ1ЙНИХ БАЗ ДАНИХ

0$, Об

-0-54£т04-— автоматизоваш системи управления та системи обробки ¡нформацГ!

Автореферат

дисертаци на здобуття вченого ступеня кандидата техшчних наук

Харк1в — 1995

Дстартафев с рукогшс

Гсс'ота .шконшга в ПрадшлровськШ держаний академИ

буд*Ешцтва та орх1тектури

Иаукохшй кер!вкнс :

доктор тмшчних наук, професор Пашковський ГеннадШ Серг1йович ОфщШн! опоиенти :

1. Доктор техи1чних наук, професор Мурашко Анр! Гаврилович

2. Кандидат фЬико-иатеиатичнш наук, дошит Заславський Володшшр

АлаташАович

Нршаднэ оргашзац!я Дн1пропетровський державний ун!верситет, »¡.Дшяропетровськ

Захист в1д0удеться £1 1995 року о 1Л. годин!

на зас1данн! спец1ал1зованох вчекох ради К 02.24.03 при Ушверситет! виутр1дм1х справ МВС Ухрахяи за адресов; м. Хорк1в-ВО, пр. 50-р1ччя СРСР, 27. '

3 дисертащБю моина ознайоыитись в &бл1отец1 Ун1верситету внутршаих справ МВС Украхни. 0

Автореферат розхслаиий ¿^л«^ 1995 року Вчешй секретар

спецгалгзованох вчено! ради ¿■хУ^е.-х... 1.В.Архстов$

ЗЛГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОВОТИ

Актуальн1сть теш. Забезпечення над1йно! експлуатацЦ 1 базпеки телцчшх систеы с актуальною науково-техн1чноп проблемою. Для упрявлЬпш надЦМстю систем в першу чергу необх!дно иати мохгага1сть ефективло вир]шувати да! осношй задач!: оц1нювати поточну над!йн1сть систем та прогнозувати Ьс над1йн!сть в иайбутньому. Розв'язувашш цш задач потребив розробки в1дпов1дних ыатематиганах моделей 1 алгоритшв, використання для 1х реал!зацЦ сучаснпх комп'ютерних та 1н-формацНЬшх технолог1й.

Для широкого класу систем мохлпвим е т1лыш перходачшй контроль хх робочих параметр!в, аОо контроль т1лыш на початку чи в кЬщ1 Хх життбвого циклу. Дан1, що одержуються при цьому. в загальн'ому випадку в!дпов1дають планам випробувань з багаторазовим випядковим цензуруванням. Для подают та ефективного аяалхзу таких данах необх1дао використовувати в1доов1дн1 иодел1. Велик! можливост! для цього дають реляц!йн! иодел! дашх та 1снуюч1 метода 1 засоби Ьс обробки. В роботах проввдшх спец!ал!ст1в " по теор12 над1йност! 1 техн1чному обслутовуванню систем (Р.Барлоу, Е.Ю.Барзилович, Ф.Байхельт, В.В.Болот1н, Ю.К.Беляев, Б.В.Гнеденко, В.А.Каштанов, Х.Кумамото, Ф.Прошан, Р.С.Судаков, Д.ХенлО та по теорИ баз даних (К.Дейт, Д.Мейер, Ф.Лоховсыи, Д.Ульман, В.Цикритзис) пптанля, що пов'язаш з задачами забезпечення над1йностх та ефективного техшчного обслуговування I ремонту (Т01Р) систем та з формами подання I методами обробки цензурованих вихвдних даних про хх випробування чи експлуатащю, не розглядаються комплексно. Дисертащя е спробою зробити це на основ1

единого п!даоду, заснованого на 1нтеграц11 вшг!дних дашх про цоточш стали олслентш систем в сдашй реллщШий баз! дашх I створе:нн1 для 1х обробки взаемно зв'язаних ниш ыатеиатичних 1 ЫтацШних моделей. Реал1защя цих моделей та алториги1в з використашшм шструментальнах засобАв реля-цШних СУБД для ПЕОМ дозволяв ефектшшо внршувата задачу автоматизаци ус!х еташв анализу надШност! 1 планування Т01Р систем. В результат! в середовииЦ СУБД типу dBnSE створено програшшй моделюючий комплекс (ПМК) з широкими можливостяиа для дослздження надайност! складних систеи та друкшн штерфейсои.

ДисертацШна робота виконувалась в!дпов1дно до галузево! програш Деркбуду СРСР 0.15. 01.121 "Реконструкция" 1 плану наухово-досл1дних роб!г ПриднШровсько! державно! акадеия будавництва та арх!текгури по тем! N 109 "Розробка метод ¡в оптимального проектування систем доагностування стальник резервуар!в".

Розроблений в дисертацц новий п!дг1д до вщишення актуальных задач анализу дьних може застосовуватись, кр1м техшчних галузей, в еконошщ, медищш, демографИ,

пол1тологп.

Метоп роботи с розробка 1 реалззащя математичного та програмного забезпечення ПМК для автоиатизацП анализу над1й!юст1 1 плакуввння Т01Р складних систем та викокання на його основ1 дослдаення корозййно! надШност! резврвуар1в РВС-5000 для збер1гання нафтопродуктсв.

