• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Теория форсайт-моделирования в проблеме обеспечения высокой надежности электронного оборудования в космической отрасли

2019

Данный проект показывает возможности  нового применения  новой методологии форсайт в соединении с математическим моделированием физических процессов в космическом электронном оборудовании. Показывается, что существующая теория надежности, построенная на теории вероятностей, не дает  правильного отражения физического состояния электронного оборудования для оценки риска появления отказа какого-либо электрорадиоэлемента космического оборудования. Из-за этого аварии при запуске ракет-носителей и при функционировании спутников на орбитах случаются слишком так часто, что приводит к снижению престижа российской космической отрасли. Вместо расчетов показателей надежности с использованием распространенного экспоненциального закона распределения отказов, применение которого надо доказывать в каждом конкретном случае, что не выполняется, предлагается применять методы математического моделирования взаимосвязанных друг с другом физических процессов, протекающих в космическом электронном оборудовании. Они позволяю достаточно точно определить степени электрических, тепловых и механических нагрузок на электрорадиоэлементы и материалы несущих конструкций и по ним судить о степени надежности этих компонентов.Доказывается, что научная новизна лежит не только в разработке новых методов учета взаимосвязи разнородных физических процессов друг с другом, но и применение  новой методологии форсайта-моделирования, которая позволит выявлять основные факторы, влияющие на развитие физических процессов в динамике, когда возможны пиковые перегрузки электрорадиоэлементов, приводящие к отказам, а следовательно и к авариям космического аппарата. Автор проекта находит не только новое применение разработанной в его научной школе в течение 10 лет Автоматизированной системы обеспечения надежности и качества аппаратуры АСОНИКА, получившей Государственную премию Правительства РФ в области науки и техники, но и впервые сочетает её работу с возможностями методологии форсайта. Это дает дополнительные возможности для оценки надежности на ранних этапах проектирования космического электронного оборудования.Показывается, что в социальном плане аварии при запуске космических ракет-носителей или отказы при функционировании спутников вызывают большой резонанс. Они воспринимаются как отставание космической отрасли от США, Китая и других стран. И действительно, в некоторых направлениях проектирования космических аппаратов используются методы шестидесятых годов ХХ века. К такому направлению относится вероятностный метод расчета надежности электронного оборудования космических аппаратов, который был предложен математиками (Гнеденко Б.В., Коваленко И.Н. и др.) как наиболее простой, основанный на экспоненциальном законе распределения отказов, Недостаток его в том, что он требует доказательства возможности его применения в каждом конкретном случае нового вида аппаратуры, а его параметры - интенсивности отказов электрорадиоэлементов, входящих в электрическую схему оборудования, имеют приближенные значения и требуют поправок в зависимости от внешних тепловых, механических и других воздействий. В результате достоверность полученных вероятностных показателей надежности доказать невозможно. С развитием микроэлектроники элементная база постоянно совершенствуется, а количество элементов в электронном космическом оборудовании возросло до 1 млн. Получается, что в обеспечении высокой надежности современных космических киберфизических систем действительно наблюдается большая отсталость. В данной работе планируется провести исследования, которые на современном научном уровне разработать теорию и методологию обеспечения требуемой высокой надежности электронного космического оборудования на ранних этапах его проектирования. Основы теории и разрабатываемой методологии будут основаны на последних достижениях в математическом моделировании режимов работы электрорадиоэлементов и физических процессов, протекающих в оборудовании. 

Публикации по проекту:


Kofanov Y. N., Sotnikova S. Method of Digital Counterpart Creation of Physical Processes at Productive Foresight Modeling of Cyber-Physical Systems, in: 2020 Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies (MWENT). IEEE, 2020. P. 1-5. doi
Kofanov Y. N., Sotnikova S., Sargsyan G. Investigation Methods of Parameters Random Variations in Control Systems, in: 2019 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). Proceedings. Tomsk : Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics (TUSUR), 2019. P. 1-5. doi
Kofanov Y. N., Vinokurov Y. A., Sotnikova S. Optoelectronic Devices' Thermal Working Modes Providing Method, in: 2019 International Seminar on Electron Devices Design and Production (SED). IEEE, 2019. P. 1-4. doi
Kofanov Y. N., Sotnikova S. The Foresight Modeling in Ensuring High Quality of Space Electronic Equipment, in: 2019 International Seminar on Electron Devices Design and Production (SED). IEEE, 2019. P. 1-6. doi
Kofanov Y. N., Rotkevich A., Sotnikova S. Algorithm of Ensuring Accuracy Indicators of Radioelectronic Devices with Consideration of Thermal Modes, in: Proceedings of the 2019 IEEE International Conference "Quality Management, Transport and Information Security, Information Technologies" (IT&QM&IS). IEEE, 2019. P. 268-272. doi
Yury N. Kofanov, Sotnikova S. Y., Skachko M. A. Development of Unified Morphological Models for the Research of Different Physical Processes in Electronic Systems, in: Proceedings of the 2019 IEEE International Conference "Quality Management, Transport and Information Security, Information Technologies" (IT&QM&IS). IEEE, 2019. P. 273-276. doi
Kofanov Y. N., Sotnikova S. Y., Sargsyan G. A. Method of Foresight Modeling in Electronic Space Projects, in: Proceedings of the 2019 IEEE International Conference "Quality Management, Transport and Information Security, Information Technologies" (IT&QM&IS). IEEE, 2019. P. 264-267. doi
Kofanov Y. N., Kozlova E. Y., Poluyko E. Y., Mirzoyan L. E., Malievskaya V. K., Avdeyenkov V. A. The Method of Modeling Thermal Process for High Reliability On-Board Radio-Electronic Systems, in: 2020 Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies (MWENT). IEEE, 2020. P. 1-6. doi