автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Методы и алгоритмы оценки надежности реконфигурируемых систем управления проветриванием негазовых шахт

На правах рукописи

003057009

ЕРЕМЕНКО АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ

МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОВЕТРИВАНИЕМ НЕГАЗОВЫХ ШАХТ

Специальность 05 13 01— Системный анализ, управление и обработка информации (промышленность) по техническим наукам

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск — 2006

003057009

Работа выполнена в Южно-Российском государственном технический университете (Новочеркасский политехнический институт) на кафедре программного обеспечения вычислительной техники

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

доктор технических наук, проф Савельев Михаил Владимирович

доктор технических наук, проф , И.Е. Васильев

доктор технических наук, с н с , Л.В. Сорокер

Шахтипский филиал НЦ ВостНИИ

Защита состоится « 26 » декабря 2006 г В часов на заседании диссертационного совета Д212 246 01 при Северо-Кавказском Горно - Металлургическом институте (государственном технологическом университете) по адресу 362021, PCO-Алания, г Владикавказ, ул Николаева, 44, СКГМИ (ГТУ)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Кавказского горно-металлургического института (государственного технологического университета)

Автореферат разослан « 24 » ноября 2006г

Ученый секретарь Диссертационного совета

Д212 246 01, д т н , доцент В П Алексеев

Актуальность работы.

Негазовые угольные шахты имеют широкое распространение В Донбассе таких шахт 20 % от общего числа с годовой добычей, превышающей 50 млн тонн, негазовые некоторые шахты в Кизеловском угольном бассейне, в Ставропольском крае и других районах страны В Восточном Донбассе негазовые шахты добывают около 78 % угля, причем этот уголь высокого качества

Для улучшения обеспечения воздухом на шахтах устанавливаются мощные вентиляторы главного проветривания с регулируемой производительностью, вводятся в действие дополнительные вентиляторы главного проветривания (ВГП) и вентиляционные шурфы, все шире применяются средства обеспыливания, кондиционирования, теплопоглощения Тем не менее, запыленность и климатические параметры шахтного воздуха зачастую не соответствуют санитарно-гигиеническим нормам, что связано как с технологическими и теплофизиче-скими процессами, так и с нехваткой воздуха на объектах проветривания, обусловленной его неправильным и несвоевременным распределением в шахте

Практика показала, что простое наращивание мощности ВГП не обеспечивает необходимого улучшения состояния проветривания шахт без правильного и своевременного распределения воздуха между объектами проветривания в шахте, что невозможно без оснащения шахт АСУ проветриванием

В существующих методах расчета надежности технических систем обычно предполагается, что отказы элементов независимы, и система попадает в состояние отказа при отказе определенного числа элементов Для сложных систем эти допущения часто бывают неприемлемыми Между характеристиками отдельных частей системы имеется тесная взаимосвязь, и отказы отдельных частей системы являются зависимыми событиями Возникает проблема изучения суммарных потоков отказов элементов большой системы и учета их влияния на надежность системы в целом

Разработка математической модели функционирования сложных технических систем и ее анализ, как правило, сталкиваются с необходимостью учета важных особенностей их функционирования, таких как контроль состояний

элементов, последействие отказов, переключение на резерв, возможность реконфигурации системы во время ее эксплуатации, введение различных видов резервирования, наличие интервалов простоя элементов и т д Случайные параметры, характеризующие указанные особенности, обычно являются "не экспоненциальными"

Традиционные методы ограничены возможностью анализировать надежность и эффективность функционирования технических систем с числом состояний до ста Решение этих задач для сложных систем с большим числом состояний (порядка сотен тысяч и более) требует разработки нестандартных подходов В настоящее время отсутствуют не только инженерные методы, но и теоретические разработки анализа надежности технических систем с переменной структурой, обусловленной ее многофункциональностью Анализ надежности систем со статической и динамической реконфигурацией структуры представляет собой новое направление в теории надежности сложных технических систем

Цель работы - разработка методов и алгоритмов оценки надежности ре-конфигурируемых систем управления проветриванием негазовых угольных шахт

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи

1 Провести анализ системы управления негазовых угольных шахт,

2 Проанализировать надежность реконфигурируемых систем,

3 Разработать методы анализа эффективности систем управления,

4 Создать модели надежности управления вентиляцией,

5 Выполнить программную реализацию

Методы исследования. В работе применялись методы анализа и обработки эксплуатационной информации с использованием математического аппарата теории вероятностей и математической статистики, методы теории надежности технических систем, метод математического моделирования Научная новизна работы заключается в следующем

1 Разработана модель надежности, отличающаяся от ранее известных тем, что учитывается реальная работоспособность системы при пониженном качестве функционирования, а так же описывается действительный процесс их эксплуатации

2 Созданы методы оценки надежности для

- произвольных законов распределения,

- реконфигурируемых систем,

- динамических и статических систем

3 Разработан алгоритм надежности элементов управления воздухораспределе-нием негазовых шахт с учетом реконфигурации

Практическое значение работы: - разработана программная реализация методики расчета надежности произвольного распределения, применение которого в системе негазовых угольных шахт позволит перевести организацию электромеханической службы шахты на более высокий уровень функционирования

-разработаны и внедрены программные комплексы «Прогноз», «Произвольное распределение» и «Реконфигурация», позволяющие производить оперативно расчеты

- разработанные программные комплексы применяются в учебном процессе на кафедре «Программное обеспечение вычислительной техники» по учебной дисциплине «Надежность программного обеспечения» На защиту выносятся:

1 Анализ АСУ проветривания шахт,

2 Оценка надежности реконфигурируемых систем,

3 Создание методов определения надежности реконфигурируемых систем управления,

4 Разработка алгоритма расчета надежности управления вентиляцией Виедреппе результатов диссертационных исследований. Программные

комплексы прогноз и произвольное распределение приняты к использованию в ООО «Ростсельмаш» при разработке нового программного обеспечения с

экономическим эффектом 1100 тыс рублей (по ценам 200бг ) и в ОАО «Комплексная Автоматизация профессионал» и введено в состав технической документации при расчете данных показателей надежности реконфигурируе-мых систем

Результаты работы рекомендуются к использованию негазовыми угольными шахтами при расчете показателей надежности реконфигурируемых систем

Апробация работы. Полученные в диссертации теоретические и практические результаты нашли применение при выполнении грантов Министерства образования РФ «Моделирование эволюционирующей конструкции ЭВМ в условиях развивающихся интеллектуальных систем автоматизированного проектирования и управления производством», Российского фонда фундаментальных исследований «Теоретическое и экспериментальное моделирование процессов развития в технических системах сетевой структуры различного назначения при изменяющихся условиях эксплуатации» (руководитель Савельев M В , период действия 2003-2005 гг ) Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на международной научно—технической конференции «Теория, методы проектирования, программно-техническая платформа корпоративных информационных систем» Юж -Рос гос техн ун-т (НПИ) в 2006 г

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ в журналах и сборниках научных трудов, из них

- 2 статьи в рецензируемых журналах рекомендованных ВАКом,

- 2 свидетельства об офиц Регистрации программы для ЭВМ

Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 123 наименований и 2 листингов, изложена на 162 страницах машинописного текста

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введепин изложена краткая характеристика рассматриваемой проблемы, ее актуальность, цель и объект исследования, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту

В первой главе рассмотрено состояние проблемы анализа надежности реконфигурируемых систем при произвольных законах распределения, и сформулированы задачи исследования

Использование экспоненциальных законов при анализе надежности реальных технических систем длительного функционирования в принципе неправомерно, так как исходные посылки моделях не адекватны физическим процессам, протекающим в системах При решении практических задач указанная идеализация реальных процессов отказов и восстановлений может приводить к существенным ошибкам

Разработка математической модели функционирования сложных технических систем и ее анализ, как правило, сталкиваются с необходимостью учета важных особенностей их функционирования, таких как контроль состояний элементов, последействие отказов, переключение на резерв, возможность реконфигурации системы во время ее эксплуатации, введение различных видов резервирования, наличие интервалов простоя элементов и т д Случайные параметры, характеризующие указанные особенности, обычно являются "не экспоненциальными"

Традиционные методы ограничены возможностью анализировать надежность и эффективность функционирования технических систем с числом состояний до ста Решение этих задач для сложных систем с большим числом состояний (порядка сотен тысяч и более) требует разработки нестандартных подходов

В настоящее время отсутствуют не только инженерные методы, но и теоретические разработки анализа надежности технических систем с переменной структурой, обусловленной ее многофункциональностью Анализ надежности систем со статической и динамической реконфигурацией структуры представ-

