CC BY
51
Министерство образования и науки РФ
Правительство Пензенской области Академия информатизации образования Академия проблем качества РФ Российская академия космонавтики им. К.Э.Циолковского Российская инженерная академия Вычислительный центр РАН им. А.А.Дородницына Институт испытаний и сертификации ВВТ ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л.Минца» ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «РУБИН» ОАО «НИИФИ», ОАО «ПНИЭИ», ФГУП ФНПЦ «ПО СТАРТ», НИКИРЭТ, ЗАО «НИИФИиВТ» ОАО «ППО ЭЛЕКТРОПРИБОР», ОАО «РАДИОЗАВОД» Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС» ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА» Пензенский государственный университет
АадижУ{%шсж
ТРУДЫ
МЕЖДУНАРОДНОГО СИМПОЗИУМА
НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО
II то^
ПЕНЗА 2015
УДК 621.396.6:621.315.616.97:658:562 Т78
Труды Международного симпозиума «НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО»:
T78 в 2 т. - Пенза : ПГУ, 2015. - 2 том - 384 с.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
В сборник трудов включены доклады юбилейного ХХ-го Международного симпозиума «Надежность и качество», проходившего с 25 по 31 мая 2015 г. в городе Пензе.
Рассмотрены актуальные проблемы теории и практики повышения надежности и качества; эффективности внедрения инновационных и информационных технологий в фундаментальных научных и прикладных исследованиях, образовательных и коммуникативных системах и средах, экономике и юриспруденции; методов и средств анализа и прогнозирования показателей надежности и качества приборов, устройств и систем, а также анализа непараметрических моделей и оценки остаточного ресурса изделий двойного назначения; ресурсосбережения; проектирования интеллектуальных экспертных и диагностических систем; систем управления и связи; интерактивных, телекоммуникационных сетей и сервисных систем; экологического мониторинга и контроля состояния окружающей среды и биологических объектов; исследования физико-технологических процессов в науке, технике и технологиях для повышения качества выпускаемых изделий радиопромышленности, приборостроения, аэрокосмического и топливно-энергетического комплексов, электроники и вычислительной техники и др.
Оргкомитет благодарит за поддержку в организации и проведении Международного симпозиума и издании настоящих трудов Министерство образования и науки РФ, Правительство Пензенской области, Академию проблем качества РФ, Российскую академию космонавтики им. К. Э. Циолковского, Российскую инженерную академию, Академию информатизации образования, Вычислительный центр РАН им. А. А. Дородницына, Институт испытаний и сертификации ВВТ, ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца», ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «НИИФИ», ФГУП «ПНИЭИ», ОАО «РУБИН», ОАО «РАДИОЗАВОД», ОАО «ППО ЭЛЕКТРИПРИБОР», ФГУП «ПО «СТАРТ», НИКИРЭТ - филиал ФГУП «ПО «СТАРТ», Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС», ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА»,Пензенский государственный университет.
Сборник статей зарегистрирован в Российском индексе научного цитирования (РИНЦ) с 2005 г.
Р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я :
Юрков Н. К. - главный редактор Трусов В. А. - ответственный секретарь Баннов В. Я. - ученый секретарь Волчихин В. И., Абрамов О. В., Авакян А. А., Дивеев А.И., Иофин А. А., Каштанов В. А., Майстер В. А., Острейковский В.А., Петров Б. М., Писарев В. Н., Роберт И. В., Романенко Ю. А., Северцев Н. А., Садыков С. С., Садыхов Г. С., Увайсов С. У.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
© Оргкомитет симпозиума, 2015 © ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», 2015
и восстановлениями вследствие сильного влияния внешних и внутренних факторов, имеющих случайный характер. Данный случайный процесс может быть описан дискретным Марковским процессом с непрерывным временем. Для того чтобы вычислить числовые параметры, характеризующие такой процесс, нужно построить вероятностную модель, учитывающую сопровождающие ее случайные факторы и позволяющую моделировать надежность поведения системы во времени.
