автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Имитационные модели управления техническим обслуживанием пожарных автомобилей

Ле Тхань Бипь

ИМИТАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИМ ОБСЛУЖИВАНИЕМ ПОЖАРНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

Специальность: 05.13.10 Управление в социальных и экономических системах (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005557048

005557048

Ле Тхань Бинь

ИМИТАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИМ ОБСЛУЖИВАНИЕМ ПОЖАРНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

Специальность: 05.13.10 Управление в социальных и экономических системах (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в научно-образовательном комплексе организационно-управленческих проблем ГПС Академии Государственной противопожарной службы МЧС России

Научный руководитель: Прус Юрий Витальевич

доктор физико-математических наук, профессор, начальник научно-образовательного комплекса организационно-управленческих проблем ГПС Академии ГПС МЧС России

Официальные оппоненты: Таранцев Александр Алексеевич

Заслуженный работник высшей школы РФ, доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией проблем развития транспортных систем и технологий Института проблем транспорта им. Н.С. Соломенно РАН

Майструк Александр Владимирович

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры эксплуатации ракетного вооружения Военной академии Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого

Ведущая организация: Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)

Защита диссертации состоится 3 декабря 2014 г. в 14 ч на заседании диссертационного совета Д 205.002.01 при Академии Государственной противопожарной службы МЧС России по адресу: 129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, д.4, зал совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии Государственной противопожарной службы МЧС России и на сайте http:// http://academygps.ru/nauka/dissertacionnyje-sovety/dissertacionnyj-sovet-d-205.002.01/obavlenija-o-zashhitah-dissertacij/le-tkhan-bin

Автореферат разослан « 30 » сентября 2014 г.

Отзыв на автореферат с заверенной подписью и печатью просим направить в Академию Государственной противопожарной службы МЧС России по указанному адресу.

Телефон для справок: (495) 683-19-05

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, доцент

С.Ю. Бутузов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Организация и управление эксплуатацией, техническим обслуживанием и ремонтом современной пожарной техники требует внедрения автоматизированных систем управления, основанных на применении математических моделей и методов, позволяющих вырабатывать обоснованные и эффективные организационные и управленческие решения.

Моделирование в рамках теории систем массового обслуживания позволяет определить основные параметры, необходимые для оценки эффективности эксплуатации автопарка. Однако следует учитывать, что динамика подобных эргодических систем отличается скачкообразными изменениями их состояний с последующими достаточно длительными переходными процессами. В ряде случаев корректное описание поведения системы может быть получено только при использовании нестационарной модели, например при исследовании динамики степени готовности к выезду и выполнению задач по тушению пожаров.

Для моделирования функционирования реальных подразделений с автопарком пожарной техники требуется точное определение интенсивностей потоков поломок и восстановления пожарных автомобилей. Интенсивности указанных потоков событий теоретически могут быть определены на основе анализа статистических данных о поломках и ремонтах каждого автомобиля, однако реализовать на практике такой трудоемкий подход не представляется возможным.

С позиций современной теории надежности предполагается, что все эксплуатационные показатели технических систем определяются некоторой функцией состояния - обобщенной наработкой, понимаемой как степень износа. Обобщенная наработка при математическом моделировании эксплуатации пожарных автомобилей связана, как правило, с показателями пробега. Указанный подход оправдан в случаях использования автомобилей для перевозок, когда

практически весь технический ресурс вырабатывается за достаточно короткое время. Особенностью эксплуатации пожарных автомобилей является значительная длительность ее срока при относительно малой интенсивности. При моделировании различных эксплуатационных показателей, отражающих характеристики качества и надежности пожарных автомобилей учет временного фактора становится необходимым.

Проблемы организации и управления эксплуатацией, технического обслуживания и ремонта пожарной техники рассматривались в работах М.Д. Безбо-родко, Н.Н. Брушлинского, C.B. Соколова, М.В. Алешкова, Н.Г. Топольского, А.П. Сатина и других авторов. Вместе с тем, до настоящего времени методика моделирования функционирования реальных подразделений с автопарком пожарной техники не разработана.

Объектом исследования является система эксплуатации и технического обслуживания пожарных автомобилей, а предметом исследования имитационные модели управления техническим обслуживанием пожарных автомобилей.