ляет собой новое направление в теории надежности сложных технических систем

Особенности функционирования сложных систем и анализ существующих методов их расчета по показателям надежности позволяют утверждать, что в настоящее время не существует инженерных методов расчета и анализа надежности сложных систем, Учитывающих их свойства и особенности функционирования Это объясняется

- неадекватностью моделей физическим процессам,

- математическими трудностями,

- отсутствием статистических данных по надежности элементов

Основным вопросом анализа систем с переменной структурой является разработка моделей и методов расчета характеристик их надежности, а также управление процессом модификаций с целью получения наибольшей надежности системы в соответствии с выбранными критериями

Во второй главе рассмотрено современное состояние теории и практики автоматизированного управления проветриванием угольных шахт Рассмотрены негазовые угольные шахты как объекты автоматизации управления проветриванием

Негазовые угольные шахты имеют довольно широкое распространение В Донбассе таких шахт 20 % от общего числа с годовой добычей, превышающей 50 млн тонн, негазовые некоторые шахты в Кизеловском угольном бассейне, в Ставропольском крае и других районах страны В Восточном Донбассе негазовые шахты добывают около 78 % угля, причем этот уголь самого высокого качества

АСУПР должна обеспечивать постоянный контроль за состоянием шахтной атмосферы и корректировку управляющих воздействий на РРВ и ВГП, с учетом стохастичности запыленности и климатических параметров шахтного воздуха, а также режимов работы лав При оснащении шахт АСУПР необходимо учитывать их топологию, которая не всегда позволяет успешно управлять

проветриванием и может потребовать предварительной реконструкции шахтной вентиляционной системы

Проведенный анализ теоретических исследований вопросов автоматизации управления проветриванием шахт и рудников показал, что известные имитационные модели не позволяют моделировать переходные процессы изменения воздухораспределения, варьирование сопротивлений РРВ и производительности ВГП, что необходимо для моделирования процессов управления воз-духораспределением в шахте

Произведенный анализ и оценка существующих систем автоматизированного управления проветриванием угольных шахт позволяет придти к заключению о невозможности механического переноса АСУ проветриванием газовых шахт на негазовые шахты Однако опыт разработки АСУ проветриванием газовых шахт и отдельные технические средства контроля и управления проветриванием могут найти применение при разработке АСУ проветриванием негазовых угольных шахт

В третьей главе предложены методы оценки анализа надежности рекон-фигурируемых технических систем Исследуются также вопросы управления процессом реконфигурации с целью получения наибольшей надежности системы в соответствии с выбранными критериями

Технические системы относятся к системам с реконфигурацией, если их характеристики надежности изменяются из-за таких причин как изменение условий функционирования системы, изменение нагрузки на систему или ее элементы, модификация структуры системы, наличие временных интервалов простоя элементов системы и так далее

Реконфигурация структуры системы может происходить как через детерминированные, так и через случайные промежутки времени, они могут быть периодическими и непериодическими Изменение структуры системы, как правило, является следствием изменения выполняемых системой функций Реконфигурация происходит в фиксированные моменты времени, между которыми характеристики надежности не меняются Различаются системы со статической

и динамической реконфигурацией Если в каждый момент изменения структуры система характеризуется новыми начальными условиями, то речь идет о статической реконфигурации Если после изменения структуры система охраняет преемственность, то имеет место динамическая Реконфигурация Любой отказ системы и последующее ее восстановление приводит к динамическому изменению структуры системы, т е к ее динамической реконфигурации

Рассматривается система периодического действия с периодом Т0 На временном интервале длины Т0 имеется п промежутков, границы между которыми являются моментами реконфигурации системы, т е при переходе от одного участка к соседнему изменяется закон распределения времени безотказной работы ^ Пусть ^(Ч) вероятность безотказной работы системы на_|-ом интервале времени, ]=1,2, ,1 Длины участков ^ также являются случайными и имеют, вообще говоря, произвольные распределения Пусть Н^) - вероятность того, что длительность J-го интервала не меньше I Требуется определить вероятность безотказной работы Р(Ч) этой перестраиваемой системы, а также найти длительности участков, для которых эта вероятность максимальна Граф состояний изображен на рисунке 1

Рисунок 1 - Граф состояний невосстанавливаемой системы с реконфигурацией

Введем функции, соответствующие возможным состояниям системы Положим и, I) - плотность распределения вероятностей, что в момент времени I система находится на.)- ом участке, при этом после момента I она продолжит

свою безотказную работу в течение времени б, а продолжительность участка будет еще не меньше и, у\ (о,иД) - плотность распределения вероятностей, что в момент времени I система находится на.|-ом участке в отказовом состоянии, но продолжительность участка после момента I будет не меньше и Состояния J являются работоспособными, а состояния у отказовыми состояниями, ]=1,2, ,1

Временная диаграмма функционирования системы представлена на рисунке 2 Она соответствует случаю, когда система к раз "прокрутилась" в цикле, а затем на к+1-ом участке она попала в отказовое состояние

Л_/

4к+1

Л

£1 Сг Ск ?к+1

Рисунок 2 - Временная диаграмма

Система интегральных уравнений составляется по графу состояний имеет следующий вид

I оо

у, (я, и, 0 = (х + «) \ (х + и) (.у ,0,1 - х)с1$с1х + / (I + 5)/г, (I + и)

0 о

1 оо

у1 О, и, 0 = | (* + (х + и) | уОД / - х)<к<к, / = 2, , /,

0 о

1

/ДО,и,/) = |уД0,м,<-ж)а!г,/ = 1,2>

о

Для решения системы (1) положим

(1)

Тогда уравнения системы примут вид

<рх(0 = а, «у»(0 + а1 (0. РД0 = я, *С),

Здесь и далее приняты обозначения

в,(0 = ^(0У0. 6,М = /,( ОНЛО,

с, (0 = (ОЯ; (0, и, о = /,(* + (; + и),

в,(0 = [Я|*О2* *О„](0 7-1

Используя преобразование Лапласа, получим решение в виде » , , а,(г) а (г)

1-а(г) (2)

С учетом принятых обозначений первые п уравнений в системе (1) могут быть представлены в виде

I

у, (я, и, I) = (х + А, (дг + (г - х)<£х + / (г + ■?)/;, (/ + г/)^ О, и, /) =

о

I

о , I

Выражения (2) позволяют выполнить решение системы (1) в преобразовании Лапласа, а именно,

а, (г) а^.фсДи.г)

1-а(г)

г

Изображения для вероятностей состояний будут

ад 3 ,,

1 - а(г) ' г(1 - а(г))

Используя равенство + - 1 - гсДг)^ нетрудн0 доказать, что

¿[р/2) + р;(г)] = -,

г а это означает, что сумма вероятностей всех возможных

состояний системы равна единице

Вероятность безотказной работы определяется как сумма вероятностей

работоспособных состояний, и поэтому

Sa,(z) а;_,(г)с/г)

p(z) = —-

1 - a(z) (3)

Обращение преобразования Лапласа, как известно, задача достаточно сложная Однако в данном случае, можно обойтись без этой процедуры Из (3) следует, что p(t) удовлетворяет уравнению

P{t) = a*P(t)+v,(t), (4)

в котором функции a(t) и \|/(t) выражаются через известные функции распределения Для небольшого числа участков, приходящихся на один период, решение этого уравнения несложно, и легко выполняется программным путем

Рассмотрим один частный, но важный случай системы с реконфигураци-

5 (О

ей, а именно, пусть Q - детерминированные величины с плотностями , и

bi=T» т пусть Тогда

и поэтому из формулы (4) следует, что

i>0 0

k=0 J=0

= ¡Fjity™"1*

о

Переходя от изображения к оригиналу, получим

Р(0 =

1-1

j-i у

если момент времени I попадает в интервал яри некоторых значениях к=0,1, ,1 и 7=7,2, ,1 Если в качестве момента I выбрать значение, кратное периоду, то будем иметь

Р(кТ0)--

№<г,)

Таким образом возникает задача определения оптимальных значений моментов реконфигурации системы хр при которых вероятность безотказной работы на периоде Т0 (или на нескольких периодах кТ0) была бы максимальной Введем еще дополнительное условие, обобщающее поставленную задачу и состоящее в том, что моменты т, имеют двухсторонние границы [/,,>}] В итоге будем иметь математическую модель в виде следующей оптимизационной задачи

ПкТ0) = П?,(г,)-> шах

7-. (6)

при ограничениях

1>;=7;,/,<г,<Г„, = 1,2, Л

(7)

Для решения задачи (6)-(7) можно применить метод кусочнолинейной аппроксимации, поскольку целевая функция после логарифмирования становится сепарабельной Произведем разбиение промежутков [/,, г,] на т частей, и пусть 1} =г/°'< < т^т'=г) соответствующие точки этого разбиения В результате получим задачу

линейного программирования относительно переменных Х^>0

.1-1 -=о (8)

