ОБ УЧЕТЕ СВОЙСТВА НЕОБРАТИМОСТИ ПРОЦЕССОВ В ЗАДАЧАХ ОЦЕНКИ
ДОЛГОВЕЧНОСТИ СТРУКТУРНО И ФУНКЦИОНАЛЬНО СЛОЖНЫХ СИСТЕМ 

Острейковский Владислав Алексеевич, доктор технических наук, профессор, кафедра информатики и вычислительной техники, Сургутский государственный университет (Россия, г. Сургут, ул. Ленина, 1), ova@surgu.ru
Шевченко Елена Николаевна, кандидат физико-математических наук, доцент, кафедра информатики и вычислительной техники, Сургутский государственный университет,(Россия, г. Сургут, ул. Ленина, 1), elenan_27@mail.ru

517.98:519.2:621.039

DOI

10.21685/2307-4205-2020-3-5

Актуальность и цели. В последние десятилетия XX в. появилась новая наука – физика неравновесных процессов, оперирующая новыми понятиями: самоорганизация и диссипативные структуры, и по-новому описывающая однонаправленность времени (стрелу времени) и термин «необратимость». Этот термин тесно связан с центральным принципом книг [1–3]: асимметрией времени и оператором внутреннего времени, следовательно, с сущностью понятия долговечность в терминах надежности и безотказности и эффективности структурно и функционально сложных систем (СФСС) и, что особенно важно, критически важных технических систем. В своей книге [1], первое издание которой вышло в свет еще в 1980 г., нобелевский лауреат И. Р. Пригожин изложил формулировку трех главных тезисов для включения необратимости как фундаментального принципа современной науки: необратимые процессы столь же реальны, как и обратимые; необратимые процессы играют существенную конструктивную роль в физическом мире; необратимость глубоко связана с динамикой. Прошла почти половина века после этого события, а учет эволюции времени как главного фактора в инженерных расчетах конструкций систем практически нигде не используется. В подавляющем большинстве государственные стандарты по вопросам долговечности как в нашей стране, так и за рубежом по-прежнему основаны на методах классической динамики теорий длительной прочности. Такие методы, конечно, необходимы, однако перспективные вопросы учета эволюции времени в модусах «прошлое – настоящее – будущее» для объектов, сроки примене ния которых могут исчисляться многими десятилети ями (а таких уже немало), бесспорно, должны стать достижениями соответствующих НИИ и КБ. Поэтому  целью данной статьи является анализ свойств необратимости процессов именно на всех этапах жизненного цикла СФСС в свете оценки таких показателей долговечности, как ресурс, срок службы и их остаточные значения в современной проблеме времени «прошлое – настоящее – будущее».
Материалы и методы. Для реализации этой идеи проведен краткий анализ существующих подходов к оценке долговечности сложных систем с применением теории операторов функционального анализа.
Результаты. В статье подробно проанализированы детерминированные и вероятностные концепции природы времени и роль закономерностей необратимых процессов в этих концепциях.
Выводы. 1. Систематизированы следствия из принятия второго начала термодинамики как фундаментального факта. 2. Хаос к несводимому вероятностному описанию динамических систем. 3. Оператор внутреннего времени Т – это нелокальный оператор, порождающий новое описание классической динамики для сильно неустойчивых систем. 4. Применение оператора внутреннего времени системы позволяет по-новому оценивать «возраст» оборудования СФСС, соответствующий средним значениям таких показателей долговечности, как ресурс, срок службы и их остаточные значения.

Ключевые слова

необратимость, операторы эволюции и внутреннего времени, модусы времени «прошлое – настоящее – будущее», долговечность, ресурс, срок службы.

