Коробов Отчет 2

Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. Проф. М. А. Бонч-Бруевича» (СПбГУТ)

Факультет Информационных технологий и программной инженерии

Кафедра Программной инженерии

Лабораторная работа 2

По дисциплине: Математические методы и алгоритмы функционирования киберфизических систем

Вариант №7

Выполнил студент:

Яковлев М. А.

ИКПИ-32

Приняла работу:

Коробов С. А.

Дата выполнения:

«13» сентября 2026 г.

Санкт-Петербург

2026 г.

Постановка задачи

В соответствии с вариантом 7 индивидуального задания требуется построить имитационную модель процесса поддержания технического устройства (ТУ) в готовности к применению по назначению. Исходные данные:

· средняя наработка на отказ в режиме поддержания готовности T0g = 700 ч;

· среднее время восстановления Tv = 25 ч;

· периодичность контроля технического состояния tau = 500 ч;

· продолжительность контроля Tk = 10 ч;

· вероятность ложного признания работоспособного объекта неработоспособным alpha = 0.05.

Цель работы: оценить вероятность нахождения ТУ в работоспособном состоянии P, а также исследовать зависимость этой вероятности от периодичности контроля tau и надёжностных характеристик T0g.

Ход работы

1. Создание новой модели. В среде AnyLogic создан новый проект. Единицы модельного времени — часы.

2. Добавление параметров. На диаграмму Main добавлены пять параметров типа double (рис. 1):

1. T0g = 700 (средняя наработка на отказ);

2. Tv = 25 (среднее время восстановления);

3. tau = 500 (периодичность контроля);

4. Tk = 10 (продолжительность контроля);

5. alpha = 0.05 (вероятность ложной тревоги).

Рисунок 1: Параметры

3. Добавление переменных. Добавлены переменные (рис. 2):

1. t1, t3, t6 — для фиксации времени входа в состояния S1, S3, S6;

2. totalReadyTime — суммарное время нахождения ТУ в работоспособных состояниях;

3. P — искомая вероятность.

Рисунок 2: Переменные

4. Построение диаграммы состояний

Созданы состояния (рис. 3):

· S1 — работоспособно, готово к применению;

· S2 — неработоспособно, отказ не выявлен;

· S3 — работоспособно, проводится плановый контроль;

· S4 — неработоспособно, отказ выявлен в процессе контроля;

· S5 — ремонтно-восстановительные работы;

· S6 — послеремонтный контроль.

Настроены переходы (рис. 4):

· S1 → S2 с интенсивностью 1/T0g;

· S1 → S3 с интенсивностью 1/tau;

· S2 → S4 с интенсивностью, учитывающей задержку обнаружения;

· S3 → S4 с интенсивностью 1/T0g;

· S3 → S1 по таймауту Tk при условии randomTrue(1-alpha);

· S3 → S5 по таймауту Tk при условии randomTrue(alpha);

· S4 → S5 с интенсивностью 1/Tk;

· S5 → S6 с интенсивностью 1/Tv;

· S6 → S1 по таймауту Tk при randomTrue(1-alpha);

· S6 → S5 по таймауту Tk при randomTrue(alpha).

В действия при входе/выходе состояний S1, S3, S6 добавлен код для накопления времени в работоспособных состояниях.

Рисунок 3: Состояния и переходы

Рисунок 4: Пример параметров у перехода из первого в третье состояния

5. Настройка вычислительного эксперимента

Конечное время симуляции установлено равным 8760 ч. Добавлено событие raschetP, срабатывающее в момент окончания симуляции, которое вычисляет P = totalReadyTime / 8760. Запуск модели и результат - P = 0.69.

6. Исследование зависимостей

Были проведены дополнительные прогоны модели при варьировании параметров tau (от 200 до 1000 ч) и T0g (от 500 до 1000 ч). Установлено, что: с увеличением периодичности контроля tau вероятность P снижается (растёт время ожидания обнаружения отказа); с увеличением T0g вероятность P возрастает (уменьшается частота отказов) (рис. 5 и 6).

Рисунок 5: Тес тирование при увеличении отказоустойчивости и частоты контроля

Вывод

Рисунок 6: Тестирование при увеличении T0g

В ходе лабораторной работы была построена имитационная модель поддержания ТУ в готовности к применению по назначению в среде AnyLogic. Модель корректно воспроизводит процессы периодического контроля, обнаружения отказов, восстановления и послеремонтной проверки.

Проведённые исследования показали, что для повышения вероятности готовности целесообразно уменьшать периодичность контроля tau (чаще проверять ТУ) и повышать надёжность оборудования T0g.