Основш задач! наукового досл1даенняг- розробка моделей та ефектхшниг алгоритмхв для розв'язку задач статистичного ощнювання 1 иоделювання безввдмошост! складних систем при вихвдних да лих, що вадповщають планам випробувань з

багаторазовим випадковим цензуруванням i пер!одичшм контролем параывтр!в;- створення математичного забезпзчшпи ПМК для анал!зу надйност! i планування TOiP складних систем на основ! ПЕОМ;- розробка методики анализу надйност! i МтацЦ стратег1й TOiP систем i в!даов!дного програыного забезпечення ПМК та ix застосування для досл1даення впливу короэН на експлуатацШну Сезв1доовн!сть резервуаргв для збер!гання нафтопродукт1в, виходячи з стан1в ix елеиент1в . на час ¡проведения рвгламентлих обстежень.

Основна !дея робота полягав в побудов! багатовишрно! експериментально2 фрошИ розпод1лу (ЕФР) часу напрацшання *<•> вадмови систем в цЬгому, безпосередньо по !нтегрован!й в реляцШшй баз! даних 1нфориацЦ про техшчзшй стан окре них елемент!в та в ыоделюванн! 1нтегралыго1 фуюсцИ розподогу (1ФР) часу напрацювання систем до вдаови ! стратегй ix TOiP, з використанням марк!вських В-моделей.

Методолог!чнои основою досл!д»гення стали системно-стру-ктурний п!дх!д та сучасш ыэтоди дослздження операдЩ, вихо-ристання reopii надШност! та математично! статистики, апа-рату релящйнох алгебри i сучасних релящйних СУБД для ПЕОМ.

Теоретична значущ1сть га наукова новизна. В дисертацЦ розроблено нов! модел!, алгоритма та процедури для оцпшван-ия безвадмовностх складных систем в питому безпосередньо по вихздних даних про напрацшання i техн!чний стан ix елемент!в, без попереднього обчислення таких ощнок для кожного елементу системы окремо.

Дослвджено можливостх маршвських В-моделей для прогнозування сташв систем поза штервалом напрацювань, як! маються в вихвдгих да mix, i моделгсвання впливу якост! Т01Р на piseiib експлуатащйно! безшдмовшст! систем. Одержано

рекуррентнх сп1вв1дношення для оцпиоваюш параметр ts иаривськнх В-моделвй, що шкористовуються для иодеяювашш безвдаовност! складних систем.

Розроблено концепту ально-логхчш структура моделей подашш вихвдних даних про результата експлуатацц чи випробування систем, на основ! яких, в середовивц СУБД., створено ПМК для автоматизаци анализу надШност1 i планування TOiP складних систем. На ochobi розробленого ПМК, з метою його апробацц i впровадження, проведено детальний аналхз корозШох надайно cri резервуаров РВС-5000 для зберггання нефтепродукт з точки зору вивчення динашхи до-сягнения ниш функцюналыих 1 абсолютиах граничных стан!в. Одержано flMOBipHicid розподши, щодо виншшення корозШшх пошкоджень в конструктивных елемзнтах резервуар1в, досл!д-кено ix вплив на ршень безв1дмовност1 резервуар1в в цЬгаму.

Особиста участь автора. Bei перел1чеш результата, вад розробки иоделей i алгоригшв до хх програмно! реалхзацй 1 апробацц на реалышх виадних даних, одержан! безпосередньо самим автором дасергацй.

Практична uimicTb одержаних результат^ в тому, що в01ш е основою для розробки ново! методики та ПМК для доелвдження надШнос-п i планування Т01Р складних систем з використаншш сучасншг СУБД.

Реал1зац1я t впровадження. Розроблено методику.та ПМК i за £х допомогою досшджено вплив корози на техшчний стан резервуар1в типу РВС-5000, визначено тривалоси шжремонтних Ьггервалзв, яш можуть забезпечувати необхадний р!вень без-в1даовност1 резервуаров при вибраних стратепях TOiP. Одержат результата ввййшл складовою частиною в звгт по науко-во-досл!ДШй теш N 109 для СКВ "Транснафтоавтоматика".

Обгрунтоваи!сть роэроблених в робот! наукових положень 1 приШшто! на ix основ! иетодологИ вир1ше!шл поставлеиих задач та в!рог!дшсть отртшшх в робот! чисельшх 1 графгашх результат!® п!дтверджуЕ:ться впкористашшм адекватдох наукових иетод!в, программах ! техн!чних засоб!в, достатнш представшзцтвом експерименталышх 1 1и!тащ£Ьшх дашх, хх непротир!ччю в!домим результатам дослщкень Ьших авторов.

Апробац!я робота. Основн! положения дисертац!йно1 робота допов!дались 1 обговорювались на Всесоюзна конферен-цП "Проблема оптим1зац11 ! надайностх в <5уд!велыйй механ!-щ" (В1льнюс,1908 р.), на РеспублЬсанськШ науково-технЬшШ конферешщ "Шдвшцення ефективност1 систем нафтопродуктоза-

I

безпечення на основ1 техйчного переобладнаня" (Шровоград, 1988 р.), на Репоналынй. науково-техшчшй конферекцЦ "Мо-делювання ! автоиатизац!я проектування складних техн1чних систем" (Калуга,1990 р.), на Друг!й науково-техн1чкШ конференци "Питания надйност! та оптим!зац!Я буд!вельних конструкций 1 машин" (Севастополь, 1992 р.), а тако* на наукових сеи!нарах кафедри иоделювання складних систем Кшвського университету 1М.Т.Г.Шевченка, кафедри обчислюва-льно! математики та ыатематично! к!бернетики Дн1пропетровсь-кого ушвёрситету, кафедри прикладно! математики Придн!пров-сько! державно! акадеыц будевництва та арх!тектуря.

