Управление надежностью устройств железнодорожной автоматики и телемеханики на всех этапах их жизненного цикла тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Хромушкин, Константин Дмитриевич

  • Хромушкин, Константин Дмитриевич
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 2011, Серпухов
  • Специальность ВАК РФ05.13.01
  • Количество страниц 140
Хромушкин, Константин Дмитриевич. Управление надежностью устройств железнодорожной автоматики и телемеханики на всех этапах их жизненного цикла: дис. кандидат технических наук: 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям). Серпухов. 2011. 140 с.

Оглавление диссертации кандидат технических наук Хромушкин, Константин Дмитриевич

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ

1 ПОСТАНОВКА НАУЧНОЙ ЗАДАЧИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Анализ задач по обеспечению требуемой надежности устройств железнодорожной автоматики и телемеханики, определенной программой развития ОАО «РЖД» на период до 2030 года.

1.2 Принципы управления надежностью устройств железнодорожной автоматики и телемеханики.

1.3 Постановка задач исследования.

Выводы.

2 РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОЦЕССА

УПРАВЛЕНИЯ НАДЕЖНОСТЬЮ УСТРОЙСТВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ

АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ.

2.1 Процедура управления надежностью устройств железнодорожной автоматики и телемеханики.

2.2 Методика расчета показателей надежности устройств железнодорожной автоматики и телемеханики с учетом условий их хранения и эксплуатации.

2.3 Методика прогнозирования значений показателей надежности устройств железнодорожной автоматики и телемеханики по данным из эксплуатации.

Выводы.

3 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ НАДЕЖНОСТЬЮ УСТРОЙСТВ

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ.

3.1 Расчет показателей надежности устройства железнодорожной автоматики и телемеханики «Формирователь сигналов станционный».

3.2 Расчет надежности устройства защиты аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики от атмосферных воздействий.

3.3 Программный комплекс оценки и прогнозирования показателей надежности устройств железнодорожной автоматики и телемеханики по статистическим данным

Выводы.

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», 05.13.01 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление надежностью устройств железнодорожной автоматики и телемеханики на всех этапах их жизненного цикла»

Актуальность темы диссертации. Безотказная работа устройств железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) является основой для обеспечения заданного уровня пропускной и провозной способности железных дорог. Оценка качества работы хозяйства автоматики и телемеханики напрямую зависит от количества отказов устройств ЖАТ и определяется динамикой числа отказов. Поэтому особую актуальность приобретает разработка научно обоснованного подхода к управлению надежностью, охватывающего полный жизненный цикл (ЖЦ) радиоэлектронных устройств (РЭУ) ЖАТ. Реализация такого подхода позволит в короткие сроки существенно снизить число отказов устройств ЖАТ за счет увеличения их реальной наработки на отказ, доведя качество технологии их изготовления до современного уровня и, в конечном итоге, обеспечить конкурентоспособность создаваемой и выпускаемой в интересах ОАО «РЖД» аппаратуры ЖАТ.

Известны эффективные методы повышения надежности РЭУ на этапе их разработки и проектирования, изложенные в работах Сапожникова В.В., Сапожнико-ваВл.В., Шаманова В.И., Шишлякова A.B., Кравцова Ю.А., Михайлова А.Ф., Шавы-кина И.А., Петрухина Б.Н., Жидомирова Е.М., Безродного Б.Ф., Северцева H.A., Андреева А.Н., Блинова A.B., Юркова Н.К., Половко A.M., Б.М.Ведерникова, Нечипорен-ко В.И.

Широкое применение нашли подходы к обеспечению надежности образцов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) при ее производстве, разработанные Глудки-ным О.П., Гуровым А.И., Коробовым А.И., Гуткиным Л.С., Усмановым В.В., Пушка-ревым Т.М., Кудрявцевым О.И., Безродным Б.Ф. Созданию методов повышения надежности РЭУ ЖАТ посвящены работы Шубинского И.Б., Горелика A.B., Кайнова В.М., Новикова В.Н., Розенберга E.H., Лисенкова В.М., Шалягина Д.В., Неварова П.А., Орлова A.B., Я гуди на Р.Ш. Однако, реализация отмеченных методов в полном объеме в рамках жизненного цикла устройств ЖАТ не представляется возможной в силу финансовых ограничений, имеющих место на фоне значительного старения эксплуатируемых на железнодорожных линиях РФ технических средств ЖАТ. В связи с этим требуется гибкий механизм обеспечения высокой надежности РЭУ ЖАТ на всех этапах их жизненного цикла с учетом результатов анализа причин отказов на эксплуатации.