Цель диссертационного исследования состоит в повышении степени готовности подразделений пожарной охраны за счет совершенствования управления техническим обслуживанием пожарных автомобилей на основе применения компьютерных систем имитационного моделирования.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

- проведение комплексного анализа систем и методов управления эксплуатацией и техническим обслуживанием пожарных автомобилей;

- математическое моделирование процессов эксплуатации и технического обслуживания пожарных автомобилей;

- создание методики оценки эксплуатационных параметров пожарных автомобилей;

- определение оптимального алгоритма расстановки приоритетов обслуживания и ремонта пожарных автомобилей;

- имитационное моделирование процессов эксплуатации и технического обслуживания пожарных автомобилей.

Методы исследования. В диссертации использованы методы теории оптимального управления, теории вероятностей и случайных процессов, системного анализа, теории графов, а также методы компьютерного моделирования.

Достоверность полученных результатов подтверждается аналитическими выкладками и математическим обоснованием вводимых положений при разработке моделей и алгоритмов, а также результатами компьютерного имитационного моделирования с использованием реальных данных об отказах пожарных автомобилей.

Научная новизна. В результате проведенных исследований впервые:

- построена Марковская модель процессов эксплуатации и технического обслуживания пожарных автомобилей;

- построена математическая модель, связывающая наработку и износ пожарных автомобилей с интенсивностью потоков поломок и восстановления;

- предложена методика определения эксплуатационных параметров пожарных автомобилей на основе анализа статистики отказов;

- построена прогнозирующая идентификационная модель эксплуатации и технического обслуживания пожарных автомобилей.

На защиту выносятся следующие положения:

- модель, описывающая выход из строя и восстановление пожарных автомобилей с учетом приоритета обслуживания и ремонта;

- модель, связывающая наработку и износ пожарных автомобилей с интенсивностью потоков поломок и восстановления;

- методика определения эксплуатационных параметров пожарных автомобилей;

- компьютерная имитационная программа для моделирования процессов эксплуатации и технического обслуживания пожарных автомобилей.

Теоретическая и практическая ценность. Показана ограниченность тра-

диционного описания процессов эксплуатации пожарных автомобилей в рамках стационарных моделей систем массового обслуживания, и необходимость построения нестационарной Марковской модели и дальнейшего компьютерного имитационного моделирования. Исследовано влияние временного фактора на показатели эксплуатационной надежности пожарных автомобилей, использующейся с малой интенсивностью на протяжении длительного времени.

Практическая ценность исследования определяется предлагаемыми автором моделями и алгоритмами, на основе которых построена компьютерная имитационная система для моделирования процессов эксплуатации и технического обслуживания пожарных автомобилей. Такие системы могут быть применены при построении систем поддержки принятия решений по организации и управлению материально-техническим обеспечением деятельности пожарных подразделений.

Реализация результатов. Результаты теоретического исследования, математического и имитационного моделирования процессов эксплуатации и технического обслуживания пожарных автомобилей использовались Управлением пожарной охраны Министерства общественной безопасности (МОБ) Вьетнама при прогнозировании степени готовности пожарных автомобилей и определении необходимого количества ремонтных бригад, а также в Институте противопожарной безопасности Вьетнама при разработке лекционного материалу по курсу «Обслуживание пожарных автомобилей» и Академии ГПС МЧС России в учебном процессе при проведении занятий по дисциплине «Информационные технологии управления».

Личный вклад. Все основные результаты получены автором.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались, обсуждались и получили одобрение на: ХХ1-Й и ХХШ-й международных научно-технических конференциях «Системы безопасности» (Москва, Академия ГПС МЧС России, 2012, 2014 г.), УП-й международной научно-практической конференции «Пожарная и аварийная безопасность» (Иваново, Ивановский ин-

ститут ГПС МЧС России, 2012 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования инженерных систем обеспечения пожарной безопасности объектов» (Иваново, Ивановский институт ГПС МЧС России, 2014 г.), ХХУ1-Й международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы пожарной безопасности» (Москва, ВНИИ ПО МЧС России, 2014 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ общем объемом 3,5 печатных листов, в том числе 2 статьи в ведущих рецензируемых журналах, а также получено 1 свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем составляет «136» страниц, в том числе «27» рисунков, «16» таблиц, список литературы из «112» наименований и приложение на «4» страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, определены объект, предмет, цель и задачи исследования, сформулированы научная новизна и положения, выносимые на защиту, указаны теоретическая и практическая значимость, приведены сведения о внедрении и апробации результатов.

