Лекция 6. Системно-логическая модель обеспечения надежности лазерных комплексов

В соответствие с основными стадиями разработки конструктор­ской документации при проектировании МЛК, исходя из системного представления процесса проектирования, анализа программ обеспечения надежности, разработанных в смежных областях техники, имеющихся на сегодня ГОСТов по надежности, проведенного в работе анализа МЛК как объекта надежности, системно-логическую модель обеспечения надежности МЛК представлена ниже в виде блок-схемы.

Согласно этой блок-схеме на стадии анализа технического за­дания основными работами по обеспечению надежности МЛК опреде­лены:

- уточнение номенклатуры основных показателей надежности конкретного создаваемого МЛК,

- установление реально достижимого уровня основных показате­лей надежности.

При уточнении номенклатуры основных показателей надежности (ПН) предполагается исходить из совместного анализа системы ПН, представленного для оценки анализа надежности комплекса, типа МЛК, его конкретного назначения, особенностей эксплуатации и режимов работы. Для установления реально достижимого уровня принятой номенклатуры показателей надежности создаваемого МЛК предлагается использовать известные методы прогнозирования, в основе которых лежит сравнительный анализ данных по надежности, принятых в эксплуатацию МЛК, в том числе и зарубежных образцов-аналогов, имеющих достаточно близкие ТТХ, условия и режимы работы, систему технических обслуживании (ТО) и ремонтов, научно-технический потенциал отрасли, технологические возможности конкретного производства, последствия отказов, а так­же тенденции повышения основных характеристик МЛК.

Результатом этого этапа является выбор из предложенного множества возможных принципиальных схемных решений МЛК такого подмножества решений, которые, по мнению разработчика, обеспечивают заданный уровень надежности и позволяют осуществить постановку задачи структурной оптимизации комплекса на стадии технических предложений с учетом требований на­дежности.

На стадии разработки технических предложений основными рабо­тами по обеспечению надежности определены:

- прогнозирование надежности МЛК, построенных на основе прин­ципиальных решений конструктивных схем, отобранных на стадии ана­лиза технического задания. Основные методы оценки на данном этапе - экспертные и по интенсивностям отказов;

- оценка технологичности и компонуемости отобранных вариантов МЛК;

- анализ и выбор рабочих вариантов конструктивно-схемных и компоновочных решений, в наибольшей степени удовлетворяющих тре­бованиям ТТХ, технологичности и надежности;

- окончательный выбор основных показателей надежности;

- предварительная проработка конструктивно-схемных решений отдельных подсистем и комплектующих МЛК;

- распределение требований к надежности по комплектующим агрегатам и подсистемам в соответствии с общей структурно-функциональной схемой МЛК на ос­нове экспертных методов;

- выделение наименее надежных подсистем и комплектующих МЛК и прора­ботка предложений о повышении их надежности;

- сравнительный анализ значений показателей надежности, по­лученных в результате решения задачи распределения надежности, с уровнем показателей надежности, достигнутыми промышленностью в образцах-аналогах;

- корректировка требований по надежности для МЛК и отдельных агрегатов, исходя из технических возможностей их достижения. На основе проведенного анализа для дальнейшей проработки выбираются один-три рациональных рабочих варианта принципиально конструктивно-схемных решения по комплексу, удовлетворяющих требованиям ТТХ, технологичности и надежности как в целом для МЛК, так и по основным его подсистемам и комплектующим.

На стадии разработки, эскизного проекта основными работами по обеспечению надежности определим:

- выбор и обоснование исходной номенклатуры выходных эксплуатационных конструктивных пара­метров, характеризующих и определяющих принципы конструктивной схемы МЛК и особенности её устройства и функционирования; при возможности в первом приближении устанавливаются границы и законы распределения выход­ных параметров;

- оценка и анализ корреляционной связи между выходными пара­метрами; выделение групп независимых подсистем с целью проведе­ния в дальнейшем декомпозиции общей задачи оптимизации;

- разработка математической модели функционирования МЛК на основе функциональных моделей подсистем и агрегатов;

- формализованная постановка, подготовка и решение задачи оптимизации по сквозному критерию "стоимость-надежность" для окон­чательно выбранных рабочих вариантов конструктивно-схемных реше­ний МЛК.

