4.8. Выбор метода теории планирования экспериментов

При исследовании систем управления нужно подтвердить правильность использования метода планирования экспериментов с учетом возможных «доработок» системы управления и объекта (товара) в целом. Такая доработка состоит в том, что в случае обнаружения конструктивных недостатков или ненадежных элементов, дорабатывают (изменяют) конструкцию, вводят в нее более надежные элементы, изменяют условия работы элементов системы управления и т.п.

Для того чтобы дефекты проявились, необходимо:

1. проводить испытания в наиболее «тяжелых» условиях из всех возможных при эксплуатации;

2. число испытаний и их продолжительность должны быть достаточны, чтобы дефект проявился;

3. число испытаний должно быть достаточно для того, чтобы определить значения параметров с необходимой точностью и достоверностью.

В условиях переходной и рыночной экономики особенно тяжелыми могут быть последствия принятия по результатам некорректно проведенных испытаний неправильного решения относительно возможности выхода с конкретной системой управления, товаром при текущем уровне их отработанности (надежности, качестве, удобстве и др.) на рынок.

Во-первых, как уже отмечалось, устранение дефектов в эксплуатации в условиях рыночных отношений является весьма дорогостоящим процессом.

Во-вторых, сам факт выхода на рынок с некачественными системой управления и(или) товаром может иметь для ОПС - производителя гораздо более тяжелые последствия. В частности, может быть нанесен удар по имиджу ОПС-производителя, с соответствующим ухудшением отношения клиентов и переходом их к конкурирующей фирме.

При исследовании определяют точность оценки объема затрат на испытания, что необходимо для правильного расчета маркетинговой стратегии ОПС, оптимизации графика работ.

Затраты времени и средств на разработку планов испытаний, как правило, на порядок ниже затрат на проведение испытаний. Но часто они кажутся менеджерам достаточно значительными, чтобы экономить на них. Результатом чрезмерной экономии на этих затратах может стать дезорганизация процесса испытаний со всеми отрицательными последствиями.

Вместе с тем возможна и полезна постановка вопроса о разумном сокращении затрат времени и(или) средств на разработку планов испытаний.

От решения относительно использования того или иного метода планирования экспериментов зависит:

1. правильность принятия решения о возможности выхода на рынок и передачи товара в эксплуатацию;

2. уровень риска, связанного с выводом товара на рынок при текущей степени его отработанности, надежности;

3) точность оценки объема затрат на испытания;

4) затраты времени и средств на разработку планов испытаний.

На принятие решение о применении того или иного метода планирования эксперимента влияют/5/:

1. объем располагаемой об объекте испытаний информации (вид его типового представления);

2. наличие или отсутствие определенного типа модели объекта испытаний;

3. ограничения на время и затраты, выделяемые на испытания;

4) располагаемые средства планирования испытаний,в частности, наличие необходимой вычислительной техники;

5) уровень квалификации персонала, знание и использование персоналом формальных методов планирования испытаний.

При функционально-декомпозиционном представлении, требующем минимума информации об объекте испытаний, могут использовать логико-математические функциональные планы испытаний.

При представлениях объекта испытаний контурами обслуживания или агрегативно-декомпозиционном представлении, требующих знания структуры объекта испытаний, могут быть использованы: методы построения функциональных планов, статистический корреляционный метод, метод расчета на основе базовых коэффициентов, метод повышения обученности, метод повышения надежности, метод факторного планирования, метод условных вероятностей, методы математической статистики.

Между множествами типов представлений и методов планирования эксперимента может быть установлено отношение применимости конкретного метода на определенном типовом представлении объекта испытаний/5/.

Булева (логическая) матрица применимости между элементами множества представлений и методов планирования испытаний приведена в таблице 4.5.

Таблица 4.5. Булева матрица отношения применения между элементами множества представлений и методов планирования испытаний.

№ п/п	Типы представлений	Методы планирования экспериментов
		1	2	3	4	5	6	7	8
1	Функционально-декомпозиционное	1	0	0	0	0	0	0	0
2	Контурами обслуживания	1	1	1	1	1	1	1	0
3	Агрегативно-декомпозиционное	1	1	1	1	1	1	1	0
4	Модель "параметр-поле допуска"	1	1	1	1	1	1	1	1

Номера столбцов этой таблицы соответствуют номерам методов планирования испытаний:

1 - логико-математический метод построения плановфункциональных испытаний /4/;

2. - статистический корреляционный метод /9/;

3. - метод расчета на основе базовых коэффициентов /9/;

4. - метод повышения обученности /7/; 5-метод повышения надежности /8/;

6 - метод факторного планирования /3,6/;

7-метод условных вероятностей /11/;

8 - метод на основе предстваления «параметр - поле допуска» /15/.

Если существует несколько типовых представлений объекта испытаний, то при выборе метода планирования эксперимента помимо соответствия типового представления методу планирования экспериментов, естественно учитывать цели, задачи, организационно-технические ограничения и особенности технологии испытаний.

Технология испытаний - это совокупность методов, средств, квалификационных навыков, рабочей силы, специалистов, которые используют в процессе преобразования объекта испытаний в товар, отвечающий предъявляемым требованиям.

Понятие «технология испытаний» является интегральной характеристикой процесса испытаний.