В главе 1 «Анализ системы организации и управления эксплуатацией, техническим обслуживанием и ремонтом пожарных автомобилей» посвящена оценка современного состояния системы организации и управления эксплуатацией, техническим обслуживанием и ремонтом пожарных автомобилей в Министерстве общественной безопасности Вьетнама, а также проблемам ее развития и совершенствования.

В настоящее время действует планово-предупредительная система технического обслуживания и ремонта, которая представляет собой комплекс проводимых в плановом порядке организационно-технических мероприятий. Пер-

спективным направлением развития планово-предупредительной системы технического обслуживания и ремонта является создание специально автоматизированной поддержки принятия решений, позволяющей управлять технической готовностью пожарных автомобилей посредством оптимизации процедур технического обслуживания и ремонта, распределению людских и материальных ресурсов.

Широкое внедрение информационных технологий требует развития методов экономико-математического моделирования и их адаптации к реальным ситуациям и задачам.

Одной из важнейших задач при эксплуатации пожарных автомобилей является обеспечение необходимой степени ее готовности к выезду и выполнению задач по тушению пожаров. В настоящее время функционирование подобных систем описывается в рамках систем массового обслуживания, однако при исследовании динамики изменения технической готовности автомобильного парка стационарные модели не могут быть применены, вследствие необходимости учета возникающих при поломках и восстановлении достаточно длительных переходных процессов. Таким образом, возникает необходимость построения нестационарных моделей для описания функционирования парка пожарных автомобилей.

Другая проблема, возникающая при моделировании динамики различных эксплуатационных показателей пожарных автомобилей, связана с необходимостью учета изменения качества и технического состояния в процессе ее эксплуатации. Это обусловливает необходимость изучения закономерностей изменения качества и надежности пожарных автомобилей и построения соответствующих математических моделей.

В главе 2 «Математическое моделирование функционирования автопарка подразделения пожарной охраны» построена общая Марковская модель функционирования автопарка пожарной техники отдельного подразделения, описывающая динамику изменения готовности на основе рассмотрения

прямых и обратных переходов между различающимися между собой по степени готовности возможными состояниями моделируемой системы.

Прямые переходы связаны с возникновением неисправностей пожарных автомобилей (поломок), которые приводят к их «выходу из строя». Обратные переходы обусловлены устранением неисправностей (восстановления) и приводят к их «возвращению в строй».

При построении модели предполагается, что:

- возможные состояния системы можно заранее перечислить;

- переходы между этими состояниями происходят мгновенно;

- моменты возможных переходов не фиксированы заранее;

- для любого момента времени вероятностные характеристики процесса в будущем зависят только от его состояния в данный момент.

Таким образом, приходим к описанию системы в рамках Марковского случайного процесса с дискретными состояниями и непрерывным временем. При анализе случайных процессов с дискретными состояниями и непрерывным временем удобно пользоваться геометрической схемой - графом состояний. При этом состояния системы обозначаются вершинами ориентированного графа, а возможные переходы между различными состояниями - соединяющими вершины дугами.

На рис. 1 представлен граф агрегированных состояний рассматриваемой системы «пожарно-спасательная часть из шести пожарных автомобилей». Возможные дискретные состояния системы отличаются между собой только по текущему состоянию отдельных автомобилей (без учета последовательности изменений состояния каждого из автомобилей).

Прямые переходы связаны с возникновением неисправностей отдельных автомобилей и количественно описываются интенсивностями потоков (поломок г-го ПА). Обратные переходы связаны с устранением неисправностей и количественно описываются интенсивностями потоков восстановления /го ПА в случае наличия других вышедших из строя ПА с соответствующими

номерами {/..}.

Рис. 1. Граф агрегированных состояний системы «пожарно-спасательная часть из шести пожарных автомобилей» При этом выполняется определенный алгоритм расстановки приоритетов очередности обслуживания или ремонта пожарной техники ограниченным количеством ремонтных бригад, влияющих на интенсивность потока восстановления для каждого пожарного автомобиля в заданном состоянии системы,

представленный на рис. 2.

Рис. 2. Алгоритм выбора приоритета ремонта пожарных автомобилей

Значения интенсивности потока восстановления для каждого пожарного автомобиля выражаются следующим образом:

>«/» = /Лп/

•Мири=М, п/и (1)

и = и П 'Ыт

ГЦЦНя

МпуОщ =А(П/

Параметр [х характеризует производительность ремонтной бригады, а например, под

понимается приоритет ремонта г-го пожарного автомобиля перед _/-м, ¿-м, /-м автомобилями.

