Автоматизація розрахунку структурної надійності технічних систем
DOI:
https://doi.org/10.26642/ten-2025-2(96)-147-155Ключові слова:
надійність технічних систем, показники надійності, розрахунок структурної надійності, хмарні середовища розрахунку надійності, властивості надійностіАнотація
Сучасний розвиток технічних систем вимагає підвищених вимог до їх надійності, особливо у сферах біомедичної інженерії, електроніки, приладобудування та інформаційних технологій. Відмова навіть одного елемента може призвести до збоїв у системах зв’язку, енергетичних мережах, транспорті або медичній техніці. Знання теорії надійності дозволяє інженерам гарантувати стабільність та безпеку роботи обладнання. Вона формує здатність прогнозувати поведінку складних технічних систем під час експлуатації, визначати ймовірність відмов, час напрацювання системи, розробляти заходи для підвищення стабільності роботи обладнання та збільшення довговічності і строку його експлуатації, забезпечує інженерів методологією прогнозування, аналізу та підвищення працездатності складних технічних систем. Одним із ключових завдань підготовки майбутніх інженерів є опанування методів кількісної оцінки структурної надійності та формування практичних навичок роботи з відповідними інструментами. У статті розглянуто проблему викладання дисципліни «Теорія надійності» у сучасному технічному університеті та запропоновано авторський підхід до її практичної реалізації через використання хмарного середовища програмування Google Colaboratory. Розроблений програмний продукт дозволяє виконувати аналітичні та імітаційні розрахунки структурної надійності технічних систем, моделювати різні закони розподілу часу до відмови, аналізувати вплив резервування та будувати статистичні моделі для прогнозування ресурсу елементів. Особлива увага приділена інтеграції результатів у навчальний процес, що забезпечує підвищення рівня засвоєння матеріалу студентами та формування компетентностей у сфері інженерної аналітики. Важливою перевагою розробки є відсутність потреби у дорогому ліцензійному програмному забезпеченні, що робить її універсальною для використання як у навчальних закладах, так і в наукових дослідженнях.
Посилання
DSTU 2860-94 Nadiinist tekhniky. Terminy ta vyznachennia (1995), Chynnyi vid 01.01.96 r., Derzhstandart Ukrainy, Kyiv, 90 р.
DSTU 2861-94 Nadiinist tekhniky. Analiz nadiinosti. Osnovni polozhennia, Chynnyi vid 01.01.96 r., Derzhstandart Ukrainy, Kyiv, 1995, 16 р.
DSTU 2862-94 Nadiinist tekhniky. Metody rozrakhunku pokaznykiv nadiinosti. Zahalni vymohy (1994), Chynnyi vid 01.01.96 r., Derzhstandart Ukrainy, Kyiv, 40 р.
Korenivska, O.L. and Benedytskyi, V.B. (2020), Teoriia nadiinosti, ekspluatatsii ta remontu radioelektronnoi ta telekomunikatsiinoi tekhniky, navch. posib., Derzhavnyi universytet «Zhytomyrska politekhnika», Zhytomyr, 180 р.
Bobalo, Yu.Ya., Volochii, Yu.B., Lozynskyi, O.Yu. et al. (2013), Matematychni modeli ta metody analizu nadiinosti radioelektronnykh, elektrotekhnichnykh ta prohramnykh system, monohrafiia, Vydavnytstvo Lvivskoi politekhniky, Lviv, 300 р.
Electronic reliability design handbook (MIL-HDBK-338B) (1998), military handbook, DoD, Washington, 1046 p.
Vasylyshyn, V.I., Zhenzhera, S.V., Chechui, O.V. and Hlushko, A.P. (2018), Osnovy teorii nadiinosti ta ekspluatatsii radioelektronnykh system, KhNUPS, Kh., 268 р.
Piddubniak, O.P. (2014), Nadiinist pryladiv. Dodatok: Bibliohrafiia z nadiinosti i dovhovichnosti obiektiv, konspekt lektsii, Vydavnytstvo Lvivskoi politekhniky, Lviv, 152 р.
Kniazieva, N.O., Nienov, O.L. and Kolumba, I.V. (2019), «Otsinka strukturnoi nadiinosti telekomunikatsiinykh merezh nevyznachenoi topolohii na osnovi imitatsiinoho modeliuvannia», Visnyk Universytetu «Ukraina». Seriia. Informatyka, obchysliuvalna tekhnika ta kibernetyka, No. 2 (23), рр. 194–210.