Публ!каци. По теш робота опубликовано ш!сгь праць.

Об'ем та структура роботи. ДисертацШна робота складае-ться з вступу, чотирьох роздШв, заключения, списку л!тера-тури та двох доповкень, и1стить всьго 129 сторшок тексту, 53 малютки, 20 табллць.

ЗШСТ РОБОГИ

У вступ! обгрунтовано актуальн!сть теми досл!даень, визначено дШ 1 основш З8дач1 робота, описано П структуру, викладено основн! результата, що виносяться на захист.

В п1дрозд!л1 1.1 розглянут! питания, зв'язан! з дос-йд-хеккям надШност1 техшчних систем по Ьформацц про-~ результата хх випробувань чи експлуатащх за допомогою в!домих п1дходев 1 ■ метод!в теорИ нвдШностх, при статнстичних експерииентальних даних, одвржаних на обмеженШ к!лькост1 випробуваних об'вктхв. Щ метода шдроздшягпъся на експериментальн1, коли надИЬйсть систем визначавться по результатах спостерехень за поведшкою систем, як единого ц1лого, та розрахунково-експерименталый, коли над1йн!сть систем визначасться на основ! 1нфориадЦ про надйшсть 1х скпадових елемехшв. Але досить часто адекватний онис реаль-них вих1дних дашх про надШшсть систем стандартниш пара-метричними законами розподЬгу 1 ефектпвний анализ таких даних за допомогою традихцйшх ыетод1в б неможливим. В зв' язку з циы, в дасертацы розробляеться новий п!дх!д до розв' язу-вання под!бних задач, який дае . можлив1сть розглядати 1х з вдино! точки зору 1 передбачае використання для розрэхуншв ушверсального набору сп1вв]даошень та алгоритшв.

• В п1дрозд1л1 1. 2 розглядаються основш поняття, яы ви-користовуються в сучаскШ технологи баз даних, та мохливос-т1, як! дають сучасн1 СУБД для автоматизади процес1в нако-пичення 1 обробки даних. Як вхдомо, для роз'вязания конкретнее практичних задач обробкн даних за допомогою СУБД загаль-ного призначення, необхадно створити, в вигляд! надбудови над СУБД, спехцальний програмний комплекс. Такий пдахд е ефективним 1 для ведения I обробки статнстичних баз даних

(СБД). Одними з найпершх в питаншиг створення СБД для надейжсних досл!джень б у ли робота Ю.К.Беляева, да було розглянуте саме поняття СБД, шд якою розум!еться спещальним чином орган1зований арх1в дашх про над1йл!сть об'вкт1в. В якосп найменшх одиниць шфориаци, а яких складаються масиви даних, розглядаються порц!1 даних. Шд ниш розумноться набора значень випадкових величин Гу де О - номер порцЦ, Бу- одержан! напрацювання, Г^ -м1тки, кодугч! причину пригшнення спостережень (тип в!дмови). Ыасиваш даних У1СХ1,Х2,..., Х^), звязаних з мЛткою 1, називяються посладовност1 уЫх порцШ Х^Б^.Гу, 2,..., I). в яких ыаються напрацпвання з м!ткоп Г^, значения то! дорЬнюе 1 або входить в множину Д^

^ 1). Цей п1дх!д дозволяв одержуваги оц1нкп ймов!рностей безввдмовно! робота об'екив I 1х дов1рч! границ! незалежно в!д наявност! апршно! Ь{формац11 про тили Их функцШ розпод1лу. Алв в ньому не розглядаються в повнй 1йр>1 питания про врахування ступеня цензурування випробувань та про над1йн1сну структуру об'екмв, про форму подання даних в баз! даних, про врахування визначальких параметр1в елемент!в систем та ковар!ат, як! в!дбивають умови 1х о держания. Розробка самого методу з ор1Бнтад!ею на його програмну реал1захцю засобами системи програмування ФОРТРАН на баз! 5С ЕОМ наклала на нього ряд обмежень з точки зору метод!в подання ] обробки даних. Використання нових комп'ютерних технологий обробки даних суттево в1др!зняв розроблений в дисертацш шдх.щ в!д вадошх ян в способах оргашзацй даних, так 1 в розроблених для нього математичних 1 Штац1й-них моделях та реалхзуючих хх алгоритмах.

В другому розд!Л1 розглядаються пита!пш розробки

цоделей для анал!зу надШност! i планування TOiP систеи за допсиогою занропонсванохо в дисертаци шдходу.

В п1дрозд!л! 2.1 розглядаеться задача статистичного оццшвалня безв1диовлост1 посладовних i паралельних систеи. Ключовою в адея забезпечення ыожлнвост! оцшювання для таких систеи значень йиов1рностей безв1диовио! робота i Цч. дов1рчих гргшдь безпосередкьо по imjjopuaitfi про ста!ш елеиент1в систеи, без необх1дкост1 попереднього розрахунку значень цах йиов1рностей для кожного окреиого елеиенту систеи i иожливих тшив ix вхдиов.

В загальноиу випадау иохпиво вважати, що техшчна систеиа складаеться з елеиент1в, кокен з яких иоже знаходитнсь в одноиу з двох сташв - в прадездатноиу, або ж в стан1 вадиови - i пае дешлька тишв вадиов. 3 кожнии типом вадцови зв'язаний визначалышй параиетр рк> а п1д вадиовою даного конкретного типу розушеться випадкова подоя, що проявляеться в перевищенн! вадпов]диии параиетрои деякого граничного для нього значения р®.