при ограничениях

- 7=7.2, ,1, (9)

При этом предполагается, что не более двух соседних по индексу 1 могут быть положительными

Решение задачи (8)-(9) является приближенным, и уровень приближения зависит от степени дискретизации ш Однако, после получения приближенного решения можно сдвинуть границы для искомого оптимального решения, и таким образом задача оптимизации может быть решена с любой заданной точностью

Заметим, что при решении задачи (8)-(9) симплексным методом, как правило, возникает явление зацикливания, состоящее в возвращении на некотором шаге симплексного преобразования к прежнему опорному решению Для данной задачи преодоление зацикливания связано с выбором переменной, включаемой в базис

Оптимальные значения моментов реконфигурации системы могут быть получены с помощью программы «Реконфигурация»

В данной главе так же рассматривается надежность систем с динамической реконфигурацией Рассмотрена восстанавливаемая система, которая меняет свои характеристики надежности через, вообще говоря, случайные промежутки времени

Рассмотрена модель функционирования реконфигурируемых систем управления Приведены формулы для определения коэффициента готовности и среднего времени работы системы между отказами

Вероятность последнего состояния перед отказом г-го устройства может быть определена по формуле полной вероятности

Отсюда следует, что можно определить вероятность последнего предот-казового состояния, а затем найти вероятность р0,

Ро,=Кг,-р,

Формулы для определения коэффициента готовности и среднего времени работы системы между отказами выглядят следующим образом

которые получены без учета экспоненциальных распределений, и, следовательно, они справедливы для произвольных распределений

В четвертой главе рассмотрены модели реконфигурируемых технических систем управления А так же приведены три задачи по исследованию на-

К™ =

Т(н) =

1

дежности и эффективности функционирования сложных управляющих систем, имеющих самостоятельное прикладное значение, математические модели которых представляются в виде систем интегральных уравнений

Разработан алгоритм нахождения значений коэффициента готовности и среднего времени работы системы между отказами

Структурная схема алгоритма программы подробно представлена на

рисунке 3

С

Начало

Ввод входных

данных I, РМ, Ш тЫ

Формирование и вывода на экран Кг

(коэффициент готовности)

Формирование таблицы Входных значений

Процедура расчета Кг (коэффициент готовности)

4 1

Процедура

расчета Т

(среднее время

безотказной

работы

системы)

Формирование и вывода на экран Т (среднее время

безотказной работы системы)

Процедура

расчета Ро

(вероятность

безотказной

работы)

Формирование и вывода на экран Ро

(вероятность безотказной работы)

С

Конец

3

Рисунок 3 - Структурная схема алгоритма программы Сначала происходит заполнение количества устройств I и рабочих массивов, содержащих значения Р, 77, ТЬ, для всех элементов системы Далее фор-

мируется таблица входных значений системы Затем производится расчет Кг На следующем этапе производится расчет Т и последующий вывод на экран содержимое Кг и Т с соответствующими изображениями формул расчета Ключевым этапом является расчет Ро и его вывод на экран Затем происходит формирование и вывод на экран соответствующей таблицы расчетных значений

Разработанное программное обеспечение для расчета надежности может использоваться для сравнительной оценки различных вариантов систем Использование разработанного программного продукта помогает более точно и оперативно рассчитать довольно точно значения конкретной системы, что значительно уменьшает трудоемкость выполняемых расчетов

В следующей главе предлагаемое программное обеспечение нашло свое применение при анализе характеристик надежности системы управления вентиляцией негазовой шахты, представляющей из себя современную развиваемую техническую систему

В пятой главе рассмотрено управление воздухораспределением в ре-конфигурируемой системе вентиляции негазовых шахт

Произведены расчеты надежности шахтного оборудования там, где этого требуют соображения безопасности, а также технические требования к конструкции шахты (имеются в виду людские ходки, пути движения технического транспорта, некоторые коммуникации, примыкающие к лавам и основным местам работы бригад) Выполнены расчеты для окончательного варианта схемы резервирования Схема резервирования приведена на рисунке 4

Приведен ряд задач расчета Кг Программа «Готовность» позволяет решать оптимизационные задачи по критерию Кг —> шах

Предлагаемая методика анализа надежности развиваемых систем успешно апробирована на примере системы управления воздухораспределением в развиваемой системе вентиляции негазовых шахт

Оценивая результаты проделанной работы, необходимо отметить следующее Оценка надежности рассматриваемой негазовой шахты как развиваемой системы классическими методами явно нецелесообразна, так как постоянный пересчет системы для всех вариантов развития, в том числе и неприемлемых, громоздок и неточен Поэтому основой для проведения расчетов надежности шахтного оборудования стали методы, разработанные в третьей главе данной работы

Высокая точность и быстродействие разработанного в четвертой главе программного обеспечения позволили оперативно выбрать оптимальную структуру развиваемой системы, определив величину реального повышения соответствующих характеристик надежности Следует отметить, что с помощью данного программного обеспечения таким же образом рассчитываются системы, превышающие рассмотренную в данной главе по количеству элементов почти в 100 раз Кроме того, при расчете особо крупных схем всегда можно воспользоваться аппроксимирующими методами

При расчете малой подсистемы, предлагаемая методика позволяет избежать избыточного резервирования в процессе развития системы, в достаточной степени следуя закономерности, обеспечивая надежность и экономичность одновременно

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании теоретических и экспериментальных исследований в диссертационной работе разработаны и внедрены методы оценки надежности ре-конфигурируемых систем управления проветриванием негазовых угольных шахт

В ходе выполнения работы были получены следующие результаты, имеющие как научное, так и прикладное значение

1 Предложены методы позволяющие провести, анализ надежности не избыточных систем, а также систем с нагруженным и ненагруженным резервом при различной трактовке понятия отказа и различных дисциплинах обслуживания, Заметим, что известные аналитические методы не позволяют провести расчет и исследование надежности указанных систем в полном объеме

2 Разработаны методы оценки надежности систем по стандартным показателям, имеющие следующие отличительные черты

- анализ систем с большим числом состояний,

-произвольные распределения отказов и восстановлений элементов,

- высокая инженерная точность,

- возможность анализа переходных процессов,

- возможность принять во внимание начальную неопределенность данных

3 Установлены следующие свойства систем типа т/п для сгруженного и ненагруженного резерва эквивалентность функций готовности при условия достижения абсолютной надежности систем в зависимости от значений т, п и числа ремонтных единиц

4 Представлены методы оценки надежности систем со статической реконфигурацией структуры, на основе которых для невосстанавливаемых систем решена задача оптимизации моментов перестройки системы

6 Программное обеспечение для расчета надежности может использоваться для сравнительной оценки различных вариантов систем Использование разработанного программного продукта помогает более точно и оперативно рассчитать довольно точно значения конкретной системы, что значительно уменьшает трудоемкость выполняемых расчетов

7 Разработанное программное обеспечение позволяет ускорить процесс расчета показателей Объем выполняемых расчетов практически не важен, в результате чего появляется выигрыш во времени, отводимом на расчет характеристик новой системы Представление в табличном варианте значения системы позволяет довольно быстро ориентироваться в заданных системе для расчета значениях

8 Оценка надежности рассматриваемой негазовой шахты как реконфигу-рируемой системы классическими методами явно непредусматривает постоянный пересчет системы для всех вариантов развития, в том числе и неприемлемых

9 Применение указанных методов при расчете системы управления воз-духораспределением негазовой шахты дает результаты с наименьшими вычислительными ресурсами

10 При расчете малой подсистемы, предлагаемая методика позволяет избежать избыточного резервирования в процессе реконфигурации системы, в

достаточной степени следуя закономерности, обеспечивая надежность и экономичность одновременно

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1 Савельев М.В. Еременко A.C. Интегрированная система расчета, прогнозирования и исследования надежности сложных систем Теория, методы проектирования, программно-техническая платформа корпоративных информационных систем Междунар науч -практ конф, /Юж -Рос гос техн ун-т (НПИ) №8, 2006-С 10-13

2 Савельев М.В. Еременко A.C. Морозова H.A. Дзугкоева A.A. Анализ и прогнозирование надежности технических систем в процессе их проектирования ("Готовность") Свидетельство об офиц регистрации программы для ЭВМ №2006612790 РФ, Заявл 14 08 2006, Зарегистрир В Реестре программ для ЭВМ 13 10 2006

3 Савельев М.В. Еременко A.C. Аликов A.IO. Епгибаряп И.А. Расчет верхних и нижних оценок надежности сложных технических системе с изменяющейся структурой ("Оценки") Свидетельство об офиц регистрации программы для ЭВМ №2006612791 РФ, Заявл 14 08 2006, Зарегистрир В Реестре программ для ЭВМ 20 10 2006

