Технические науки/3. Отраслевое машиностроение

К.т.н. Гольдштейн Ю.М.

Институт технической механики НАНУ и ГКАУ, Украина

Особенности отработки эргатических систем

Эргатические системы проектируются при наличии некоторой неопределённости относительно ожидаемых внешних условий и нагрузок, а также относительно приспособленности элементов системы и системы в целом к нормальному функционированию в реальных, но недостаточно известных при проектировании условиях. Спроектированные таким образом системы, как правило, не лишены некоторых недостатков и до их внедрения требуют отработки. В большинстве случаев приходится иметь дело с системами, стоимость изготовления и испытаний которых высока, поэтому процесс их отработки схематично можно представить в следующем виде.

Система проектируется, после чего создаются и испытываются отдельные составные части системы. Если в процессе отработки достигается некоторый уровень надежности составных частей, то переходят к испытаниям системы в целом. Если в процессе испытаний происходят отказы составных частей или системы в целом, то путём обработки имеющейся информации делается попытка установить причину, вызвавшую появление отказа. По результатам подобных исследований проводится доработка составных частей или системы в целом, направленная на устранение предполагаемых или установленных причин появления отказов.

Если причины появления отказов установлены, то доработка повышает надёжность системы. Испытания продолжаются до тех пор, пока не будет достигнут приемлемый или заданный уровень надежности системы. Указанный процесс можно рассматривать как некоторую последовательность этапов отработки эргатической системы, на каждом из которых она выступает с различным уровнем надёжности.

При организации и проведении отработки сложных дорогостоящих эргатических систем возникает проблема сокращения необходимого количества испытаний. Основой для решения этой задачи должны служить специально разработанные методы определения надежности по малому числу испытаний с тем, чтобы при минимально возможном количестве испытаний можно было своевременно делать выводы о достигнутом уровне надёжности и обоснованно подтверждать завершённость отработки систем при выполнении требований по надежности.

Этап обработки условно может быть разделён на две части или фазы. Первая часть этапа (конструкторская отработка) характеризуется интенсивными доработками, связанными с изменениями конструктивно-технических и схемных решений с целью обеспечения заданного уровня надежности отрабатываемого варианта эргатической системы. Этой части этапа отработки присуща ярко выраженная зависимость достигнутого уровня надёжности от объёма проведённых испытаний.

Вторая, заключительная, часть этапа отработки должна подтвердить, что достигнутый уровень надежности эргатической системы (элементов системы) соответствует заданным требованиям. На основании результатов зачётной части испытаний обычно делаются окончательные выводы об эффективности проведённых доработок и окончании процесса отработки элементов эргатической системы.

Таким образом, решения задач планирования отработки, а также решения задач определения и обеспечения надежности на этом этапе в связи с принципиальным отличием процесса проведения конструкторских и зачётных испытаний должны основываться на различных математических моделях, описывающих эти виды испытаний. Решение перечисленных задач применительно к конструкторским испытаниям должно основываться на построении математических моделей изменения надежности при проведении доработок. Решение этих задач применительно к зачётным испытаниям может быть основано на модели независимых испытаний с учётом специфики решения задачи проверки требований по надежности.

Принципиально возможны следующие три способа конструкторской отработки эргатической системы: комплексная отработка, автономная отработка и комбинированная отработка.

При первом способе производится отработка системы в целом без предварительной отработки её основных элементов. Второй способ предполагает автономную отработку всех элементов системы без отработки системы в целом. Вывод об отработанности системы делается по результатам отработки её основных элементов. Третий способ предполагает автономную отработку элементов до достижения определённого уровня надежности каждого из них с последующей окончательной отработкой системы в целом.

В различных условиях из перечисленных способов тот или иной способ отработки эргатической системы может оказаться более целесообразным. Если испытывается эргатическая система многоразового применения, такая, что отказ любого из её основных элементов не сказывается на работоспособности других основных элементов, то отработка такой системы целесообразнее проводиться по первому способу.

Для эргатической системы, отказ хотя бы одного элемента которой приводит к нанесению ущерба другим элементам, этот способ отработки является неприемлемым. В этом случае могут оказаться более приемлемыми второй и третий способы, если их техническая реализация допустима.

Очевидно, что сравнение указанных способов с целью выяснения наиболее оптимального из них целесообразно проводить по требуемому числу испытаний или стоимости испытаний, необходимых для достижения заданного уровня надежности.

Методом объективной оценки функции надежности служит математическая модель роста или снижения надежности.