izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2023-7-15-23izmertech-1967Research ArticleОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТРОЛОГИИ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИGENERAL PROBLEMS OF METROLOGY AND MEASUREMENT TECHNIQUESАнализ моделей эксплуатации сложных технических системAnalysis of operation models of complex technical systemshttps://orcid.org/0000-0003-4763-9891ЕршовД. С.ErshovD. S.

Денис Сергеевич Ершов

Москва

г. Мытищи, Московская область

Denis S. Ershov

Moscow

ershov.metrolog@mail.ruМалаховА. В.MalakhovA. V.

Александр Владимирович Малахов

Москва

г. Мытищи, Московская область

 Alexander V. Malakhov

Moscow

sanya-mal1@yandex.ruТалалайА. В.TalalaA. V.

Антон Валерьевич Талалай

Москва

Anton V. Talala

Moscow

um@mil.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0596-4955ХайруллинР. З.KhairullinR. Z.

Рустам Зиннатуллович Хайруллин

г. Мытищи, Московская область

Москва

Rustam Z. Khairullin

Mytishchi, Moscow region

zrkzrk@list.ruМосковский политехнический университет; Главный научный метрологический центр Министерства обороны Российской ФедерацииРоссияMoscow Polytechnic University;Russian FederationМосковский политехнический университет; Главный научный метрологический центр Министерства обороны Российской ФедерацииРоссияMoscow Polytechnic UniversityRussian FederationНаучно-технический комитет (Метрологической службы Вооруженных Сил Российской Федерации)РоссияScientific and Technical Committee (Metrological Service of the Armed Forces of the Russian Federation)Russian FederationГлавный научный метрологический центр Министерства обороны Российской Федерации; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университетРоссияMetrological Center of the Ministry of Defense of the Russian FederationRussian Federation202330082023071523Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1967

Проведён ретроспективный анализ существующих моделей эксплуатации сложных технических систем. Описаны модели отказов и деградации сложных технических систем на основе диффузионного монотонного и диффузионного немонотонного распределений, модель отказов и деградации данных систем на основе трёхпараметрического диффузионного распределения. Модели отказов и деградации предложено использовать совместно с классической моделью Е. И. Сычева и созданными на её основе более сложными моделями. Разработан комплекс моделей эксплуатации сложных технических систем. Первая модель предназначена для систем, ресурс которых полностью восстанавливается в результате ремонта, и описана системой линейных алгебраических уравнений 21-го порядка, при этом учтены четыре степени (группы) деградации систем. Построена функциональная зависимость стационарного коэффициента готовности от межповерочных интервалов средств измерений сложных технических систем из различных групп деградации. Вторая модель эксплуатации сложных технических систем, ресурс которых при ремонте полностью восстановить невозможно, описана системой линейных алгебраических уравнений 24-го порядка и позволяет моделировать основные этапы жизненного цикла парка сложных технических систем, включая в том числе процессы обновления парка за счёт закупок новых образцов и модернизаций существующих образцов. Разработанные модели эксплуатации позволяют рассчитывать оптимальные интервалы между поверками и допуски на контролируемые параметры для разных групп деградации сложных технических систем и таким образом обеспечивать максимальный уровень стационарного коэффициента готовности. Данные модели можно использовать для классификации сложных технических систем с целью задания требований к их метрологическому обеспечению, а также для расчёта техникоэкономических показателей развития парка таких систем. Предложенные модели составляют основу комплекса прикладных программ для моделирования и оптимизации этапов жизненного цикла парка сложных технических систем.

