ПРОГРАММНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС «Функциональный Анализ Надежности Техники» (ПТК ФАНАТ). Автоматическое построение дерева отказов и дерева функций.
ФАНАТ Light


ОАО «Программпром» продолжает развивать свою продуктовую линейку и предлагает свою новую разработку: Программно-технологический комплекс «Функциональный Анализ Надежности Техники» (ПТК ФАНАТ).
СВИДЕТЕЛЬСТВО о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012618522.

Далее представлена ПРЕЗЕНТАЦИЯ Программно-технологического комплекса «Функциональный Анализ Надежности Техники» (ПТК ФАНАТ). Переход к следующему слайду осуществляется левой клавишей мыши.

Цели разработки ПТК ФАНАТ: Анализ и оценка рисков функционирования сложных технических систем на основе полного, однозначного и объективного перечня (множества) возможных видов нарушения их функционирования.

Рассматриваемые задачи:

  • Оценка соответствия требованиям по безопасности функционирования с формированием необходимой доказательной документации.
  • Анализ, мониторинг и управление рисками при нарушениях функционирования объектов.
  • Оценка необходимых и достаточных расходов на поддержание необходимого уровня безопасности функционирования объектов.

Метод решения: Уникальная технология (патент РФ, международная заявка), обеспечивающая автоматизированное определение полного множества возможных нарушений функционирования технической системы произвольной сложности с операторами.

Этапы развития (№ версии, год, основные функции):

  • Версия 1.0,  2004г.  Однопользовательская версия, реализующая технологию приведения и основанная на следующих основных этапах:
    • Формирование модели структуры объекта.
    • Формирование моделей нарушенного функционирования элементов структуры объекта.
    • Формирование модели нарушенного функционирования объекта.
    • Анализ критичности нарушений функционирования объекта на основе сформированной модели нарушенного функционирования.
    • Формирование отчетных документов.
  • Версия 2.0,  2006г.  Версия для локальной сети с серверной частью, содержащей БД моделей элементов и БД, описывающую свойства анализируемого изделия (например, ВС конкретного типа).
  • Версии 2.1, 2.2, 2.3,  2008г.  Дальнейшая автоматизация пользовательской технологии выполнения оценки безопасности функционирования объекта. Развитие БД моделей элементов. Совершенствование пользовательских технологий.
  • Версия 2.4,  2010г.   Интеграция функций автоматического построения дерева отказов и дерева функций.
  • Версия 2.5,  2013г.  Версия, ориентированная на формирование документов FHA, PSSA, SSA.
  • Версия 2.8,  2013г.  Оценка эксплуатационных рисков на основании модели надежности и безопасности.
  • Версия 3.0,  2014г.  Модуль АЛП.

Презентация релиза 2.5 состоялась 11 апреля 2013 года в учебном центре ОАО "Программпром" и вызвала большой интерес среди специалистов, занимающихся проблемами отказобезопасности технических объектов.

В 2012 г. получен ПАТЕНТ на изобретение № 2447488 "Способ и система построения модели нарушенного функционирования технического объекта и машиночитаемый носитель". Запатентованные методы стали основой для разработки ПТК ФАНАТ.

Совместное использование ранее разработанных в ОАО «Программпром» Программного Изделия РУСЛАН, Интегрированной системы сбора данных об эксплуатации (ИССДЭ), Автоматизированной системы материально-технического обеспечения (АС МТО) и вновь созданного ПТК ФАНАТ обеспечивает возможность анализа показателей надежности авиационной техники на всех этапах жизненного цикла ВС и комплектующих изделий. Программный продукт ФАНАТ является программно-технологическим комплексом для проведения анализа надежности и безопасности функционирования технического объекта (в нашем случае – воздушного судна). Инструментом проведения анализа надежности и безопасности является анализ функциональных отказов, а методической основой - методы приведения и достраивания событий. В рамках метода приведения даются формализованные определения ряду понятий и терминов, используемых при проведении анализа. В связи с этим указанные понятия и термины приобретают строгий характер, и, самое главное, однозначно определяются для конкретной конструкции системы ВС. При проведении анализа функциональных отказов на основе метода приведения решаются следующие проблемы:

  1. Решена проблема полноты перечня ФО, и определение перечня ФО перестает быть своего рода «искусством», а становится инженерным методом.
  2. Перечень ФО перестает зависеть от квалификации исполнителя, его взглядов на понятие «функция системы» и других индивидуальных навыков исполнителя.
  3. Метод приведения позволяет автоматизировать процесс определения перечня ФО системы и их причин.

