7. Этапы и методы прогнозирования надёжности машин. Оценка качества прогнозирования надёжности машин.

Прогнозирование выполняют для оценки технического состояния машины и определения закономерности его изменения в процессе работы для управления надежностью.

Различают три этапа прогнозирования: ретроспекцию, диагностику и прогноз. Первый этап заключается в исследовании динамики состояния машины в прошлом, выявлении и уточнении характеристик изменения параметров состояния ее элементов. В результате исследований разрабатывают динамическую модель технического состояния машины. На втором этапе устанавливают допустимые пределы изменения параметров состояния элементов, разрабатывают или выбирают методы и средства измерения, измеряют параметры технического состояния, выбирают методы прогнозирования, а также способы оценки достоверности прогноза. На третьем этапе прогнозируют изменения различных параметров состояния элементов, синтезируют прогнозы, обобщая их и делая вывод о уровне надежности всей машины.

Таким образом, этап ретроспекции направлен в прошлое, этап диагностики – в настоящее, этап прогноза – в будущее, причем будущее в виде прогноза возвращается к настоящему (воздействует на него). Из этого вытекает возможность использования прогнозирования для управления надежностью машин.

Прогнозирование может быть групповым и индивидуальным. К методам группового прогнозирования относится статистическая оценка срока службы однотипных изделий на основе результатов контрольных и определительных испытаний на надежность. В этом случае путем обработки результатов испытаний некоторого числа изделий на срок службы вычисляется количественная среднеквадратичная оценка срока службы всей партии машин. К достоинствам метода индивидуального прогнозирования относится возможность оценки надежности каждой конкретной машины. Третий метод прогнозирования - метод распознавания образов. Метод предполагает разбиение всей группы изделий на несколько классов (групп) в соответствии с признаками каждого класса. Между классами устанавливаются строгие границы. Процесс создания образа разбит на три этапа: «обучение», создание образа, «экзамен». Процесс индивидуального прогнозирования надежности методом распознавания образов сводится к отнесению данной машины к тому или иному классу на основании критериев работоспособности, причем для каждого класса должны быть априорно известны показатели надежности и технические характеристики.

Качество прогнозирования надежности машин и их элементов может быть оценено совокупностью показателей, основными из которых являются:

1. погрешность прогнозирования;

2. отношение длительности прогнозируемого периода к глубине проведенного анализа;

3. полнота прогнозирования;

4. экономическая оценка прогнозирования;

5. показатель эффективности прогнозирования;

6. размеры области, в которой с заданной вероятностью будет находиться значение показателя.

Погрешность прогнозирования представляет собой отношение модуля разности истинного значения прогнозируемого параметра x и его оценки , полученной в результате исследований, к величине :

При этом 𝞮≤𝞮₀, где 𝞮₀ – некоторое заранее заданное положительное число, устанавливаемое из практических соображений на основании результатов ранее проведенных исследований.

Отношение длительности прогнозируемого периода к глубине проведенного анализа

где Т₂ – длительность прогнозируемого периода;

Т₁ – время, характеризующее глубину анализа.

Полнота прогнозирования оценивается показателем К_п:

где n – число прогнозируемых параметров;

N – общее число параметров.

Экономическая оценка прогнозирования равна отношению затрат материальных средств на проведение необходимых исследований к периоду прогнозирования:

где Ц – стоимость контрольно-экспериментальных приборов и диагностического оборудования, руб.;

З – з/п рабочих и инженерно-технического персонала, проводящего необходимые исследования, руб.

Данный показатель может быть использован для сравнительной оценки различных методов прогнозирования.

Показатель эффективности прогнозирования позволяет оценить, насколько улучшились эксплуатационные характеристики исследуемого изделия после проведения мероприятий, рекомендованных по результатам прогнозирования. Показателем эффективности прогнозирования К_эф может служить коэффициент готовности К_г (время восстановления может быть существенно сокращено на основании результатов прогнозирования, что ведет к увеличению К_г).

Размеры области, в которой с заданной вероятностью будет находиться значение показателя, характеризует качество прогнозирования надежности. При определении интервала, в котором будет с заданной вероятностью заключено значение прогнозируемого параметра, необходимо установить закон распределения ошибок прогнозируемого параметра и его основные статистические характеристики (для ЗНР – математическое ожидание и дисперсию).