Текущее состояние системы представляется вектором, компоненты которого равны вероятностям пребывания в возможных дискретных состояниях:

Р = (^0 ' ^ ' Ц] ' Рук ' Рт, Рцк1т' РуШте) > (2)

где Р0 соответствует полной готовности автопарка, Ри Рд, Р-ф Рцкь Рщт, РуИш« соответствуют соответственно выходу из строя одного (г-го), двух (г'-го и у'-го), трех (г-го,_/'-го и ¿-го), четырех (7-го,у-го, £-го и 1-го), пяти (¿-го, у'-го, ¿-го, /-го и

т-го) и шести (i-ro,j-ro, к-го, 1-го, т-то и g-ro) автомобилей.

Изменение вектора состояния системы p(t) описывается системой дифференциальных уравнений Колмогорова при заданном начальном состоянии р(0). Для системы «пожарно-спасательная часть из шести пожарных автомобилей» эти уравнения выглядят следующим образом:

Р0А, + ¿ Р,ц - Р,(//, + ¿ к i)

j-i j-i i •' i*'

dP 6 6

= Р,Я, + Р,х, + £ P№ /1,п> .- р,(ми, + ц + 2 Л,)

i.'f!¡) „'{Т.'л

= + Р,Я, + PJtA, + ¿ P,¡a fiUill - Рл (//„„ + //,.„„ + //,,„ + ¿ л,)

«4'/.i> í'í.i)

^ ^ + pn Л> + + + Z P№ -

6

■ - Л)„ + P + /i,,* + + Z "*-> (3)

..¡ГЛ'.,.}

- p,„. -I, + Р., Я,. + P„. л, + Р1Л. л, + P,;„ Ля + PIB4i( ¿ -

- Л,«. (Ai,,«. + f + +M.,,,*, + )

• •C.J.1.1.)

= -l, + P«., ^ ; + Лу,., Я, + Р,гЬ1> Л, + P,¡, „Л. + Реи. Л, - Р,!МИ ¿

б б б ббб 666 б + Z л- + Z Z р, * Z Z р* + Z Z Z Z '„» +

ббб б б + Z Z Z Z Z р.,». + л»» =1

1-1 ;«1 tal 1.1 m -[

;>> k»(i.j\ Uli.j.naxi.j.t.fl

Представленная Марковская модель системы «пожарно-спасательная часть из шести пожарных автомобилей» в сочетании с алгоритмом расстановки приоритетов обслуживания и ремонта техники пожарных подразделений в дальнейшем может применяться при разработке автоматизированных систем поддержки принятия решений, связанных с определением оптимальных алгоритмов очередности обслуживания и ремонта, требуемого количества ремонтных бригад, комплектации подразделений определенными пожарными автомобилями и других организационных и управленческих решений по совершенствованию материально-технического обеспечения подразделений пожарной охраны.

В главе 3 «Моделирование показателей эксплуатационной надежности пожарных автомобилей» предлагается эмпирически обоснованная модель, связывающая наработку и износ пожарных автомобилей с интенсивностью потоков поломок и восстановления пожарной техники.

При имитационном моделировании поведения системы в соответствии с (3) требуется достаточно точно определять показатели интенсивности прямых (возникновением неисправностей в процессе эксплуатации) и обратных переходов (устранение неисправностей в процессе ремонта и технического обслуживания). Интенсивность потока отказов является некоторой функцией общей наработки и может зависеть от различных эксплуатационных факторов (типа автомобиля, возраста, пробега, дорожных и климатических условий, качества технического обслуживания и хранения и т.п.).

При моделировании эксплуатации автотранспортных средств наработка чаще всего оценивается в показателях пробега. Такой подход представляется оправданным в случае эксплуатации автоперевозчиками, поскольку практически весь технический ресурс вырабатывается за достаточно короткое время. Отличительные особенности эксплуатации пожарных автомобилей состоят в относительно длительном сроке службы при малой интенсивности ее применения. При моделировании различных эксплуатационных показателей, отражающих характеристики качества и надежности пожарных автомобилей, необходим учет временного фактора.