Метод достраивания позволяет:

  1. Формализовать выполнение оценки критичности отказов.
  2. Определить влияние различных событий (не только отказов) на критичность самих отказов.
  3. Разработать модель критичности каждого отдельного отказа.

Напомним, что целью проведения АФО является формирование Модели надежности и безопасности полета (МНиБ) ВС. МНиБ описывает свойства надежности и безопасности полета, заложенные в конструкцию ВС при его разработке, и используется на всем жизненном цикле ВС для контроля и поддержания эксплуатационных и потребительских характеристик ВС в конкретных условиях эксплуатации. МНиБ учитывает все возможные нарушения функционирования комплектующих изделий (КИ) систем ВС и описывает последствия этих нарушений с позиции обеспечения безопасности полета, регулярности полета, регулярности вылета, системы технического обслуживания (СТО), послепродажного обслуживания (ППО) и др. В полной мере этим требованиям отвечает МНиБ на основе анализа функциональных отказов (АФО) систем ВС. Следует отметить, что МНиБ требуется не только для сертифицированных ВС. Каждое ВС, на которое распространяются процедуры поддержания летной годности (ЛГ), требования эффективности эксплуатации, послепродажного обслуживания (ППО) должно иметь МНиБ.

МНиБ описывает связь характеристик надежности и безопасности полета ВС со следующими обобщенными параметрами, характеризующими конкретный тип ВС в конкретной авиационно-транспортной системе (АТС):

  • Конструктивное «лицо (облик)» ВС.
  • Система технического обслуживания.
  • Система применения ВС (в т.ч. система материально-технического обеспечения МТО).
  • Эксплуатационная документация ВС.
  • Система контроля уровня надежности и безопасности полета в эксплуатации.
  • Система поддержания летной годности ВС.

МНиБ ВС обеспечивает решение следующих задач:

  • Оценка показателей надежности и безопасности полета в процессе проектирования «в режиме реального времени», т.е. одновременно с проработкой конструкции, появлением вариантов, модификаций и т.д.
  • Разработка программ исследования (расчетов, моделирования, испытаний) последствий возможного нарушения функционирования систем и агрегатов.
  • Определение перечня отказов для разработки рекомендаций РЛЭ.
  • Сертификация по отказобезопасности.
  • Определение допустимых методов ТО комплектующих изделий.
  • Определение состава видов работ при ТО ВС с позиции безопасности полета.
  • Формирование перечня особо ответственных агрегатов, деталей и узлов.
  • Формирование Перечня минимального оборудования (MMEL).
  • Контроль с позиций надежности и безопасности полета условий отработки ресурса и срока службы в процессе эксплуатации.
  • Расследование авиационных инцидентов и происшествий.
  • Контроль облика конструкции ВС и его систем и ЭТД в процессе испытаний и эксплуатации.
  • Оценка надежности и безопасности полета в процессе эксплуатации с учетом возраста отдельного ВС и парка ВС данного типа в целом.
  • Оценка эффективности эксплуатации ВС с учетом особенностей и условий эксплуатации конкретной авиакомпании.
  • Разработка процедур поддержания летной годности в процессе эксплуатации.
  • Обеспечение процедур ППО и интегрированной логистической поддержки (ИЛП) в части данных, связанных с характеристиками надежности и безопасности полета.
  • Формирование информационного обеспечения процедур поддержания летной годности, ППО и ИЛП.

Т.о., МНиБ является основой для всех работ, связанных со свойствами надежности и безопасности полета, на всем жизненном цикле ВС.


СИСТЕМА ФАНАТ.

Система ФАНАТ (Функциональный Анализ Надежности Техники) представляет собой программный продукт ОАО «Программпром». Функционирует система в локальной сети в среде Windows 2000 и выше на основе БД ACCESS 2000 и выше.

Назначение системы.

Система предназначена для автоматизированного формирования МНиБ произвольного технического объекта (в данном случае ВС) и формирования документов, основанных на характеристиках надежности комплектующих изделий и оценки возможных последствий функциональных отказов, необходимых для определения соответствия объекта предъявляемым требованиям по надежности и безопасности на всех этапах его жизненного цикла.

Функции системы.