Обобщая вышеизложенное следует заключить, что научное исследование, направленное на разработку научно-методического обеспечения управления надежностью устройств ЖАТ на всех этапах их жизненного цикла, следует признать актуальным.

Для настоящего времени характерна проблемная ситуация обусловлена противоречием между возрастающими требованиями к надежности устройств ЖАТ и невозможностью их выполнения на основе традиционных методов оценки и управления надежностью в условиях интенсивного износа находящихся в эксплуатации РЭУ ЖАТ.

С учетом изложенного целью диссертационного исследования является повышение эффективности управления процессом обеспечения надежности РЭУ ЖАТ на всех этапах их ЖЦ на основе разработки комплекса процедур и методик, составляющего методическую основу оценки и управления надежностью с учетом результатов анализа причин отказов, а также реальных условий производства и эксплуатации.

Исходя из сформулированных противоречия и цели исследования решаемая научная задача может быть определена как задача разработки методического обеспечения управления надежностью РЭУ ЖАТ на всех этапах их ЖЦ.

Для решения указанной задачи необходимо провести исследование по следующим направлениям:

1) разработка процедуры управления надежностью РЭУ ЖАТ, охватывающую все этапы их жизненного цикла;

2) разработка методики расчета показателей надежности РЭУ ЖАТ, дополнительно учитывающей конструктивные варианты их исполнения, особенности технологического процесса производства, а также уровень технологического оснащения и системы менеджмента качества предприятия, серийно их изготавливающего; |

3) разработка методики прогнозирования показателей надежности РЭУ ЖАТ на основе статистических данных, поступающих с эксплуатации.

Объектом исследования в диссертации является система обеспечения? надежности РЭУ ЖАТ на всех этапах их жизненного цикла, а предметом - методы расчета показателей надежности РЭУ ЖАТ при их разработке и проектировании, а также оценки и прогнозирования по статистическим данным из эксплуатации.

Основные результаты исследования, выносимые на защиту:

1. Процедура управления надежностью РЭУ ЖАТ, охватывающая все этапы их жизненного цикла.

2. Методика расчета показателей надежности РЭУ ЖАТ, учитывающая конструктивные варианты их исполнения, особенности технологического процесса производства, а также уровень технологического оснащения и системы менеджмента качества серийно изготавливающего их предприятия.

3. Методика прогнозирования показателей надежности РЭУ ЖАТ на основе статистических данных, поступающих с эксплуатации.

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, основывается на том, что анализ состояния и путей решения поставленной научной задачи проведен с учетом ее актуальности и потребности, обусловленных необходимостью решения важной проблемы, состоящей в повышении надежности РЭУ ЖАТ на всех этапах их жизненного цикла. При формировании единого научно-методического подхода, составляющего основу решаемой задачи, были использованы методологические принципы, разработанные в трудах известных ученых в области надежности и качества, статистического оценивания и прогнозирования.

Научная новизна и теоретическая значимость диссертационной работы состоит в том, что в ней получены новые научные результаты:

1. Обоснована процедура управления надежностью РЭУ ЖАТ, которая позволяет не только получить расчетные и фактические (эксплуатационные) значения показателей их надежности, но и выявлять причины несоответствия уровня надёжности этих устройств заданным требованиям (нормативные значения), а также планировать мероприятия, которые с эксплуатационной и экономической точек зрения обеспечат необходимый уровень надежности РЭУ ЖАТ.

2. Разработана методика расчета показателей надежности РЭУ ЖАТ, которая в отличие от известных методик, учитывающих условия эксплуатации, позволяет повысить точность расчета путем учета через поправочные коэффициенты к интенсивности потока отказов особенности технологического процесса производства и конструктивного исполнения РЭУ ЖАТ, а также уровень технологического оснащения и системы менеджмента качества серийно изготавливающего их предприятия.