Ryzhakov, V.A. and Sakovych, L.M. (2004), «Kilkisne otsiniuvannia strukturnoi nadiinosti system zviazku», Zviazok, No. 4, рр. 53–57.
Hnatiuk, S.Ye. and Sakovych, L.M. (2015), «Metodyka otsinky pokaznykiv nadiinosti system spetsialnoho zviazku», Ozbroiennia ta viiskova tekhnika, No. 1, рр. 26–28.
Kuzavkov, V.C., Mykhailiuk, S.C. and Pohrebniak, S.V. (2022), «Analiz parametriv nadiinosti obiektiv radioelektronnoi tekhniky z nadlyshkovistiu», Systemy i tekhnolohii zviazku, informatyzatsii ta kiberbezpeky. VITI, Issue 2, No. 2, рр. 15–20.
Shaposhnyk, I.A. (2023), «Poelementnyi metod rozrakhunku nadiinosti z koefitsiientamy skladnosti komponentiv vyrobu», «Molodyi vchenyi». Tekhnichni nauky, No. 10 (122), рр. 4–8.
Zinkovskyi, Yu.F. and Uvarov, B.M. (2012), «Vyznachennia pokaznykiv nadiinosti v systemakh avtomatyzovanoho proektuvannia radioelektronnykh prystroiv», Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu Ukrainy «KPI». Seriia. Radiotekhnika. Radioaparatobuduvannia, No. 50, рр. 36–46.
Nikitchuk, A.V. and Uvarov, B.M. (2013), «Avtomatyzatsiia rozrakhunku pokaznykiv nadiinosti radioelektronnykh zasobiv», Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu Ukrainy «KPI». Seriia. Radiotekhnika. Radioaparatobuduvannia, No. 54, рр. 82–89.
Mandzii, B.A. and Ozirkovskyi, L.D. (2013), «Avtomatyzatsiia pobudovy modelei nadiinosti rezervovanykh ta vidnovliuvalnykh tekhnichnykh system», Skhidno-Yevropeiskyi zhurnal peredovykh tekhnolohii, No. 2/4 (62), рр. 44–49.
Shevchenko, M.V., Korenivska, O.L. and Benedytskyi, V.B. (2024), «Vykorystannia Google Colaboratory v navchalnomu protsesi tekhnichnykh dystsyplin», Kompiuterni tekhnolohii: innovatsii, problemy, rishennia, Tezy VII Vseukrainskoi naukovo-tekhnichnoi konferentsii, 02–03 hrudnia, Zhytomyrska politekhnika, Zhytomyr, рр. 391–392.
Zio, E. (2009), «Reliability engineering: Old problems and new challenges», Reliab. Eng. Syst. Saf., No. 94, рр. 125–141.
Rackwitz, R. (2001), «Reliability analysis. A review and some perspectives», Struct. Saf., No. 23, рр. 365–395.
El Hajj Chehade, F. and Younes, R. (2020), «Structural reliability software and calculation tools: A review», Innov. Infrastruct. Solut., No. 5, 29 р.
Afshari, S.S., Enayatollahi, F., Xu, X. and Liang, X. (2022), «Machine learning-based methods in structural reliability analysis: A review», Reliab. Eng. Syst. Saf., No. 219, 223 р.
Bobbio, A., Portinale, L., Minichino, M. and Ciancamerla, E. (2021), «Improving the analysis of dependable systems by mapping fault trees into Bayesian networks», Reliab. Eng. Syst. Saf., No. 71, рр. 249–260.
Zheng, Z., Yang, J. and Huang, J. (2023), «Software-hardware emb
Список використаної літератури:
Надійність техніки. Терміни та визначення : ДСТУ 2860-94. – Чинний від 01.01.96 р. – Київ : Держстандарт України, 1995. – 90 с.
Надійність техніки. Аналіз надійності. Основні положення : ДСТУ 2861-94. – Чинний від 01.01.96 р. – Київ : Держстандарт України, 1995. – 16 с.
Надійність техніки. Методи розрахунку показників надійності. Загальні вимоги : ДСТУ 2862-94. – Чинний від 01.01.96 р. – Київ : Держстандарт України, 1994. – 40 с.
Коренівська О.Л. Теорія надійності, експлуатації та ремонту радіоелектронної та телекомунікаційної техніки : навч. посіб. / О.Л. Коренівська, В.Б. Бенедицький. – Житомир : Державний університет «Житомирська політехніка», 2020. – 180 с.
Математичні моделі та методи аналізу надійності радіоелектронних, електротехнічних та програмних систем : монографія / Ю.Я. Бобало, Б.Ю. Волочій, О.Ю. Лозинський та ін. – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2013. – 300 с.
