CC BY
22
Orlov Alexey Sergeevich, candidate of technical sciences, lecturer, [email protected], Russia, Saint-Petersburg, Military Space Academy after A.F. Mozhaisky,
Andreev Evgeny Alexandrovich, lecturer, [email protected], Russia, Saint-Petersburg, Military Space Academy after A.F. Mozhaisky,
Shevtchenko Evgeny Vasil'evich, lecturer, [email protected], Russia, Saint-Petersburg, Military Space Academy after A.F. Mozhaisky
УДК 78.21.35
ОПТИМИЗАЦИЯ МАРШРУТОВ ВЫЕЗДНЫХ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ГРУПП ПРИ ПРОВЕДЕНИИ АТТЕСТАЦИИ ДОЗИМЕТРИЧЕСКИХ ПОВЕРОЧНЫХ УСТАНОВОК
А. А. Волков, А.В. Малахов
Представлены результаты построения и оптимизации маршрутов выездных метрологических групп при проведении аттестации дозиметрических поверочных установок различными методами. Применение данных результатов в данной статье позволит проводить военно-научное и технико-экономическое обоснование при создании системы поддержки принятия решений должностными лицами метрологической службы.
Ключевые слова: оптимизация, выездные метрологические группы, дозиметрические поверочные установки, временные и ресурсные ограничения.
Военно-техническая политика ведущих зарубежных стран отличается высокой динамичностью, активностью, гибкостью, сконцентрированностью на приоритетных направлениях военно-технического развития. Основной ее задачей является создание современных систем вооружений, способных за счет высокого качественного уровня обеспечить успешное решение боевых задач в различных условиях. Существенное нарастание оперативных и боевых возможностей вооруженных сил зарубежных государств обусловливают вероятность активизации текущих и возникновения новых военных конфликтов, в которые может быть втянута Россия[1,2].
Важное место в техническом оснащении армии отводится метрологическому обеспечению вооружения и военной техники (ВВТ), под которым понимается комплекс мероприятий по установлению и применению научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности, полноты, своевременности, автономности и экономической эффективности измерений [3].
Основными целями метрологического обеспечения ВВТ являются обеспечение требуемого качества образцов ВВТ при их создании, эксплуатации и ремонте, повышение эффективности процессов производства и испытаний ВВТ, поддержание готовности к применению ВВТ, обеспечение эффективности эксплуатации ВВТ, обеспечение безопасности жизни и здоровья людей и охрана окружающей среды при производстве, испытаниях, эксплуатации, ремонте и утилизации ВВТ [4].
В рамках метрологического обеспечения ВВТ реализуются различные мероприятия. Среди них особое место отводится метрологическому обслуживанию средств измерений военного назначения (СИ ВН), которое представляет собой комплекс организационно-технических мероприятий, проводимых с целью поддержания метрологических характеристик СИ ВН, входящих в состав ВВТ, в установленных пределах в течение заданного интервала времени.
Для поддержания жизни и здоровья личного состава, а также контроля радиационной обстановки и недопущения превышения доз облучения применяется большая номенклатура СИ ионизирующих излучений и ядерных констант, подлежащих периодической поверке через установленный интервал. Для градуировки и поверки данных СИ применяются дозиметрические поверочные установки (ДПУ) различной конфигурации и широким спектром метрологических характеристик. В свою очередь, ДПУ подлежат метрологической аттестации не реже 1 раза в год.
Решение задачи по метрологическому обслуживанию СИ ВН в местах их штатного применения без длительного изъятия из эксплуатации успешно решается силами и средствами выездных метрологических групп (ВМГ), назначаемых от метрологических воинских частей и подразделений.
Развитие теоретических и прикладных основ метрологии в целом активно ведется в России и за ее пределами, о чем свидетельствует большое количество работ в данном направлении [5 - 17].
Вместе с тем, анализ данных работ показал отсутствие должного внимания вопросу оптимизации ресурсных и временных показателей как при непосредственно метрологическом обслуживании, так и при следовании специалистов к месту проведения работ и доставки эталонов.
Таким образом, аттестация дозиметрических поверочных установок в местах штатной эксплуатации силами и средствами ВМГ с применением эталонных дозиметров, а также построение оптимальных маршрутов являются весьма актуальной задачей как с научной, так и с практической точки зрения.
Исходные данные при построении маршрутов ВМГ: необходимо аттестовать 9 ДПУ в 6 населенных пунктах, считаются известными географические координаты городов (широта и долгота, расстояние между ними г, стоимость переездов между пунктами с, причем учитывается на-
личие воздушного сообщения между городами, время в пути следования г. Стоимостные затраты, в данной статье определялись из общего количества личного состава, привлекаемого для работы. Исходя из текущего законодательства, к перевозке эталонного дозиметра с контрольным источником привлекается 2 человека. Время на аттестацию одной установки постоянная величина га = 16 часов, при условии выполнения всех операций, предусмотренных соответствующей методикой.