 Скачать статью в формате PDF

1. Пригожин, И. Р. От существующего к возникающему: время и сложность в физических науках : пер. с англ. / И. Р. Пригожин ; под ред., с предисл. и послесл. Ю. Л. Климонтовича. – Изд. 2-е, доп. – Москва : Едиториал УРСС, 2002. – 288 с.
2. Пригожин, И. Время, хаос, квант. К решению парадокса времени : пер. с англ. / И. Пригожин, И. Стенгерс. – Изд. 5-е. – Москва : Едиториал УРСС, 2003. – 240 с.
3. Пригожин, И. Конец неопределенности. Время, хаос и новые законы природы / И. Пригожин. – Ижевск : Ижевская республиканская типография, 1999. – 216 с.
4. Больцман, Л. Избранные труды / Л. Больцман. – Москва : Наука, 1984.
5. Ньютон, И. Математические начала натуральной философии // В кн.: Крылов А. Н. Собрание трудов. Т. 7. – Москва – Ленинград : Изд-во АН СССР, 1936.
6. Храмов, Ю. А. Клаузиус Рудольф Юлиус Эмануэль (Clausius Rudolf Julius Emanuel) // Физики : Биографический справочник / под ред. А. И. Ахиезера. – Изд. 2-е, испр. и доп. – Москва : Наука, 1983. – 400 с.
7. Острейковский, В. А. Старение и прогнозирование ресурса оборудования атомных станций / В. А. Острейковский. – Москва : Энергоатомиздат, 1994. – 288 с.
8. Острейковский, В. А. Математическое моделирование эффекта асимметрии внутреннего времени в теории долговечности структурно и функционально сложных критически важных систем / В. А. Острейковский, Е. Н. Шевченко // Итоги науки. Выпуск 37 : избр. тр. междунар. симп. по фундаментальным и прикладным проблемам науки. – Москва : РАН, 2018. – С. 69–111.
9. Острейковский, В. А. Необратимость процессов как важнейшее свойство модусов внутреннего времени сложных систем / В. А. Острейковский, Е. Н. Шевченко // Региональная информатика (РИ – 2018).
XV Санкт-Петербургская международная конференция «Региональная информатика (РИ – 2018)» (Санкт-Петербург, 24–26 октября 2018 г.) : материалы конф. СПОИСУ. – Санкт-Петербург, 2018. – С. 252–254.
10. Антонов, А. В. Ресурс и срок службы оборудования энергоблоков атомных станций (на примере энергоблоков Смоленской АЭС) / В. А. Антонов, В. А. Острейковский. – Москва : Инновационное машиностроение, 2017. – 536 с.
11. Гиббс, Дж. В. Термодинамика. Статистическая механика. – Москва : Наука, 1982.
12. Terrell, L. H. Interacting enzyme systems at steady state: Location of the phase / L. H. Terrell, Chen Yi-Der // J. Chemistry Proc. Nati. Acad. Sci. USA. – 1978. – Vol. 75, № 7. – P. 3015–3018.
13. Колмогоров, А. Н. Об аналитических методах в теории вероятностей / А. Н. Колмогоров // Успехи математических наук. – 1938. – Вып. 5. – С. 5–41.
14. Острейковский, В. А. Феномен асимметрии времени в теории неустойчивых и необратимых процессов сложных динамических систем : монография / В. А. Острейковский. – Сургут : Печатный мир, 2017. – 268 с.
15. Острейковский, В. А. Операторы энтропии, преобразования и внутреннего времени в теории долговечности сложных систем / В. А. Острейковский, Е. Н. Шевченко // Фундаментальные и прикладные проблемы науки : материалы XIV Междунар. симп. – Москва : РАН, 2019. – С. 91–98.
16. Острейковский, В. А. Феномен асимметрии внутреннего времени с учетом неустойчивости и необратимости процессов в теории прогнозирования состояния сложных динамических систем / В. А. Острейковский, С. А. Лысенкова, Е. Н. Шевченко // Надежность и качество сложных систем. – 2019. – № 1 (25). – С. 3–10.
17. Острейковский, В. А. О возможности использования эффекта асимметрии времени в задачах оценки долговечности сложных технических систем / В. А. Острейковский, С. А. Лысенкова, Е. Н. Шевченко // Надежность и качество сложных систем. – 2019. – № 1. – С. 21–34.
18. Особенности разработки макромоделей надежности сложных электронных систем / Н. К. Юрков, А. В. Затылкин, С. Н. Полесский, И. А. Иванов, А. В. Лысенко // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. – 2014. – Т. 1. – С. 101–102.
19. Лысенко, А. В. Методика проведения испытаний для определения динамических характеристик БРЭА / А. В. Лысенко, Г. В. Таньков, В. А. Трусов, И. И. Кочегаров // Труды Международного симпозиума
Надежность и качество. – 2018. – Т. 2. – С. 106–108.