A retrospective analysis of existing models of operation of complex technical systems with metrological support has been carried out. The models of failures and degradation of complex technical systems based on diffusion monotone and diffusion non-monotone distributions, the model of failures and degradation of complex technical systems based on three-parameter diffusion distribution are described. Failure and degradation models are used together with the classical model of E. I. Sychev and more complex models developed on its basis. For complex technical systems that allow full resource recovery during repair, a model of operation of complex technical systems has been developed, taking into account 4 degrees (groups) of degradation of complex technical systems. The model is described by a system of linear algebraic equations of the 21st order. The functional dependence of the stationary readiness coeffi cient on the calibration intervals of measuring instruments included in complex technical systems of various degradation groups is constructed. For complex technical systems that do not allow full restoration of the resource during repair, a model of operation of complex technical systems has been developed, taking into account 3 groups of degradation of complex technical systems. The model is described by a system of linear algebraic equations of the 24th order. The model allows you to simulate the main stages of the life cycle of a fl eet of complex technical systems, including, among other things, the processes of updating a fl eet of complex technical systems through the purchase of new samples and upgrades, existing samples of complex technical systems. The models presented in the article allow calculating optimal values of intervals between verifi cations and optimal values of tolerances for controlled parameters for different groups of degradation of complex technical systems with metrological support, ensuring the maximum level of stationary availability coeffi cient. The developed set of models can be used to classify complex technical systems in order to set requirements for their metrological support. The models can also be used to calculate the technical and economic indicators of the development of a fl eet of complex technical systems.

