Экспертная оценка продления срока эксплуатации сложных технических систем

Экспертная оценка продления срока эксплуатации сложных технических систем

Разработаны методы экспертных оценок для прогнозирования и продления срока эксплуатации сложных технических систем. Задача рассматривается в двух постановках, когда техническая система представляется как многопараметрическая система с взаимозависящими характеристиками и когда оценка возможности прод...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2011
1. Verfasser: Пошивалов, В.П.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут технічної механіки НАН України і НКА України 2011
Schriftenreihe:Техническая механика
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/88273
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Экспертная оценка продления срока эксплуатации сложных технических систем / В.П. Пошивалов // Техническая механика. — 2011. — № 4. — С. 62-70. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-88273
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-882732025-02-09T14:30:58Z Экспертная оценка продления срока эксплуатации сложных технических систем Пошивалов, В.П. Разработаны методы экспертных оценок для прогнозирования и продления срока эксплуатации сложных технических систем. Задача рассматривается в двух постановках, когда техническая система представляется как многопараметрическая система с взаимозависящими характеристиками и когда оценка возможности продления срока эксплуатации элементов технической системы проводится с использованием функции предпочтения. Розроблені методи експертних оцінок для прогнозування і продовження строку експлуатації складних технічних систем. Завдання розглядається у двох постановках, коли технічна система представляється як багатопараметрична система із взаємозалежними характеристиками і коли оцінка можливості продовження строку експлуатації елементів технічної системи проводиться з використанням функції переваги. Methods of expert evaluation for prediction and prolongation of service life of complicated engineering systems are developed. Two approaches are examined, when the engineering system is considered as a multi-parameter system with interdependent characteristics and when evaluation of the possibility of service life prolongation of the engineering system elements is carried out using preference functions. 2011 Article Экспертная оценка продления срока эксплуатации сложных технических систем / В.П. Пошивалов // Техническая механика. — 2011. — № 4. — С. 62-70. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1561-9184 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/88273 621. 192:519.2 ru Техническая механика application/pdf Інститут технічної механіки НАН України і НКА України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description Разработаны методы экспертных оценок для прогнозирования и продления срока эксплуатации сложных технических систем. Задача рассматривается в двух постановках, когда техническая система представляется как многопараметрическая система с взаимозависящими характеристиками и когда оценка возможности продления срока эксплуатации элементов технической системы проводится с использованием функции предпочтения.
format Article
author Пошивалов, В.П.
spellingShingle Пошивалов, В.П.
Экспертная оценка продления срока эксплуатации сложных технических систем
Техническая механика
author_facet Пошивалов, В.П.
author_sort Пошивалов, В.П.
title Экспертная оценка продления срока эксплуатации сложных технических систем
title_short Экспертная оценка продления срока эксплуатации сложных технических систем
title_full Экспертная оценка продления срока эксплуатации сложных технических систем
title_fullStr Экспертная оценка продления срока эксплуатации сложных технических систем
title_full_unstemmed Экспертная оценка продления срока эксплуатации сложных технических систем
title_sort экспертная оценка продления срока эксплуатации сложных технических систем
publisher Інститут технічної механіки НАН України і НКА України
publishDate 2011
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/88273
citation_txt Экспертная оценка продления срока эксплуатации сложных технических систем / В.П. Пошивалов // Техническая механика. — 2011. — № 4. — С. 62-70. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series Техническая механика
work_keys_str_mv AT pošivalovvp ékspertnaâocenkaprodleniâsrokaékspluataciisložnyhtehničeskihsistem
first_indexed 2025-11-26T22:41:42Z
last_indexed 2025-11-26T22:41:42Z
_version_ 1849894533616107520