4 Савельев М.В. Еремепко A.C. Кузпецов М.Н. Структура интегрированной системы исследования надежности сложных систем Теория, методы проектирования, программно-техническая платформа корпоративных информационных систем /IV Междунар науч -практ конф , Юж -Рос гос техн ун-т (НПИ) 2006 -С 47-49

5 Савельев М.В. Еремепко A.C. Интегрированная система Расчета, прогнозирования и исследования надежности сложных систем Научная мысль кавказа-2006 -№12-С 25-29

6 Еремепко A.C. Методы оценки надежности реконфигурируемых систем VII Междунар науч -практ конф , "Компьютерные технологии в науке,

производстве, социальных и экономических процессах", Юж -Рос гос техн унт (НПИ) , 2006 -С 31-34

7 Еременко A.C. Анализ надежности технических систем с динамической реконфигурацией VII Междунар науч -практ конф , "Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах", Юж -Рос гос техн ун-т (НПИ), 2006-С 35-38

8 Савельев М.В., Михалин Д.А., Еременко A.C. Сетевое управление системами связи Известия высших учебных заведений Северо-Кавказский регион Технические науки, 2006 - №8 С 10-13

Личный вклад автора в работах, написанных в соавторстве состоит в следующем

[1, 4, 5] — Разработана интегрированная система расчета, прогнозирования и исследования надежности сложных систем и предложен уточненный метод исследования сложных систем, [2, 3] — разработана математическая часть программного обеспечения и методика составления алгоритма, [6] - Составлен алгоритм расчета методики произвольного распределения, [7, 8] — Разработаны методы оценки анализа и надежности реконфигурируемых систем

Сдано в набор 18 12 Обг , подписано в печать 18 12 2006г Гарнитура Times New Roman Печать трафаретная Формат 60*84 1/16 Бумага офсетная Услпеч Л 1,0 Тираж 100 экз Заказ №3234

Типография «Военный вестник» СКВО, 344069, г Ростов - на - Дону, ул Таганрогская, 92, тел 277-77-84

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ

СИСТЕМ ПРИ ПРОИЗВОЛЬНЫХ ЗАКОНАХ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

ОТКАЗОВ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ.

1.1. Причины неэкспоненциальности случайных параметров, отказов и восстановлений технических систем

1.2.Зависимость показателей надежности от законов распределения и дисциплин восстановления элементов.

1.3. Критичное влияние произвольных распределений отказов и восстановлений на нестационарные показатели надежности.

1.4. Методы и проблемы расчета надежности систем с большим числом состояний.

1.5. Проблемы расчета надежности реконфигурируемых систем.

1.6. Выводы по главе

2. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ

ПРОВЕТРИВАНИЯ УГОЛЬНЫХ ШАХТ КАК ОБЪЕКТА

УПРАВЛЕНИЯ.

2.1. Негазовые угольные шахты как объекты автоматизации управления проветриванием.

2.2. Анализ теоретических исследований вопросов автоматизации управления проветриванием шахт и рудников.

2.3. Анализ и оценка существующих систем автоматизированного управления проветриванием угольных шахт.

2.4. Выводы по главе.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ И АНАЛИЗА НАДЕЖНОСТИ РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

3.1. Постановка задач анализа надежности реконфигурируемых систем.

3.2. Надежность систем со статической реконфигурацией.

3.3. Надежность систем с динамической реконфигурацией.

3.3.1. Постановка задачи.

3.3.2. Вероятностная математическая модель.

3.3.3. Характеристики надежности для переходного режима.

3.3.4. Характеристики надежности для установившегося режима

3.4. Надежность восстанавливаемых резервированных систем при произвольных распределениях.

3.5. Модель функционирования реконфигурируемых систем управления

3.6. Расчетные соотношения для характеристик надежности с произвольным распределением.

3.7. Произвольные распределения.

3.8. Выводы по главе

4. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ НАДЕЖНОСТИ

РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И ИХ ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ

4.1. Модели надежности реконфигурируемых систем.

4.1.1. Анализ эффективности систем управления при многофазном режиме функционирования.

4.1.2. Распределение работ по этапам в дискретных системах.

4.1.3. Анализ надежности многофункциональной системы.

4.2. Программная реализация методики расчета произвольного распределения

4.3. Описание программного комплекса «Произвольное распределение»

4.4. Выводы по главе

5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА

УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЕМ В

РЕКОНФИГУРИРУЕМОЙ СИСТЕМЕ ВЕНТИЛЯЦИИ

НЕГАЗОВЫХ ШАХТ.

5.1. Практическая реализация управления вентиляцией негазовых угольных шахт как реконфигурируемой системы.

5.2. Расчет надежности вентиляционного оборудования негазовой шахты как реконфигурируемой системы.

5.3. Результаты исследования надежности больших систем и систем с переменной структурой.

5.4. Выводы по главе

Негазовые угольные шахты имеют довольно широкое распространение. В Донбассе таких шахт 20 % от общего числа с годовой добычей, превышающей 50 млн. тонн, негазовые некоторые шахты в Кизелов-ском угольном бассейне, в Ставропольском крае и других районах страны [117]. В Восточном Донбассе негазовые шахты добывают около 78% угля, причем этот уголь самого высокого качества.

Для улучшения обеспечения воздухом на шахтах устанавливаются более мощные вентиляторы главного проветривания с регулируемой производительностью, вводятся в действие дополнительные вентиляторы главного проветривания (ВГП) и вентиляционные шурфы, все шире применяются средства обеспыливания, кондиционирования, теплопо-глощения. Тем не менее, запыленность и климатические параметры шахтного воздуха зачастую не соответствуют санитарно-гигиеническим нормам, что связано как с технологическими и теплофизическими процессами, так и с нехваткой воздуха на объектах проветривания, обусловленной его неправильным и несвоевременным распределением в шахте.

По данным многочисленных исследований и отчетов о депрессион-ных съемках шахт, в том числе и негазовых, объекты проветривания обеспечиваются воздухом крайне неравномерно, в диапазоне от 30 до 300 и более процентов.

Практика показала, что простое наращивание мощности ВГП не обеспечивает необходимого улучшения состояния проветривания шахт без правильного и своевременного распределения воздуха между объектами проветривания в шахте, что невозможно без оснащения шахт АСУ проветриванием.

Трудности решения этой проблемы связаны с тем, что негазовые угольные шахты представляют собой сложные динамические системы, топология которых непрерывно изменяется как в пространстве, так и во времени. Их вентиляционные сети содержат до 400 и более ветвей, 80— 90 % которых являются диагоналями, а 20—25 % из них - диагоналями разных Общая протяженность выработок при этом достигает 100 и более километров, расстояние между объектами проветривания - нескольких километров.

Негазовые шахты относятся к классу иерархических многомерных нестационарных стохастических систем с переменной структурой, которые требуют постоянного контроля за состоянием проветривания и корректировки управляющих воздействий на регуляторы расхода воздуха в шахте (РРВ) и вентиляторы главного проветривания. Для этого также необходима автоматизация управления проветриванием.

В условиях требуемой оперативности управления проветриванием даже использование ЭВМ вычислительных центров не обеспечивает реальный масштаб времени, так как возникшая задача регулирования решается ВЦ за время, в течение которого рассматриваемая ситуация уже прошла. Следовательно, для более четкого, гибкого и эффективного управления проветриванием горных выработок необходимо увеличивать частоту актов целенаправленного перераспределения потоков воздуха и уменьшать реальный масштаб времени процессов управления вентиляционной сетью, что может быть достигнуто путем автоматизации управления проветриванием.

Повышению эффективности использования воздуха в шахте мешают его значительные утечки и подсосы через выработанное пространство, щели в дверях и других вентиляционных сооружениях. Это приводит к тому, что наряду с основными ветвями, вентиляционные сети негазовых шахт содержат много второстепенных ветвей, о чем свидетельствуют данные депрессионных съемок, сделанных военизированными горно -спасательными частами (ВГСЧ).

Несмотря на то, что количество второстепенных ветвей в среднем составляет около 15 % на шахту, суммарные утечки и подсосы воздуха на негазовых шахтах Донбасса составляют 69,5 %, достигая на некоторых из них 80 и более процентов от суммарной производительности ВГП, причем, зачастую, ВГП работают с к. п. д. менее 0,6 [116]. Замена негерметичных вентиляционных дверей на автоматические регуляторы расхода воздуха (РРВ) при внедрении автоматизированных систем управления проветривания (АСУПР) должна привести к значительному уменьшению утечек воздуха в шахте.

