Lienkov, Ye. S. Simulation model of the adaptive maintenance procedure of complex radioelectronic facilities

Abstract

EN: Context. The process of maintenance of modern radio-electronic facilities is aimed at supporting the serviceability or performance of the facilities during their technical operation. Specifications for achieving high reliability of operation are often contrary to other required characteristics, such as reducing the size of the product, obtaining high accuracy, reducing the cost of operation, etc. Therefore, the problem of the optimal choice of maintenance parameters to solve various tasks of operation using different criteria is relevant. Objective. The objective of this research is developing approaches to determine the optimal parameters of the process of adaptive maintenance. Method. Within the framework of the general simulation statistic model of the process of maintenance and repair of a complex facility (REF), we have developed a simulation model for parameter optimization of one of the maintenance strategies. The general simulation statistic model is intended to simulate the process of the TMR of the FEF in order to predict the reliability and value of the facility operation. Optimization of maintenance parameters improves both indicators of reliability of the facility and economic indicators of operation of the facility as a whole. The parameters are optimized on the basis of the criterion of a minimum specific cost of the REF operation or the criterion of the maximum ratio of technical use. In both cases, limitation means the required value of the mean time between failures of the facility, and as a method of optimization, we use the method of directed search within the scope of the maintenance parameters. An expert can participate in the process of finding an optimal solution, being involved in the analysis of intermediate data and making a decision on the completion of the search process. Results. The improved method of optimizing the maintenance parameters is a mathematical and algorithmic basis for the general software of the simulation statistic model of the maintenance and repair process. The method is programmed and tested in solving testing tasks. The results of the computational experiment are illustrated in the tabular form. Conclusions. In our work we have developed the simulation model of the process of adaptive maintenance of a complex radio-electronic facility. The model enables to substantially simplify and automate the process of research and optimization of the adaptive maintenance parameters of a complex radio-electronic facility. By adding the least reliable elements gradually to a plurality of items subject to servicing and modeling the random moments of the failure time, the simulation model calculates the optimal maintenance options with the adaptive time of condition monitoring. The simulation model is based on the algorithmic model and algorithmic optimization methods for adaptive maintenance, developed in our research, and works in the ISMPN software environment. As a method of optimization, we use the method of directed search within the scope of the maintenance parameters, with a DN distribution as a mathematical reliability model for electronic components and DM distribution for mechanical components. The practical value of the research lies in developing software which optimizes the maintenance parameters and predicts the reliability and value of operation for the given REF. The results obtained are to be used when determining the requirements for the parameters of operation of both new facilities and those of the available stock. UK: Актуальність. Процес технічного обслуговування (ТО) сучасних об’єктів РЕТ направлений на підтримання справності чи працездатності об’єктів під час їх технічної експлуатації. Вимоги, щодо досягнення високої надійності експлуатації часто знаходяться в суперечності з іншими необхідними характеристиками, такими як зменшення розмірів виробу, отримання високої точності, зниження вартості експлуатації і т. д. Тому питання, оптимального вибору параметрів ТО для вирішення різних задач експлуатації та із застосуванням різних критеріїв, є актуальною. Мета. Метою даної роботи є розробка підходів щодо визначення оптимальних параметрів процесу адаптивного технічного обслуговування. Метод. В рамках загальної імітаційної статистичної моделі процесу технічного обслуговування і ремонту складного об’єкту РЕТ розроблена імітаційна модель оптимізації параметрів однієї із стратегій ТО. Загальна імітаційна статистична модель призначена для моделювання процесу проведення ТО и ремонту об’єкта РЕТ з метою прогнозування показників надійності та вартості експлуатації об’єкта. Оптимізація параметрів ТО покращує, як показники надійності самого об’єкта так і економічні показники експлуатації об’єкта у цілому. Оптимізація параметрів здійснюється за критерієм мінімуму питомої вартості експлуатації об’єкта РЕТ або за критерієм максимуму коефіцієнта технічного використання. Обмеженням в обох випадках виступає необхідне значення середнього наробітку на відмову об’єкта, а в якості методу оптимізації використовується метод спрямованого перебору у просторі параметрів ТО. У процесі пошуку оптимального рішення може приймати участь людина-експерт, яка залучається для аналізу проміжних даних і для прийняття рішення про закінчення процесу пошуку. Результати. Удосконалена методика оптимізації параметрів ТО являє собою математичне та алгоритмічне підґрунтя для загального програмного забезпечення імітаційної статистичної моделі процесу технічного обслуговування і ремонту. Розроблений метод програмно реалізований і досліджений при вирішенні тестових завдань. Результати обчислювального експерименту проілюстровані у табличній формі. Висновки. У роботі розроблена імітаційна модель процесу адаптивного технічного обслуговування складного радіоелектронного об’єкта. Модель дозволяє суттєво спростити та автоматизувати процес дослідження та оптимізації параметрів адаптивного технічного обслуговування складного радіоелектронного об’єкта. Шляхом покрокового додавання найменш надійних елементів до множини елементів, які підлягають обслуговуванню, та моделюванню випадкових моментів часу відмов елементів об’єкта, імітаційна модель розраховує оптимальні параметри технічного обслуговування з адаптивним часом проведення контролю технічного стану. Імітаційна модель базується на розроблених в роботі алгоритмічній моделі та методиці оптимізації параметрів процесу адаптивного технічного обслуговування та працює у середовищі програмного засобу ISMPN. В якості методу оптимізації використовується метод спрямованого перебору у просторі параметрів ТО, а за математичну модель безвідмовності взятий DN розподіл, для електронних компонентів та DM розподіл, для механічніх компонентів. Практичне значення роботи полягає у розробці програмного забезпечення, яке оптимізує параметри ТО та прогнозує показники надійності та вартості експлуатації для заданого об’єкта РЕТ. Отримані результати пропонується використовувати при визначені вимог до параметрів експлуатації як нових об’єктів, так і об’єктів старого парку.