Ягацо вва*ати, що випроиування кожного елеиекту систеии проводиться в склада cauoi систеии по плану без вщговлення

Таблаця 1. Вшпдн! результата випробувань систеи

ОблЪсовий номер систеии Напрадовання систеи до контролю Визначалыи параиетри

Pi Рг Рз Рп-1 Рп

1 Т1 P1 1 р1 2 Р1 п-1 Р1 п

2 V Р2 1 Р2 2 "з Р2 п-1 Р2 II

« • •

N TN PN 1 Р» 2 Р» . 3 р" п-1 PN ■ I!

-91 з ложливЬтю 1х цензуруяашся в в!дпов1дност! з двякшш установленими граничными значениями визначальних параметр!в для можливих тип1в ввдмов цих елеменив, то одержана при цьому шформац1я моке бути подана в вигляд[ таблиц! 1, де кожнШ систем! в!дпов1дають Н напрацювання на момент контролю 1 в!дпов!дн! 1м значения визначальних параметр!в.

Ящо посл1доыго, рядок за рядком анал!зувати таблица 1 з точки зору в!доов!дносг! значень визначальних параметр 1в елемент!в р^ хх гранично допустиким значениям р£, то иояа бута сформована таблиця 2, да кожному окреыому визначальному параметру ввдповвдають напрацювання систем до в!дмови або до цензурування.

Таблиця 2. Напрацювання до в1дмов та цензурувань випробувань систем по рхзнии визначалышм параметрам

Номер Умова Напрацпвання до в!диови або до цензурування

параметру В1ДМОВИ СХШковиа номер системи

1 2 3 N-1 н

1 р,< р? п Т2 Тз п

2 р2< р2° тз ... ТМ-1

п *3 Тй-1 Т+

Т+ - напрацювання до в1ыови даного типу

Т" - напрацюв, до цензурування по даному типу в1дмов

Якщо прийняти, що система« яка проходить вшробування, маг послщовну структурну схему надШност! (ССН), то дот1ко-математична умова 'й вхдмови мохе бути записана в виг ляда

(Р1<Р^).0Я.СР2<Р2).0Р., ... , .Ок.(рп<р®). С1)

Для система з паралельною ССН -гака умова буде мати вигляд Ср1<р^).ЙШ.Ср2<р^.ШЮ..... -,.()№. (р„<рЦ). (2)

Вмходячи з цих уыов вадюви для систем в щлоиу, на основ1 таблиц! 2 можливо одержати таблице 3, де для кожно2 випробувано! систеии, в залежиост1 В1Д П ССН, закладено гн-, форыацш про шлыисть (для посладовно! систеии), або про множнни тишв (для паралельно! системы) влдаов, що в1дбулись в н1й на моиент контролю я стану.

Упорядковуючи наврацивання Тк в кожному рядку таблиц! 3 по зростанню, ставлячи першиш напрацювання до в!диови, а погш до ценэурування в випадку, каш вояи рхвнх шж собою, в таблиц! 4 ш одержимо в!дпов!да! узагальнен! вар!ац!йн! ряди (УВР) напрацювань систем з паслхдовною чи паралвльною ССН. Щ вар!ацШш ршди будуть нести в с об! всю вшидау 1нформац1ю про надШн1сн! властивост! елеиетив систем, яка була в таблиц! 1, з врахуванням 1х вшмву на надойшеть система в щлоиу.

Таблиця З.Вдаови 1 цензурувания систем з врахуванням II ССН

Тип ССН систеии Уиова вхдиови систеии Напрацювання

0бл1ковий номер систеии

• 1 2 3 N-1 N

Поел. (1) [Ц] Т1 1 [Ц] [Ьо1 тз Л-!1 N-1 /Ч)1

Парал. (2) {ИЛ Т11 Т2 2 (Ео> тз 'N-1 т{1¥

[Ц] - шлыисть вцщов, мавших щеце в к- Т1й систеш.

СК^,) - множина тишв в1диов, павших м!сце в к-й систем!

Таблиця 4. Узагальнэн! вар!ац!йн! ряди випробувалях систем

тип era система Уиова в1дыовя системи Узагальнен! вар!ац!йн! ряди систем

Ш [L] [L] ш [L]

Поел. (1) Ч »-2 . %-1

Ш CR> <R> iR> (R3

Парал. С 2) Ч 4 4 ■" lN-l 4

СЦ метле або pi вне

На основ! УВР таблиц! 4 мо*на розв'язата основну задачу статистичного оцшювания безв1даовност! систем - знайти оц1нки ймов!рност! 0езв1дмовнох робота систем PCt)

P(i) = fCi,n,N)P1CU,P2(i)....,PnCU,Pj(t),...,Pn(U), f - функхЦя, що в!даов!дае над}йн!сн1й структур! систем,

- багатовим]рно! функцИ Ьс визначальниг пярамвтр1в, а такох знайти ii дов!рч! границ! заданого р!вня в1рог1даост! у, но деякому заданому Ьггервал! !снування [0,1q] для Lq<Tn.

Твешагенкя 1. ОцЬша ймов!рност1 безв1диовно! робота систем з послхдовнсю структурою, ftuoBipjdcKi властивост! елементхв яких подаються УВР таблиц! 4, для всЬс зада-

вться виразом

1

P(L,) = П

1 -

Ч< Ч L Nk

N.> 1

Lk

(3>

де N,, - кЬгьшсть систем, в яких на момент не в!дбулось в!дмов елеиемчв!