Могут проводиться комплексные исследования всех элементов и технологии испытаний в целом.

Выводы по главе 4

1. Эксперимент является важным средством снижения затрат и рисков в системах управления.

2. По мере усложнения систем управления эксперимент трансформируется из категории локальной в глобальную.

3. Множество методов планирования экспериментов при испытаниях систем управления можно разделить на подмножества универсальных и специальных методов.

4. Методы планирования эксперимента могут применяться как:

• самостоятельные методы прогнозирования и планирования, в частности, как методы прогнозирования по аналогии;

• вспомогательные элементы технологии при прогнозировании и планировании с использованием формальных моделей системы управления;

• методы планирования испытаний автоматизированных систем управления и планирования.

5. При широком подходе к методам теории планирования экспериментов могут быть отнесены:

- логико-математическое планирование функциональныхиспытаний;

- регрессионное факторное планирование;

• интерпретация испытаний как процесса повышения «обученности» системы;

• интерпретация испытаний как процесса повышения надежности;

• статистический корреляционный метод;

• расчет на основе базовых коэффициентов;

• метод переводных коэффициентов и бальных оценок, рассматриваемый как разновидность метода базовых коэффициентов, а также модификация этого метода, используемая иногда с целью повышения точности метода;

• расчет объемов испытаний для обеспечения статистической достоверности (доверительной вероятности) результата испытаний;

• использование условных вероятностей (теоремы Байеса);

• использование функций штрафа.

6. Возможность применения того или иного метода планирования эксперимента при исследованиях системы управления определяется рядом факторов: целями испытаний, объектом, объемом располагаемой об объекте испытаний информации (видом его типового представления) и др.

7. Исследование процесса испытаний систем управления позволяет оценить: достигнутые показатели; затраты на получение результата и риски его использования.

8. Исследование процесса испытаний может включатьанализ планирования испытаний, проектирования объектов итехнических обстановок, комплексирования и др.

Вопросы к главе 5

1. Какие роли играют эксперименты при исследовании систем управления?

2. Опишите специфику экспериментов на различных этапах разработки систем управления.

3. Почему эксперимент необходимо проектировать?

4. Опишите содержание проекта испытаний.

5. Как проектировать объект испытаний?

6. Какие методы планирования экспериментов Вам известны?

7. Назовите основные методы теории планирования эксперимента.

8. Охарактеризуйте основные методы теории планирования экспериментов.

9. Какую роль играет комплектование при проектировании испытаний?

10. Почему важно исследовать процесс испытаний систем управления?

11.Что нужно исследовать при исследовании планирования испытаний систем управления?

12. На основе чего можно выбрать метод теории планирования испытаний систем управления?

Литература к главе 4

1. Глущенко В.В., Глущенко И.И. Разработка управленческого решения. Прогнозирование-планирование. Теория проектирования экспериментов, г. Железнодорожный М.О., ТОО НПЦ «Крылья»,2000,-400 е., изд. 2-е испр.

2. Глущенко В.В. Прогнозирование и макропроектирование функциональных испытаний и безопасности сложных технических систем. -М.: Рук. деп. в ВИНИТИ № 3703-В-96 от 19.12.1996, 201 с.

3. Федоров В.В. Теория оптимального эксперимента (планирование регрессионных экспериментов). М: Наука, 1971,312 с.

4. Глущенко В.В. Логико-математические основания использования моделирования при планировании функциональных испытаний сложных технических систем. Киев, АН СССР Электронное моделирование, N6, 1990, с.63-70.

5. Глущенко В.В. Исследование множеств и разработка одного типа представления и метода планирования испытаний сложных технических систем. - Киев: Кибернетика и системный анализ, №2, 1992, с.54-58.

6. Бродский В.З. Введение в факторное планирование эксперимента. - М. : Наука, 1976, -222 с.

1. Кринецкий Е.И., Александровская Л.Н..Шаронов А.А., Голубков А.С. Летные испытания ракет и космических аппаратов. -М.: Машиностроение, 1979,-464с.

2. Луарсабов К.А., Пронь Л.В., Сердюк А.В. Летные испытания жидкостных ракетных двигателей. -М.: Машиностроение, 1977.

3. Саркисян С.А., Минаев Э.С. Экономическая оценка летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1970.

4. Дунин-Барковский Е.Н. Математическая статистика. М.: Наука, 1970,-458 с.

5. Мангейм М.Л. Иерархические структуры. Модель процессов проектирования и планирования, М.: Мир, 1970.

6. Flehinger B.J. Product test planing for repairable systems. Tec-nometrics, November, vol.7, №4, 1965.

7. Глущенко В.В, Глущенко И.И. Проектирование технических обстановок функциональных испытаний летательных аппаратов с многоконтурными радиоэлектронными информационно- корректирующими системами. Харьков, Харьк. авиац. ин-т, В сб. «Радиоэлектронные устройства летательных аппаратов», 1990, с, 199-206.

8. Глущенко И.И. Прямая и обратная задачи проектирования автоматизированных имитационных технических обстановок для проведения функциональных летных испытаний авиационных комплексов. - М., Машиностроение, Авиационная промышленность, № 10, 1996, с. 61- 67

9. Острейковский В.А. Многофакторные испытания на надежность. -М.: Энергия, 1978. -152 с.