Опорный маршрут следования и пункты работы ВМГ представлены на рис.1.
Рис. 1. Исходные данные для построения маршрута
Основные показатели опорного маршрута:
Гмарш\ = 18378 км., гмарш\ = 163,9 Смарш\= 100354 руб.
Математическую постановку задачи построения и оптимизации маршрутов ВМГ можно представить в следующем виде:
п п
р(х) = £ £ с1]х1] ® г=1;=1
(1)
где п - число пунктов, в которых размещены ДПУ; С; - затраты на перемещение ВМГ между парой городов, при следующих ограничениях:
X; = 0,X; = 1;г,; = 1,2,... п,г Ф ; - ВМГ переезжает из г в ; либо нет;
п
£X; = 1, ; = 1,2,... п - только один выезд из пункта;
г=1
п
£X; = 1, г = 1,2,... п - только один въезд в пункт;
;=1
и г - и; + (п -1)X; £ п - 2, г,; = 2,3,... п,г Ф ; - специальное условие
замкнутости графа и отсутствия подциклов;
Решение поставленной выше задачи возможно различными способами с применением широко развитых методов комбинаторной оптимизации и различных алгоритмов [18].
1. Построение оптимального маршрута по алгоритму АБС.Данный алгоритм является одним из простых эвристических методов решения задачи. Пункты посещения ВМГ последовательно включаются в маршрут, при этом каждый следующий пункт должен быть ближайшим к последнему выбранному среди всех остальных, еще не включенных в маршрут[19].
При применении данного метода получаем ориентированный граф представленный на рис. 2.
Рис. 2. Маршрут работы ВМГ по минимальному расстоянию между
соседними пунктами
Численные значения основных характеристик маршрута:
Гмарш2 = 18783 км., tмарш2 = 79,93 4., Смарш2 = 95772 РУб.
2. Применение задачи коммивояжера. Данная задача относится к задачам комбинаторной оптимизации и заключается в поиске наиболее выгодного маршрута ВМГ, который проходит через все указанные города по одному разу с последующим возвращением в исходный пункт [20].
Решая данную задачу с применением географических координат городов, имеем маршрут, представленный на рис.3.
Рис. 3. Маршрут работы ВМГ по географическим координатам
городов
Рассчитанные числовые значения основных характеристик маршрута:
Гмарш3 = 18378 км^ tмарш3 = 185,93 4., СмаршЗ = 143772 РУб.
3. Построение маршрута ВМГ по минимальному времени нахождения в пути. Для этого необходимо учитывать наличие воздушного сообщения между городами, наличие прямых рейсов из одного пункта в другой.
Рис. 4. Маршрут работы ВМГ по минимальному времени в пути
Рассчитанные числовые значения основных характеристик представленного выше маршрута ВМГ:
Гмарш4 = 18368 км^ гмарш4 = 72,5 Смарш4 = 119186 руб.
Далее, имея несколько вариантов следования ВМГ, принимается решение о выборе наиболее оптимального в зависимости от текущих условий обстановки и имеющихся ресурсных и временных ограничений.
Таким образом, в работе представлены результаты разработки маршрутов выездных метрологических групп при аттестации дозиметрических поверочных установок в местах их эксплуатации с применением различных методов комбинаторной оптимизации. Проведены необходимые расчеты и анализ полученных результатов. Дальнейшее применение представленного в статье материала возможно при разработке системы поддержки принятия решений должностными лицами метрологической службы на всех уровнях иерархии в различных условиях обстановки при имеющихся ресурсных и временных ограничениях.
Список литературы
1. Малахов А.В. Методика обоснования рационального технического облика мобильных метрологических комплексов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 4. С. 225233.
2. МалаховА.В., ГусеницаЯ.Н., Куприянов А.А.Постановка задачи формирования технического облика реконфигурируемых мобильных метрологических комплексов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 9.Ч. 1. С. 469-475.
3. Метрология, стандартизация и сертификация / Я.Н. Гусеница, А.Н. Новиков, А.В. Малахов, С. А. Шерстобитов;под ред. А.Н. Дорохова. СПб.: ВКА имени А.Ф.Можайского, 2016. 153 с.
4. Системы контроля и испытания вооружения и военной техники, военная метрология: электронное учебное пособие / В.Н. Арсеньев [и др.]. СПб.: ВКА имени А.Ф.Можайского, 2016. 600 с.