Для построения вероятностной модели рассмотрим насосную установку как сложную динамическую систему Б, переходящую из состояния в состояние и состоящую из отдельных элементов, функционально связанных между собой. Элементы, из которых состоит установка, могут существовать только в работоспособном или неработоспособном состоянии. Установка в целом может существовать в различных состояниях, каждое из которых определяется комбинацией работоспособного и неработоспособного состояний ее элементов. В момент отказа или восстановления установка переходит из одного состояния в другое в случайные моменты времени.
Это происходит по причине внешних и внутренних воздействий на систему (перепады напряжения, работа "в сухую", температурные воздействия, гидравлические удары, неправильно рассчитанные нагрузки и т.д.).
На основе изученных функциональных и структурных моделей насосной установки определены все возможные, наиболее вероятные состояния системы (Б), каждое из которых можно рассматривать как состояние, в котором она находится с некоторой вероятностью:
Б0 -осматривается; Б^установка неработоспособна; Б2-установка исправна, работает; Б3-производится аварийно-восстановительный ремонт.
Таким образом, насосная установка при эксплуатации, представлена диаграммой состояний и переходов в виде графа (рис.2), узлами которого являются состояния деятельности, а дугами -переходы между состояниями.
Рисунок 2 - Марковская модель насосной установки с дискретным состоянием и непрерывным временем
Выходами Марковской модели являются вероятности пребывания системы в данных состояниях. Для каждого графа вычисляется вероятность (Р) нахождения системы в определенном состоянии в момент времени (Ь), и оцениваются показатели надежности: вероятность безотказной работы, средняя наработка до отказа, коэффициент готовности КГ, коэффициент простоя КП и др. Связь между вероятностями нахождения в одном из состояний выражается системой дифференциальных уравнений Колмогорова, которая составляется по графу и позволяет получить требуемые показатели надежности.
Заключение
В заключении можно добавить, что использование Марковской модели позволит принимать наиболее эффективные технические решения. Такая модель будет основой для решения технологических задач повышения надежности, ремонтопригодности и эксплуатационной технологичности насосных установок с целью оптимизации их работы путем:
-применения методов теории Марковских процессов для обоснования оптимальной стратегии контроля и ремонта;
-обоснования оптимальных стратегий ремонта при различном характере, описывающим поведение прогнозируемого параметра оборудования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Авдонина Л.А Цели и задачи обеспечения безопасности потенциально опасных объектов/ Л.А Авдонина Н.Н. Вершинин А.К. Тарасов //Надежность и качество - 2012: труды Международного симпозиума: в 2 т. / под ред. Н.К. Юркова. - Пенза: Изд-во ПГУ, 2012. - 1 т. - С. 32-35
2. Абрамов О.В Условия и источники возникновения техногенных чрезвычайных (аварийных) ситуаций/ О.В Абрамов //Надежность и качество - 2 012: труды Международного симпозиума: в 2 т. / под ред. Н.К. Юркова. - Пенза: Изд-во ПГУ, 2012. - 1 т. - С. 32-35
3. Петровский Э.А. Получение модели прогнозирования скорости внутренней коррозии технических трубопроводов, методом математического планирования эксперимента/Э.А. Петровский, Казанцева А.В.// Интеграл.- 2012.- № 6. - С. 28-29.
4. Петровский Э.А. Повышение эффективности корректирующих и предупреждающих действий с применением модели управления качеством процессов предприятия/Э.А. Петровский, Казанцева А.В.// Инновации и инвестиции.-2012.-№4.-С.41.
5. ГОСТ Р 51901.15-2005 Менеджмент риска. Применение Марковских процессов, Издательство «Стан-дартинформ»,2 0 05.
УДК 62-52
Москвитина1 О.В., Кохова2 Т.В.
гФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия 2ОАО «ПНИЭИ», Пенза, Россия
РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ПЕРЕДАЧИ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ
Устройства передачи дискретной информации применяются, как правило, в составе различных систем и комплексов, использующих различные протоколы передачи данных. Применить уже существующие устройства не представляется возможным как из за существенно разных электрических параметров сопрягаемой аппаратуры, так и из-за требований по эстетике и эргономике (эксплуатация в составе конкретного комплекса аппаратуры), что делает разработку актуальной. Для предприятия, разрабатывающего и производящего технику связи, проектирование специализированного устройства передачи цифровой информации, предназначенного для использования в составе
комплекса аппаратуры, является одной из важных задач.
