автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Оптимизация процесса технического обеспечения надежности радиотехнических устройств

Введение

1. Постановка задачи и современное состояние предмета исследования

1.1. Основные определения и особенности исследуемых радиотехнических устройств

1.2. Описание существующей системы технического обслуживания надежности II

1.3. Описание предлагаемой системы технического обеспечения надежности (СТН)

1.4. Особенности исследуемой СТН и соответствующих математических моделей

1.5. Исходные параметры ихарактеристики исследуемых моделей

1.6. Расчет времени передвижения подвижных мастерских

1.7. Выводы

2. Модели существующей и предлагаемой СТН при постоянной длительности выполнения TOI и Т

2.1. Общие положения

2.2. Модель существующей СТН

2.3. Модели двух вариантов предлагаемой СТН

2.4. Выводы

3. Модели существующей и предлагаемой СТН при случайной длительности выполнения TOI и Т

3.1. Общие положения

3.2. Модель существующей СТН. Описание математической модели

3.3. Модель предлагаемой СТН

3.4. Выводы

4. Анализ численных результатов и разработка практических рекомендаций

4.1. Общие положения

4.2. Сравнительный анализ характеристик существующей и предлагаемой СТН при постоянной длительности выполнения TOI и Т

4.3. Сравнительный анализ характеристик существующей и предлагаемой СТН при случайной длительности выполнения ТО

4.4. Распределение нагрузки между двумя ПМ в предлагаемом варианте построения СТН

Современный научно-технический прогресс обуславливает появление новых технических средств. Усложнение эш технических средств выдвигает ряд научных проблем, среди которых одной из наиболее важных является проблема обеспечения надежности систем. Низкий уровень надежности может нанести народному хозяйству страны огромный экономический ущебр, связанный с затратами на запасные части, ремонтное оборудование и содержание техперсонала, не говоря уже о политических и моральных факторах, которые невозможно оценить с помощью обычных экономических показателей.

Проблема обеспечения надежности является комплексной и при решении этой проблемы немаловажное место занимает задача обеспечения качественного технического обслуживания систем в процессе их эксплуатации. В предлагаемой работе решается задача оптимизации процесса технического обслуживания территориально рассредоточенных радиотехнических устройств (РТУ). Для обслуживания этих РТУ используются подвижные мастерские (ПМ). В существующей системе технического обслуживания одна ПМ обслуживает небольшую группу из 3-4 РТУ, что приводит к низкой загрузке ПМ - не более 10-20 %. Для повышения использования ПМ предлагается увеличить число обслуживаемых РТУ примерно в три раза и обслуживать эти РТУ двумя ПМ. То есть предлагается использовать централизованную систему обслуживания, что позволит уменьшить число ПМ на одну треть и соответственно уменьшить численность техперсонала этих мастерских. Введение централизованного обслуживания не должно ухудшать качественные показатели процесса технического обслуживания, что обуславливает необходимость разработки математических моделей, описывающих существующую и предлагаемую систему обслуживания.

Целью настоящей диссертационной работы является оптимизация процесса технического обеспечения надежности комплекса радиотехнических устройств путем централизации процесса обслуживания и уменьшения числа используемых ремонтных единиц (подвижных мастерских).

Для достижения поставленной цели в настоящей работе решаются следующие задачи:

1. Разработка вариантов организации предлагаемой системы централизованного обеспечения надежности радиотехнических устройств.

2. Разработка математических моделей процессов обслуживания заявок на ремонт и на выполнение профилактических работ для исследуемой системы обеспечения надежности и обоснование методов расчета показателей качества обслуживания этих моделей.

3. Исследование показателей качества обслуживания сравниваемых вариантов организации системы технического обеспечения надежности и разработка практических рекомендаций.

Диссертационная работа состоит из четырех глав, списка литературы на - 35 наименований и приложений.