L. - сумм елемент1в, що вхдмовили в систем!, якхй в!дпо-

[Ц]

в!дае даний член УВР t з таблиц! 4. i

Тверда? ння_2* 0д1нка ймов!рност! ййзвхцмоенох роботи систем з пярплелыюо. схемою хшдйиостг, " ймов!ршсн!

властивост! елемент!в яких подаються УВР таблиц! 4, для вс!х задаеться виразом

II Г 1

РСЦ) =1 - Л I 1 - П С 1--)

1 1=11 1,„<Ц 1

(4)

1 - ' П И 1 - П С 1

к <№(1)) да Н1)с= N - I 1 С11Ь < Ь1к | ЯкС1>=1).

Тут - к1льк1сть систем, в яких ще не в1дбулось в!дмови типу 1 на момент часу Ц для вс!х Ц. Знаходять П по УВР систем.

Дов1рч1 границ! оцЬюк значень Р(1|) систем заданого р!вня в1рог!дност1 у, визначаються за допомогою функцИ Клоппера-Шрсона Г2СН, ГрГ) 1 Г^ СМ, г ^}'). як! знаходяться як розв'язки рхвнянь

Г.-1

1 *„ м-к

(5)

Г = Е ф Х2 (1 - Х2) = -г^^гр. к=0

де N - об'см випробувань, в1дпов1даючий даному члену УВР; у - заданий р1вень в1рог1даост!;

загальна к1льк1сть в1дмов для даного Ц; ЛхСа,Ь) - неповна бета-фулкц!я,

1 позначуються як Х^Г^Ы, г1,)')=Р£!.1) та Х^^СМ.г^г^РСЦ).

• Числов! значения цих функцШ оОчислкються хтеративно по чисельному алгоритму. Тин самим повн!стп вирнпуеться поставлена задача статистичного оцЬотвання безв!дмовност1 систем з посупдонною 1 паралельног) С СИ.

В п1дроздШ 2.2 розглядаеться модель для прогнозуваиня над!йност1 систем. Для аналггако-ймов1рн1сного подання процес1в_ деградаци систем використову^ться запропонована в роботах Д.Богданоффа та А.Козгна так звана В-модель -

однонаправлений дискретный кЬнцевий 1:ап]змарк1всытЙ ланцпг з! станами, в яких система посл!довно перебував протягом свого 1снування 1 осташий з яках б станом ввдмови з точки зору вибрано! умови в1диови„ Граф переход1в тако! ыодел! приведено на иал.1. Сам процес переход!в систем з деякого

Мал.1. Граф переходов для изркЬзсысох В-модел! поточного стану j в сл!дуючий розглядаеться в и одел!, як по-сл1довн1сть незалежних випробувань Бернулл! з параметрами Pj 1 qj, а часи и перебування в кожному стан! макггь при цьому геометричшй закон розподЬлу. Матриця перех!дних йисв1рнос-тей (ШИ) Р для В-модел! нае надгцатональшй вигляд

Ч1 О о ...о о

' О О Р2 • •■ 0 0

0 0 0 0 рь_! чь_! 0 0 О 0 ... О 1

Ймов1рност1 стан!в систем для дискретних мошнт!в часу X, в

в!дпов]даост1 з теор!ею марзивських лашуаг1в можуть бути

подан! в вигляд! вектор-рядка X

РХ.= Р„- Р = = С Рх С1), рх (2). ...,рхСЬ)}

да X = 0, 1, 2 - даскретний час,

р0= <П,, П?,..., Гк 1, 0> -початковий розподм 0мов!рностей

сташв систем, Пj- ймов!рност! знаходження систем в стан! j при Х=0,

Р°- единична матридя розшршстю (Ь«Ь).

1нтегральн1й функцц розподолу напрадювань систем, як

IX надайшсшй модел!, в!дпов1дае данаипса йягсшрност! РХ(Ь)

знаходження систем в поглинаючому сташ Ь в р!зш момента

часу 1х функц!окування.

В п!дрозд!л! 2.3 розгляиут! питания, пов'язак! з шга-нуванням TOiP систем. Ямцо позначити: т,- Сыов1рн1сть шявлення анаходяення обстежувано! системи в стан! J при умов!, що система перебувае в стан! j; П - ймовхрн!сть знаходквння в стан! j систем, як! використовуються для зам!н при ремонтах; т =<г^,т2< .... ,ть> - розпод!л ймов!рностей, що описуе як!сть контролю стан1в свотеи, П=(П1,Лг,---,Пь> , - розпод!л йыов!рностей, що описуе як!сть виконуваних при ремонт! зашн; к - стан, починаючи з якого системи необ-х!дно виводити в ремонт, то при п-ному ремонт! доля систем, що фактично реыонтуються буде

p£n)= ITJPXCJ), а йнов!рност1 перебування систем п!слл. ir n-ного ремонту в стан! j будуть

(п)

Pj^Ci) + Ilj pr J—1»2, ... ,k-l

(n>

P0 Ш

(n)

{(i-Tj) PXnCJ) ♦ -pr> j=k,.., b.

Час початку п-яого ремонту коже бути визначено, виходячи з граничного р!вня безв!даовност! систем та сп!вв!дношень

Р^ЬХОгр, / (б>

_ _ 1,(11-1} р (7) РХП Р0 * о и'

де р - вектор-оядок ймов!рностей сташв системи на п початку п-го ремонту;

р(п-1) _ вектор-рядок ймов!рностей стан!в системи п!с-,0 ля (л-1)-го ремонту;

Р - ыатриця перех!дних ймов!рностей системи;

хп - час початку 1-го ремонту.

