Кирилл Цыбанов,
менеджер продукта «Надежность», АО «Цифровая мануфактура»
Проектирование надежных и безопасных технических систем является критически важным аспектом во всех отраслях промышленности. Минимизация рисков нештатных ситуаций и простоев, а также прогнозирование их вероятности, являются ключевыми факторами обеспечения долгосрочной эффективности и снижения эксплуатационных затрат. Эффективное решение этой задачи требует применения специализированного программного обеспечения, способного проводить сложные расчеты и анализировать обширные объемы данных.
Стоимость выявления недостатков сложного технического объекта резко возрастает по мере прохождения этапов разработки (рис. 1), поскольку исправление ошибок на ранних стадиях, таких как разработка эскизного или технического проектов, значительно дешевле, чем на этапах испытаний или эксплуатации.
Рис. 1. Стоимость доработок в зависимости от этапов разработки
Цикл только оформления такой документации на изделия средней сложности может занимать до месяца. Большой и технически сложной системы — до нескольких месяцев с привлечением группы специалистов. Цена ошибки — месяцы переработок, в том числе и изменение архитектуры изделия.
В ответ на запросы пользователей о необходимости такого продукта в нашей компании — АО «Цифровая мануфактура» — начали разрабатывать и развивать программный комплекс «Надежность».
ПК «Надежность» развивается в единую среду выполнения всех расчетов надежности и отказобезопасности:
- охват всех стадий жизненного цикла изделия на всех уровнях разукрупнения;
- управление требованиями по надежности и безопасности;
- обеспечение выполнения всего объема работ по требованиям ГОСТ и отраслевых документов;
- сбор и обработка статистики по результатам испытаний и эксплуатации с последующим использованием статистических данных для новых разработок и модификаций.
Начальным шагом в разработке стала реализация функционала, необходимого для решения первоочередных задач, стоящих перед инженерами по надежности и безопасности. А именно: прогнозирование безотказности компонентов, формирование и расчеты структурных схем надежности, выполнение анализа видов и последствий отказов, а также экспорт данных для формирования отчетной документации.
Для прогнозирования безотказности электронных компонентов и механических деталей по общепринятым справочникам (справочник «Надежность ЭКБ ВН 2023», справочник «Надежность ЭКБ ИП 2023», NPRD, NSWC, и др.) предусматривается возможность создания пользовательских библиотек с моделями прогнозирования интенсивностей отказов. Пример интерфейса приведен на рис. 2.
Рис. 2. Интерфейс модуля пользовательских библиотек
Также в ПК «Надежность» интегрирован справочник MIL-HDBK-217F (рекомендуется межгосударственным стандартом по расчету надежности ГОСТ 27.301-95). Это документ, который содержит методологии и рекомендации для оценки надежности электронных компонентов. Справочник полностью переведен нами на русский язык и оцифрован для интеграции в программный комплекс (рис. 3). Это позволяет российским инженерам работать без языкового барьера и снижает риск ошибок интерпретации.
Рис. 3. Справочник MIL-HDBK-217F: оригинальный документ, перевод, интерфейс в программе
Формирование и расчеты структурных схем надежности проводятся в соответствии с ГОСТ Р МЭК 61078-2021. Структурная схема надежности — это графическое представление системы, показывающее взаимосвязи между ее компонентами и их вклад в общую надежность системы. Она используется для анализа надежности и выявления потенциальных узких мест или уязвимостей в системе, являясь наглядным представлением путей успешного функционирования системы.
Схемы в ПК «Надежность» формируются в готовом виде для формирования отчетной конструкторской документации — в полном соответствии с ГОСТ с переносами по строкам и листам необходимого формата (рис. 4).
Рис. 4. Интерфейс рабочей области со структурной схемой надежности
Простой и лаконичный интерфейс позволяет с легкостью работать в программе, например просто перетаскивать спрогнозированные элементы структуры на любое место в структурной схеме надежности (рис. 5).
Рис. 5. Формирование структурной схемы надежности из структуры изделия
Пользователям нет необходимости вручную переписывать результаты расчетов, так как в ПК «Надежность» предусмотрен экспорт результатов расчетов в файл (рис. 6).
Рис. 6. Экспорт результатов расчета надежности в файл
Эффективная разработка такого программного обеспечения требует активного вовлечения будущих пользователей — экспертов в области применения программного обеспечения.
Новые версии ПК «Надежность» отправляются на апробацию специалистам приборостроительных, авиационных, атомных и ракетно-космических отраслей. Пожелания пользователей учитываются в каждом последующем релизе.
Тесное сотрудничество с пользователями обеспечивает нам следующие преимущества:
- гарантировать адекватную реализацию потребностей и требований пользователей;
- создавать интуитивно понятный и удобный пользовательский интерфейс;
- подтверждать точность результатов расчетов с помощью экспертной оценки и отладки;
- получать высокую удовлетворенность и лояльность пользователей к программе.
В целом, участие пользователей в разработке программы расчета надежности является ключевым фактором для создания программы, которая отвечает потребностям пользователей и решает их задачи. Это позволяет создать программу, которая является эффективной, точной и удобной в применении.
Для отечественных пользователей ПК «Надежность» является реальной альтернативой импортным решениям. При этом АО «Цифровая мануфактура» непрерывно развивает и улучшает свое решение, обеспечивая необходимый инструментарий для разработки сложных технических изделий.