сложная техническая системаметрологическое обеспечениемодель эксплуатациидеградацияcomplex technical systemmetrological supportoperation modeldegradationReferencesВолков Л. И. Управление эксплуатацией летательных аппаратов. Москва: Высшая школа, 1981. 368 с.Volkov L. I. Upravlenie ekspluataciey letatelnyh kompleksov, Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1981, 368 p. (In Russ.)Сычев Е. И. Метрологическое обеспечение радиоэлектронной аппаратуры (методы анализа). Москва: РИЦ «Татьянин день», 1994. 277 с.Sychev E. I. Metrologicheskoe obespechenie radioelektronnoj apparatury (metody analiza), Moscow, Tat’yanin den’ Publ., 1994, 277 p. (In Russ.)Мищенко В. И. Эволюция моделей процесса эксплуатации вооружения и военной техники // Вестник академии военных наук. 2003. № 4(05). С. 200.Mishchenko V. I. Jevoljucija modelej processa jekspluatacii, Vestnik akademii voennykh nauk, 2003, no. 4, р. 200 (In Russ.)Мищенко В. И., Кравцов А. Н., Мамлеев Т. Ф. Полумарковская модель функционирования резервируемых средств измерений с учётом периодичности поверки // Измерительная техника. 2021. № 4. С. 22–27. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-4-22-27Mishchenko V. I., Kravtsov A. N., Mamleev T. F. Measurement Techniques, 2021, vol. 64, no. 4, pp. 289–295. h ttps://doi.org/10.1007/s11018-021-01931-3Khayrullin R. Z., Popenkov A. J. 2018 Eleventh International Conference “Management of large-scale system development (MLSD)”, Moscow, Russia, 2018, pp. 1–4. https://doi.org/10.1109/MLSD.2018.8551917Khayrullin R. Z., Popenkov A. J. 2018 Eleventh International Conference “Management of large-scale system development (MLSD)”, Moscow, Russia, 2018, pp. 1–4. https://doi.org/10.1109/MLSD.2018.8551917Попенков А. Я., Фуфаева О. В., Хайруллин Р. З. Анализ моделей эксплуатации сложных технических систем с деградирующим метрологическим обеспечением // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. № 7. С. 247–254. https://elibrary.ru/vsglqgPopenkov A. J., Fufaeva O. V., Khayrullin R. Z. Analysis of models of operation of special equipment with degrading metrological support, News of the Tula state university. Technical sciences, 2022, no. 7, pp. 247–254. (In Russ.)Хайруллин Р. З. Оптимизация процессов эксплуатации и обновления парка измерительной техники // Измерительная техника. 2022. № 8. С. 28–34. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-8-28-34Khayrullin R. Z. Measurement Techniques, 2022, vol. 65, no. 8, pp. 569–576. https://doi.org/10.1007/s11018-023-02122-yХайруллин Р. З., Корнев А. С., Костоглотов А. А., Лазаренко С. В. Математическое моделирование функций ошибок принятия решения при допусковом контроле работоспособности измерительной техники // Метрология. 2020. № 3. С. 3–15. https://doi.org/10.32446/0132-4713.2020-3-3-15Khayrullin R. Z., Kornev А. S., Kostoglotov А. А., Lazarenko S. V. Measurement Techniques, 2020, vol. 63, no. 9, pp. 680–685. https://doi.org/10.1007/s11018-021-01839-yDavid Vališ, Marie Forbelská, Zdeněk Vintr, Jakub Gajewski. Measurement, 2020, vol. 164, 108076. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2020.108076David Vališ, Marie Forbelská, Zdeněk Vintr, Jakub Gajewski. Measurement, 2020, vol. 164, 108076. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2020.108076Ma J., Fouladirad M., Grall A. Energy, 2018, vol. 164, pp. 316– 328. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.08.212Ma J., Fouladirad M., Grall A. Energy, 2018, vol. 164, pp. 316– 328. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.08.212Азарсков В. Н., Стрельников В. П. Надёжность систем управления и автоматики. Киев: НАУ, 2004. 164 с.Azarskov V. N., Strelnikov V. P. Nadezhnost sistem upravleniya i avtomatiki, Kiev, NAU, 2004, 164 p., available at: https://www.studmed.ru/azarskov-vn-strelnikov-vp-nadezhnost-sistem-upravleniya-i-avto matiki_881a18fe6fa.html (accessed: 06.03.2023) (In Russ.)Khayrullin R. Z. Journal of Physics: Conference Series, 2021, vol. 1921, 012122. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1921/1/012122Khayrullin R. Z. Journal of Physics: Conference Series, 2021, vol. 1921, 012122. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1921/1/012122Abinandhitha R., Sakthivel R., Kong F. and Parivalla A. European Journal of Control, 2022, vol. 67, 100713. https://doi.org/10.1016/j.ejcon.2022.100713Abinandhitha R., Sakthivel R., Kong F. and Parivalla A. European Journal of Control, 2022, vol. 67, 100713. https://doi.org/10.1016/j.ejcon.2022.100713Deyin Jiang,Tianyu Chen, Juanzhang Xie, Weimin Cui and Bifeng Song. Reliability Engineering & System Safety, 2023, vol. 230, 108922. https://doi.org/10.1016/j.ress.2022.108922Deyin Jiang,Tianyu Chen, Juanzhang Xie, Weimin Cui and Bifeng Song. Reliability Engineering & System Safety, 2023, vol. 230, 108922. https://doi.org/10.1016/j.ress.2022.108922Xiaoli Yan, GuijiTang and Xialong Wang. Measurement, 2022, vol. 188, 110571. