Классификация событий для системы анализа надёжности функционирования технических средств аэронавигационной системы России

УДК 621.396

КЛАССИФИКАЦИЯ СОБЫТИЙ ДЛЯ СИСТЕМЫ АНАЛИЗА НАДЁЖНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ АЭРОНАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ РОССИИ

О.В. МИЩЕНКО, А.А. АПАНАСОВ, В.И. СЕМЕНОВ

Статья представлена доктором технических наук, профессором Логвиным А.И.

В настоящей работе приводится обоснование выбора классификатора событий для системы анализа надежности функционирования технических средств Аэронавигационной системы России.

Ключевые слова: классификатор событий, аэронавигационная система России.

Введение

Единая Аэронавигационная система России (АНС) - это перспективная система, которая позволит объединить комплексы технических систем и средств наземного, бортового и космического сегментов, установленные по единым правилам на объектах, взаимодействующие между собой и со смежными системами, которые при участии оперативного и инженернотехнического персонала, принимающего решения и действующего в соответствии с установленными правилами, выполняют функции Аэронавигационной системы России.

Аэронавигационная система России должна строиться на базе единой технической архитектуры, обеспечивающей функциональное и организационное единство системы и интеграцию ее элементов при соблюдении нормативных правовых актов Российской Федерации, а также Стандартов и Рекомендуемых практик ИКАО. Система должна обеспечивать организационную и информационно-техническую совместимость, а также многоуровневое взаимодействие пользователей воздушного пространства с системами органов обслуживания воздушного движения (далее - ОВД), в том числе автоматизированными.

Из-за возрастающих требований к точности, целостности, непрерывности, готовности аэронавигационной информации возрастают и требования к техническим аэронавигационным средствам, её представляющим. Следовательно, необходимо осуществлять контроль функционирования технических средств и объектов, чтобы своевременно заметить ухудшение функциональных и эксплуатационных характеристик и осуществить необходимые предупреждающие действия.

Для оценки состояния технических средств АНС и обеспечения своевременного влияния на возможные сбои в работе с целью минимизации негативных последствий разрабатывается комплексная система анализа надёжности функционирования технических средств Аэронавигационной системы России, которая позволит хранить и обрабатывать данные о функционировании средств радиолокации, радионавигации, авиационной электросвязи, средств планирования и управления воздушным движением на основе оценки их текущего состояния.

В разрабатываемой системе будут регистрироваться события, которые произошли во время эксплуатации технического средства на каждом из этапов его эксплуатации. В зависимости от типа события, произошедшего с данным оборудованием, будут выполняться определенные корректирующие действия. Для формализации событий в системе анализа надежности нужно представить события в виде классификатора. Следовательно, нужно создать классификатор событий, который будет в себя включать весь объем информации для регистрации и типизации всех возможный событий, произошедших в процессе эксплуатации технического средства.

Разработка классификатора событий

Классификатор событий для технических средств должен удовлетворять следующим положениям:

• целью классификации отказов является обеспечение решения задач надежности (анализа, нормирования, оценки и т.д.), требующих применения результатов классификации отказов;

• возможность создания и ведения банка данных о надежности технических средств;

• при классификации отказов технических средств должен быть определён конкретный вид технического средства, классификацию отказов которого следует производить;

• результаты классификации отказов необходимы для представления информации об отказах при:

о анализе, оценке и прогнозировании надежности технических средств;

о определении влияния на надёжность факторов эксплуатации технического средства;

о анализе статистики и причин отказов, а также при разработке мероприятий по их устранению;

о определении стратегии и тактики технического обслуживания и ремонта, расчета расхода запасных частей.

Система анализа надежности создается для АНС России, которая ещё не введена в эксплуатацию, поэтому классификатор событий должен составляться с учетом совместимости с Единой системой организации воздушного движения (далее - ЕС ОрВД) и должен учитывать те типы событий, которые регистрируются на данный момент организациями, которые эксплуатируют технические средства.

Для создания классификатора событий в первую очередь был использован руководящий нормативный документ «Надежность в технике. Общие правила классификации отказов и предельных состояний [1] РД 50-699-90». Данный руководящий документ распространяется на изделия, для которых в техническом задании (далее - ТЗ), тактико-техническом задании (далее -ТТЗ), технических условиях (далее - ТУ) и стандартах заданы требования по надежности, и устанавливает общие правила классификации отказов и предельных состояний (далее - ПС) [2; 3]. Из данного документа можно выделить следующие признаки классификации отказов:

• последствия отказа (достижения ПС);

• способы обнаружения отказа (достижения ПС);

• внешние проявления отказа (достижения ПС);

• механизмы отказов (достижения ПС);

• причины возникновения отказов (ПС);

• виды отказов (ПС);

• связь с оценкой показателей надежности;

• способы восстановления изделия после отказа (достижения ПС).

