ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ КОСМИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ. АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ С УЧЕТОМ ОТКАЗОВ ПО ОБЩЕЙ ПРИЧИНЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ КОСМИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ. АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ С УЧЕТОМ ОТКАЗОВ ПО ОБЩЕЙ ПРИЧИНЕ

© В.В.Белова
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2018 г.

Отказы по общей причине (ООП), Common Cause Failure (CCF) [1] - кратные отказы в группе идентичных элементов в одной или разной системах, вызванные общей причиной. На появление моделей ООП повлияли два фактора: 1) существующая статистика отказов, подтверждающая ненулевую вероятность одновременного отказа нескольких однотипных элементов системы [1]; 2) необходимость теоретического обоснования методик оценки ООП и повышения корректности этих методов.

Рассматривается проблема анализа надежности современных структурно-сложных технических систем (ССТС) ракетно-космической техники (РКТ) с учетом ООП. Проблема рассматривается в контексте выполнения требований к поставщику: полного соответствия документации к сложной технической продукции (в частности, конструкторско-технологической и эксплуатационной документации) требованиям технологий, основанных на информационной поддержке жизненного цикла изделий (CALS, или ИПИ — технологий) [2]. Важность анализа ООП для гарантирования качества изделий в перспективных космических проектах и применениях подтверждается серией стандартов NASA, ECSS. Анализ надежности систем с учетом ООП также входит в задачи ВАБ (вероятностного анализа безопасности) первого уровня.

В работе исследованы зарубежные стандарты, научная и методическая литература. Показано отсутствие требований для учета ООП в отечественных стандартах для ССТС РКТ. Показано, что основными вопросами научного анализа ООП являются 1) расхождения в определении ООП; 2) моделирование ООП; 3) оценка параметров в моделях ООП. Приведены противоречия в формулировках и способах расчета. Проведен критический обзор зарубежных и отечественных программных комплексов (ПК) расчета показателей надежности (ПН) с функцией автоматизированного анализа ООП. Отмечена область применения этих ПК по отраслям промышленности. Показано отсутствие у отечественных ПК функций по автоматизированному моделированию ООП.

ООП - значимый фактор, влияющий на точность проектной оценки ПН ССТС. Приводится методика анализа проектной оценки надежности - вероятности безотказной работы (ВБР) для ССТС с учетом ООП. Анализ демонстрируется на моделях надежности для группы электронасосного агрегата системы обеспечения теплового режима транспортного грузового корабля «Прогресс» [3]. Модели разработаны с использованием аналитических модулей Программного Комплекса Windchill Quality Solutions версии 10.2 (ранее, Relex) [4]. Моделирование отказов по общей причине демонстрируется на программно-реализованных моделях: 1) дерева отказов (модель α‒фактора, модель β‒фактора); 2) дерева отказов и динамического оператора FDEP [5]; 3) марковского графа состояний.

Проектная оценка надежности является базовой для решения задач по подтверждению требований надежности, для сравнительного анализа надежности вариантов схемно-конструктивного построения объекта и обоснования выбора рационального варианта; оптимизационных задач, в которых показатели надежности выступают в роли целевых функций: расчет ЗИП, обоснование гарантийных сроков и назначенных сроков службы (ресурса) объекта, расчета объема испытаний ССТС РКТ на этапе наземной экспериментальной отработки.

Литература

1. Wierman T.E., Rasmuson D.M., Stockton N.B. Common-Cause Failure Event Insights. Circuit Breakers // NUREG/CR-6819, Vol. 4, INEEL/EXT-99-00613, May 2003, 150 pp.

2. Уткин А.Ф. Новая концепция информатизации Федерального космического агентства и предприятий ракетно-космической промышленности России // Инновационная Россия. 2010. №6(140). C. 21 - 26.

3. Белова В.В. Методика повышения достоверности оценок показателей надежности системы обеспечения теплового режима космического аппарата при наземных испытаниях // Ракетно-космическое приборостроение. 2015. Том 2, Выпуск 4. C. 74 - 86.

4. Relex 2011. Reference Manual. Relex Software Corporation 41West Otterman Street, Greensburg, Pensilvania 15601 USA. 3172 pp.

5. Викторова В.С., Степанянц А.C. Модели и методы расчета надежности технических систем. М: Изд-во «ЛЕНАНД», 2014.