В первой главе производится постановка задачи и исследуется современное состояние предмета исследования. Приведено описание существующей системы технического обеспечения надежности и выявлены основные недостатки этой системы. Разработана классификация вариантов организации предлагаемой системы обеспечения надежности с централизованным способом обслуживания. Определены основные отличия исследуемой системы обеспечения надежности от аналогичных систем массового обслуживания, описанных в современной литературе. Предложено использовать специальные виды приоритета для обслуживания заявок на ремонт, что позволило повыеить коэффициент готовности радиотехнических устройств. Произведен выбор основных показателей качества обслуживания, которые используются для сравнительной оценки исследуемых способов организации системы обеспечения надежности. Материалы данной главы создают основу для разработки соответствующих математических моделей.

Во второй и третьей главах производится разработка математических моделей процессов обслуживания заявок на ремонт и на выполнение ТО для существующей и предлагаемой систем обеспчения надежности. Для моделей второй главы поток заявок на выполнение профилактических работ предполагается детерминированным (ТО производится по заранее разработанному графику) и время обслуживания этих заявок считается постоянным. Отличие моделей, описанных в третьей главе, состоит в том, что поток заявок на выполнение профилактических работ и длительность обслуживания этих заявок считаются случайными. Кроме того, модели этих глав отличаются разными режимами проведения профилактических и ремонтных работ. Для каждой модели разработана методика расчета показателей качества обслуживания и в приложении приведены соответствующие программы, написанные на языке Фортран для ДОС ЕСЭВМ.

Материалы четвертой главы посвящены сравнительному анализу исследуемых вариантов организации системы обеспечения надежности и разработке практических рекомендаций. Был выполнен большой объем вычислений :на ЭВМ значений показателей качества обслуживания для сравниваемых вариантов и в результате обработки полученных результатов построены соответствующие графические зависимости . Сравнительный анализ полученных результатов позволил определить области изменения исходных параметров, в которых обеспечивается наиболее эффективное использование исследуемых вариантов для различных условий территориального размещения обслуживаемых радиотехнических устройств.

Заключительная часть диссертационной работы носит реферативный характер - приводится сводка основных научных и практических результатов.

Для удобства в приложении I приведен список сокращений и условных обозначений.

Осуществление диссертационной работы было возможно благодаря огромной помощи, оказанной институтом связи имени А.С.Попова в лице научного руководителя Н.В.Захарченко и Е.К.Черноземова.

В знак благодарности этим товарищам от всего сердца хочу напомнить слова нашего первого секретаря Коммунистической партии Кубы тов. Фиделя Кастро, сказанные на праздновании ХХУ1 годовщины высадки с "Граммы": "Мы никогда не порвем наших связей с Советским Союзом. Пусть хорошо уразумеют господа империалисты, что мы не те люди, которые рвут связи со своими друзьями для того, чтобы стать союзниками своих врагов. Пусть имеют в виду господа империалисты, что нас нельзя нанять, нельзя купить, нельзя запугать. Наша страна и наша Революция идут честной, прямой, светлой дорогой, и мы пойдем по ней дольше любой ценой. Это наша дорога и дорога будущих поколений кубинцев".

Оптимизация процесса обслуживания рассматриваемых радиотехнических устройств позволит уменьшить число используемых подвижных мастерских и численность техперсонала (примерно на треть) с соответствующим повышением их квалификации, что может быть достигнуто, например, за счет специализации техперсонала на выполнении работ определенного вида. Применение специализации позволит повысить личную ответственность техперсонала за качество выполняемых работ. Массовое использование оптимальных методов обслуживания в масштабах всей страны должно обеспечить весьма ощутимый экономический эффект при условии обеспечения приемлемых значений показателей качества обслуживания.

§ 4.6 Выводы

Выполнен сравнительный анализ качественных показателей математических моделей существующей и предлагаемой СТН при постоянной и случайной длительности выполнения ТО. Исследован ряд вариантов организации предлагаемой СТН, что позволило выявить два наиболее эффективных варианта, которые отличаются используемыми режимами проведения технического обслуживания.

