Управление устареванием мехатронных систем на основе мониторинга деградации ресурсной отказоустойчивости

Рассматриваются особенности проявления опережающего морального устаревания электронных компонентов мехатронных систем по сравнению с физическим старением их электромеханических и механических модулей. Выявлена актуальность управления устареванием мехатронных систем путем заблаговременного планирования и осуществления мероприятий, обеспечивающих поддержание готовности изделия к целевому применению на протяжении установленного срока его службы. Управление устареванием предложено реализовывать посредством модернизации и обоснования путей поставок заменяемых составных частей в условиях морального устаревания изделий, сопровождающегося снижением доступности запасных частей из-за снятия их с производства.

Приведены основные виды морального устаревания мехатронных систем, включая функциональное, технико-экономическое устаревание и деградацию ресурсной отказоустойчивости.

Изложены основные результаты разработки математической модели деградации ресурсной отказоустойчивости мехатронной системы на основе анализа деревьев морального устаревания. Аппарат деревьев морального устаревания предоставляет возможность моделирования причинно-следственных связей между переходом мехатронной системы в состояние неустранимого отказа, отказами элементов системы и вероятностями выполнения мероприятий по управлению устареванием мехатронной системы в условиях ее морального устаревания. В ходе разработки модели получено интегральное уравнение морального устаревания мехатронной системы при деградации ресурсной отказоустойчивости, предложен приближенный способ его решения, в результате применения которого получена оценка прогнозов значения гамма-процентного срока службы мехатронной системы до наступления состояния морального устаревания.

Получены выражения для определения предпочтительных путей управления моральным устареванием мехатронной системы с деградацией ресурсной отказоустойчивости по критерию максимума технико-экономической эффективности. Приведен алгоритм выбора предпочтительного по технико-экономической эффективности способа управления моральным устареванием мехатронной системы.

1. Подураев Ю. В., Илюхин Ю. В. Мехатроника // Большая российская энциклопедия. Технологии и техника. https://old.bigenc.ru/technology_and_technique/text/4138417#.

2. Кориков А. М. О развитии понятия "мехатроника" // Доклады ТУСУР. 2010. № 1 (21). Ч. 2. С. 199-202.

3. Шалобаев Е. В., Толочка Р. Т. Современное состояние и перспективы развития основных понятий в области мехатроники // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2014. № 1 (89). С. 156-161.

4. Хайманн Б., Герт В., Попп К., Репецкий О. Мехатроника: Компоненты, методы, примеры / Учеб. пособ. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2010. 602 с.

5. Ghaithan A. et al. Proactive framework for obsolescence management of electrical equipment in oil and gas industry // Journal of Quality in Maintenance Engineering. 2024.

6. Pleter O. T., Constantinescu C. E. Obsolescence in Aviation Systems of Systems with Applications in ATM // Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing, 2024. Vol. 2716, N. 1. P. 012085.

7. Grari M., Di Mascolo M., Simeu-Abazi Z. Management of obsolescence during the maintenance phase in a circular economy context: state-of-the-art // 2024 International Conference on Control, Automation and Diagnosis (ICCAD). IEEE, 2024. P. 1-6.

8. Соколов Б. В., Миронов А. Н., Шестопалова О. Л. Проактивная модернизация информационных систем на основе мониторинга функционального устаревания // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Системный анализ и информационные технологии. 2023. № 2. С. 5-21.

9. ГОСТ Р 27.203—2012 Надежность в технике. Управление устареванием. М.: Стандартинформ, 2014. 23 с.

10. Шестопалова О. Л. Прогнозирование морального устаревания систем сбора и обработки информации космических комплексов по критерию эффективности информационного обеспечения // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2021. Т. 64, № 2. С. 81-89.

11. Шестопалова О. Л. Прогнозирование моральной долговечности распределенных информационных систем с учетом прогрессирующих ограничений на возможности восстановления ресурса элементной базы // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 6. С. 13.

12. Petrova D., Vlahova B., Lengerov A., Zlateva-Petkova T. Improvement of constructive-technological approaches reducing innovative obsolescence of industrial technologies in the context of Industry 4.0 // ENVIRONMENT. TECHNOLOGIES. RESOURCES. Proceedings of the International Scientific and Practical Conference. 2023. Vol. 1. P. 180-186.

13. Ломакин М. И., Муравьев А. В. Управление процессом реинжиниринга информационной системы на основе комплексного мониторинга морального старения // Измерительная техника. 2015. № 10. С. 16-20.

14. Рябинин И. А., Черкесов Г. Н. Логико-вероятностные методы исследования надежности структурно-сложных систем. М.: Радио и связь, 1981. 264 с.

15. Рябинин И. А., Парфенов Ю. М., Хватов В. А. Определение приращения надежности системы при изменениях ее структуры и характеристик // Известия АН СССР, Энергетика и транспорт. 1980. № 1. С. 36-44.

16. Рябинин И. А., Парфенов Ю. М. Определение веса и значимости отдельных элементов при оценке надежности сложной системы // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. 1978. № 6. С.22-32.

17. Dolgui A., Ivanov D. 5G in Digital Supply Chain and Operations Management: Fostering Flexibility, End-to-End Connectivity and Real-Time Visibility through Internet-of-Everything // International Journal of Production Research. 2022. Vol. 60, N. 2. P. 442-451.

18. Hosseini S., Ivanov D., Dolgui А. Review of quantitative methods for supply chain resilience analysis. Transportation Research: Part E. 2019. 125. P. 285-307.

19. Ivanov D. Structural Dynamics and Resilience in Supply Chain Risk Management. New York: Springer, 2018.