С каждым годом ужесточаются требования по надежности, экономичности, массогабаритным показателям, требования по эстетике и эргономике, предъявляемые к вновь разрабатываемой аппаратуре. Это вынуждает конструировать новые образцы устройств, способные работать с максимальной эффективностью в конкретных условиях эксплуатации.
Стремление удовлетворить требованиям технического задания заставляет искать новые схемотехнические решения, применять современные электрорадиоэлементы, совершенствовать способы
обработки материалов, элементы конструкций. Конструкция РЭС взаимосвязана с электрической схемой, в соответствии с которой осуществляется электрическое соединение между собой элементов с определенными электрическими и электромагнитными свойствами. Конструкция, кроме того, неразрывно связана с технологией. Возможности технологии, в том числе микроэлектронной, вносят серьезные ограничения, которые необходимо учитывать при конструировании. Технология в значительной мере определяет стоимость аппаратуры и влияет на ее эксплуатационные качества.
Поэтому, конструируя РЭС, исходя из требований к ним, пользуясь системным подходом необходимо решить комплексную задачу синтеза конструкции РЭС с учетом: требований, которые к ней предъявляются; возможностей и ограничений, присущих ее составным частям; потребностей общества; возможностей технологии и производства; особенностей принципа действия систем и схем РЭС; обеспечения электромагнитной совместимости; высокого уровня технических и эксплуатационных параметров и характеристик, в том числе надежности, и, что особенно важно, рассматривая как важнейший показатель задачу экономии материальных, трудовых и энергетических ресурсов, с использованием последних достижений науки и техники, широкого внедрения вычислительной техники как основы автоматизации на всех этапах создания и применения РЭС.
В данной статье представлено устройство преобразования цифровой информации — модем — сложное аналого-цифровое устройство, предназначенное для передачи цифровой информации по телефонным каналам, а также оптоволоконным линиям связи (ВОЛС). По терминологии ГОСТ — устройство передачи сигналов (УПС).
Несмотря на широкомасштабное распространение высокоскоростных цифровых каналов связи, объем использования телефонных каналов для передачи цифровой информации продолжает быстро расти. Основной причиной этого стало существенное увеличение скорости передачи на базе модемов при высокой надежности доставки информации, что делает экономичным использование широко доступных аналоговых телефонных каналов.
Наряду с этим происходит все более широкое внедрение ВОЛС, что обусловлено совершенствованием технологии производства световодов с малыми потерями, а также светоизлучающих и приемных устройств с высоким КПД. Кроме того, наблюдается увеличение доли ВОЛС по отношению к проводным во вновь прокладываемых государственных и частных линиях связи.
Прогресс в области модемов стал возможен благодаря тому, что за последнее время были разработаны новые методы модуляции и цифровой обработки сигналов и других средств вычислительной техники. Высокая сложность модемов и процессов обработки сигналов в них, многообразие типов модемов по скорости, видам модуляции, конструктивному исполнению и стоимости затрудняют выбор и использование модемов.
Важным фактором выбора и эксплуатации модемов является также существенное влияние характеристик каналов связи на качество передачи информации, что требует для обеспечения желаемых показателей достоверности применения в модемах соответствующих методов обработки сигналов.
Основной задачей модема является преобразование исходной цифровой информации в вид, пригодный для передачи по каналу связи, и обратное преобразование на приеме. В соответствии с цифровой информацией, поступающей от оконечного оборудования данных, в модемах производится модуляция параметров несущего синусоидального колебания с целью формирования спектра сигнала, пригодного для передачи по телефонному каналу с полосой пропускания 300-3400 Гц, либо преобразование сообщения из электрической в оптическую форму, т.е. последовательности световых импульсов, передаваемых по ВОЛС. Принятый модемом из
канала модулированный сигнал, подвергнувшийся воздействию помех и искажений в канале связи, усиливается, корректируется и демодулируется для выделения исходной цифровой информации. В состав задач, выполняемых модемом, введены функции защиты от ошибок (исправление ошибок) при передаче и функция сжатия данных, что позволило радикально увеличить достоверность и скорость передачи информации.