На основе сравнительного анализа разработаны практические рекомендации по использованию двух вариантов предлагаемой СТН. Определена область эффективного использования этих вариантов в зависимости от интенсивности отказов для одного РТУ и дополнительного времени передвижения ПМ. В определенном диапазоне изменения указанных параметров использования предлагаемой СТН обеспечивает более низкий коэффициент простоя РТУ, по сравнению с существующей СТН. Кроме того, применение предлагаемой СТН позволит уменьшить число используемых ПМ и численность техперсонала этих ПМ на одну треть. Указанные обстоятельства обуславливают ощутимый экономический эффект от использования предлагаемой СТН.

Предложенная специализация подвижных мастерских по виду выполняемых работ позволит повысить ответственность техперсонала за качество выполняемых работ. За счет уменьшения численности занятого техперсонала можно обеспечить использование техперсонала с более высокой квалификацией. Вышеперечисленные обстоятельства могут привести в перспективе к уменьшению интенсивности отказов одного РТУ, а это позволит расширить область эффективного использования предлагаемой СТН.

Рассмотрим еще один фактор: в модели второго варианта предлагаемой СТН предполагалось, что время выполнения ТО является случайной величиной и поток заявок на ремонт предполагался пуас-соновским, то есть от неограниченного числа РТУ. Использование данных предположений позволило упростить численное решение модели. Если же учесть, что время выполнения ТО близко к постоянной величине и заявки на ремонт создаются конечным числом РТУ, то это позволило бы несколько уменьшить получаемые значения коэффициента простоя, а это в свою очередь - расширить область эффективного использования предлагаемой СТН.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время обоснована целесообразность использования централизованной системы технического обеспечения надежности радиоэлектронных устройств в процессе их эксплуатации. В существующей системе одна подвижная мастерская обслуживание небольшую группу из четырех РТУ, в результате чего не обспечивается достаточная загрузка этих мастерских. Предложено увеличить количество обслуживаемых устройств в три раза и для обслуживания такой группы устройств использовать две подвижные матерские.

Цель исследования состоит в оптимизации процесса технического обеспечения надежности радиоэлектронных устройств в процессе их эксплуатации. Поставленная цель достигается решением следующих частных задач:

1. Разработка предлагаемой системы централизованного обеспечения надежности радиоэлектронных устройств.

2. Разработка математических моделей, описывающих процессы обслуживания заявок на ремонт и на выполнение профилактических работ для существующей и предлагаемой системы и обоснование методов расчета качественных показателей этих моделей.

3. Исследование характеристик сравниваемых вариантов и разра ботка практических рекомендаций по использованию централизованной системы обслуживания.

Перечисленные выше задачи решаются путем применения методов теории вероятностей, теории надежности, теории массового обслуживания, теории телеграфика и вычислительной математики.

Новые научные результаты и основные положения выносимые на защиту:

I. Предложен ряд моделей, описывающих существующую и предлагаемую системы обеспечения надежности. В этих моделях учтены характерные особенности рассматриваемой задачи, что отличает данные модели от описанных в современной литературе. Разработана методика расчета характеристик данных моделей.

2. Анализ результатов численных расчетов позволил определить зависимости характеристик моделей от исходных параметров.

3. Определена область эффективного использования предлагаемого способа централизованного обслуживания радиоэлектронных устройств.

Использование предложенной системы централизованного обслуживания позволит:

1. Улучшить качественные показатели процесса обслуживания, что в первую очередь проявляется в уменьшении коэффициента простоя радиотехнических устройств.

2. Уменьшить число используемых мастерских на одну треть.

3. Уменьшить численность техперсонала подвижных мастерских на одну треть.

Таким образом, практическая реализация предложенного способа в масштабах республики Куба позволит получить вечьма ощутимый экономический эффект.

Разработанные методы расчета показателей качества обслуживания для исследованных моделей доведены до инженерного уровня: в приложении приведены соответствующие программы, написанные на языке Фортран. Эти программы могут использоваться для решения задач аналогичных рассмотренной.

1. Барзилович Е.Ю., Каштанов В.А. Некоторые математические вопросы теории обслуживания сложных систем. М.: Советское радио, 1971.

2. Барзилович Е.Ю. К проблеме обслуживания сложных технических систем. Известия АН СССР. Техническая кибернетика, 1966, № 6, 1976, № 2.