Также для создания классификатора событий были изучены и проанализированы акты отказов средств РТОП и связи, зафиксированных центрами ОВД.

В РД 50-699-90 изложены общие правила для классификации отказов. В актах же классификация отказов происходит по конкретной ситуации, произошедшей с техническим средством. Классификация отказов в актах может осуществляться на основании различных критериев классификации: причинам произошедшего события, его внешним проявлениям или иным критериям. То есть в актах по отказам технических средств, которые были взяты для анализа и изучения, трудно сопоставить с классификатором событий, составленным по РД 50-699-90. Так, например, в акте отказа канала авиационной фиксированной электросвязи аэродромнотехнического пункта (АДП) - узла связи в/ч ПВО «Анчоус» Нижегородского центра ОВД филиала «МЦ АУВД» ФГУП «Госкорпорация по ОрВд» под номером 1607.06-685 от 03.02.2011, фиксирующем отказ, произошедшего 22.01.2011 г. по причине выхода из строя радиорелейной станции связи (PPC), отказ классифицирован как «Отказ радиорелейной станции в в/ч ПВО

«Анчоус»», то есть тип отказа был классифицирован по названию конкретного канала фиксированной связи. А по акту отказа объекта передающего радиоцентра (ПРЦ), совмещенного с приёмным радиоцентром (ПМРЦ) Тверского центра ОВД филиала «МЦ АУВД» ФГУП «Госкорпорация по ОрВД» под номером 1607.06-8680 от 27.12.2010 г., фиксирующему отказ линии связи 14 декабря 2010 года, расположенной в необслуживаемом блок-контейнере из-за неисправности, произошедшей на подстанции ТП-103 в д. Глазково, отказ классифицировали как «Отказ электроснабжения». Следовательно в обоих случаях классификация события произведена по типу объекта, с которым оно случилось.

Такой способ классификации отказов, приведенный в актах, не подходит для электронной обработки, т.к. если классифицировать события согласно данному способу, то классификатор событий разрастется и нужно будет делать группировку событий, что усложнит обработку данных.

Существует несколько методов классификации событий - совокупности правил и результатов распределения заданного множества объектов на подмножества - классификационные группировки в соответствии с признаками сходства или различия. В качестве объектов классификации выступают различные номенклатуры - материалы, товары, подразделения и т.п. Эти номенклатуры требуют описания как их свойств, так и идентификации отдельных представителей.

Различают два метода классификации:

- иерархический метод;

- фасетный метод.

Иерархический метод устанавливает отношение подчинения между различными группировками. Последовательно детализируются качественные свойства объектов множеств: класс, подкласс, группа, подгруппа, вид и т.д. Ступень классификации - этап классификации, результатом которого является совокупность классификационных группировок. Классифицируемое множество объектов по некоторому основанию деления - отдельному признаку классификации или их совокупности делится на подмножества. При этом выполняются следующие условия:

• объединение подмножеств классификационных группировок одного уровня иерархии дает исходное множество объектов;

• пересечение классификационных группировок одного уровня иерархии дает нулевое подмножество.

Основные достоинства иерархической системы классификации:

- традиционность и естественность;

- большая информационная емкость;

- возможность использования различных наборов классификационных признаков для каждой иерархической ветви классификации.

Недостатками иерархической системы классификации являются:

- невозможность внесения изменений в классификатор (добавление или удаление классификационных признаков, изменение последовательности их применения) после его создания;

- трудоемкий поиск информации по произвольному сочетанию признаков классификации.

Фасетный метод классификации предполагает, что исходное множество объектов разбивается на подмножества группировок по независимым между собой признакам классификации - фасетам. Фасет - набор значений отдельного признака классификации, все фасеты взаимно независимы. Каждый объект одновременно имеет классификационные признаки из различных фасетов, а классификационные группировки создаются динамически путем задания фасетной формулы -последовательности фасет и значений классификационных признаков выбранных фасетов. Таким образом, имеет место информационная избыточность группировок, в ряде случаев невозможных по смыслу. Этот метод классификации наиболее эффективен для машинной обработки данных при использовании технологии баз данных (БД) и языков запросов высокого уровня.

Сравнивая иерархический и фасетный методы классификации, следует сделать вывод, что фасетный метод более предпочтителен по указанным выше критериям, прежде всего в связи с возможностью электронной обработки.

