Модель мониторинга технического состояния сложных устройств с применением искусственного интеллекта

Авторы

Дорожко И. В., Мусиенко А. С.^*

Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского, Санкт-Петербург, Россия

*e-mail: vka@mil.ru

Аннотация

В статье предложено применение моделей искусственного интеллекта − байесовских сетей − для расчета и мониторинга надежности сложных технических устройств, имеющим в своем составе схемы с различными типами резервирования: нагруженное и ненагруженное (в котором резервный элемент включается после отказа основного с помощью переключателя). В отличие от классического подхода к расчету надежности систем предложенное применение байесовских сетей позволяет учитывать поступление новой информации об отказах элементов, осуществлять поиск причин отказа всей системы. Кроме учета ошибочного срабатывания и отказа переключателя, есть возможность также учитывать временную задержку срабатывания переключателя. Приводится пример расчета и мониторинга надежности системы управления движением космического аппарата. Предлагаемый подход может быть использован на этапах проектирования систем космического аппарата, для обоснования требований технических заданий, а также в процессе эксплуатации космических аппаратов для решения задач планирования, прогнозирования и т.п.

Ключевые слова:

надежность, ненагруженный резерв, переключатель, байесовская сеть, мониторинг, космический аппарат

Библиографический список

1. Надежность в технике. Надежность объекта. Термины и определения. ГОСТ Р 27.102-2021. – М.: Издательство стандартов, 2021. – 45 с.
2. Половко А.М., Гуров С.В. Основы теории надежности. – СПб.: БХВ-Петербург, 2006. – 702 с.
3. Рябинин И.А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. - СПб: Политехника, 2000. – 248 с.
4. Черкесов Г.Н. Надежность аппаратно-программных комплексов: учебное пособие. – СПб.: Питер, 2005. – 479 с.
5. Перфильев А.С. Пирогов С.Ю., Семенов Е.Н. Перфильев А.С. Анализ эксплуатационной надежности разгонных блоков средств выведения космических аппаратов и пути ее повышения // Труды Военно-космической академии имени А.Ф.Можайского. 2018. № 665. С. 223-230.
6. Кобзарев И.М. Копкин Е.В. Использование меры ценности информации В.И. Корогодина для построения гибких диагностических процедур распознавания технического состояния бортовых систем космических аппаратов // Труды Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского. 2019. № 671. С. 326-337.
7. Дмитриев А.К. Модели и методы анализа технического состояния бортовых систем: учебное пособие. – СПб.: ВИКУ имени А.Ф. Можайского, 1999. – 171 с.
8. Копкин Е.В., Кравцов А.Н., Мышко В.В. Анализ технического состояния космических средств. – СПб.: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2016. – 189 с.
9. Копкин Е.В., Кравцов А.Н., Мышко В.В. Контроль и диагностика космических средств: учебное пособие – СПб.: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2016. – 198 с.
10. Воронцов В.А., Федоров Е.А. Разработка прототипа интеллектуальной системы оперативного мониторинга и технического состояния основных бортовых систем космического аппарата // Труды МАИ. 2015. № 82. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=58817
11. Заведеев А.И. Построение системы управления ориентацией космического аппарата повышенной отказоустойчивости // Труды МАИ. 2012. № 54. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=29687
12. Заведеев А.И., Ковалев А.Ю. Диагностика состояния и принципы повышения отказоустойчивости бортовой системы управления космического аппарата // Труды МАИ. 2012. № 54. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=29688
13. Копейка Е.А., Вербин А.В. Методический подход оценивания вероятности безотказной работы сложных технических систем с учетом характеристик системы контроля на основе байесовской сети доверия // Труды МАИ. 2023. № 128. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=171411. DOI: 10.34759/trd-2023-128-22
14. Брехов О.М., Балян А.В. Методика внедрения неисправностей для анализа работы протокола резервирования бортового маршрутизатора // Труды МАИ. 2015. № 81. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=57913
15. Тулупьев А.Л., Николенко С.И., Сироткин А.В. Основы теории байесовских сетей: учебник. – СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского университета, 2019. – 399 с.
16. Сукар Л.Э. Вероятностные графовые модели. Принципы и приложения / пер. с англ. А.В. Снастина. – М.: ДМК Пресс, 2021. – 338 с.
17. Cowell R.G., Dawid A.P., Lauritzen S.L., Spiegelhalter D.J. Probabilistic Networks and Expert Systems, Springer-Verlag, 1999.
18. Jensen F.V. Bayesian Networks and Decision Graphs, New York, Springer-Verlag, 2001.
19. Pearl J. Probabilistic Reasoning in Intelligent Systems: Networks of Plausible Inference, New York, Morgan Kaufman Publ., 1991.
20. Дорожко И.В., Иванов О.А. Модель системы поддержки принятия решений для диагностирования бортовых систем космического аппарата на основе байесовских сетей // Труды МАИ. 2021. № 118. URL:  https://trudymai.ru/published.php?ID=158259. DOI: 10.34759/trd-2021-118-19
21. Дорожко И.В., Тарасов А.Г., Барановский А.М. Оценка надежности структурно-сложных технических комплексов с помощью моделей байесовских сетей доверия в среде GeNIe // Интеллектуальные технологии на транспорте. 2015. № 3. С. 36–45.
22. Дорожко И.В., Захарова Е.А., Осипов Н.А. Модель оценки вероятности безотказной работы сложных технических комплексов на основе динамических байесовских сетей // Труды Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского. 2019. № 669. С. 216-223.
23. Дорожко И.В., Осипов Н.А., Иванов О.А. Прогнозирование технического состояния сложных технических систем с помощью метода Берга и байесовских сетей // Труды МАИ. 2020. № 113. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=118181. DOI: 10.34759/trd-2020-113-14
24. Лупашко М.Н., Степанов И.В., Тимофеев В.В. Методика определения периодичности использования запасных элементов вычислительной системы военного назначения // Труды Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского. 2021. № 678. С. 310–315.
25. Тимофеев В.В. Надежность автоматизированных систем: учебное пособие. – СПб.: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2017. – 76 с.

Скачать статью