Розглянут1 сп!вв1даргаешя з одного боку дають ыогиш-

■ ' ' ■ t- . ' ' .

в1сть иоделювати вплив параметр^ TOIP на ubrpeuoirrut промики, що забезпечують заданий р!вень безвдаовност! систем, а з imioro — доошдхувати, як змшэеться поточна надойгасть систем в звлеюгост! В1д посл1довиост1 момеит!в проведения ïx ремонтов, при фЬссовашй якост! контролю та замш. Тим самим, задач! поточного оценивания та прогиозува-зпш безв1дмовност! систем, з врахуванням надхйн1сниас власти-востей ïx елементхв i впливу процес!в в!дновлешш при TOiP, будуть виршешми.

В тветьому роздШ розглянуи штання в!добраяення ко-1щептуально-лог1чно1 модел! облает: дослэдження в релящйну базу даних i програмно! реал1заци розроб-тених моделей та алгоритшв. В пХцроздЬгах 3.1, 3.2 розгляиут! реляцШн! иодел! подашш даних про поточж сташ елеменпв систем та загальна структура баэи даних для анал1зу над1Яност! i моделввання TOiP систем. Icjiyxrei об'екти та ïx ащношешм замшяються на 1дсалазопан1 об'екти i математичш в!дношекня Mi* ниш. Результатом в релящйна схема бази даннх - перелш в1даошень та ïx атрибутов, заданих на деяшй MHOïinii значень. База даних, завдяки iHTerpauiï в гай bcîx даних, дае змогу вирщупага вс! задач!, пов'язан! з ïx обробкою, як послвдовн1сть виконання взаемозв'язаних сп!лышш дашш процедур. При цьому сам процес формувашш узагальненого вар!ацШного ряду напрацювань систем, з точки зору Teopiï надШноси, м о*е тлумачитись, як Мтацш деякого плану б±ном!алышх випробувакь систем в ubiouy, з позицЦ визначення в]дпов1дност! поточних сташв ïx елеыент!в прийнятхй логхко-матеыатнчнШ умов! в1дмови типу (1) або (2), яка враховуе як над1йшсну структуру цих систем, так i прнйшш для ïx елеиетчв гранично допустим! значения

визначалышх параиетриз.

В niдроздШ 3.3 сшсусться ГМС, який решнзуе

розроблещ модел1 та алгоритш в середовищ! dBPlSE-подобно*

*

СУБД 1 функцгонуе иа платформ! IBM-суишних ПЕШ п1д управлениям MS-DOS. ШК е закшченою програмною системоп, цо мае функцшнально-модульну побудову i складаеться з набору процедур. Комплекс забезпечуе автоматизации вс1х втащи анал!зу надайност!. систем з послвдовними i параледышш схемами н8дайност1, в тому чисш i Мтацш стратеий ix TOiF. Шдроздш звкшчуеться розглядом методика практичного вшористатш ШС для зайезпечення надШностс систем при 1х проектуванш та експлуатацц.

В останньому. четвертому роздШ. як спроба апробацц викладекого в попередщх роадЬюх подходу 1 реашзуючих його засобхв на реальних вихадних даних, ошсуегься процес практичного досладгення надШносг! резерву8р1в, що викорис-товупться для зберхгаккя нафтопродукт!в, та -ыоделжшанкя деяких стратегШ ix QfOiP по станах, Виконан! в дакШ робот! доамдження, були спряиоваш на вивчення процес!в розвитку короз!йних пошкодкень основшх елеыент1в в резервуарах типу РВС-5000 i проводились на основ! розроблено! для цього спец!ально1 методики. По результатах реглаиентии обстежень резервуаров, яы проводились спец1ал1зованими ортан1зац1ями ГКНП РФ, було сформовано вих1дну базу данах про поточш стани ix едемент!в. В БД, зокреиа, м!стилась !яформац!я про умови експлуатацц рсэервуар!в, про проектш, фантачн! та мшыально допустим! гоицини ix елемент!в та про териши часу, протягом якого вош експлуатувались. По схожих умовах експлуатацЦ з БД було вщбрано для подалыного анал!зу 1нформац!ю про 44 резервуара, що використовувались для

збер!гання бензилу, й про 68 резервуар!в, в тшх збер!галось дизтопливо. Для обох груп резервуарш шгксжто псвний цшиг досл!дження надШност!, В1Д фориування IX УВР 1 побудопц в1доов1дгаа ЕФР, до оцЬпшання параметров В-иоделей 1 побудош ИР та моделювашш на и основ! надШносй резврвуар1в в уиовах дешлькох стратег^ хх ТО!Р. Умова в1диови резервуару для шхтаци узагальненого плану випробувань систем 1 форцувашся вадповвдшх УВР вгдповщала посл1довша ССН. Для опису процес1в корозШио! деградащЗ резервуар!в 1 1х елементгв вдкористано стащонарн! игаршвсь-к! В-модел! з пост1йшш1 ймсвхрносгяш переходов. Числов1 значения параиетргв визначались на основ! сформовали* УВР. Значения мшмаяысо допустиинх товщян елеиант!в резервуар1в, як! використовувалпсь для завдання улови вщмови, признались виходячи з дшчих нориативхв й останшх результатов досл1д-аекь, як! проводиться по дазий проблей!. Для досл!даенах об'вкт!в одержано нов! результата щодо йиов1рн!снцх законо-м!рностей накошгчення корозШшх пошкоджекь в Ух елеиентах ! впливу пошкодаень на бозв!даовн1сть резервуар1в в ц!лоиу. Деяк! з одержашх результата для резервуар1в з шд бензину приводиться на мал. 2-4. Так на нал.2 приведено ЕФР, побудован! для цих резервуар!в I тих ЗЕг елеменив, (днища, верхшх 1 шюих пояс!в, кршлх), як! вздювляли з точки зору проМтованого плану випробувань. На иал.З представлено для пор!вняння поеднан! графики ЕФР ! вхдповвдго! прийнятЮ В-модел! 1ФР резервуар!в. На мал.4 приведено 1ФР окремих елеиент!в реиервуар1в, Я1П вцщовляли при Мтаци випробувань. Вдаовцщо до прийнято1 В-иодел1, резервуара