Electronic reliability design handbook (MIL-HDBK-338B) : military handbook. – Washington : DoD, 1998. – 1046 p.
Основи теорії надійності та експлуатації радіоелектронних систем / В.І. Василишин, С.В. Женжера, О.В. Чечуй, А.П. Глушко. – Х. : ХНУПС, 2018. – 268 с.
Піддубняк О.П. Надійність приладів. Додаток: Бібліографія з надійності і довговічності об’єктів : конспект лекцій / О.П. Піддубняк. – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2014. – 152 с.
Князєва Н.О. Оцінка структурної надійності телекомунікаційних мереж невизначеної топології на основі імітаційного моделювання / Н.О. Князєва, О.Л. Нєнов, І.В. Колумба // Вісник Університету «Україна». Серія : Інформатика, обчислювальна техніка та кібернетика. – 2019. – № 2 (23). – С. 194–210.
Рижаков В.А. Кількісне оцінювання структурної надійності систем зв’язку / В.А. Рижаков, Л.М. Сакович // Зв’язок. – 2004. – № 4. – С. 53–57.
Гнатюк С.Є. Методика оцінки показників надійності систем спеціального зв’язку / С.Є. Гнатюк, Л.М. Сакович // Озброєння та військова техніка. – 2015. – № 1. – С. 26–28.
Кузавков В.C. Аналіз параметрів надійності об’єктів радіоелектронної техніки з надлишковістю / В.C. Кузавков, С.C. Михайлюк, С.В. Погребняк // Системи і технології зв’язку, інформатизації та кібербезпеки. ВІТІ. – 2022. – Вип. 2, № 2. – С. 15–20.
Шапошник І.А. Поелементний метод розрахунку надійності з коефіцієнтами складності компонентів виробу / І.А. Шапошник // «Молодий вчений». Технічні науки. – 2023. – № 10 (122). – С. 4–8.
Зіньковський Ю.Ф. Визначення показників надійності в системах автоматизованого проектування радіоелектронних пристроїв / Ю.Ф. Зіньковський, Б.М. Уваров // Вісник Національного технічного університету України «КПІ». Серія : Радіотехніка. Радіоапаратобудування. – 2012. – № 50. – С. 36–46.
Нікітчук А.В. Автоматизація розрахунку показників надійності радіоелектронних засобів / А.В. Нікітчук, Б.М. Уваров // Вісник Національного технічного університету України «КПІ». Серія. Радіотехніка. Радіоапаратобудування. – 2013. – № 54. – С. 82–89.
Мандзій Б.А. Автоматизація побудови моделей надійності резервованих та відновлювальних технічних систем / Б.А. Мандзій, Л.Д. Озірковський // Східно-Європейський журнал передових технологій. – 2013. – № 2/4 (62). – С. 44–49.
Шевченко М.В. Використання Google Colaboratory в навчальному процесі технічних дисциплін / М.В. Шевченко, О.Л. Коренівська, В.Б. Бенедицький // Комп’ютерні технології: інновації, проблеми, рішення : Тези VІІ Всеукраїнської науково-технічної конференції, 02–03 грудня. – Житомир : Житомирська політехніка, 2024. – C. 391–392.
Zio E. Reliability engineering: Old problems and new challenges / E.Zio // Reliab. Eng. Syst. Saf. – 2009. – № 94. – Р. 125–141.
Rackwitz R. Reliability analysis. A review and some perspectives / R.Rackwitz // Struct. Saf. – 2001. – № 23. – Р. 365–395.
El Hajj Chehade F. Structural reliability software and calculation tools: A review / F.El Hajj Chehade, R.Younes // Innov. Infrastruct. Solut. – 2020. – № 5. – 29 р.
Machine learning-based methods in structural reliability analysis: A review / S.S. Afshari, F.Enayatollahi, X.Xu, X.Liang // Reliab. Eng. Syst. Saf. – 2022. – № 219. – 223 р.
Improving the analysis of dependable systems by mapping fault trees into Bayesian networks / A.Bobbio, L.Portinale, M.Minichino, E.Ciancamerla // Reliab. Eng. Syst. Saf. – 2021. – № 71. – Р. 249–260.
Zheng Z. Software-hardware embedded system reliability modeling with failure dependency and masked data / Z.Zheng, J.Yang, J.Huang // Comput. Ind. Eng. – 2023. – Vol. 186. – 32 р.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Оксана Леонідівна Коренівська, Василь Борисович Бенедицький, Максим Вікторович Шевченко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського.