Проанализировав предоставленные акты и РД 50-699-90, был сформирован следующий набор фасетов:

• отказ;

• модернизация;

• ремонт;

• продление срока службы и лётной проверки.

У каждого фасета есть свой набор характеристик и набор полей для регистрации данного вида события, составленный по предоставленным актам регистрации перечисленных событий.

Так как данный метод достаточно гибок, то в процессе эксплуатации разрабатываемой системы анализа надёжности функционирования технических средств можно добавлять новые фасеты или изменять существующие.

Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта (технических средств или группы технических средств). В системе регистрируются отказы технических средств объектов РТОП и связи, каналов авиационной электросвязи, объектов РТОП и связи. Таким образом, мы имеем класс события - отказ. Этот класс события может произойти с разными типами объектов, о которых хранится и обрабатывается информация в разрабатываемой системе.

При регистрации события отказа есть общие характеристики для всех типов объектов:

• наименование объекта, у которого регистрируется событие отказ;

• наименование организации (центра ОВД), к которой принадлежит объект с регистрируемым событием;

• дата и время нарушения работоспособности;

• дата и время восстановления работоспособности;

• продолжительность отказа;

• наработка после последнего технического обслуживания (ТО);

• наработка с начала эксплуатации;

• комиссия;

• председатель комиссии;

• обстоятельства:

о информация о событии;

о характер отказа;

о последствия отказа;

• анализ:

о причины;

о недостатки в организации работы;

• влияние на управление воздушным движением.

При регистрации события отказа есть индивидуальные поля. Например, для регистрации отказа канала авиационной электросвязи есть характеристика: «объекты, соединяемые данной линией связи», а при регистрации отказа объекта РТОП и связи указывается заводской номер. Часть характеристик необходимо зафиксировать на этапе регистрации события вручную, а часть рассчитывается (подставляется) системой из информационной базы.

Модернизация - усовершенствование, улучшение, обновление объекта, приведение его в соответствие с новыми требованиями и нормами, техническими условиями, показателями качества. У данного события можно выделить следующие основные характеристики: наименование, наименование организации (центра ОВД), вид модернизации, дата начала модернизации, дата

окончания модернизации, срок исполнения работ, исполнитель, заключение о техническом состоянии.

Ремонт - комплекс мероприятий по восстановлению работоспособного или исправного состояния какого-либо объекта и/или восстановлению его ресурса. При регистрации события «ремонт» важными характеристиками являются: вид ремонта, дата начала ремонта, дата окончания ремонта, срок исполнения работ и исполнитель.

При регистрации продления срока службы и лётной проверки в систему вносится информация с проведения лётной проверки наземных средств радиотехнического обеспечения полётов и авиационной электросвязи и другого оборудования.

В процессе эксплуатации системы анализа надёжности функционирования технических средств можно добавлять новые классы событий или изменять существующие. Используя разработанный классификатор, можно обеспечить решение задач обеспечения надежности (анализа, нормирования, оценки и т.д.), создания банка данных о надежности изделий. При классификации отказов технических средств указывается конкретный вид технического средства.

ЛИТЕРАТУРА

1. РД 50-699-90. Надежность в технике. Общие правила классификации отказов и предельных состояний.

2. Федеральные авиационные правила. Летные проверки наземных средств радиотехнического обеспечения полетов, авиационной электросвязи и систем светосигнального оборудования аэродромов гражданской авиации, 2005.

3. Федеральные авиационные правила. Радиотехническое обеспечение полетов воздушных судов и авиационная электросвязь, 2007.

CLASSIFICATION OF EVENTS FOR SYSTEM RELIABILITY ANALYSIS OF THE TECHNICAL MEANS OF AERONAUTICAL SYSTEMS RUSSIA

Mischenko O.V., Apanasov A.A., Semenov V.I.

In this paper presents a rationale for the selection of the classifier system's analysis of reliability of the technical means the Air Navigation System of Russia.

Key words: classification of events, air navigation system Russia.

Сведения об авторах

Мищенко Олег Владимирович, 1987 г.р., окончил МГТУ ГА (2009), аспирант кафедры управления воздушным движением МГТУ ГА, область научных интересов - надежность технических средств в авиации, информационные технологии.

Апанасов Ахмед Анатольевич, 1987 г.р., окончил МГТУ ГА (2009), аспирант кафедры управления воздушным движением МГТУ ГА, область научных интересов - информационные технологии, аэронавигация.

Семенов Владимир Игоревич, 1984 г.р., окончил МГТУ ГА (2007), начальник лаборатории ФГУП ГосНИИ «Аэронавигация», область научных интересов - информационные технологии, защита информации.