В настоящее время для анализа надежности больших систем, как правило, используется общеизвестный математический аппарат, основанный на методах имитационного моделирования, методах случайных процессов и связанных с ними интегро-дифференциальных уравнений, методах асимптотического анализа. На основе этих методов расчеты характеристик надежности больших систем, обладающих значительной сложностью, достаточно редко могут быть доведены до численных результатов с требуемой точностью. Таким образом, отсутствие традиционных методов для анализа сложных технических систем с большим числом возможных состояний (порядка сотен тысяч и более) требует разработки нестандартных подходов к оценке их надежности и эффективности.

При рассмотрении надежности технических устройств обычно предполагается, что они могут пребывать в двух возможных состояниях: работоспособном и отказа. Значение любого показателя надежности зависит от того смысла, которое вкладывается понятие "отказовое состояние". Исследование сложных систем ставит перед теорией надежности новые задачи. Если для исследуемой сложной системы определено понятие отказа, то принципиально можно найти требуемые характеристики надежности. Однако, далеко не всегда очевидно, какое состояние системы можно считать отказом. При появлении отказов отдельных частей лишь частично ухудшаются характеристики системы, но она продолжает выполнять свои функции. Возникает вопрос об оценке меры целесообразности применения данной системы.

В существующих методах расчета надежности технических систем обычно предполагается, что отказы элементов независимы, и система попадает в состояние отказа при отказе определенного числа элементов. Для сложных систем эти допущения часто бывают неприемлемыми. Между характеристиками отдельных частей системы имеется тесная взаимосвязь, и отказы отдельных частей системы являются зависимыми событиями. Возникает проблема изучения суммарных потоков отказов элементов большой системы и учета их влияния на надежность системы в целом.

В вопросах анализа надежности сложных систем с большим числом состояний существенным препятствием служит неопределенность начальных исходных данных по надежности и ремонтопригодности элементов. Как правило, характеристики времен безотказной работы и восстановления элементов являются случайными величинами, имеющими некоторые распределения вероятностей. Одной из особенностей моделирования сложной системы является учет неопределенности данных. Рассмотренные в работе методики позволяют учесть эту определенность, а также обеспечить удобный ввод этих данных в память компьютера.

Разработка математической модели функционирования сложных технических систем и ее анализ, как правило, сталкиваются с необходимостью учета важных особенностей их функционирования, таких как контроль состояний элементов, последействие отказов, переключение на резерв, возможность реконфигурации системы во время ее эксплуатации, введение различных видов резервирования, наличие интервалов простоя элементов и т.д. Случайные параметры, характеризующие указанные особенности, обычно являются "не экспоненциальными".

Традиционные методы ограничены возможностью анализировать надежность и эффективность функционирования технических систем с числом состояний до ста. Решение этих задач для сложных систем с большим числом состояний (порядка сотен тысяч и более) требует разработки нестандартных подходов. В настоящее время отсутствуют не только инженерные методы, но и теоретические разработки анализа надежности технических систем с переменной структурой, обусловленной ее многофункциональностью. Анализ надежности систем со статической и динамической реконфигурацией структуры представляет собой новое направление в теории надежности сложных технических систем.

Особенности функционирования сложных систем и анализ существующих методов их расчета по показателям надежности позволяют утверждать, что в настоящее время не существует инженерных методов расчета и анализа надежности сложных систем, Учитывающих их свойства и особенности функционирования. Это объясняется:

- неадекватностью моделей физическим процессам;

- математическими трудностями;

- отсутствием статистических данных по надежности элементов.

Цель работы - разработка методов и алгоритмов оценки надежности реконфигурируемых систем управления проветриванием негазовых угольных шахт. Повышение надежности вентиляции шахт в условиях подземных работ для обеспечения безопасности горных работ при произвольном распределении отказов случайных величин.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ системы управления негазовых угольных шахт

2. Проанализировать надежность реконфигурируемых систем

3. Разработать методику анализа эффективности систем управления

4. Создать модели надежности управления вентиляцией

5. Выполнить программную реализацию

Предмет исследования: оценка и анализ надежности реконфигурируемых систем.

Научная новизна работы заключается в следующем

1. Разработана модель надежности, отличающаяся от ранее известных тем, что учитывается реальная работоспособность системы при пониженном качестве функционирования, а так же описывается действительный процесс их эксплуатации.

2. Созданы методы оценки надежности для:

- произвольных законов распределения;

- реконфигурируемых систем;

- динамических и статических систем.

3. Разработан алгоритм надежности элементов управления возду-хораспределением негазовых шахт с учетом реконфигурации. Практическое значение работы:

- разработана программная реализация методики расчета надежности произвольного распределения, применение которого в системе негазовых угольных шахт позволит перевести организацию электромеханической службы шахты на более высокий уровень функционирования.

- разработаны и внедрены программные комплексы «Прогноз», «Произвольное распределение» и «Реконфигурация», позволяющее производить мобильно огромные расчеты.

- разработанные программные комплексы применяются в учебном процессе на кафедре «ПОВТ» по учебной дисциплине «Надежность программного обеспечения».

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением современных апробированных методов исследований:

- анализом научно-исследовательских работ по теме диссертации;

- представительным объемом статистической выборки наблюдений;

- методами обработки, выполненными с использованием современных ЭВМ и программных продуктов, с уровнем достоверности полученных результатов 0,95.

- адекватностью математической модели.

Внедрение результатов диссертационных исследований. Программные комплексы прогноз и произвольное распределение приняты к использованию в ООО «Ростсельмаш» при разработке нового программного обеспечения с экономическим эффектом 1100 тыс. рублей (по ценам 2006г.) и в ОАО «Комплексная Автоматизация профессионал» и введено в состав технической документации при расчете данных показателей надежности реконфигурируемых систем.

Результаты работы рекомендуются к использованию негазовыми угольными шахтами при расчете показателей надежности реконфигурируемых систем.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ в журналах и сборниках научных трудов, из них:

- 2 статьи в рецензируемых журналах рекомендованных ВАКом;

- 2 свидетельства об офиц. Регистрации программы для ЭВМ.

5.4 Выводы по главе

Предлагаемая методика анализа надежности реконфигурируемых систем успешно апробирована на примере системы управления воздухораспределением в реконфигурируемой системе вентиляции негазовых шахт. Оценивая результаты проделанной работы, необходимо отметить следующее.

• W • ♦

Z4 s у ■ • by \

Т12=1.6 T12 =0.8 Ti2=0.2 /

N

Ч

1 ^

• —

1. Оценка надежности рассматриваемой негазовой шахты как реконфи-гурируемой системы классическими методами явно нецелесообразна, так как постоянный пересчет системы для всех вариантов реконфигурации, в том числе и неприемлемых, громоздок и неточен. Поэтому основой для проведения расчетов надежности шахтного оборудования стали методы, разработанные во второй главе данной работы.

2. Применение указанных методов при расчете системы управления воздухораспределением негазовой шахты дало высокие результаты по скорости и точности выполнения расчетов. Сравнительно небольшой объем вычислений позволяет достоверно описывать поведение системы на любом шаге реконфигурации.

3. Высокая точность и быстродействие разработанного в главе 4 программного обеспечения позволили оперативно выбрать оптимальную структуру реконфигурируемой системы, определив величину реального повышения соответствующих характеристик надежности. Следует отметить, что с помощью данного программного обеспечения таким же образом рассчитываются системы, превышающие рассмотренную в данной главе по количеству элементов почти в 100 раз. Кроме того, при расчете особо крупных схем всегда можно воспользоваться аппроксимирующими методами.

4. При расчете малой подсистемы, как уже было продемонстрировано, предлагаемая методика позволяет избежать избыточного резервирования в процессе реконфигурации системы, в достаточной степени следуя закономерности, обеспечивая надежность и экономичность одновременно.

5. Произведены неоходимые исследования надежности больших систем и систем с переменной структурой. Определены стационарные показатели надежности этих систем.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании теоретических и экспериментальных исследований в диссертационной работе разработаны и внедрены методы и алгоритмы оценки надежности реконфигурируемых систем управления проветриванием негазовых угольных шахт.

В ходе выполнения работы были получены следующие результаты, имеющие как научное, так и прикладное значение.

1. Предложены точные и приближенные методы позволяющие провести, анализ надежности не избыточных систем, а также систем типа ш/п с нагруженным и ненагруженным резервом при различной трактовке понятия отказа и различных дисциплинах обслуживания, Заметим, что известные аналитические методы не позволяют провести расчет и исследование надежности указанных систем в полном объеме.

2. Разработаны ускоренные методы оценки надежности систем по стандартным показателям, имеющие следующие отличительные черты:

- анализ систем с большим числом состояний,

-произвольные распределения отказов и восстановлений элементов,

- высокая инженерная точность,

- возможность анализа переходных процессов,

- возможность принять во внимание начальную неопределенность данных.

