Ю.Л. Вященко, В.В. Яданова

Балтийский государственный технический университет “ВОЕНМЕХ”

Из информационно-системной аксиоматики формализации процесса создания изделия заданной надёжности следует: оценка надёжности на каждом проектном этапе сопровождает разработку изде лия с целью выяснения вопросов - достигнуты ли разрабатываемым образцом требуемые значения и насколько достоверно проведена оценка; каждый проектный этап заве ршается подтверждением выполнения требований ТЗ по надёжности ; оценка выполнения условий имеет смысл лишь в “информационной системе координат” j-го проектного этапа, поскольку оцениваемым объектом является результат разработки изделия на j-м этапе (здесь: - показатели надёжности; n - количество заданных в ТЗ показател ей; - доверительный интервал значений показателей надёжности при доверительной вероятности ).

Исходя из этих положений, необходимо учитывать две группы факторов, определяющих точность и достоверность оценки значений . Это факторы, определяющие точность и достоверность оценки значений ПН в “информационной системе координат” j-го проектного этапа, и факторы, определяющие точность и достовер ность оценки в “информационной системе координат” завершающего этапа разработки изделия. При этом, факторами первой группы оказываются: степень соответствия модели, по которой проводится оценивание ПН, результату разработки изделия (описание конструкции) на j-м проектном этапе; адекватность, точность и достоверность исходной информации, используемой для оценки ; адекватность и точность метода оценки ПН (допущения метода, точность вычислительной процедуры, точность обработки результатов). Факторами второй группы - степень соответствия (адекватности) j-го про ектного результата (описание конструкции на j-м проектном этапе) окончательному результату разработки изделия (завершённой конструкции). Причём, для количественного выражения роли факторов второй группы используется шкала информационного коэффициента адекватности .

Основными методами исследования надёжности изделия на этапах проектирования являются расчётные методы. Их реализация предполагает использование существующего в данной предметной области рас чётного аппарата и информации о вероятностных свойствах исходных величин. Поэтому в рамках факторов 1-й группы, определяющих точность и достоверность оценки значений изделия формируются (по традиционной классификации) ошибки систематические и случайные.

Наряду с рассмотренным видом систематических ошибок, проектным методам оценки ПН изделий могут соответствовать и другие виды методических погрешностей. Так, для методов статистического моделирования свойственны методические погрешности , обусловленные использованием приближённых процедур численного интегрирования исходных дифференциальных уравнений, ограниченностью объёмов статистических испытаний, приближением распределений “выходных” величин теоретическими функциями распределения в в иде известных законов или разложений в ряды (Грама-Шарлье и др.). В рамках факторов 1-й группы, определяющих точность и достоверность оценки значений изделий, имеются общие для всех используемых методов проектной оценки надёжности случайные погрешности, порождённые неполным представлением о случайном характере физико-механических, конструктивных, технологических и эксплуатационных параметров, ограниченностью и разнородностью исходной статистической информации о них. Все перечисленные погрешности, так же как и ошибки методического характера, связанные с неточностью математического описания исследуемого объекта, могут быть учтены расчётным путём, или с помощью экспертных оценок.

Анализ рассмотренных систематических и случайных ошибок, относящихся к факторам 1-й группы, определяющим точность и достоверность оценки ПН АО, позволяет определить в “системе координат” j-го проектного этапа соответствие требованиям ТЗ достигнутого уровня надёжности. Эти требования выполнены, если оценки . Однако, данный анализ носит метод ический характер в том отношении, что даёт представление о точности вычисления оценок в пределах рассматриваемой информационной “системы координат”. Причём, п оскольку, рассмотренные ошибки 1-й группы являются в определённой степени управляемыми (изменение шага интегрирования, увеличение объёма статистических испытаний, варьирование числом экспертов и т.п.), то в рамках j-й “системы координат” вырабатывается обоснованное суждение о выполнении требований ТЗ по надёжности.

Точность и достоверность оценки результата разработки изделия на j-м проектном этапе от носительно завершённого изделия определяются с учётом погрешностей, относящихся к факторам 2-й группы. Эти погрешности оцениваются информационным коэффициентом адекватности j-го преобразователя - .. Причём, оценка состоит в корректировке значения доверительной вероятности, с которой достигнутое на j-м проект ном этапе подтверждение требований ТЗ по надёжности может быть перенесено на последующие проектные этапы: .

Для выработки ответов нужно сопоставить “доли недостоверности”, приходящиеся на факторы 1-й и 2-й групп. При этом, нужно учесть, что, поскольку, мера точности и достоверности по факторам 1-й группы (интервал значений, в котором должны находиться оцениваемые показатели, и соответствующая доверительная вероятность) регламентирована необходимостью подтверждать на каждом этапе разработки выполнение требований , то в отношении этих факторов не совсем корректно ставить вопрос о повышении точности и достоверности оценки ПН. В отношении этих факторов должны рассматриваться задачи обеспечения проверки выполнения условий для вариантов конструкторских разработок и рационализации затрат за счёт использования для оценки ПН адекватных j-му проектному этапу информационных средств. В отношении факторов 2-й группы вопросы сформулированы корректно. Это означает, что возможны действия, направленные на повышение достоверности оценивания ПН разрабатываемого изделия. При этом, поскольку, достоверность оценивания з десь зависит от всей совокупности информационных средств, определяющих глубину и качество проработки изделия на j-м этапе в соответствии с ТЗ, то и усилия должны быть всесторонними, направленными по все м информационным составляющим. Так, необходимо расширение спектра математического моделирования в проектных задачах при углублённых физических представлениях, осуществление оптимизационных и имитационных исследований, использование эффективных универсал ьных ППП, создание САПР, оснащение лабораторий и цехов современным стендовым оборудованием, ИВК, АСНИ и т.п. Очевидно, что такой подход предполагает, в сою очередь, смещение центра тяжести проектных работ на начальные проектные стадии.

Приведенные рассуждения могут быть дополнены качественным представлением тенденций (Рис.1.), отражающих взаимодействие темпов разработки изделия с реализуемой поэтапно мерой адекватности (), которая может рассматриваться как отражение целевой направленности на достигаемый результат в разработке изделия на рассматриваемом проектном этапе.

На рис.1 сопоставлены зоны “недостоверности”, определяемые факторами 1-й (1) и 2-й (2) групп. Рассматриваются две кри вые, между которыми находится зона, характеризующая перераспределение значимости указанных факторов. Перераспределение произошло за счёт повышения информативности) начальных проектных этапов, выразившееся в повышении значения информационного коэффициента адекватности на величину . Указанные изменения приводят к предполагаемому выигрышу во времени разработки изделия на величину .