К.т.н. Гольдштейн Ю.М.

Институт технической механики НАН и НКА Украины, Украина

ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА В УПРАВЛЕНИИ
РЕСУРСОМ СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Методы оценки ресурса не могут воздействовать на физический ресурс сложной технической системы. Воздействовать на физический ресурс можно только изменением ее физического состояния или условий ее работы.

Однако, как показывает практический опыт, во многих конкретных случаях уточненная оценка ресурса позволяет избежать воздействия на физический ресурс сложной системы (которое, как правило, связано с большими временными и материальными затратами и может привести к большим экономическим убыткам).

Объективные предпосылки для обоснования возможности продолжения эксплуатации конструкции на основе уточненных оценок ее ресурса заключаются в следующем:

Во-первых, принятая в современной технике концепция ресурсного проектирования содержит положения, обеспечивающие консервативность при проектировании системы и ее подсистем. В соответствии с этой концепцией назначенный ресурс эксплуатации, как правило, превышает назначенный срок службы, а проектный ресурс, как правило, больше назначенного ресурса. Физический же ресурс конструкции, должен быть существенно больше как назначенного срока службы, так и проектного и назначенного ресурса.

Во-вторых, при проектном обосновании ресурса конструктор ориентируется на так называемые номинальные исходные характеристики, которые соответствуют минимально допустимым прочностным свойствам материала конструкции и максимально неблагоприятным условиям эксплуатации. После изготовления и начала эксплуатации появляется возможность использовать не номинальные, а фактические исходные данные и на этом пути, как правило, уменьшить консерватизм проектных оценок ресурса.

В-третьих, при проектировании практически невозможно реализовать принцип равноресурсности системы, в связи с чем. большая ее часть обладает существенной избыточной ресурсоспособностью.

В-четвертых, при проектировании используют запасы прочности, которые могут быть уменьшены при получении уточненных данных о геометрии конструкции, свойствах материала, из которого она изготовлена, условий ее эксплуатации, а также получении положительного опыта ее предшествующей эксплуатации.

В-пятых, в связи с научно-техническим прогрессом во время эксплуатации может появиться возможность применить более совершенные методики расчета по сравнению с методиками, использованными на стадии проектирования.

При уточнении оценок ресурса возникает необходимость в решении следующих группы ресурсных задач (в зависимости от условий эксплуатации):

1) оценка остаточного ресурса при эксплуатации в номинальных условиях;

2) оценка остаточного ресурса по фактическому состоянию металла, когда эксплуатация проводится в номинальных условиях в пределах назначенного срока службы;

3) уточненная оценка остаточного ресурса, когда имелись отклонения от номинальных требований к условиям эксплуатации и состоянию элементов конструкции;

4) оценка остаточного ресурса для условий эксплуатации, существенно отличающихся от проектных, или для состояния металла (или конструкции), не соответствующего требованиям технических условий.

В рамках системной методологии можно выделить четыре этапа работ по управлению ресурсом сложных технических систем.

На первом этапе выполняются работы, предусмотренные существующей технологией ресурсного проектирования и обеспечения ресурса во время эксплуатации. Выполнение работ по оценке и обеспечению ресурса, предусмотренных указанными технологиями (а также и соответствующими нормативными документами), является обязательным этапом системного подхода. Этот этап должен выявить и обеспечить ресурсные характеристики, которые можно назвать базовыми.

В связи с тем, что определенный и обеспеченный указанным выше способом базовый ресурс может существенно отличаться от фактического в неконсервативную сторону, в системном подходе предусмотрен второй этап работ, цель которого — уточнить оценку индивидуального остаточного ресурса эксплуатации рассматриваемого элемента сложной технической системы с помощью данных о состоянии металла и других методов.

Третий этап системной технологии предусмотрен для элементов конструкций, исчерпавших ресурс эксплуатации из-за физического износа (наличие трещин или других дефектов сплошности, коррозионные повреждения и т.п.) или в случае, когда уточненный индивидуальный остаточный ресурс оказался меньше требуемой величины. На этом этапе происходит выбор и обоснование дополнительных мероприятий с целью повышения ресурсоспособности системы.

Критерием приемлемости мероприятия служит возможность обеспечить с его использованием нужный ресурс и экономическую целесообразность.

Заключительный четвертый этап работ предусматривает анализ безопасности эксплуатации конструкции.

Эти работы выполняют в обязательном порядке для случая исчерпания ресурса при моральном износе, невозможности обеспечения нормативных запасов прочности, а также при других существенных отклонениях в состоянии металла конструкции или условий эксплуатации от требований нормативно технической документации.

По результатам работ четвертого этапа могут быть назначены дополнительные компенсирующие мероприятия.