В данном случае обобщенная наработка понимается как степень износа и является некоторой функцией состояния автомобиля, полностью определяющая все его эксплуатационные характеристики. Обобщенную наработку автор предлагает представлять некоторым эмпирически обоснованным функционалом:

С = /;'(7\/,,И',С,5,/?), (4)

учитывающим основные эксплуатационные факторы: возраст автомобиля (Т) и его пробег (Ь), с учетом влияния дополнительных факторов, обусловленных

режимом эксплуатации в определенных дорожных (ИО и климатических условиях (С), а также качеством обслуживания (5) и условиями хранения (Я). Полный дифференциал в пространстве основных переменных ТиЬ имеет вид:

Ж = Р(5,Л)<5Г + (2(С,И')а , (5)

где Р(БД) и <2(С, \У) представляют собой некоторые функции вышеуказанных дополнительных факторов.

При моделировании отказов пожарного автомобиля предлагается использовать функцию отказов упрощенного экспоненциального вида.

Общее количество поломок за все время эксплуатации автомобиля до достижения величины износа Б представляется некоторой монотонной интегральной функцией износа вида:

(6)

тогда интенсивность отказов определяется как:

А Ж

При нахождении конкретного вида функции интенсивности износа Ь будем считать, что при небольших сезонных колебаниях температур и влажности климатические условия эксплуатации слабо отражаются на надежности автомобиля, что подтверждается статистическими данными по отказам эксплуатируемых во Вьетнаме пожарных автомобилей. Дорожные условия эксплуатации пожарных автомобилей, обслуживающих выбранную территорию, примерно одинаковы и также не должны приводить к отличиям показателей их эксплуатационной надежности. Аналогичные выводы можно сделать при анализе влияния качества обслуживания и условий хранения. Таким образом, допустимо использовать приближение для функций и <2(С, \¥) в (5), принимая их

значения как некоторые постоянные величины Р и <2, и тогда из (7) получим:

Л = кт(Р + 0^)е""> (8)

о/

Поскольку интенсивность износа Ь при эксплуатации автомобилей в основном обусловлена его пробегом, можно с хорошим приближением считать:

и принять:

Эг

Х = ктО.—етВ =кт<21е*°.

Эг

При эксплуатации автомобилей, имеющих близкие значения срока эксплуатации Т и пробега Ь, различие их общего износа допустимо представить как:

ДО = РАТ + £>М , (ДО « О) .

Подставляя (9) в (7) и проделав дополнительные приближения и преобразования, получим:

Л = ые^е™10""1" = ^:m(2¿e°'Do (1 + шДО) = кт[2Ьет"° (1 + тР&Т + т£>М,) = = ктйЬе(1 + тР&Т + «¡2&Ь) = ктй1етВ" (1 + тР{Т-Т0) + тй(Ь - ¿0)) = (Ю) = кт0,1ет°° (тРТ + т£>£ - тРГ0 + тОЪа +1)).

Как видно из (10), интенсивность поломок с хорошим приближением можно описывать некоторой линейной относительно переменных Т и Ь аддитивно-мультипликативной функции вида:

А = 1(аТ+Ы + с). (11)

Допустимость представления интенсивности отказов автомобилей аддитивно-мультипликативной функцией вида (11) подтверждается статистическими данными по отказам эксплуатируемых во Вьетнаме пожарных автомобилей. В таблице 1 приведены данные по отказам и ремонтам автомобилей Зил-130, эксплуатируемых в пожарных подразделениях г. Ханой, с определением коэффициентов для (11). Из этих данных следует, что подобранная линейная функция достаточно точно описывает изменение интенсивности отказов однородной группы автомобилей одной марки, т.е. со сравнительно небольшими отличиями в пробеге и сроке эксплуатации.

На производительность ремонтной бригады при устранении неисправностей конкретного автомобиля оказывают влияние все перечисленные выше эксплуатационные факторы, основными из которых также являются срок эксплуатации Т и пробег Ь. Представляется вполне обоснованным, исходя из ста-

тистических данных (табл. 1) представление средней продолжительности ремонта линейной относительно ТиЬ функцией:

т = кТ + пЬ+(1, (12)

и тогда интенсивность восстановления пожарных автомобилей:

М = - =---• (13)

Т кТ + пЬ + с1

Представление интенсивностей прямых и обратных переходов в виде (11) и (13) позволяет в дальнейшем реализовать Марковскую модель (3) при построении системы компьютерного имитационного моделирования функционирования автопарка подразделения пожарной охраны.