3. Разработана методика оценки достигнутых значений показателей надежности РЭУ ЖАТ, которая, в отличие от известных методик, направленных на построение ретроспективных оценок значений, изначально заложенных при производстве РЭУ ЖАТ, позволяет по статистическим данным из эксплуатации прогнозировать предстоящие значения нестационарного коэффициента их готовности.

Практическая значимость диссертационной работы обусловлена тем; что разработанные в ходе проведения исследований модель и методики является научно-методической основой для реализации АСУ надежностью РЭУ ЖАТ на всех этапах жизненного цикла в рамках внедряемой, в ОАО «РЖД» методологии УРРАН (управление ресурсами, рисками на основе анализа надежности). Результаты работы нашли применение при проведении практических работ по расчету значений показателей надежности выпускаемых и эксплуатируемых РЭУ ЖАТ, а также доведены до алгоритмов и программных комплексов АРОПН-1 и АРОПН-2, которые реализуют предложенную методику прогнозирования значений показателей надежности РЭУ ЖАТ по статистическим данным из эксплуатации и позволяют осуществлять в режиме реального времени мониторинг значений основных показателей надежности, например, нестационарного коэффициента готовности, и научно обосновывать продление сроков полезного использования конкретных РЭУ ЖАТ.

Апробация и публикации по теме работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на на Международной научно-технических конференциях «Надежность и качество» (г. Пенза, 2010 г.), на НТС кафедры «Железнодорожная автоматика, телемеханика и связь» МИИТ и ПКТБ ЦШ - ОАО «РЖД» (г. Москва).

По теме диссертации имеются 13 публикаций, из которых 5 публикаций в изданиях, входящих в перечень ВАК («Автоматика, связь, информатика» [61, 62, 65]; «Известия Института инженерной физики» [63, 64]). В сборнике научных трудов «Совершенствование систем железнодорожной автоматики, телемеханики и связи» кафедры «Железнодорожная автоматика, телемеханика и связь» МИИТ [68, 69, 71, 72]; в депонированной в ВИНИТИ статье от МИИТа [67]; в сборнике научных трудов Международной научно-технической конференции «Надежность и качество» (2010 г.) [66], др. - 2.

Внедрение результатов исследований. Результаты диссертационного исследования реализованы 1) в департаменте автоматики и телемеханики ОАО

РЖД» (г. Москва) при технико-экономическом обосновании и разработке инвестиционного проекта «Обновления технических средств железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) на 2011 - 2013 г.г.», 2) в ПКТБ ЦШ - ОАО «РЖД» (г. Москва) при технико-экономическом обосновании и разработке стандарта ОАО «РЖД» «Управление ресурсами на этапах жизненного цикла, рисками и анализом надежности. Системы, устройства и оборудование хозяйства автоматики и телемеханики. Технические требования».

Структура работы. Диссертация имеет объем 140 страниц (19 рисунков, 82 таблицы) и состоит из списка сокращений, введения, трех разделов, заключения, списка литературы и приложения.

Похожие диссертационные работы по специальности «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», 05.13.01 шифр ВАК

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Хромушкин, Константин Дмитриевич

Выводы

1. Проведенные с использованием разработанной методики расчеты показателей надежности устройства формирователя станционного сигнала для автоматической локомотивной сигнализации (ФСС для АЛСН и АЛСЕН) и устройства защиты аппаратуры ЖАТ от атмосферных воздействий показали, что она позволяет на 10-15 процентов повысить точность расчетов и оперативно оценить значения показателей надежности различных их конструктивных исполнений и спецификаций комплектующих элементов, а также объективно оценить технологическую готовность производственных предприятий к серийному выпуску данных устройств с надлежащим качеством.

2. Разработанные программные комплексы АРОПН-1 и АРОПН-2 реализуют предложенную методику прогнозирования значений показателей надежности устройств ЖАТ по статистическим данным, поступающим с эксплуатации, и позволяют осуществлять в режиме реального времени мониторинг значений основных показателей надежности, например, нестационарного коэффициента готовности, и научно обосновывать продление сроков полезного использования конкретных устройств ЖАТ.