3. Установлены следующие свойства систем типа т/п для сгруженного и ненагруженного резерва: эквивалентность функций готовности при л->м; условия достижения абсолютной надежности ;систем в зависимости от значений т, п и числа ремонтных единиц.

4. Представлены методы оценки надежности систем со статической реконфигурацией структуры, на основе которых для невосстанавливаемых систем решена задача оптимизации моментов перестройки системы.

5. В классе систем с перестраиваемой структурой проведено исследование систем типа т/п с динамической реконфигурацией, а также многофункциональных систем. Установлена возможность анализа этих систем с произвольными распределениями на основе интегральных уравнений. Системы данного класса в приведенной постановке ранее практически не исследовались.

6. Разработанное программное обеспечение, имея достаточно простой интерфейс, позволяет производить расчеты систем, представленных довольно большим количеством элементов. Программное обеспечение для расчета надежности может использоваться для сравнительной оценки различных вариантов систем. Использование разработанного программного продукта помогает более точно и оперативно рассчитать довольно точно значения конкретной системы, что значительно уменьшает трудоёмкость выполняемых расчётов.

7. Разработанное программное обеспечение позволяет ускорить процесс расчета показателей. Объем выполняемых расчетов практически не важен, в результате чего появляется выигрыш во времени, отводимом на расчет характеристик новой системы. Представление в табличном варианте значения системы позволяет довольно быстро ориентироваться в заданных системе для расчета значениях.

8. Оценка надежности рассматриваемой негазовой шахты как рекон-фигурируемой системы классическими методами явно нецелесообразна, так как постоянный пересчет системы для всех вариантов развития, в том числе и неприемлемых, громоздок и неточен. Поэтому основой для проведения расчетов надежности шахтного оборудования стали методы, разработанные в третьей главе данной работы.

9. Применение указанных методов при расчете системы управления воздухораспределением негазовой шахты дало высокие результаты по скорости и точности выполнения расчетов. Сравнительно небольшой объем вычислений позволяет достоверно описывать поведение системы на любом шаге развития.

10. Высокая точность и быстродействие разработанного в главе 4 программного обеспечения позволили оперативно выбрать оптимальную структуру реконфигурируемой системы, определив величину реального повышения соответствующих характеристик надежности. Следует отметить, что с помощью данного программного обеспечения таким же образом рассчитываются системы, превышающие рассмотренную в данной главе по количеству элементов почти в 100 раз. Кроме того, при расчете особо крупных схем всегда можно воспользоваться аппроксимирующими методами.

11. При расчете малой подсистемы, как уже было продемонстрировано, предлагаемая методика позволяет избежать избыточного резервирования в процессе развития системы, в достаточной степени следуя закономерности, обеспечивая надежность и экономичность одновременно.

12. Произведены неоходимые исследования надежности больших систем и систем с переменной структурой. Определены стационарные показатели надежности этих систем.

1. Абрамов Ф. А., Бойко В. А. Автоматизация проветриванияшахт. — Киев: Наукова думка, 1967. — 309 с.

2. Абрамов Ф. А., Фельдман Л. П., Святный В. А., Лапко В. В.Оматематическом моделировании переходных аэродинамических процессов на выемочных участках //Изв. вузов. Горный журнал. — 1967.—№3. —С. 57—60.

3. Барзилович Е. Ю. и др. Вопросы математической теории надежности. Подред. Б. В. Гнеденко.-М.: Радио и связь. 1983, 376с.

4. Барлоу Р., Хантер Л., Прошан Ф. Оптимальные планы проверки. В кн.

5. Оптимальные задачи надежности. Под ред. И. А.Ушакова, 1968, с.271-283.

6. Бамов Ф. А., Тян Р. Б., Потёмкин В. Я. Расчет вентиляционных сетейшахт и рудников. — М.: Недра, 1978.—231 с.

7. Барлоу Р., Прошан Ф. Статистическая теория надежности и испытания набезотказность. М.: Наука, 1984.

8. Беляев Ю.К. Линейчатые марковские процессы и их приложение кзадачам теории надежности. Тр. VI Всесоюзного совещания по теории вероятностей и математической статистике. Вильнюс, 1962.

9. Боров В. Д. Разработка комплексного метода и алгоритма оперативногорегулирования газодинамическими процессами при автоматизированном управлении вентиляцией шахт: Дис. канд. техн. наук. — М., 1966.—204 с.

10. Большие системы. Теория, методология, моделирование / Под ред. Б.В. ---Гнеденко М.:-Наука,-1971, 328 с.

11. Броди С. М., Власенко О. Н. Надежность систем со многими режимамиработы. В кн.: Теория надежности и массовое обслуживание / Под ред. Б.В.Гнеденко - М. :Наука, 1969, с. 165.

12. Бусленко Н.П„ Калашников В.В., Коваленко И.Н. Лекции по теориисложных систем. М.: Сов.радио, 1973.

13. Бусленко В.Н. Автоматизация имитационного моделирования сложныхсистем.-М.:Наука, 1977.

14. Бахвалов J1. А. Синтез алгоритмов адаптивного управления про-, ветриванием метанообильных угольных шахт: Дис. докт. техн. наук. —М., 1989.—433 с.

15. Бахвалов J1. А. Синтез алгоритмов адаптивного управления проветриванием метанообильных угольных шахт: Автореф. дис. докт. техн. наук — М.,. 1989. — 26 с.

16. Гнеденко Б. В., Коваленко И. Н. Введение в теорию массового обслуживания. -М.:Наука,1966.

17. Горский J1.K. Статистические алгоритмы исследования надежности.1. М.: Наука, 1970.

18. Бойко В. А., Петречук А. А, Математическое описание выемочногоучастка как объекта регулирования проветриванием //Изв. вузов. Горный журнал. — 1972. — № 10. — С. 87—92.

19. Губанов В.А, Захаров В.В., Коваленко А.Н. Введение в системныйанализ. Л.: ЛГУ, 1988.

20. Гуров С.В. Двойственность и изоморфизм пространств решений некоторых линейных эллиптических уравнений и систем с аналитическими коэффициентами, Записки научн. семинаров ЛОМИ АН СССР, т.22, 1971.

21. Гуров С.В. О надежности нестационарных систем, Повышение качестваи надежности промышленных изделий, Материалы VII Ленинградской конференции 14-15 ноября, ЛДНТП, Л., 1978.

22. Гуров С.В. Приближенный метод расчета показателей надежности АСУ

23. ТП, Сб. научн. трудов "Надежность АСУ ТП", КИАД981.

24. Гуров С.В. МП- метод, АСУ ТП. Аналитические методы оценки надежности РТМ-25376-80,КИА,1981.

25. Вечеров В. Т., Коксулин И. Е. Моделирование алгоритмадиспетчерского контроля на ЭВМ «Минск-22» //Автоматизация контроля параметров рудничной атмосферы и управления проветриванием шахт.— Киев: Наукова думка, 1974. — Вып. 1.— С. 43—52.

26. Гуров С.В. Анализ надежности технических устройств с произвольнымизаконами распределения, Повышение надежности промышленных изделий в свете решений XXVI съезда КПСС, Л.:ЛДНТП, 1981.

27. Гуров С.В. Математическое описание стационарного режима функционирования и оценка показателей надежности технических устройств с произвольными законами распределения, Сб. научн. трудов, -Л.: ЛИАП, 1985.

28. Гуров С.В., Джерихов В.В. О надежности технических систем приналичии многофазных переходов, Задачи исследования и обеспечения - - надежности ЭВМ, Минск, БЕЛНИИНТИ,1985

29. Гуров С.В. Интегральный метод анализа надежности технических систем с произвольными законами распределения, Задачи исследования и обеспечения надежности ЭВМ, Минск, 1985. С.В.

30. Гуров С.В., С.П.Хабаров, Влияние дисциплины восстановления на показатели надежности технических систем при произвольных законах распределения. Повышение качества и надежности промышленных изделий. JL: ЛДНТП, 1985.

31. Гуров С.В., С.П.Хабаров, Оценка надежности восстанавливаемых системпоследовательно-параллельной структуры с произвольными законами распределения, Изв. ВУЗов, Приборостроение, t.XXXI, №12, 1988.

32. Волков А. А. Синтез систем оптимального управления проветриваниемшахт: Дис. докт. техн. наук. — Харьков, 1967. — 335 с.

33. Волков А. А. О построении аналитической самонастраивающейся системы оптимального управления проветриванием шахт //Изв. вузов. Горный журнал.— 1967. —№5. — С. 158—169.

34. Волков А. А., Лыткин И. П., Соколов Ю. Н. Синтез оптимальногоуправления проветриванием добычных участков шахт методом фазового пространства //Изв. вузов. Горный журнал. — 1967. — № 2. — С. 151—155.