Табл. 1

№ Среднее кол-во поломок в месяц \ (1/мес.) Среднее время ремонта г, (сут.) Пробег (тыс. км) Срок эксплуатации ^ (год) Средний пробег за последние 12 месяцев Ц (тыс. км/ мес) Среднее кол-во поломок на пробег V Л Я, = -^-(1/ты с. км)

1 0.33 0.5 13.25 16 0.083 3.98

2 0.67 0.75 35.80 17 0.08 8.38

3 0.83 1.63 88.93 19 0.075 11.07

4 0.83 1.5 82.37 19 0.073 11.37

5 1.17 1.6 93.34 23 0.065 18

б 1.17 1.7 112.35 23 0.062 18.87

7 1.33 1.75 127.35 24 0.06 22.17

8 1.33 1.8 128.38 24 0.058= 22.93

9 1.5 2.0 130.77 25 0.056 26.79

10 1.5 2.08 138.53 25 0.05 30

11 1.5 2.14 142.15 26 0.048 31.25

12 1.5 2.44 148.36 27 0.045 33.33

13 1.5 2.5 152.12 27 0.043 34.88

Функция отказов X = Д0.002Ь + 2.622Т - 38.738) Функция восстановления ц = 1/т=1/(О.ООЗЬ+0.013Т+0.279)

В главе 4 «Компьютерная система имитационного моделирования процессов эксплуатации и технического обслуживания пожарных автомобилей» построена прогнозирующая идентификационная модель эксплуатации и технического обслуживания пожарных автомобилей, а также приведены результаты практической реализации разработанных автором математических моделей, алгоритмов и методик при создании специальных программных про-

дуктов.

В главе представлен общий алгоритм поддержки принятия решений по организации обслуживания и ремонта пожарной автомобиля, в котором обосновывается требуемое количество ремонтных бригад, а также осуществляется долгосрочный прогноз готовности пожарных автомобилей.

Для практического использования полученных результатов была разработана программа «Прогнозирование готовности автомобильного парка». На рисунках 3, 4, 5 показаны блок-схемы алгоритма данной программы:

1. Режим подготовки моделирования

Редак гирование исходных данных, установка параметров имитации

Инициализация списка машин Инициализация списка бригад Инициализация календаря событий Инициализация выходных массивов статистики

Обнуление модельного времени

Генерация времени наступления 1-ой поломки каждого автомобиля и занесение этих событий в календарь

Выборка из календаря события, ближайшего по времени наступления

Рис. 3. Блок - схема алгоритма «Режим подготовки моделирования»

Рис. 4. Блок - схема алгоритма «Режим моделирования»

В настоящее время, по пожарному департаменту г. Ханой существуют две ремонтные бригады, обеспечивающие ремонтные работы и снабжение пожарной техники по всем пожарным подразделениям города. В качестве примера использования разработанной программы, рассматривается вопрос о достаточности имеющихся ресурсов для обеспечения необходимой производительности ремонтных работ пожарных автомобилей.

УТртноаиропсмиг лотамосты артп1>->и>Еил.ъмого пар\а Иимтдционная уоипьитгрчая модел-ь

Ж

11 ] 1 1

а] и; и

Ягмяш Ияявшщ ваш

Рис. 6. Показатели готовности пожарных автомобилей при работе двух ремонтных бригад

ТГрогпозмрЬеание готовности алтомобихыюго парка Имитационная компьютерная модель

Время простоя машин

„и

Рис. 7. Прогноз эксплуатационных показателей пожарных автомобилей Верхняя диаграмма (рис. 6) в правой части экрана показывает "вектор состояния Р" системы, т.е. относительное количество случаев за весь период моделирования. когда была одна машина неисправна, две машины и так далее.

Нижняя диаграмма (рис. 6) показывает относительные времена простоя каждого автомобиля в связи с поломкой, причем коричневым цветом отобра-

жается время нахождения в ремонте, а красным цветом - время ожидания ремонта.

В нашем случае, видно (рис. 7), что с двумя ремонтными бригадами время простоя в ожидания очередного ремонта занимается 1185 суток или 18.2%. Из результатов моделирования можно сделать вывод о недостаточном количестве ремонтных бригад в г. Ханой.

В заключение сформулированы основные выводы и рекомендации, полученные в ходе выполнения диссертации работы.