Современные модемы выполнены на базе специализированных модемных БИС, выполняющих практически все функции модема. Это обеспечивает малые габариты и энергопотребление модемов, высокую надежность и простоту их использования.
Качество работы модема определяется способностью противодействовать мешающим факторам, а, именно:
гауссовскому шуму;
межсимвольной интерференции, вызванной неидеальностью передаточной характеристики каната связи;
флуктуациям фазы несущей частоты, обусловленным низкочастотной паразитной модуляцией в генераторном оборудовании систем передачи с частотным разделением канатов.
Поэтому для повышения качества работы модема требуется применение оптимальных алгоритмов обработки сигналов, позволяющих уменьшить влияние мешающих факторов.
Управление модемом может осуществляться как непосредственно органами управления на лицевой панели, так и с оконечного оборудования данных. Для повышения удобства и расширения возможностей ручного управления во многие модемы введены так называемые универсальные модули управления и отображения, в некоторых типах модема они являются съемными. Такие модули имеют текстовый дисплей, позволяющий устанавливать конфигурацию модема в режиме «меню». Они создают возможность в процессе работы выполнять измерения и отображать некоторые параметры, характеризующие качество работы модема (частота ошибок, уровень принимаемого сигнала, сдвиг частоты принимаемого сигнала и др.), а в процессе установления соединения отображать сообщения о прохождении его отдельных этапов: набора номера, прием ответного тона, комбинации настройки. В большинстве модемов управление соединением и установка режима работы и проверки может выполняться также с помощью органов управления и средств отображения, расположенных на лицевой панели. В качестве последних используются матричные жидкокристаллические и светодиодные дисплеи.
Последние годы характеризуются быстрым совершенствованием модемов и расширением масштаба их использования. Основными причинами этого стали создание новых высокоэффективных методов модуляции и цифровой обработки сигналов.
Технологической базой этого процесса стало создание специальных БИС для модемов, необходимым компонентом которых являются высокоскоростные цифровые сигнальные процессоры.
Уровень современных отечественных модемов существенно отстает от уровня зарубежных модемов. В основном это определяется не нашим отставанием в разработке и освоении, а отсутствием выпуска специальных полупроводниковых компонентов.
Отечественный модем (УПС) является представителем современного класса радиоаппаратуры и имеет относительно высокие качественные характеристики.
Разработанный дуплексный модем имеет более высокую помехоустойчивость, чем многие зарубежные модели, и более приспособлен к особенностям каналов отечественной телефонной сети, хотя из-за использования неэкономичных универсальных отечественных компонентов по габаритам, весу и энергопотреблению этот модем уступает некоторым зарубежным.
Основная задача в процессе дипломного проектирования заключается в том, чтобы разработать конструкцию модема, имеющего улучшенные экс-
плуатационные характеристики в сравнении с аналогами.
При проектировании УПС-Ы*64 помимо широкого применения специализированных БИС, реализации в модеме интеллектуальных команд управления, протоколов защиты от ошибок и сжатия данных, а также введения блока для работы по ВОЛС, удалось уменьшить габариты, вес и потребление электрической энергии за счет рациональной компоновки, применения более легких конструкционных материалов и обеспечения оптимального теплового режима.
Для разработанного модема характерна совместимость с существующим парком модемом за счет расширения диапазона скоростей передачи информации.
Для повышения удобства и расширения возможностей ручного управления в модем введены так называемые модули управления и отображения. Такие модули имеют дисплеи, позволяющие устанавливать режимы работы и конфигурацию модема в режиме меню.
Они создают возможность в процессе работы выполнять измерения и отображать некоторые параметры, характеризующие качество работы модема (частоту ошибок, состояний цепей стыков, уровень принимаемого сигнала и др.)
При проектировании модема на корпусе устройства были предусмотрены элементы крепления, что позволило устанавливать аппарат в каркас, а каркасы собирать в стойку из несколько штук.
ЛИТЕРАТУРА
1. Конструирование экранов и СВЧ-устройств/ Под ред. Чернушенко А.М. - М.: Радио и связь, 1990.
2. Пестряков В.Б, Аболтинь-Аболинь Г.Я., Гаврилов Б.Г. Конструирование радиоэлектронных средств. - М.: Радио и связь, 1992.