3. Башарин Г.П. Таблицы вероятностей и средних квадратичных отклонений потерь в полнодоступном пучке линии. М.: АН СССР, 1962.

4. Боровков A.A. Вероятностные процессы в теории массового обслуживания. М.: Наука, 1972.

5. Броди С.М., Погосян И.А. Вложенные стохастические процессы в теории массового обслуживания. Киев: Наукова думка, 1973.

6. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1968.

7. Взнтцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей. М.: Наука, 1973.

8. Гнеденко Б.В., Коваленко И.Н. Лекции по теории массового обслуживания. Киев: 1963.

9. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. М. :Даука, 1965.

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

11. Гнеденко Б.В. и др. Приоритетные системы обслуживания. М.: МГУ, 1973.

12. Дедков Б.К., Северцев H.A. Основные вопросы эксплуатации сложных систем. М.: Высшая школа, 1976.

13. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных систем. М.: Энергия, 1977.

14. Двейсуол Н. Системы с приоритетами. М.: Мир, 1973.

15. Дьяконов A.C. Оптимизация методов повышения надежности функционирования и прогноза технического состояния аппаратуры передачи информации по каналам связи. Рукопись диссертационной работы. Одесса, 1983.

16. Жук П.И. Задачи анализа и расчета восстанавливаемых систем массового обслуживания. Сборник трудов КОНИИС, Киев, 1972.

17. Игнатов В.А. и др. Элементы теории оптимального обслужи- . вания технических изделий. Минск, Наука и техника, 1974.

18. Климов Г.П. Стохастические системы обслуживания. М.: Наука, 1966.

19. Клейнрок Л. Теория массового обслуживания. М.: Машиностроение, 1979.

20. Козлов Б.А., Ушаков И.А. Справочник по расчету надежности аппаратуры радиоэлектроники и автоматики. М.: Советское радио, 1975.

21. Кокс Д., Смит У. Теория очередей. М.: Мир, 1966.

22. Кофман А., Крюон Р. Массовое обслуживание. Теория и приложение. М.: Мир, 1965.

23. Королюк B.C., Турбин А.Ф. Полумарковские процессы и их приложения. Киев: Наукова думка, 1976.

24. Левин Б.Р. Теория надежности радиотехнических устройств. М.: Советское радио, 1978.

25. Лившиц B.C. и др. Теория телетрафика. М.: Связь, 1979.

26. Лившиц B.C., Фидлин Я.В. Системы массового обслуживания с конечным числом источников. М.: Связь, 1968.

27. Методика выбора показателей для оценки надежности сложных технических систем. Госстандарт СССР, М. 1972.

28. Овчаров Л.П. Прикладные задачи теории массового обслуживания. М.: Машиностроение, 1969.

29. Риордан Д. Вероятностные системы обслуживания. М.: Связь,1966,

30. Саати Г.Л. Элементы теории массового обслуживанияи и ее приложения. М.: Советское радио, 1971.

31. Система технического обслуживания и ремонта техники. Термины и определения. ГОСТ 18322. М.: Госстандарт СССР, 1978.

32. Соловьев А.Д. Задача оптимизации обслуживания. Известия АН СССР. Техническая кибернетика, № 5, 1970.

33. Тараканов К.В. и др. Аналитические методы исследования систем. М.: Советское радио, 1974.

34. Теория надежности и массового обслуживания /под. ред. Б.В.Гнеденко. М.: Наука, 1969.

35. Теория телетрафика. Пер. с нем. /под. ред. Г.П.Башари-на. М.: Связь, 1966.

36. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. М.: Мир, 1967.

37. Хинчин А.Я. Работы по математической теории массового обслуживания. М.: Физматгиз, 1963.

38. Шйепс М.А. Системы распределения информации. Методы расчета. М.: Связь, 1979.

39. Шнепс М.А. Численные методы теории телетрафика. М.: Связь, 1974.

40. Игнатов В.А. Статистическая оптимизация качества функционирования электронных электронных систем. М.: Энергия, 1974.

41. Игнатов В.А. Оптимизация обслуживания радиоэлектронных устройств. Киев: Техника, 1969.