В исследовании осуществлено построение Марковской модели процессов эксплуатации и технического обслуживания пожарных автомобилей. Также построена математическая модель, связывающая наработку и износ пожарных автомобилей с интенсивностью потоков поломок и восстановления.

Дельнейшее развитие указанных подходов легло в основу предлагаемых автором методики определения эксплуатационных параметров пожарных автомобилей и прогнозирующей идентификационной модели эксплуатации и технического обслуживания пожарных автомобилей.

Основные результаты работы заключаются в следующем.

1. Составлена система уравнений, описывающих динамику выхода из строя и восстановления пожарных автомобилей с учетом приоритета обслуживания и ремонта.

2. Проведено исследование динамики степени готовности к выезду и выполнению задач по тушению пожаров, показано, что корректное описание поведения системы может быть получено только при использовании нестационарной модели.

3. Определены основные эксплуатационные факторы и введен эмпирически обоснованный функционал обобщённой наработки пожарных автомобилей.

4. Получено аналитическое выражение связи интенсивности потока отказов с интегральной функцией износа.

5. Разработана методика определения эксплуатационных параметров пожарных автомобилей на основе анализа статистики отказов и восстановления.

6. Построены алгоритмы функционирования системы эксплуатации и технического обслуживания пожарных автомобилей и общая прогнозная идентификационная модель.

7. Разработаны программные продукты для компьютерной имитационной системы моделирования процессов эксплуатации и технического обслуживания пожарных автомобилей.

Список публикаций по теме диссертации

Основные научные результаты диссертации отражены в следующих публикациях автора:

Публикации в ведущих изданиях, рекомендованных ВАК России:

1. Jle Тхань Бинь, Сатин А.П., Прус Ю.В. Прогнозирование готовности пожарной техники на основе Марковской модели поломок и восстановления // Технологии техносферной безопасности. - 2012. - № 5 (45). - 11 с.

2. Ле Тхань Бинь, Алехин Е.М., Прус Ю.В., Климовцов В.М. Методика оценки показателей надёжности автомобильной пожарной техники // Технологии техносферной безопасности. - 2014. - № 2 (54). - 7 с.

Свидетельства о регистрации программ для ЭВМ:

3. Ле Тхань Бинь, Алехин Е.М., Прус Ю.В., Сатин А.П. Прогнозирование готовности автомобильного парка // Свид. № 2014619442 от 16.09.2014 о гос. per. прогр. для ЭВМ. - ФСИСПТЗ: Реестр прогр. для ЭВМ.

Статьи, публикации в сборниках конференций:

4. Ле Тхань Бинь, Прус Ю.В., Сатин А.П. Моделирование ремонта пожарной техники с учетом приоритетов обслуживания // Материалы VII-й международной научно-практической конференции «Пожарная и аварийная безопасность». - Иваново: Ивановский институт ГПС МЧС России, 2012. - С. 184 - 187.

5. Ле Тхань Бинь, Прус Ю.В., Сатин А.П. Моделирование динамики го-

товности автопарка пожарного подразделения // Материалы ХХ1-Й международной конференции. «Системы безопасности». - М.: Академия ГПС МЧС России, 2012.-С.152- 155.

6. Ле Тхань Бинь, Алехин Е.М., Прус Ю.В. Моделирование показателей эксплуатационной надежности автомобильной пожарной техники // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования инженерных систем обеспечения пожарной безопасности объектов». - Иваново: Ивановский институт ГПС МЧС России, 2014. - С. 123 -127.

7. Ле Тхань Бинь, Алехин Е.М., Прус Ю.В., Сатин А.П. Имитационное моделирование динамики готовности автомобильной пожарной техники // Материалы ХХУ1-Й международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы пожарной безопасности». - М.: ВНИИ ПО МЧС России, 2014. -С.396 - 399.

8. Ле Тхань Бинь, Прус Ю.В., Алехин Е.М., Климовцов В.М. Имитационное моделирование функционирования автопарка пожарного подразделения // Материалы ХХШ-й международной конференции. «Системы безопасности». -М.: Академия ГПС МЧС России, 2014. - С.132 - 135.

Научное издание

Ле Тхань Бинь

ИМИТАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИМ ОБСЛУЖИВАНИЕМ ПОЖАРНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Подписано в печать 24 сентября 2014 г. Формат 60x90 1/16. Бумага офсетная. Тираж 80 экз.

Академия ГПС МЧС России

129336, Москва, ул. Бориса Галушкина, 4