10. Планирование экспериментов при изучении оперативно-тактических действий Математическая статистика в научных исследованиях оперативно-тактических действий.

В основе научного исследования лежат наблюдения над свойствами оперативно-тактических действий. Посредством наблюдения исследователь получает информацию, необходимую для познания закономерностей оперативно-тактических действий и использования этих закономерностей на практике.

В большинстве случаев наблюдения сводятся к измерению величин, характеризующих свойства объекта исследования. При этом исследователь никогда не ограничивается единичным измерением. Как отмечал великий русский ученый Д.И. Менделеев, "... доверия заслуживает по преимуществу то, что добыто во многих наблюдениях и опытах. Единичные опыты немного говорят для науки, ... потому что ни в одном опыте нельзя устранить всех посторонних влияний".

Действительно, даже в самом тщательном лабораторном эксперименте, когда принимаются все методы к исключению различных побочных, мешающих воздействий, нельзя добиться их полного уничтожения. В еще большей степени это относится к исследованиям, оперативно-тактических действий проводимым в реальных условиях. Например ,величина времени развертывания напорных пожарных рукавов проводимое в одних и тех же условиях одними и теми же лицами и т.д. – будет тем не менее отличаться. Среди возмущающих факторов, нарушающих стабильность временных параметров, можно указать неточность совмещение рукавных головок, уменьшение скорости раскатки рукава, неправильность хвата НПР, погодные и климатические условия и т.д.

Поскольку влияние каждого из множества мешающих воздействий невозможно учесть или устранить, результат единичного измерения представляет собой случайную

(9.7)

Сравнить рассчитанное значение коэффициента корреляции r с его приближенной оценкой.

Проверить гипотезу об отсутствии корреляционной связи между величинами х и у при уровне значимости q = 0,05. Для этого:

а) рассчитать значение

(9.8)

б) полученное значение сравнить с табличным значением t_табл, взятым из табл. 2 Приложения для числа степеней свободы f= 18. Если t_расч>t_табл, то гипотеза о некоррелированности отвергается.

• Сделать вывод о наличии или отсутствии корреляционной связи:

а)увеличение среднего значения х приводит к увеличению (уменьшению) среднего значения у. Между величинами х и у корреляционная связь существует;

б) увеличение среднего значения х не приводит к увеличению (уменьшению)

10 Плани рование экспериментов при изучении оперативно – тактических действий

Планированием эксперимента будем называть совокупность приёмов, позволяющих исследователю разумно поставить эксперимент, сообразуясь с целью исследования, со стремлением получить максимальную информацию при ограниченном числе опытов, и, наконец, позволяющих правильно обработать и интерпретировать (истолковать) результаты эксперимента.

Объектами исследования в планировании эксперимента могут быть самые разнообразные технологические процессы оперативно-тактических действий. Например, прокладка пожарных напорных рукавов в напорно-рукавных системах из напорных рукавов различного диаметра, различным количеством исполнителей, на местности с различным рельефом, в зданиях различной этажности и.т.д.

Схематически объект исследования часто изображают в виде прямоугольника - так называемого "черного ящика" (рис.10.1).

Этим названием подчеркивается полное или частичное отсутствие знаний о внутренней структуре объекта. Если бы исследователь располагал подобной информацией, то сам эксперимент был бы уже не нужен. Всевозможные воздействия на объект исследования будем называть его входными величинами или факторами. Это могут быть факторы, связанные с характеристиками мобильных средств пожаротушения, пожарного оборудования и инструмента, количества исполнителей расстоянием перемещения исполнителей при выполнении оперативно-тактических действий, и.т.д.

Рис. 10.1 Схематический объект исследования

На рис.10.1 факторы изображены входящими стрелками.

Результатом воздействия входных величин на объект является изменение его состояния, о котором можно судить по изменению выходных величин объекта.

На рис.10.1 они изображены выходными стрелками и обозначены у₁, у₂,…, у_m.

Примеры выходной величины: время выполнения операции и всего технологического процесса оперативно-тактических действий.

Те значения, которые данный фактор принимает в эксперименте называются уровнями его варьирования.

Среди всего множества факторов выделим управляемые факторы. Это такие факторы, значения которых экспериментатор может поддерживать на заданном уровне в течение всего эксперимента. Примеры управляемых факторов: количество исполнителей в эксперименте, количество напорных пожарных рукавов в насосно-рукавной системе для транспортирования и подачи огнетушащих веществ, количество этажей и высота этажа в зданиях и.т.д.

На рис.10.1 управляемые факторы обозначены X₁, Х₂,...,X_k.

Помимо управляемых факторов на объект исследования могут воздействовать и неуправляемые факторы; например, износ пожарного оборудования и инструмента, частичное (пятнистое) изменения рельефа местности, климатические условия. На рис.10.1 неуправляемые факторы обозначены через Z₁,Z₂, Z₃,..., Z_n. Говоря о факторах, мы до сих пор предполагали возможность их измерения. Такие измеряемые в ходе эксперимента факторы называются контролируемыми. В реальных экспериментах всегда существуют и неконтролируемые факторы. Они могут быть связаны с психологическим состоянием и навыками участников эксперимента, с влиянием внешних условий, характеристикой пожарного оборудования и инструмента и.т.д. На рис. 10.1 неконтролируемые факторы обозначены через W₁, W₂, W₃,..., W_e.

Эксперимент, в котором варьируемые факторы являются управляемыми, называется активным экспериментом. Эксперимент же, в котором варьируемые факторы неуправляемы, называется пассивным экспериментом. В пассивных экспериментах отпадает возможность оптимального выбора уровней варьирования факторов и оптимального сочетания этих уровней в поставленных опытах. Роль экспериментатора сводится здесь в основном к фиксации входных и выходных величин в ходе эксперимента. Пример пассивного эксперимента в ОТД - определение количества и измерение параметров поступающих для эксплуатации напорных пожарных рукавов в пожарную часть.

В планировании эксперимента рассматриваются в основном активные эксперименты.

Традиционным методом экспериментального исследования при наличии нескольких варьируемых факторов является их поочередное изменение. Сначала исследователь варьирует один из факторов, изучая изменение выходной величины при стабилизации всех прочих переменных. Затем аналогичным образом изучается действие другого фактора и т. д. Это так называемый однофакторный эксперимент. В планировании эксперимента изучаются методы постановки многофакторных экспериментов, которые значительно эффективнее однофакторных. В многофакторном эксперименте при переходе от одного опыта к другому изменяются значения сразу нескольких варьируемых факторов.

Методы планирования эксперимента разработаны для решения целого ряда экспериментальных задач. Рассмотрим важнейшие из них.