Функционирование системы охватывает все этапы жизненного цикла ВС: проектирование, испытания, сертификация, производство, эксплуатация. Система решает следующие задачи:

  1. Автоматизированная оценка характеристик надежности, безопасности полета, контролепригодности и эксплуатационной технологичности ВС на всех этапах его жизненного цикла.
  2. Формирование доказательной документации по отказобезопасности в соответствие с АП, FAR, JAR и др. нормами летной годности ВС.
  3. Определение перечня отказов для разработки рекомендаций РЛЭ.
  4. Формирование Перечня минимального оборудования (MMEL) и его обоснование.
  5. Формирование плана ТО систем ВС в соответствие с MSG-3.
  6. Определение затрат, необходимых для обеспечения и поддержания требуемых характеристик надежности, безопасности полета, контролепригодности и эксплуатационной технологичности ВС на всех этапах его жизненного цикла, выявления возможных средств и методов для снижения этих затрат в рамках ИЛП.
  7. Обеспечение взаимодействия с автоматизированными системами сбора и обработки информации об эксплуатационной надежности.
  8. Контроль динамики изменения характеристик надежности, безопасности полета, контролепригодности и эксплуатационной технологичности в процессе эксплуатации.
  9. Выявление необходимости проведения мероприятий для поддержания требуемого уровня значений характеристик надежности, безопасности полета, контролепригодности и эксплуатационной технологичности в процессе эксплуатации.
  10. Формирование и пополнение базы данных характеристик надежности и безопасности полета на уровнях агрегат – система ВС – ВС.

Уникальной особенностью ПТК ФАНАТ является возможность автоматического построения дерева отказов в графической форме, используя для этого специально разработанное ПО, встроенное в ПТК ФАНАТ.

Для проведения анализа логистической поддержки (АЛП) реализовано автоматическое построение логистической структуры функции (ЛСФ) изделия.

Результаты работы системы.

Результатом работы системы являются следующие данные:

  • Полный перечень функциональных отказов (ФО) объекта.
  • Для каждого комплектующего изделия (КИ):
    • влияние каждого вида отказа (ВО) на безопасность полета (степень опасности и вероятность), выполнение полетного задания, готовность к вылету;
    • возможность и необходимость контроля каждого ВО в полете и на земле;
    • необходимые виды работ при ТО изделия (по MSG-3).
  • На этапе проектирования формируется модель надежности и безопасности полета, которая отслеживается на протяжении всего жизненного цикла изделия.
  • На протяжении всего жизненного цикла формируется и сопровождается база данных логистической поддержки жизненного цикла изделия, в том числе для формирования электронной ЭТД. Такая БД необходима для функционирования любой системы ИЛП.


В 2008-2009 г.г. была осуществлена опытная эксплуатация ПТК ФАНАТ на ОАО «МВЗ им. М.Л. Миля» и на ОАО «АК им. С.В. Ильюшина». В 2011 г. ОАО "Программпром" заключило с ОАО "АК им. С.В. Ильюшина" лицензионное соглашение, дающее последнему право использовать ПТК ФАНАТ в целях проведения АФО при разработке новых образцов авиационной техники. В рамках опытной эксплуатации:

  • Проведен анализ функциональных отказов по отдельным системам ВС.
  • Проведен анализ по выбору методов технической эксплуатации и состава работ по техническому обслуживанию (MSG-3) для одной из систем ВС.
  • Проведен анализ по формированию перечня минимального оборудования (MMEL) для одной из систем ВС.

В Технических отчетах по результатам опытной эксплуатации было отмечено, что

  1. ПТК ФАНАТ позволяет проводить комплексный анализ систем ВС, включающий:
    • Анализ функциональных отказов, включая:
      • формирование модели надежности;
      • анализ видов отказов;
      • анализ взаимовлияния;
      • анализ взаимосвязей.
    • Анализ контролепригодности.
    • Анализ по выбору методов технической эксплуатации и состава работ по техническому обслуживанию (MSG-3).
    • Анализ сертификационных требований по техническому обслуживанию (CMR).
    • Анализ по формированию перечня минимального оборудования (MMEL).
  2. Результаты проведения указанных видов анализа обеспечивают решение следующих основных задач при разработке АТ:
    • Оценка уровня надежности и безопасности спроектированных систем.
    • Разработка доказательной документации на соответствие сертификационным требованиям по отказобезопасности.
    • Подготовка рекомендаций по действиям летного экипажа в сложных и аварийных ситуациях (особых случаях) в полете для включения в соответствующий раздел «Руководства по летной эксплуатации».
    • Оценка уровня контролепригодности и определение категории скрытых от летного экипажа видов отказов систем.
    • Проведение работ по выбору методов технической эксплуатации и состава работ по техническому обслуживанию (MSG-3) в рамках сертификационных работ Совета по вопросам технического обслуживания (MRB).
    • Разработка перечней минимального оборудования (MMEL).
    • Подготовка данных для формирования базы данных анализа логистической поддержки, в части данных по надежности, контролепригодности, анализа по MSG-3, MMEL.