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2021.110571Xiaoli Yan, GuijiTang and Xialong Wang. Measurement, 2022, vol. 188, 110571. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2021.110571TaoYan, Yaguo Lei, Naipeng Li, Biao Wang and Wenting Wang. Reliability Engineering & System Safety, 2021, vol. 212, 107 638. https://doi.org/10.1016/j.ress.2021.107638TaoYan, Yaguo Lei, Naipeng Li, Biao Wang and Wenting Wang. Reliability Engineering & System Safety, 2021, vol. 212, 107 638. https://doi.org/10.1016/j.ress.2021.107638Guanqi Fang, Rong Pan and Yili Hong. Reliability Engineering & System Safety, 2020, vol. 193, 106618. https://doi.org/10.1016/j.ress.2019.106618Guanqi Fang, Rong Pan and Yili Hong. Reliability Engineering & System Safety, 2020, vol. 193, 106618. https://doi.org/10.1016/j.ress.2019.106618Elena E. Romero, Christophe Bérenguer, John J.Martinez. IFAC-PapersOnLine, 2022, vol. 55, iss. 19, pp. 13–18. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2022.09.177Elena E. Romero, Christophe Bérenguer, John J.Martinez. IFAC-PapersOnLine, 2022, vol. 55, iss. 19, pp. 13–18. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2022.09.177Jantara V. L., Basoalto H., and Papaelias M. International Journal of Fatigue, 2020, vol. 137, 105671. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2020.105671Jantara V. L., Basoalto H., and Papaelias M. International Journal of Fatigue, 2020, vol. 137, 105671. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2020.105671Komusanac I., Brindley G. Fraile, D. and Ramirez L. Wind energy in Europe – 2020 statistics and the outlook for 2021– 2025. Wind Europe, 2021, 37 p., available at: https://s1.eestatic. com/2021/02/24/actualidad/210224_windeurope_combined_ 2020_stats.pdf (accessed: 6 March 2023).Komusanac I., Brindley G. Fraile, D. and Ramirez L. Wind energy in Europe – 2020 statistics and the outlook for 2021– 2025. Wind Europe, 2021, 37 p., available at: https://s1.eestatic. com/2021/02/24/actualidad/210224_windeurope_combined_ 2020_stats.pdf (accessed: 6 March 2023).Lee J. and Zhao F. GWEC – global wind report 2021. Technical report. Global Wind Energy Council, available at: https:// gwec.net/global-wind-report-2021/ (accessed: 6 March 2023).Lee J. and Zhao F. GWEC – global wind report 2021. Technical report. Global Wind Energy Council, available at: https:// gwec.net/global-wind-report-2021/ (accessed: 6 March 2023).Merainani B., Laddada S., Bechhoefer E., Chikh M., Benazzouz D. Renewable Energy, 2022, vol. 182, pp. 1141–1151. https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.10.062Merainani B., Laddada S., Bechhoefer E., Chikh M., Benazzouz D. Renewable Energy, 2022, vol. 182, pp. 1141–1151. https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.10.062Romero E. E., Martinez J. J., Berenguer C. Proc. 2021 5th International Conference on Control and Fault-Tolerant Systems (SysTol), IEEE Publ., 2021, рр. 335–340. https://doi.org/10.1109/SysTol52990.2021.9595837Romero E. E., Martinez J. J., Berenguer C. Proc. 2021 5th International Conference on Control and Fault-Tolerant Systems (SysTol), IEEE Publ., 2021, рр. 335–340. https://doi.org/10.1109/SysTol52990.2021.9595837Romero E. E., Martinez J. J., Berenguer C. Submitted to 11th IFAC Symposium on Fault Detection, Supervision and Safety for Technical Processes – SAFE-PROCESS, IEEE, 2022. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2022.07.179Romero E. E., Martinez J. J., Berenguer C. Submitted to 11th IFAC Symposium on Fault Detection, Supervision and Safety for Technical Processes – SAFE-PROCESS, IEEE, 2022. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2022.07.179Tchakoua P., Wamkeue R., Ouhrouche M., Slaoui H., Tameghe T., Ekemb G. Energies, 2014, vol. 7, pp. 2595–2630. https://doi.org/10.3390/en7042595Tchakoua P., Wamkeue R., Ouhrouche M., Slaoui H., Tameghe T., Ekemb G. Energies, 2014, vol. 7, pp. 2595–2630. https://doi.org/10.3390/en7042595Jarl K. Kampen. Measurement, 2019, vol. 137, pp. 428– 434. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2019.01.083Jarl K. Kampen. Measurement, 2019, vol. 137, pp. 428– 434. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2019.01.083Zhuang H. L., Chen H. B. Vibroengineering PROCEDIA, 2017, vol. 15, pp. 128–133. https://doi.org/10.21595/vp.2017.19358Zhuang H. L., Chen H. B. Vibroengineering PROCEDIA, 2017, vol. 15, pp. 128–133. https://doi.org/10.21595/vp.2017.19358

The authors declare that there are no conflicts of interest present.