АНАЛИЗ ПОДХОДОВ К ОБОСНОВАНИЮ ДОСТАТОЧНОСТИ КОМПЛЕКТОВ ЗИП РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
Утенков Ю.О.
Аннотация
В данной работе рассмотрена модель системы процесса эксплуатации радиоэлектронных средств совместно с усовершенствованной полумарковской моделью процесса эксплуатации позволяющая исследовать влияние количества элементов, закладываемых в ЗИП, а также других факторов на эффективность функционирования образца эксплуатация радиоэлектронных средств в целом.
Ключевые слова: запасные части и принадлежности, эксплуатация радиоэлектронных средств.
Любой комплект запасных частей и принадлежностей (ЗИП) (ЗИП-О, ЗИП-Г или ЗИП-РО) [1]состоит из запасов элементов. Под запасом элементов в комплекте ЗИП понимается совокупность однотипных запасных элементов. Все элементы данного типа в данном комплекте ЗИП входят в один запас, и запас включает элементы только одного типа.
Отказом запаса элементов данного типа называется такое состояние пары "Изделие-ЗИП", при котором изделие полностью или частично потеряло работоспособность из-за отказа элементов данного типа, а данный запас пуст. Понятие отказа определено лишь для запасов, которые содержатся в комплектах ЗИП, непосредственно обслуживающих изделие. Отказ любого запаса в таком комплекте - это отказ системы ЗИП; отказ системы ЗИП - это отказ одного из запасов, непосредственно обслуживающих изделие.
В соответствии с [1] стратегией пополнения запаса называется совокупность правил, на основании которых пополняют (восстанавливают) запас в комплекте ЗИП. Эти правила регламентируют моменты выдачи, длительность, источник и порядок реализации требования на пополнение. Понятие стратегии пополнения вводится для запасов, а не для комплектов ЗИП. радиоэлектронный вооружение запас доставка
В соответствии с [1] в Вооруженных Силах РФ используется четыре стратегии пополнения запасов:
1. Периодическое пополнение. При периодическом пополнении запас элементов данного типа периодически, через заранее заданные, фиксированные интервалы времени (периоды пополнения) восстанавливается до начального уровня.
Предполагается, что периодическое пополнение любого запаса производится только из неисчерпаемого источника пополнения. Периодическое пополнение применяется для восстановления запасов во всех видах комплектов ЗИП (ЗИП-О, ЗИП-Г, ЗИП-РО). Стратегия периодического пополнения характеризуется одним числовым параметром Тп - периодом пополнения данного запаса.
Периодическое пополнение является самым распространенным в практике проектирования (но не эксплуатации!) комплектов ЗИП. Согласно определению стратегии периодического пополнения, если отказ системы ЗИП наступил через время t < Тп после начала очередного пополнения, то изделие должно простаивать в течение времени Тп - t (до конца периода). Естественно, люди, эксплуатирующие изделие, не заинтересованы в длительных простоях и попытаются использовать малейшую возможность пополнения ЗИП, не дожидаясь конца периода пополнения, т. е. постараются произвести экстренную доставку элементов. Возникает противоречивая ситуация. ЗИП рассчитывается, исходя из стратегии периодического пополнения, а эксплуатируется с применением стратегии периодического пополнения с экстренными доставками.
2. Периодическое пополнение с экстренными доставками. При использовании этой стратегии помимо планового восстановления происходит еще и внеплановое восстановление запаса до начального уровня в том случае, когда изделие простаивает из-за отсутствия соответствующего запасного элемента, т. е. при отказе данного запаса.
Стратегия периодического пополнения с экстренными доставками применяется для восстановления запасов во всех видах комплектов ЗИП (ЗИП-О, ЗИП-Г и ЗИП-РО). Стратегия характеризуется двумя числовыми параметрами: Тп - периодом пополнения запаса элементов данного типа (предполагается, что плановое восстановление производится всегда за счет НИП) и Тэд - средней продолжительностью экстренной доставки элементов данного типа из ЗИП-Г или из НИП.
3. Ремонт (восстановление) отказавших элементов. При использовании этой стратегии при удовлетворении запасов элементов данного типа заявки на элемент неисправный элемент данного типа поступает в соответствующий РО, а затем после ремонта возвращается в тот запас, за счет которого удовлетворялась заявка.
Роль РО понимается в широком смысле слова. Другими словами под ремонтным органом может пониматься не только подразделение, осуществляющее ремонт, но и комплект ЗИП-Г или НИП. В последнем случае под средним временем ремонта элемента понимается среднее время доставки элемента из соответствующего источника пополнения.
Показатели достаточности запасов восстанавливаемых элементов существенно зависят от пропускной способности соответствующего РО.