35. Гуров С.В., Анализ надежности технических систем с произвольнымизаконами распределении отказов и восстановлении, Качество и надежность изделий, №2 (18),-М.: Знание, 1992.

36. Гуров, Оценка на персональной ЭВМ надежности технических систем спроизвольными распределениями их отказов и ремонтов, «Надежность, живучесть и безопасность технических систем», I Межгосударственная конференция. -С. Пб., 1992.

37. Збырко М.Д., Кузнецов В.Н., Турбин А.Ф. О полумарковской моделидля анализа надежности систем с восстанавливаемой зашитой. -Автоматика и телемеханика, 1980, №6, с. 175-185.

38. Инструкция по расчету количества воздуха, необходимого дляпроветривания действующих угольных шахт. — М.: Недра,1975.-80 с.

39. Афанасьев В.Г., Зеленцов В.А., Миронов А.Н. Методы анализа надежности и критичности отказов сложных систем, М. : Мин-во обороны, 1992, 100 с.

40. Золотарев В.М. Метрические расстояния в пространствах случайныхвеличин и их распределении. Математ. сб. 101 (143), вып.З, М. :Наука,1976, с.416-454.

41. Карпов А. М., Патрушев М. А. Регулирование распределениявоздуха на вентиляционных участках при автоматизации управления проветриванием //Уголь Украины. — 1963. — № 5.

42. Ивченко Г.И., Каштанов В.А., Коваленко И.Н. Теория массового обслуживания: М.: Высшая школа, 1982.

43. Какубава Р.В., Кукава Р.К., Курцер М.Ш., Микадзе И.С. Распределениевремени выполнения задания на ЭВМ с учетом ее надежности. Автоматика и телемеханика, 7, М., 1981.

44. Каштанов В.А. Оптимальные задачи технического обслуживания. М.:1. Знание, 1981,50 с.

45. Коваленко И.Н. Асимптотический метод анализа надежности сложныхсистем. В кн.: 0 надежности сложных технических систем. М.: Сов, радио, 1967.49гКоваленко И;НгИсследование по анализу-надежности сложных-систем-—

46. Киев: Наук, думка, 1975. 209 с. 50. Коваленко И.Н. Аналитико - статистический метод расчета характеристик высокоответственных систем. - Кибернетика, N6,1976.

47. Коваленко И.Н. Анализ редких событии при оценке эффективности инадежности систем. М.: Сов.радио, 1980. - 208 с.

48. Кривцун Г. П. Исследование и разработка путей повышенияаэродинамического качества вентиляционных сетей шахт: Дис. Канд. техн. наук. — Днепропетровск, 1973.

49. Коваленко И.Н., Кузнецов H.IO. Методы расчета высоко надежныхсистем.-М., Радио и связь, 1988.

50. Козлов Б.А., Ушаков И.А. Справочник по расчету надежности аппаратуры радиоэлектроники и автоматики. М.: Сов.радио, 1975.472 с.

51. Лазукин В. Й., Крайнов Ё. А., Егоров Ё. Г. Структура и основныепринципы функционирования АСУ проветриванием шахты //Уголь.— 1985. —№7, —С. 32—36.

52. Ларионов Ю. И. Синтез оптимального управления, проветриваниемстохастических объектов (добычных участков шахт): Дис. канд. техн. наук. — Харьков, 1968.— 171 с.

53. Королюк В. С., Турбин А. Ф. Полумарковские процессы и их приложения. Киев: Наук, думка, 1976. 182 с.

54. Королюк В. С., Лебединцева Е. П. Предельная теорема для временипребывания полумарковского процесса в подмножестве состояний. -Укр. мат. журн., 1978, 30 №5, с.671-674.

55. Кузнецов В.Н. О полумарковской модели для нагруженного дублирования. Кибернетика, 1980, с.91-98.

56. Кузнецов В.Н., Турбин А.Ф., Цатурян Г. Ж. Полумарковские моделивосстанавливаемых систем: Препринт 81.11. Киев: Ин-т математики АН УССР, 1981.-44 с.

57. Местер И. М. Самонастраивающаяся автоматическая системаэкстремального регулирования метаносодержания в рудничной атмосфере //Вопросы механизации и автоматизации в горной промышленности: Сб. трудов /КНИУИ. — М.: Госгортехиздат, 1961.

58. Местер И. М. Горный добычный участок как объект регулированияконцентрации метана //Вопросы механизации и автоматизации в горной промышленности: Сб. трудов /КНИУИ. — М.: Госгортехиздат, 1962. — Вып. 11.

59. Местер И. М. Исследование динамики процессов автоматического управления рудничным проветриванием и их моделирование: Дис. канд. техн. наук. — Караганда, 1964. — 170 с.

60. Песоцкий В.М., Кузнецов В.Н., Левинский Б.Г. Оценка надежностифункционирования АСУ ТП при воздействии импульсных помех, Электронное моделирование. №1, 1981, с-55-59.

61. Местер И. М., Засухин И. Н. Автоматизация контроля и регулированиярудничного проветривания. — М.: Недра, 1974. — 240 с.

62. Половко A.M. Принципы построения абсолютно надежных техническихустройств, О-во "Знание", РСФСР, Л., 1993.

63. Назаренко В. И. Разработка и исследования методами математического моделирования системы диспетчерского управления проветриванием шахт: Дис. канд. техн. наук. — Донецк, 1974. — 222 с.

64. Нестеренко В. Н. Исследование и обоснование режима оперативногоуправления вентиляцией выемочных участков газовых шахт в процессе развития горных работ: Дис. канд. техн. наук. — М„ 1982.— 177 с.

65. Райкин А.Л. Вероятностные модели функционирования резервированных устройств. М.: Наука, 1971.

66. Райкин А.Л. Элементы теории надежности технических систем. /Подред. И.А. Ушакова. М.: Сов, радио, 1978.

67. Райншке К., Ушаков И. А. Оценка надежности систем с использованиемграфов. М.: Радио и связь, 1988.

68. Решетов Д.Н. и др. Надежность машин.-М. :Высшая школа, 1988.

69. Романовский И.В. Алгоритмы решения экстремальных задач. М.:1. Наука, 1977,352с.

70. Рябинин И.А., Рубинович В.Д. О влиянии типа законов распределения времени исправной работы и времени восстановления на характеристики надежности резервированной системы. В кн.: Теория надежности и массовое обслуживание. - М.: Наука, 1959, с.46-54.

71. Петречук А. А. Исследование и разработка методов расчета параметроврегулирования проветривания выемочных участков шахт по газовому фактору: Автореф. дис. канд. техн. наук. — Днепропетровск, 1978.

72. Петров Н. Н., Ермолаев П. Н. Методы синтеза системавтомаического регулирования вентиляторов главногопроветривания шахт (ВУГП) //Автоматическое управление в горном деле: Сб. трудов /ИГДСО АН СССР. — Новосибирск, 1971. —С. 23—50.

73. Соловьев А.Д. Резервирование с быстрым восстановлением. Изв. АН

74. СССР. Сер. «Техн. Кибернетика», N 1, 1970, с.56-70.

75. Соловьев А.Д. Основы математической теории надежности.- В кн.:

76. Материалы лекций, прочитанных в Политехническом музее на семинаре по надежности и прогрессивным методам контроля качества продукции. ВыпЛ.М.: Знание, 1975. 64 с.

77. Пучков JI. А., Бахвалов JI. А., Кушнаренко М. В. Принципы построениямикропроцессорных систем автоматического управления проветриванием угольных шахт //Изв. вузов. Горн. жури. — 1988. — №9.—С. 103—107.

78. Пучков JI. А. Моделирование процесса оперативного управлениявентиляцией газовых шахт на ЭВМ //Применение ЭВМ и математических методов в горном деле: Сб. трудов 17-го международного симпозиума. — М.: Недра, 1982. — С. 18—21.

79. Фанаржи Г.Н. Оценка надежности восстанавливаемых систем. Проблемные вопросы теории и практики надежности. М.: Сов. радио, 1971.

80. Черкесов Г.Н. Надежность технических систем с временной избыточностью. /Под ред. А. М. Половко М.: Сов.радио, 1974.-295 с.

81. Черкесов Г.Н. Методы и модели оценки живучести сложных систем. М.3нание, 1987.-56 с.

82. Шаракшанэ А.С., Шахин В.П., Халецкий А.К. Испытания программсложных автоматизированных систем, М., Высшая школа. 1982. 86. Романенко А. Ф., Сергеев Г. А. Вопросы прикладного анализа случайных процессов.—М.: Советское радио, 1968. — 255 с.

83. Святный В. А., Лапко В. В. Адаптивные системы оптимальногоуправления проветриванием шахт //Тез. докл. Всесоюз. науч. конф. Секция III: Автоматизированные системы управления на горных предприятиях. — М., 1986. — С. 39—40.