Вместе с тем среди предложений по развитию функциональности ПТК ФАНАТ содержится пожелание разработать и включить в программный продукт ФАНАТ функцию формирования отчетных документов по формам рабочих листов в соответствии с ГОСТ 27.310-95 (аналог стандарта MIL-STD-1629A) по проведению АВПО/АВПКО (FMEA/FMECA). Это во многом связано с тем, что иностранные партнеры и заказчики привыкли к форме проведения анализа безопасности в соответствии с ARP 4761. Этот документ предусматривает выполнение оценки безопасности системы (SSA – System safety assessment) c использованием результатов некоторых других работ, в том числе АВПО/АВПКО (FMEA/FMECA). Проанализировав технологию работ по ARP 4761 мы пришли к выводу, что соответствующие документы могут быть получены в рамках ПТК ФАНАТ в режиме генерации отчетов без изменения технологии работы по проведению АФО. Соответствующие функции будут включены в очередную версию ПТК ФАНАТ. В этой связи принято решение и о доработке другого продукта ОАО «Программпром» - системы ИССДЭ (Интегрированная система сбора данных об эксплуатации). ИССДЭ обеспечивает совместную работу по сбору и анализу данных эксплуатации всех участников процесса поддержания летной годности ВС (разработчика ВС, эксплуатанта, разработчиков КИ, ремонтные предприятия) в едином информационном пространстве. Доработка заключается во включении в ИССДЭ функции FRACAS (генерация отчетов по надежности и отслеживание мероприятий). Т.о. ПТК ФАНАТ с функцией генерирования отчетов в соответствии с ARP 4761 и ИССДЭ с функцией FRACAS обеспечивают проведения анализа надежности и безопасности ВС в соответствии с отечественной и зарубежной практикой.

ПТК ФАНАТ имеет следующие преимущества перед продуктами фирм ALD (Израиль), Relex (США), ReliaSoft (США) и другими, представленными на мировом и отечественном рынках и применяемыми для указанных выше целей:

  • Интегрированное решение указанных задач в рамках одного продукта.
  • Понятный конструктору интерфейс, не требующий специальных знаний.
  • Непрерывная поддержка и сопровождение.
  • Использование 50-летнего отечественного опыта работ по надежности и безопасности полета.
  • Трудоемкость выполнения работ и формирования требуемых документов в 6-8 раз меньше.
  • Значительно более низкая стоимость в сопоставимых конфигурациях.

ПТК ФАНАТ предназначен для инженеров-разработчиков ВС и его систем. Его интерфейс оперирует естественными для них понятиями. Но, конечно, для эффективной работы требуется подготовка. С этой целью в учебном центре ОАО «Программпром» проводится демонстрация возможностей ПТК ФАНАТ и обучение работе с ним.

ФАНАТ Light

Функциональность ФАНАТ Light соответствует типичным представленным на рынке продуктам для анализа надежности и безопасности полета, не являющимся модельно ориентированными (modelbased), т.е. формирование деревьев неисправностей (FTA) на основании видов отказов компонентов системы (FMEA/FMES).

Однако есть важные отличия. FTA автоматически формируются на основании логических уравнений, для разработки которых в ФАНАТ Light есть удобные средства автоматизации. Таким образом, у пользователя помимо деревьев отказов остаются логические уравнения. Логические уравнения полезны сами по себе во многих приложениях, в том числе для проведения анализа логистической поддержки изделия. Кроме того, в ФАНАТ Light логические уравнения легко корректируются и, следовательно, автоматически корректируются деревья отказов.

Функциональность ФАНАТ Light делает его простым и удобным инструментом макетирования анализа отказобезопасности и быстрого анализа вариантов построения (архитектуры) системы.

ФАНАТ Light является гибким инструментом и настраивается под конкретного пользователя в том, что касается импорта исходных данных и экспорта результатов.

Стоимость ФАНАТ Light заметно ниже стоимости продуктов со сравнимой функциональностью, представленных на рынке.

На наш взгляд ФАНАТ Light может быть интересен многим разработчикам составных частей конечных изделий (например, ВС):

  • как инструмент, позволяющий в короткие сроки подготовить необходимую отчетную документацию, содержащую FMEA/FMES + FTA и анализ функциональных отказов;
  • как инструмент быстрого сравнительного анализа вариантов архитектуры разрабатываемой системы.

COPYRIGHT © PROGRAMMPROM
DESIGN © WEBMAN