204
5. Алисевич Е.А., Ворожищев К.В. Подход к формированию номенклатуры средств измерений в подвижную лабораторию измерительной техники // Сб. трудов научно-практической конференции «Проблемы технического обеспечения войск в современных условиях». СПб.: ВАС имени С.М. Буденого, 2016. С. 111-115.
6. Гусеница Я.Н., Малахов А.В., Пестун У.А. Модель динамики парка военной измерительной техники // Известия Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ». 2017. № 9. С. 84-88.
7. Научно-методический подход к оцениванию готовности сложных технических комплексов с учетом метрологического обеспечения /Я.Н.Гусеница, И.В.Дорожко, И.А.Кочанов, А.Б Петухов// Труды МАИ. 2018. Вып. № 98. С. 20-36.
8. Гусеница Я.Н., Кравцов А.Н., Малахов А.В. Метод оценивания влияния метрологического обеспечения на эффективность применения вооружения, военной и специальной техники // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2017. Т. 9. № 5. С. 33-41.
9. Малахов А.В., Гусеница Я.Н. Имитационное моделирование ре-конфигурируемых метрологических комплексов // I Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные вопросы развития вооружения, военной и специальной техники противовоздушной и противоракетной обороны, космических войск Воздушно-космических сил»: сборник трудов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016. С. 102-116.
10. Малахов А.В. Методика расчета производительности метрологических комплексов в условиях неопределенности информации о степени автоматизации рабочих мест // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. 2017. Т. 1. № 3 (31). С. 1927.
11. Малахов А.В., Миронов Е.А. Расчет производительности мобильных метрологических комплексов в условиях неопределенности исходных данных с использованием нечеткого моделирования // Фундаментальные исследования. Технические науки. 2017. № 7. С. 49-53.
12. Шерстобитов С. А. Методика формирования требований к системе контроля функционирования автоматизированного рабочего места по поверке средств измерений // Информатика и системы управления. 2017. № 1 (51). С. 95-99.
13. Чернов И.В. Совершенствование методики определения азимутов с использованием лазерных гирокомпасов // Информация и космос. 2016. № 4. С. 121-126.
14. Устройство калибровки первичных акустических преобразова-телей:пат. № 163181 РФ. Дата гос. регистрации 17.06.2016. Государственный реестр полезных моделей РФ.
15. DoD automatic test systems executive directorate. DoD automatic test systems master plan. 2012. Р. 31.
16.Advanced E-O Test Capability for U.S. Army Next Generation Automatic Test System /S. Errea, J.Grigor, D.F.King, G.Matis, S.McHugh, J.McKechnie, B.Nehring// Proc. of SPIE. 2015.Vol. 9452.P. 1 - 10.
17. Lazzarin A., Orsi E., Sanfilippo U. Statistical analysis on experimental calibration data for flowmeters in pressure pipes // Journal of Physics: Conference Series. 2017.Vol. 882.P. 10.
18. Партыка Т. Л., Попов И.И. Математические методы: учебник. 2-е изд., испр. и доп. М., 2007. 464 с.
19. Красавин И.В., Корсун О.Н. Оптимизация маршрутов следования выездных метрологических групп // Метрология. 2009. № 8. С. 28-38.
20. Красавин И.В., Корсун О.Н. Оптимизация состава выездных метрологических групп // Метрология. 2009. № 9. С. 36-44.
Волков Александр Александрович, начальник отделения, [email protected], Россия, Москва, 1-й филиал Федерального государственного бюджетного учреждения «Главный научный метрологический центр» Министерства обороны Российской Федерации,
Малахов Александр Владимирович, канд.техн. наук, начальник отдела, sanya-mal [email protected], Россия, Москва, 1-й филиал Федерального государственного бюджетного учреждения «Главный научный метрологический центр» Министерства обороны Российской Федерации
OPTIMIZA TION OF RO UTES FIELD METROLOGY GRO UPS IN EVAL UA TION DOSIMETRIC CALIBRATION SYSTEMS
А.А. Volkov, A.V. Malakhov
In work results of construction and optimization of routes of exit metrological groups when carrying out certification of dosimetric testing installations are presented by various methods. Application of the results presented in this article will allow to carry out military and scientific and the feasibility study at creation of system of support of decision-making by officials of metrological service.
Key words: optimization, exit metrological groups, dosimetric testing installations, temporary and resource restrictions.
Volkov Aleksandr Alexandrovich, head of department, [email protected], Russia, Moscow, 1-st branch of Federal State Budgetary Institution «Metrology Scientific Head Center Russian Federation Ministry of Defense»
Malakhov Aleksandr Vladimirovich, candidat of technical sciences, head of department, sanya-mal [email protected], Russia, Moscow, 1-st branch of Federal State Budgetary Institution "Metrology Scientific Head Center Russian Federation Ministry of Defense