84. Шубинский И.Б., Николаев В.И., Колганов С.К., Заяц A.M. Активнаязащита от отказов управляющих модульных вычислительных систем. С.-Петербург, Наука, 1993.

85. Святный В. А., Губенко Л. А„ Новосельцев В. Б. .Исследование процессов взаимодействия регуляторов разных уровней иерархии в вентиляционной сети шахты //Изв. вузов. Горный журнал. — 1977. — №9, —С. 133—137.

86. Святный В. А., Трунов И. С., Аненков В. А. Математическоеобеспечение и опытная эксплуатация подсистемы АТМОС АСУ ТП шахты //Уголь. — 1978. — № 10. — С. 49—52.

87. Святный В. А. Решение задач расчета воздухораспределения вшахтных вентиляционных сетях //Изв. вузов. Горный журнал. — 1970. № 1.-С. 50—59.

88. Ястребенецкий М.А. Надежность невосстанавливаемых изделий привнешних воздействиях. Изв. АН СССР. Технич.кибер.,1970, № 3.

89. Ястребенецкий М.А. Надежность восстанавливаемых изделий при внешних воздействиях. Изв . АСССР. Технич . кибер ., 1970, № 4.

90. Ayyub Н., RASCS for risk assessment. Software for Engineering Workstation. Vol. 5, no.l, 1989, pp.45-50.

91. Barlow R.E., Wu A.S. Coherent Systems with Multi-State Components.1. Math.Oper.Res. N3 (1978).

92. Тахо-Годи A. 3. Исследование и разработка математической моделиочистного забоя негазовой шахты как объекта автоматизации проетривания по пылевому и тепловому факторам: Дис. канд. техн. наук. — Новочеркасск, 1972, — 231 с.

93. Volkovich V.L., Voloshin A.F., Zaslavsky V.A., Ushakov I.A. Models andmethods of complex system reliability optimization, Naukova Dumka, Kiev (1993). (In Russian).

94. Cai К.У., Wen С.У, and Zhang M.L. Fuzzy variables as a basis for a theoryof fuzzy reliability in the possibility context. Fuzzy Sets Syst., 42, 145-172 (1991).

95. Cai К.У., Wen С.У., and Zhang M.L. Posbist reliability behavior of typical systems with two types of failures, Fuzzy Sets Syst., 43, 17-32 (1991).

96. Cai K.Y., Wen C.Y., and Zizang M.L. Fuzzy states as a basis for a theory of fuzzy reliability, Microelectron. Reliab., 33, 2253-2263 (1993).

97. Griffith W.S. Multistate Reliability Models. J.Appl.Probab. N17 (1980).

98. L.V.Utkin, S.V.Gurov, Relibility analysis of systems with fuzzy times of structure modifications. Microelectron. Reliab., Vol. 34, No.ll, pp. 1745-1754,(1994).

99. Gurov S.V., Utkin L.V. A new method to compute reliability of reliability m-out-of-n systems by arbitrary distributions, Microelectron. Reliab., Vol. 34, No. 12,1877-1889(1994).

100. Gurov S.V., Utkin L.V. A new method to compute reliability of repairable series systems by arbitrary distributions. Microelectron. Reliab. Vol. 35, No.1, pp.81-85, (1995).

101. Gurov S.V., Utkin L.V., Shubinsky I.B. A method to во lye fuzzy reliability optimization problem, Microelectron. Reliab. Vol. 35, No.2, pp.171-181, (1995).

102. S.V.Gurov, L.V.Utkin, I.B.Shubinsky, Two-sided bounds of reliability for large systems, Microelectron. Reliab. Vol. 35, No.5, pp.841-845, (1995).

103. S.V.Gurov, L.V.Utkin, The time-dependent availability of repairable m-out-of-n. and cold standby systems by arbitrary distributions and repair facilities, Microelectron. Reliab. Vol. 35,110.11, pp.1377-1393, (1995).

104. S.V.Gurov, L.V.Utkin, I.B.Shubinsky, Optimal reliability allocation of redundant units and repair facilities by arbitrary failure and repair distributions, Microelectron. Reliab. Vol. 35,No.l2, pp.1451-1460, (1995).

105. S.V.Gurov, L.V.Utkin, Reliability of repairable systems with periodic modifications, Microelectron. Reliab. Vol. 36, No.l, pp.27-35, (1996).

106. L.V.Utkin, S.V.Gurov, M.I.Shubinsky, Reliability growth in the probability and possibility contexts, Microelectron. Reliab. Vol. 36, No.9, pp.1155-1166,(1996).

107. S.V.Gurov, L.V.Utkin, Fuzzy reliability of gracefully degrading systems with the composite software, Reliability, Quality and Safety Engineering. Vol.3,No.2,pp.153-165, (1996).

108. S.V.Gurov, L.V.Utkin, Cold standby systems with imperfect and noninstantaneous switch-over mechanism, Microelectronics and Reliability Vol. 36, No. 10, pp.1425-1438, (1996).

109. L.V.Utkin, S.V.Gurov, Reliability of composite software by different forms of uncertainty, Microelectronics and Reliability Vol. 36, №10, (1996).

110. L.V.Utkin, S.V.Gurov, I.B.Shubinsky, Reliability of systems with mixture forms of uncertainty, Microelectron. Reliab. Vol.37, №5, pp.779-783, (1997).

111. L.V.Utkin, S.V.Gurov, Steady-state reliability of repairable systems by combined probability and possibility assumptions, Fuzzy Sets and Systems. (To appear).

112. L.V.Utkin, S.V.Gurov, A general formal approach for fuzzy reliability analysis in the possibility context, Fuzzy Sets and Systems, 83 (1996), 203213.

113. S.V.Gurov, L.V.Utkin, Reliability and optimization of systems with periodic modifications in the probability and possibility contexts, Microelectron. Reliab. Vol.37, No.5, pp.801 808, (1997).

114. S.V.Gurov, S.P.Habarov, L.V.Utkin, Safety analysis of a multi-phased control system, Microelectron. Reliab. Vol.37, No.2, pp.243-254, (1997).

115. L. V. Utkin, S.V.Gurov, I. B. Shubinsky, Analysis of CIMS by fuzzy human operator behavior. Journal of Quality in Maintenance Engineering. (To apper).

116. L.V.UtKin, S.V.Gurov, Reliability of multistate systems with degrading units by combined fuzzy and probabilistic behavior, Microelectronics and Reliability. (To appear).

117. B.S.Dhillon, G.Singh. Engineering Reliability. New Techniques and Applications. John Wiley&Sons, New York. (1981).

118. D.Dubois and H.Prade, Operations on fuzzy numbers, Int.J.Syst.Sci., 9,613-629(1978).1. Листинг 1unit Unitl;interfaceuses

119. Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, StdCtrls, Math, Grids, Mask, ExtCtrls;type

120. Private declarations } public

121. Button3 .Visible := false;1.bel6.Visible : = false;1. Edit4.Visible := false;1.bel7.Visible : = false;1. Edit5 .Visible := false;1. Edit7.Visible := false;1. Edit8.Visible := false;

122. Button3 .Visible := false;1.bel6.Visible: = false;1. Edit4.Visible := false;1.bel7.Visible: = false;1. Edit5.Visible := false;1. Edit7.Visible := true;1. Edit8.Visible := true;1. Edit6.Visible := true;g:=0;gg := 0;ggg := 0;о := 1;while о < i+1 dobegin

123. StringGridl.Cells l,o. := floatToStr (p[o-l]); StringGridl.Cells [2,o] := floatToStr (l[o-l]);

124. StringGridl.Cells 3,o. := floatToStr (m[o-l]); о :=o+ 1; end;

125. Unitl in'Unitl.pas' {Forml}; {$R*.res} begin

126. Application.Initialize; Application.CreateForm(TForml, Form 1); Application.Run; end.1. СОГЛАСОВАНО

127. Проректор п'б;Н.аЩ|и^аботе и и111Ювацйо11нрй'де^ЩьЖ?ти1. УТВЕРЖДАЮ

128. Мы, нижеподписавшиеся представители ООО "Профессионал"

129. Шубин С. В. заместитель технического директора,

130. Реальный годовой экономический эффект от внедрения результатов научной работы составил один миллион сто тысяч рублей.1. Председатель комиссии1. Члены комиссии1. Шубин С. В.11естеренко В. В.г1. Омельченко Т. А.1. Савельев М.В.

131. УТВЕРЖДАЮ» ^ог-'ci wP^V Дир ектор Шахтинскогов О С г Н1.v^V"ч /{щчно-исследовательского ШтМ^Щ центра ВостНИИ

132. Ш1шШ^Д11|а1?^хнических наук, доцентЖ