4.5 Экспертно-факторный подход к оценке и прогнозированию долговечности организационно-технических систем и их элементов.

Данный подход применим при оценке показаний надежности ОТС и ее элементов на этапе проектирования. При этом представляется возможным учитывать различные факторы, определяющие, по мнению экспертов, степень их влияния на показатели надежности, определять наивыгоднейшие сочетания управляемых факторов для оценки и пересмотра структур ОТС с учетом информации, полученной в ходе испытаний и эксплуатации.

Практическим препятствием для применения данного подхода является ограниченность знаний экспертов и скудность сведений о факторах и новых ОТС.

Процедура факторно-аналоговой оценки включает следующие этапы:

1. Составление перечня факторов, определяющих, по мнению экспертов, значения рассматриваемых показателей. В перечне этих факторов включается все те, которые выявлены в ходе эксплуатации прототипа или предшественника.

2. Определение верхних и нижних оценок параметров, характеризующих воздействия перечисленных факторов. Качественное влияние факторов, не поддающихся измерению, оцениваются просто +1, -1 или 0, что отвечает верхнему, нижнему и среднему уровням.

3. Ранжирование факторов, заключающееся в определении из них наиболее важных с точки зрения экспертов.

4. Составление плана факторного эксперимента, обработка результатов которого дает возможность вычисления коэффициентов уравнения регрессия:

,

где y – прогнозируемый показатель; х₁, х₂, … , х_m – значения факторов; b₀ – среднее значение оцениваемого показателя; b₁ , b₂ , …, b_m– коэффициенты; m – число учитываемых факторов.

Количество экспериментов связано с числом m факторов. При росте m число экспериментов возрастает.

Планы экспериментов должны быть оптимальными. В литературе приводятся примеры оптимальных планов для различного числа факторов (Налимов В.В. Теория экспериментов.М.:1971.-207с.) [12, 14].

5. Проведение запланированных экспериментов осуществляется мысленно на этапе проектирования. Мысленный эксперимент предполагает, что эксперты, рассматривая сочетания различных факторов, могут давать оценки показателей y_i, отличаются от оценок, даваемых ими в случае другого сочетания факторов, то есть в другом опыте.

6. Обрабатывая результаты эксперимента, получают значения коэффициентов b₀ и b_i (см. п.4), проверяют их значимость (по критерию Стьюдента) [2,5,14,22] и затем на их основе составляют уравнения регрессии (см. п.4) и дают оценки показателей для предполагаемых вариантов ОТС.

7. Полученное уравнение регрессии для данного элемента ОТС позволяет оценить влияния факторов, отбросить незначимые и рекомендовать меры по совершенствованию (доработке) элемента ОТС в сторону улучшения показателя y, если полученная оценка хуже заданной или достигнутой в аналогах.

Указанная выше процедура существенно упрощается применительно к трёхфакторному эксперименту.

Пример. Необходимо оценить влияние на срок службы комплекса летательного аппарата (см. рис 1.1) трех факторов:

Х₁– атмосферные условия: х₁ = +1 – благоприятные, х₁=0 – средние, х₁=-1 – неблагоприятные;

Х₂– культура эксплуатации (пользования): х₂=+1 высокий уровень, х₂ =0 – средний уровень; х₂=-1 – низкий уровень;

Х₃ – моральный износ: х₃=+1 – комплекс находится на уровне мировых образцов или превосходит их, х₃=-1 - комплекс отстает от мировых образцов, х₃=0 –по каким-либо причинам уровень комплекса не установлен.

Согласно нормативным документам срок службы данного комплекса определен в 20 лет. В первом опыте можно считать, что неблагоприятные атмосферные условия и низкая культура эксплуатации снижают сроки службы, а соответствие комплекса ЛА мировым образцам откладывает его списание на некоторый срок. Экспертная оценка в этом случае дается равной 7 годам.

Во втором эксперименте считается, что благоприятные атмосферные условия компенсируется низкую культуру эксплуатации. Тогда срок службы будет определяться моральным старением. Экспертная оценка срока службы в этом случае принимается равной 8 годам.

В третьем опыте находят из того, что высокая культура эксплуатации противостоит неблагоприятным атмосферным условиям. С другой стороны, морально устаревшие объекты и элементы подлежат замене в первую очередь на тех комплексах ЛА, где есть опасность возникновения аварий из-за технического несовершенства. Экспертная оценка срока службы в этом случае составит 8 лет.

В четвертом случае благоприятное сочетание факторов ведет к увеличенного срока службы. По мнению экспертов, это увеличение вряд ли может превзойти установленный срок службы более чем в два раза. Тогда оценка будет равна 40 годам.

Результат указанного эксперимента сведен в таблицу 4.1

Таблица 4.1 – Таблица факторного эксперимента при трех фактах.

Уравнение регрессии, полученное по результатам обработки рассмотренных выше мысленных экспериментов, имеет вид

(4.27)

Анализ полученного уравнения (4.27) показывает, что срок службы, равный 20 годам достигает только при благоприятном сочетании факторов.

Веса рассматриваемых факторов примерно одинаковы и соответствуют примерно 50% от основного уровня, что указывает на их высокую значимость. Поэтому достаточно хотя бы на 20% превысить средний уровень по каждому фактору, чтобы обеспечить заданный срок службы.

Таким образом, анализ выделенных факторов по предложенной процедуре позволяет объективно подойти к оценке возможности комплекса ЛА в отношении последнего показателя (4.27), используя мнения отдельных экспертов или групп проектировщиков.