ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ КРИТЕРИЕВ ПРИ ПРОДЛЕНИИ РЕСУРСА РАБОТЫ И РЕСУРСА ХРАНЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ МКС

© Ю.М.Веселов, Ю.Л.Клименко, В.Д.Куреев, Ю.А.Соколов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2016 г.

Сроки эксплуатации МКС превысили планируемые ранее и заданные в ТЗ уровни, что привело к возникновению проблемы продления ресурсов работы и хранения бортового оборудования. Это определяет актуальность темы доклада. Среди блоков МКС «первопроходцем» является ФГБ, запущенный в 1998 году.

Признана целесообразной разработка инструмента для дополнительного анализа результатов мониторинга технического состояния и запасов работоспособности оборудования ФГБ с целью предупреждения лавинообразного возрастания потока отказов, связанных с износом и старением оборудования. Такой анализ, в первую очередь, может опираться на обработку фактических данных по отказам бортового оборудования на последовательных календарных интервалах времени эксплуатации ФГБ, выявлении положительного тренда (возрастания) интенсивности отказов, выявлении изменения формы обобщённого распределения наработок на отказ заменяемого оборудования.

Отсюда логично следует план проводимых исследований с общей схемой разрабатываемого методического и программного обеспечения, включающей три части: база данных; пакет СПО; методические рекомендации.

Доклад посвящен выбору и обоснованию статистических критериев и реализации их в СПО. Рассмотрены критерии выявления значимого роста самого этого потока и критерии контроля формы распределения. Применительно к конкретной задаче выбор следует делать из специальных критериев и, в первую очередь, из критериев экспоненциальности — при предупреждении лавинообразного потока отказов, а также критериев нормальности, при использовании алгоритма обработки частично регистрируемой выборки с оценкой параметров нормального распределения.

Существующий (реализуемый) при эксплуатации ФГБ порядок замены оборудования по факту его отказа или выявленному предотказовому (критичному) состоянию обеспечивал безопасную эксплуатацию ФГБ до конца 2015 года, но приходит в противоречие с требованиями действующей нормативной документации в части возможности использования оборудования с истекшим ресурсом хранения. Для предупреждения ситуации, когда из-за процессов неконтролируемого старения техники при работе и/или хранении на орбите может начаться лавинообразный рост числа отказов и необходимых замен оборудования на борту МКС, предлагается проведение текущего контроля значимости роста динамики числа отказов за установленный календарный период. При снижении динамики числа отказов или при условии, что положительная динамика с заданным уровнем значимости может быть объяснена случайностью выборки, тест считается отрицательным, т.е. «тревога отсутствует». Если рост интенсивности отказов значим, то необходимо приступить к проверке отклонения формы общего распределения наработок на отказ оборудования от экспоненциального вида по критериям Шапиро – Уилка, Лоулесса, Кочара. При этом можно уточнить и порядок (очередность) замен. Для этого приступить к вычислению вероятностей отказов блоков за назначенный период до следующей планируемой экспедиции, на которой можно доставить дополнительный груз, уточнить параметры распределений (по группам заменяемых блоков), вычислить вероятности отказов и проранжировать блоки по вероятности отказа. При малом числе отказов для определенных групп оборудования придётся использовать оценки параметра интенсивности отказа (средней наработки на отказ) при гипотезе об экспоненциальном распределении, которое относится к классу наиболее консервативных распределений времени жизни оборудования. Полученные оценки можно использовать при планировании заказов на поставку ЗИПа.

Таким образом, использование статистических критериев позволяет набирать реальную статистику работы и хранения оборудования, предупреждая непредсказуемое наступление фактического исчерпания ресурса работы и/или хранения оборудования, которое потенциально может привести к лавинообразному росту числа отказов — необходимых замен, с которым могла бы не справиться существующая система транспортного обеспечения эксплуатации МКС.