Ремонт отказавших элементов применяется для восстановления запасов во всех видах комплектов ЗИП (ЗИП-О, ЗИП-Г и ЗИП-РО). Эта стратегия пополнения характеризуется одним числовым параметром - средним временем ремонта одного элемента данного типа.
4. Непрерывное пополнение (пополнение по уровню запаса k). При использовании этой стратегии для запаса элементов данного типа фиксируется целое число k(k ? 0, k ? n/2-1, где n - начальный уровень запаса), и, когда запас элементов данного типа исчерпывается до уровня k, посылается заявка на поставку n-k элементов времени tд. При непрерывном пополнении очередная заявка может быть послана только после выполнения предыдущей, независимо от того, отказывали ли элементы данного типа в процессе удовлетворения заявки или нет.
Показатели достаточности запасов, пополняемых по уровню, существенно зависят от закона распределения случайной продолжительности удовлетворения заявки. Ограничиваемся рассмотрением экспоненциального распределения tд. Это объясняется тем, что формулы, выведенные для такого распределения, позволяют получить оценку снизу для достаточности запаса, для которого tд распределено по любому другому закону с тем же средним.
Стратегия непрерывного пополнения применяется для восстановления запасов только в ЗИП-О и характеризуется двумя числовыми параметрами: k - уровнем пополнения запаса элементов данного типа и Тд - средней продолжительностью исполнения заявки на пополнение, т. е. средним временем доставки элементов данного типа из источника пополнения. Источником пополнения в этом случае может быть как ЗИП-Г, так и НИП.
Стратегия непрерывного пополнения используется обычно для пополнения запасов дорогих невосстанавливаемых элементов в ЗИП-О. Кроме того, использование этой стратегии весьма удобно при разработке систем "Изделие-ЗИП", статистические характеристики отказов которых либо вообще неизвестны, либо недостоверны.
Для РЭС принята стратегия с периодическим пополнением запаса с периодом один год [2]. Но реально в войсках сложилась стратегия периодического пополнения с экстренным восстановлением. Эта стратегия отличается от установленных, в [1] тем, что в соответствии с ней в случае возникновения отказа системы "Изделие-ЗИП" экстренно доставляется элемент для восстановления работоспособности образца, а запасы соответствующего комплекта ЗИП пополняется только по стратегии периодического пополнения по истечении соответствующего периода.
Для того, чтобы гарантировать требуемую надежность сложным радиоэлектронным изделиям придается система обеспечения их работоспособности, которая включает диагностические и ремонтные средства, комплекты запасных элементов, и т. д. Совокупность всех запасных конструктивных элементов, входящих в систему обеспечения работоспособности называют системой ЗИП (или просто ЗИП).
Возможная нехватка запасных элементов увеличивает среднее время замены отказавшего элемента исправным запасным (среднее время ремонта изделия), причем ограниченность объема ЗИП может весьма существенно сказаться на значении показателя надежности изделия и ее нельзя не учитывать при расчетах надежности.
Практика показывает, что затраты на систему ЗИП сравнимы с затратами на изделие, поэтому возникает задача расчета системы ЗИП, обеспечивающей заданный уровень надежности изделия при минимальных затратах.
В практике обеспечения изделий запасными элементами используются разнообразные и сложные структуры систем ЗИП, но, как правило, любую структуру обеспечения ЗИП можно построить из следующих комплектов.
Одиночный комплект ЗИП (ЗИП-О) - это комплект запасных конструктивных элементов, придаваемый непосредственно изделию с целью обеспечения его надежности при длительном использовании.
Групповой комплект ЗИП (ЗИП-Г) придается группе изделий для пополнения одиночных комплектов по мере их расходования или для обеспечения надежности изделий по тем типам элементов, которые отсутствуют в номенклатуре одиночных комплектов ЗИП.
Комплект ЗИП ремонтного органа-ЗИП-РО придается ремонтному органу (РО) с целью обеспечения его функционирования. Функционирование РО заключается в устранении отказов в неисправных элементах за счет выявления и замены в них отказавших более мелких конструктивных элементов.
Для технической базы современных изделий характерно наличие трех уровней сложности элементов: ТЭЗ 1 (ТЭЗ-типовой элемент замены) - самый мелкий конструктивный элемент, ремонту не подлежит; ТЭЗ 2 - состоит из ТЭЗ 1, ремонтируется за счет замены отказавшего ТЭЗ 1, ТЭЗ 3 - состоит из ТЭЗ 2, ремонтируется за счет замены ТЭЗ 2. Соответственно РО для ремонта ТЭЗ 3 должен быть снабжен запасом ТЭЗ 2, а РО для ремонта ТЭЗ 2 - запасом ТЭЗ 1.