до своБ1 вадиовн посл!довно проходить через 20 прошжкових

г

сташв. йнов]|лгост1 знвходження резерлучрьв в цих станах, в

m

m

i

—t— яме 1 пам у пало В «y in. tintín.

-♦— VptlM

-*- гез-р.

Мал.2. ЕФР дня резервуаров, зберггавшх бензин СТср= 29.65 poKiB, DT=15.85)

- «¡я"

№Г

Мал.З. ЕФР i вщювадаота хй з В-иодел1 ИР

(продукт: бензин, Ь=20, р=0.3591, q=0.6409)

н— twoo 7

в— поле 0

о кр.Ы крхвлл

Мал. 4. 1ФР вдаовляввшх елемент1в резервуаров

%

Ш

стан I QVWH 3 етпон б стан 7 стен 9 ■ стан 11 стан 13 стен 19 emeu 17

опили. 20

Мал.5. Имов1рност1 сташв резервуаров для pioHnx строк1в ix експлуатацИ без TOiP (продукт: бензин, Ь=20, р=0.3591, q=0.6409)

pi3Hi момента jfx фупюуонувашш (без врахувачня впливу 10iP)

<5

приведено на мал.5.

По тому, на основ! побудованих моделей, розглянуг! штахшя плануваяня 50хР резервуархв. Було досладжвно вплив якост! контролю и техн1чного стану, пол!тшш та якост!

СТРАТЕГ! Я 1

СТ^Л ТЕТТЯ 3

Мал.6. 1ФР та долх вимагаючих ремонту резервуар1в для трьох р!зшх стратег1й ТОхР

виконуваних зашн елеиантхв на мЬфемонтн1 проншки,. що забезпечують заданий ризешь и' хороз1йнох надШлостх.

Промодельовано три р!зн! з точ!си зору якост! контролю Я замш стратеги TOiP резервуаров, що збер1гали бензин. Дея1а одержан! результата приведено на кал.6 та в таблиц! 5. 3 них видно, що винористання бшьш яшсного контролю i кращо! якост! зам1н (стратеги 1 12) майжа на третину зб1льшуе середню травал!сть шжреионтних прои(жк1о, а таи сашш ! ефективн!сть ексллуатацй резервуаров, в пор!внянн! з иенш як!сною стратеиБю 3.

Таблиця 5. ЕфективнЬть стратвгхй TOiP.

N страте- N ремонту Ч рХСЮ Треба за- MiHHTH (%) Выявлено (SO Еф-ть СЙ) кеф заидн

1 23 .4593 70.967 70.967 100 3.44

1 2 7 .3114 27.403 27. 403 100 1.38

3 16 .4846 53.050 53.050 100 2.13

V =15. 3 46 151.420 151.420 6.95

1 23 .4593 70.967 70. 967 100 3.44

2 2 7 .3114 27.403 27. 403 100 1.38

3 14 .4339 47.503 53.050 100 1.90

W =14.7 44 151.420 151.420 6.72

1 23 .4593 70.967 48.601 68.6 2.67

3 2 3 .3433 41.436 28.876 69.7 1.49

3 4 .3653 20.295 16.000 76.5 1.20

V =10.0 30 133.295 93.477 5.36

Bei одержан! в робот1 чиселый i граф!чн1 результата в!рно ввдбивають законоигрноси прот.!каннн корозйного зносу резервуар!в в уыовах прнйнятих стратегий TOiP i дозволяють робнти обгрунтован! висновки, щодо ефективност! tibi чи ih-moi стратеги. Вош пщгверджують адекватгасть i В1рог!д-

нДсть розроблених в дасертахЩ моделей 1 алгоритм!в та ефектавн(сть використання розробленого на ix основ! i

реалхзованого в середовипц СУБД ПМК, для автоыатазацй

*

одиповання поточно! надайностх об' бкт!в та розробки обгрунтовэнах систем ix Т01Р.

В заключшй частин! перел!чено основн! результата, одержаш при виконанн! дисертацй, розглянуто мохлив! напряшси ix використання i розвитку.

В додатку i приведено структура основних файл!в бази даних, в додатку 2 - вих]дш текста программах модул!в розробленого ПМК.'

Ochobhí науков1 1 практичн! результата:

1. Розроблено математачн! модел! та алгоритма для оцЫювания безвздмовност! систем по ix УВР на основ! використання релящйних баз даних.