Данная задача оптимизации предполагает проведение ряда меро­приятий, а именно:

- распределение требований по надежности между независимыми элементами функционально-структурной схемы МЛК (его подсистемами) и установление рациональных границ значения критерия оптимальности, принимаемых решений по надежности;

- уточнение номенклатуры неуправляемых параметров и характе­ристик законов их распределения;

- преобразование неявного вида операторов математических моделей функционирования к явному для независимых подсистем;

- оценка параметрической надежности по выходным параметрам, определяющим работоспособное состояние МЛК;

- проверка соответствия оптимальности распределения надежно­сти по узлам и агрегатам; в случае неудовлетворительного исхода предлагается провести корректировку границ значений критерия оптимальности принимаемых решений или разработать иные решения, обеспечивающие повышение надежности комплектующих и агрегатов, расчетная надежность которых оказалась ниже требуемой;

- предварительная проработка вопросов обеспечения контроля работоспособного состояния и ремонтопригодности МЛК в процессе эксплуатации;

- проработка вопросов защиты систем МЛК от разного рода вредных биологических воздействий и обеспечения безопасной эксплуатации;

- предварительные расчеты и разработка системы ТО и регламентных работ по рассматриваемым вариантам кон­структивных схем;

- принятие окончательного решения о выборе конструктивной схемы МЛК и его основных агрегатов.

На данном этапе проектирования МЛК возможно повторение изло­женного цикла работ по обеспечению надежности для подсистем более низкого уровня функционально-структурной схемы орудия. Для отдельных подсистем и агрегатов не исключена проверка и исследование работо­способности в условиях лабораторных и стендовых испытаний. Этап эскизного проектирования может быть завершен изготовлением упрощенного образца МЛК и его испытанием в лабораторных и полигонных условиях по предварительно составлен­ному плану испытаний и контроля. В этом случае решения о дальней­ших работах принимаются на основе результатов обработки данных испытаний.

На этапе разработки технического проекта МЛК в качестве основ­ных работ по обеспечению надежности орудия определим:

- построение полной номенклатуры выходных параметров работоспособного состояния МЛК и установление их границ;

- оценка параметрической надежности МЛК по всей номенклатуре выходных параметров, определяющих работоспособное состояние объек­та, на основе методов проектной оценки параметрической надежности, используя традиционный расчетный аппарат теории проектирования,
накопленные информационные базы данных по результатам проектирова­ния, испытаний, отработки и эксплуатации аналогов и предшествующих МЛК. Алгоритм решения оптимизационной задачи по существу остается таким же, что и на стадии эскизного проектирования. Уточняются и дополняются условия работоспособности, характер распределения выходных пара­метров и их предельных значений, а также условия эксплуатации и режимы работы МЛК;

- выделение наиболее ненадежных подсистем, комплектующих и агрегатов; анализ и выявление причин низкой на­дежности их и разработка конструктивно-технологических мероприя­тий по повышению надежности. В случае неудовлетворительного исхо­да принятых мер возможна корректировка конструктивно-схемных и структурных решений;

- проработка вопросов технологичности для обеспечения заданной надежности комплектующих и агрегатов по комплексному показателю технологичности и оценка уровня стандартизации и унификации;

- разработка методик контроля и диагностики неисправностей и предельных состояний на периоде производства и эксплуатации;

- отработка вопросов ремонтопригодности.

На стадии испытаний и отработки опытного образца:

- разработка методик и планов испытаний опытного образца;

- проведение заводских и полигонных испытаний опытного образца МЛК;

- оценка надежности МЛК по результатам испытаний опытного образца (если возможно при оценке надежности, не исключается ис­пользование комбинированных методов оценок надежности);

- анализ отказов, причин и условий их возникновения; определение наиболее ненадежных подсистем, комплектующих и агрегатов, снижающих уровень надежности МЛК; разработка конструктивных (при необходимо­сти - корректировка КД) и производственно-технологических мероприятий по повышению надежности МЛК;

- повторение цикла испытаний;

- при удовлетворительном исходе испытаний, подтвердивших до­стижение заданного уровня надежности, сдача документации заказчи­ку и принятие решения о разработке рабочей документации с соот­ветствующей литерой;

- при неудовлетворительном исходе испытаний предусматри­вается комплекс мер по отработке, направленных на обеспечение за­данных требований по надежности.

Основные из них:

- выбор и обоснование критерия отработанности;

- классификация и анализ информации об отказах, дефектах и их причинах;

- уточнение структуры математической модели функционирования и, при необходимости, проведение идентификации;

- вероятностный анализ уточненной математической модели;

- уточненный анализ матриц коэффициентов влияния и решения задачи параметрической отработки;

- планирование условий и планов натурных испытаний;

- уточнение достигнутых значений показателей надежности всех комплектующих и агрегатов;

- принятие решения о продолжении или окончании испытаний, при необходимости - проведение доработок.

По завершению этих работ рекомендуется провести окончательную отработку вопросов техники безопасности эксплуатации МЛК, в том числе, по санитарно-гигиеническим нормам и планированию ТО и ремонтов.

Дата добавления: 2014-01-07