Ограничиваясь тремя уровнями сложности элементов и двумя уровнями в иерархии системы ЗИП (ЗИП-О, ЗИП-Г), в [3] приведена классификация используемых на практике структур систем обеспечения ЗИП.
Структура 1 (рисунок 1.1). Изделию придан комплект ЗИП-О, пополняемый из неисчерпаемого источника пополнения (НИП). Под неисчерпаемым источником здесь и далее понимается завод, склад, база и т. п., ограниченность которых не учитывается при расчете показателей достаточности комплекта ЗИП данного изделия.
Рисунок 1.1 - Простейшая структура системы обеспечения изделия только одиночным комплектом ЗИП
Структура 2 (рисунок 1.2). Группе изделий придан комплект ЗИП-Г (комплект ЗИП-О - не придаются), пополняемый из НИП.
Рисунок 1.2 - Структура системы обеспечения изделий групповым комплектом ЗИП
Структура 3 (рисунок 1.3). Каждому из РЭС придан комплект ЗИП-О. Все комплекты ЗИП-О пополняются частично (или полностью из одного комплекта ЗИП-Г, а частично из НИП). Комплект ЗИП-Г пополняется из НИП.
Рисунок 1.3 - Двухуровневая структура обеспечения изделий ЗИП-О и ЗИП-Г
Структура 4 (рисунок 1.4). РЭС вооружению придан ЗИП-О, который совмещен с РО, снабженным ЗИП-РО. Комплект ЗИП-О пополняется частично (или полностью) из ЗИП-РО в результате ремонта отказавших элементов, а частично из НИП. Комплект ЗИП-РО пополняется из НИП.
Рисунок 1.4 - Структура обеспечения ЗИП изделий с восстановлением элементов ЗИП-О
Структура 5 (рисунок 1.5). Группе образцов придан ЗИП-Г (ЗИП-О не придаются). ЗИП-Г, который совмещен с РО, снабженным ЗИП-РО, пополняется частично (или полностью) из ЗИП-РО в результате ремонта отказавших элементов, а частично из НИП. Комплект ЗИП-РО пополняется из НИП.
Структура 6 (рисунок 1.6). Каждому образцу в группе придан ЗИП-О. Все ЗИП-О пополняются из ЗИП-Г. С ЗИП- Г совмещен РО, снабженный ЗИП-РО. Комплект ЗИП-Г пополняется частично (или полностью) из ЗИП-РО в результате ремонта отказавших элементов, а частично из НИП. Комплект ЗИП-РО пополняется из НИП.
Рисунок 1.6 - 3-х уровневая структура обеспечения изделий ЗИП
Структура 7 (рисунок 1.7). РЭС вооружению придан комплект ЗИП-О, совмещенный с двумя ремонтными органами: РО 1 ремонтирует ТЭЗ 3 путем замены в них отказавших ТЭЗ 2, РО 2 ремонтирует ТЭЗ 2 путем ремонта отказавших в них ТЭЗ 1. Ремонтный орган РО 1 снабжен комплектом ЗИП-РО 1 - запасом ТЭЗ 2, РО 2 снабжен комплектом ЗИП-РО 2 - запасом ТЭЗ 1. Комплект ЗИП-О пополняется частично (или полностью) из ЗИП-РО 1 в результате ремонта отказавших элементов в РО 1, а частично из НИП. Комплект ЗИП-РО 1 пополняется частично (или целиком) из ЗИП-РО 2 в результате ремонта отказавших элементов в РО 2, а частично из НИП. Комплект ЗИП-РО 2 пополняется из НИП.
Рисунок 1.7 - 3-х уровневая структура обеспечения изделий с восстановлением ЗИП-О
Структура 8 (рисунок 1.8). Группе РЭС придан комплект ЗИП-Г, совмещенный с двумя ремонтными органами: РО 1 ремонтирует ТЭЗ 3 путем замены в них отказавших ТЭЗ 2, РО 2 ремонтирует ТЭЗ 2 путем замены в них отказавших ТЭЗ 1. Ремонтный орган РО 1 снабжен комплектом ЗИП-РО 1-запасом ТЭЗ 2, РО 2 снабжен ЗИП-РО 2-запасом ТЭЗ 1. ЗИП-Г пополняется частично (или полностью) путем ремонта отказавших элементов в РО 1, т. е. за счет ЗИП-РО 1, а частично из НИП. Комплект ЗИП-РО 1 пополняется частично (или полностью) из ЗИП-РО 2 в результате ремонта отказавших элементов в РО 2, а частично из НИП. Комплект ЗИП-РО 2 пополняется за счет НИП.