3. Юрков, Н.К. Исследование процедуры формирования тестового воздействия при проведении диагностики логических устройств/ Е.А.Сидорова, В.Я. Баннов, Н.К. Юрков //Надежность и качество: Труды международного симпозиума. В 2-х т. Под ред. Н.К. Юркова. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2012. Том 2, С. 109-111
4. Юрков, Н.К. Концепция синтеза сложных наукоемких изделий/Н.К. Юрков// Надежность и качество: Труды международного симпозиума. В 2-х т. Под ред. Н.К. Юркова. Пенза: Изд-во Пенз. гос. унта, 2012. Том 1, С. 3-6
5. Трусов В.А. Использование самоорганизующегося алгоритма для нелинейных технологических процессов / В.А. Трусов // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 2. С.395
6. Баннов В.Я. Методы построения современных автоматизированных систем / В.Я. Баннов, В.В. Стюхин // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 2. С. 488-489
7. Гусев А.М. Повышение надежности в автоматизированных системах управления / А.М. Гусев, А.А. Рыжев, И.В. Романчев, Н.К. Юрков, Г.В. Таньков, В.А. Трусов // Труды международного симпозиума надежность и качество. 2010. Т. 2. С. 202-203.
УДК 629.7.05
Палагута К.А., Крюков А.И., Шубникова И.С., Алексеев А.А.
ФГБОУ ВПО «Московский Государственный индустриальный университет», Москва, Россия
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ НАХОЖДЕНИЯ В «СЛЕПОЙ ЗОНЕ» БОКОВЫХ ЗЕРКАЛ ДВИЖУЩЕГОСЯ ВПЕРЕДИ АВТОМОБИЛЯ
В настоящее время большое внимание уделяется анализу ситуации движения двух транспортных средств с нахождением второго из них в «слепой зоне» боковых зеркал первого транспортного средства [1]. Однако все предлагаемые в настоящее время технические решения относятся к способам улучшения обзора окружающей обстановки для водителя первого транспортного средства. В то же время водитель второго транспортного средства не имеет никакой информации о том, что он находится в опасности [2] и не наблюдается водителем первого транспортного средства (рис. 1).
Рисунок 1 - Иллюстрация потенциально опасной ситуации
Некоторые попытки улучшить эту ситуацию всё же предпринимаются. Известна система зеркал заднего вида в автомобилях и других транспортных средствах [3], состоящая из внутрисалонного зеркала заднего вида (обычного, призматического, панорамного) и двух наружных боковых зер-
кал. Эта общепринятая система имеет ряд недостатков. Основной недостаток заключается в наличии у существующей системы эффекта «слепой зоны» - когда автомобиль, находящийся в соседнем ряду и чуть сзади, не виден ни в салонном, ни в боковом зеркалах заднего вида. Контроль такой «слепой зоны» крайне важен при перестроении ТС в потоке машин.
Для обеспечения безопасности движения, при прочих условиях, водителю необходима постоянная полная информация о быстро меняющейся окружающей обстановке не только позади его автомобиля, но и впереди с обеих сторон от движущейся машины.
Известны системы наружных видеокамер [4] или системы, использующие волоконную оптику, переносящую информацию на лобовое стекло, однако эти дорогостоящие и легко повреждаемые системы пока не нашли широкого применения ввиду неработоспособности при загрязнении оптических элементов. Известны патенты, в которых изображение с наружного бокового зеркала переносится в кабину водителя, приближая изображение бокового пространства к водителю [5] . В этих патентах наружное боковое зеркало превращается в сложное оптическое устройство с применением комбинаций линз и призматических устройств. Существенным недостатком является необходимость устанавливать наружные боковые зеркала под острым углом к продольной оси машины. При таком положении зеркал значительно уменьшается зона бокового обзора.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является «Система контроля «мертвой зоны» боковых зеркал автомобиля» [6], состоящая из ультразвуковых датчиков, располагаемых на заднем бампере автомобиля, состояние которых опрашивается вычислительным ядром системы. Недостаток устройства - невозможность контроля состояния «слепой зоны» движущегося впереди ТС.