3. Реализация предложенного подхода управления надежностью устройств ЖАТ на всех этапах их жизненного цикла позволит в короткие сроки существенно снизить число отказов устройств ЖАТ за счет увеличения их реальной наработки на отказ, доведя качество технологии их изготовления до современного уровня и, ёв конечном итоге, обеспечить конкурентоспособность создаваемой и выпускаемой в интересах ОАО «РЖД» аппаратуры ЖАТ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В настоящее время возникло объективное противоречие между повышающимися требованиями к надежности устройств ЖАТ и невозможностью обеспечить традиционными экстенсивными мерами требуемый уровень показателей надежности аппаратуры, позволяющий гарантировать выполнение этих требований. Данное противоречие между определило актуальность научной задачи разработки методического обеспечения управления надежностью устройств ЖАТ на всех этапах их жизненного цикла

2. При разработке методического обеспечения управления надежностью устройств ЖАТ на всех этапах их жизненного цикла целесообразно руководствоваться следующими основными принципами:

• принцип систематического учета надежности устройств ЖАТ относительно их проектной нормы при проведении предупреждающих и корректирующих действий по повышению качества их функционирования;

• принцип выделения из воздействующих дестабилизирующих факторов информационной составляющей и анализа ее влияния на надежность;

• принцип согласованности расчетов надежности с жизненным циклом технических средств ЖАТ;

• принцип пополнения статистических данных результатами имитационного моделирования.

3. Предложенная процедура управления надежностью устройств ЖАТ на всех этапах их жизненного цикла позволяет не только получить расчетные и фактические (эксплуатационные) значения наработки на отказ этих устройств, но и выявлять и устранять причины несоответствия уровня их надёжности заданным требованиям (нормативные значения), а также спланировать те мероприятия, которые с эксплуатационной и экономической точек зрения обеспечат необходимый уровень надёжности устройств ЖАТ. Таким образом, изложенный подход позволит реально управлять надежностью устройств ЖАТ.

4. Разработанная методика расчета показателей надежности устройств ЖАТ с учетом реальных условий их хранения и эксплуатации позволяет повысить точность расчетов, так как в отличие от известных методик, учитывающих климатические, вибрационные, радиационные и т. п. условия последующей эксплуатации устройств

ЖАТ, позволяет через поправочные коэффициенты к интенсивности потока их отказов учитывать конструктивные варианты исполнения устройств ЖАТ, особенности технологического процесса их производства, а также уровень технологического оснащения и системы менеджмента качества предприятия, серийно изготавливающего устройства ЖАТ.

5. Предложенная методика прогнозирования показателей надежности устройств ЖАТ, в отличие от известных методик оценки достигнутых их значений, которые направлены на построение ретроспективных оценок этих значений, изначально заложенных при выпуске устройств ЖАТ в эксплуатацию, позволяет прогнозировать по статистическим данным, поступающим с эксплуатации, предстоящие значения нестационарного коэффициента готовности устройств ЖАТ.

6. Проведенные с использованием разработанной методики расчеты показателей надежности реально выпускаемых устройств ЖАТ показали, что она позволяет на 10-15 процентов повысить точность расчетов и оперативно оценить значения ¡показателей надежности различных конструктивных исполнений и спецификаций комплектующих элементов этих устройств, а также объективно оценить технологическую готовность производственных предприятий к серийному выпуску данных устройств с надлежащим качеством.

7. Разработанное методическое обеспечение процесса управления надежностью устройств ЖАТ на всех этапах их жизненного цикла доведена до алгоритмов и программ программных комплексов АРОПН-1 и АРОПН-2, которые реализуют предложенную методику прогнозирования значений показателей надежности устройств ЖАТ по статистическим данным, поступающим с эксплуатации, и позволяют осуществлять в режиме реального времени мониторинг значений основных показателей надежности, например, нестационарного коэффициента готовности, и научно обосновывать продление сроков полезного использования конкретных устройств ЖАТ.

8. Реализация такого подхода к управлению надежностью устройств ЖАТ на всех этапах их жизненного цикла позволит в короткие сроки существенно снизить число отказов устройств ЖАТ за счет увеличения их реальной наработки на отказ, доведя качество технологии их изготовления до современного уровня и, в конечном итоге, обеспечить конкурентоспособность создаваемой и выпускаемой в интересах ОАО «РЖД» аппаратуры ЖАТ.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.