2. Досл1дкено i використано мохливост! марк!вських В-моделей для чисельного ошсу та моделювання деградацШних продес!в, як! протпкають в складних системах. :

3. На основ! розроблених моделей,. алгоритм1В 1 процедур в середовшц! реляц!йно1 СУБД створено ПМК.

4. 3 використаннш ПМК i розроблено! для його використання методики виконано надойшсний анал!з резервуар!в РВС-5000, що зберйгали нафтопродукти, з точки зору впливу на ix надзйшсть короз!йного зносу елемент!в, промодельовано типов! стратегл ix TOiP i ;фсл!д*ено ix вшшв на експлуатащйгу надайн!сть резервуар!в та тривалють в1дпов!даих м!жремонтних шгервалхв.

По тем1 дисертацц опублшжано атдуиш робота: 1. Використання СУБД для визначення надШностГ елеиентхв резервуар!в / Гненний В.В. // Шдвищення ефективност! i hkoctí будившщтва в нових умовах господаркшання / УМК ВО.

- Кшв, 1992. - С.45-51. - Б!бл1огр.: 4 назв. - Рос.

2. Моделювашш стратегий Т(НР теяшчних систем з використан-ням марк1вських В-ноделей / Гненний В.В. // 1итенсиф1кад{я робочшс процеЫа будовельного виробшщтвэ / 1СД0. - Ки1в, 1993. - С.59-63. - БМлхогр.:2 назв. - Рос.

3. Використання иарк1вських В-моделей та звсоб1в СУБД для впзначения строн!в прове дешш ремонтов технЬпшх систем / Гненний В.В. // Пр.2-1 наук.-техн. конф.: Питания надайност! 1 ошшйзадЦ будовельних конструкцШ та машш, Севастополь, 2-7 вересня, 1991. / ЦЩЦБК, 1н-т проблем мэхашки АН СРСР,-С1мферополь, 1992. - 4.1. - С.25. - Рос,

4. Використання СУБД в надШшсноыу провктуванн! складшх систем / Гненний В.В. //'Пр. регюн. конф.: Моделювання та автоиатизац1я проектуванкя складних твхн1чних систем, Калуга, ковтекь, 1990./МГТУ 1м.Н.Е.Баумана.-Калуга," 1990. -4.1. - С.105. - Рос.

5. Прогнозування к1льк!сних характеристик проц£!с1в стар!ння будшелыгах конструкцШ / Гненний В.В., Кулик ГЛ., Пашков-ський Г.С. // Пр. Всесош. конф.: Проблема оптим!зацЦ 1 на-дШност! в будоввлыйй мехвкЬи, ВЬгыоэс, 4-6 жовтия, 1988.

- / ГКНО СРСР, В1льнюс. Ьа. -буд. 1н-т. - Москва, В1лыпос, 1988. - 4.1. -С.52. -*Гос.

6. До питания оцпшвашш разику авар!й резервуархв / Гненний. < В.В., Кулик ГЛ. // Пр. Республ. конф.: Шдвищення ефектив-

ност1 система нафтопродуктозабезпечення на основ! техзцчного переозброБкня, К1ровоград, 21-23 жовтня, 1988. / ГККП Укрв2-ни. - КИ&.1988.-Ч.1.-С.107 100. - Шбл1огр.: 1 наз®. - Гос.

Особистий вклад автора. В роботах, написаних в сшвав-

торств1, пошукувачу калехать огадуючх результата: С51 - роз-

робка 1 використання ПМК для формувашш 1 статистично1 обро

бки банку делах про дефекта резервуаров, визначення частот

( вишкнення рхзних тишв дефектов в елементах резервуаров;

[б] - обробка шформахцх про рхзнх тили дефектов резервуар!в

та розробка математично! моделх надайност! резервуар!в на

основ! марювських ланцюг!в.

flbstract

Gnenny V.V. Reliability analysis and repaire planning for complex systems by relationship date bases.

The thesis (a manuscript) for acquiring a candidate of technical science degree according to speciality 05.13.04-automatic control and information processing systems, University of Inward affair MIfl of the Ukraine, Kharkov, 1995.

The scientific work that containing theoretical and practical research about automation of the statistical estimation and forecasting unrefusebility for complex sys-teras and also of planning their maintenance on the basis of application the relationship DBSM for personal computers is defenced.

The corresponding mathematical models, algorithms and procedures were elaborated and on basis of it, by dBflSE-similar DBMS, the program modeling complex was released. Research of the corrosion influence on the unrefusebility petroleum products reservoir tanks according to the strate-gys that had been used for their maintenance was carried.

Аннотация

Гненный в.В. Анализ надежности в планирование ремонтов сложных систем с использованием реляционных баз данных. Диссертация (рукопись) на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 03.13.04 - автоматизированные системы управления и системы обработки информации^ Университет внутренних дел МВД Украины, Харьков, 1995.

Защищается научная работа, которая содержит теоретические и практические исследования по вопросам автоматизации статистического оценивания и прогнозирования безотказности сложных систем, а также планирования их ТОиР на основе применения реляционных СУБД для ПЭВМ. Разработаны соответствующие математические модели, алгоритмы а процедуры и на, их основе в среде dBfiSE-подобной СУБД реализован0 программный моделирующий кош леке, с помощью которого выполнен анализ влияния процессов коррозии на функциональную безотказность эксплуатации резервуаров типа РВС-5000, хранивших нефтепродукты, в условиях используемых яри их эксплуатации стратегий ТОиР.

КличшЛ гитова: надйшеть, ремонт, система, база данйх, автоматизация, короз!я, резервуар.