fulltext УДК 621. 192:519.2 В. П. ПОШИВАЛОВ ЭКСПЕРТНАЯ ОЦЕНКА ПРОДЛЕНИЯ СРОКА ЭКСПЛУАТАЦИИ СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ Разработаны методы экспертных оценок для прогнозирования и продления срока эксплуатации сложных технических систем. Задача рассматривается в двух постановках, когда техническая система представляется как многопараметрическая система с взаимозависящими характеристиками и когда оценка возможности продления срока эксплуатации элементов технической системы проводится с использовани- ем функции предпочтения. Розроблені методи експертних оцінок для прогнозування і продовження строку експлуатації склад- них технічних систем. Завдання розглядається у двох постановках, коли технічна система представляється як багатопараметрична система із взаємозалежними характеристиками і коли оцінка можливості продов- ження строку експлуатації елементів технічної системи проводиться з використанням функції переваги. Methods of expert evaluation for prediction and prolongation of service life of complicated engineering systems are developed. Two approaches are examined, when the engineering system is considered as a multi- parameter system with interdependent characteristics and when evaluation of the possibility of service life prolongation of the engineering system elements is carried out using preference functions. В настоящее время достаточно четко просматривается тенденция, заклю- чающаяся в том, что у многих сложных технических систем, изготовленных в Советском Союзе, закончились гарантийные сроки эксплуатации. Возможность продления срока эксплуатации этих изделий в дальнейшем представляет серьез- ный резерв для экономии средств, материалов, энергии и трудовых затрат. В связи с отсутствием во многих случаях статистической и другой ин- формации об объекте исследования, а также надежных методов определения соответствия математических моделей реальным объектам экспертные оцен- ки являются одними из возможных средств решения многих задач. Методы экспертных оценок также используются для прогнозирования событий будущего, если отсутствуют статистические данные или их недоста- точно. Они применяются для количественного измерения таких событий, для которых не существует других способов измерения [1  6]. Методы экспертных оценок для указанного класса задач позволяют оп- ределять численные значения оцениваемых величин в условиях неопределен- ности или неполной информации. К основным функциям продления срока эксплуатации технической сис- темы сверх назначенного срока можно отнести: – проведение комплексного обследования технической системы (по про- грамме, разработанной эксплуатирующей организацией) и сбор данных (це- лью этого обследования является оценка фактического состояния ее элемен- тов и определение их остаточного ресурса); – проведение испытаний элементов технической системы, необходимых для подтверждения соответствия их техническим требованиям; – принятие решения по оценке возможности продления срока эксплуата- ции сверх назначенного срока, включая обоснование остаточного ресурса элементов (должно быть выполнено с учетом изменения параметров техноло- гического режима в течение предыдущего срока эксплуатации), замену эле- ментов, выработавших свой ресурс; – определение и реализацию необходимых мер по восстановлению ре- сурса элементов, влияющих на безопасность эксплуатации технической сис- темы: достаточность технических и организационных мер обосновывает экс- плуатирующая организация; Техн. механика. – 2011. – № 4.  В.П. Пошивалов, 2011 62 – обоснование и обеспечение необходимого контроля текущего состоя- ния систем и элементов технической системы после корректировки остаточ- ного срока эксплуатации; – оперативное управление для проведения работ по подготовке техниче- ской системы к эксплуатации в течение дополнительного срока эксплуатации. Важнейшим элементом оценки возможности продления срока эксплуата- ции сложной технической системы является получение достоверной инфор- мации с помощью технических средств диагностирования. В нормативно-технической документации под ресурсом подразумевают наступление предельного состояния, после которого его эксплуатация явля- ется опасной или нецелесообразной. Предельное состояние может наступить, в одних случаях, из-за морального износа, в других – из-за чрезмерного сни- жения показателей эффективности, которое делает дальнейшую эксплуата- цию экономически неоправданной, в третьих – из-за снижения показателей безопасности ниже предельно допустимого уровня. Прогнозирование ресурса технической системы позволяет не только пре- дупреждать возможные отказы, но и правильно планировать режимы даль- нейшей эксплуатации, профилактические мероприятия и снабжение запас- ными частями. Информацию, которая служит основой прогнозирования ресурса техни- ческой системы, условно можно разделить на три части. Первая часть информации может быть получена по данным текущего поис- ка дефектов в процессе эксплуатации технической системы. Следует отметить, что диагностическая информация, в принципе, ограничена по объему и носит лишь косвенный характер. Существующие средства неразрушающего контроля не позволяют обнаружить все повреждения, которые в дальнейшем могут стать причиной наступления предельного состояния элементов оборудования. Вторая часть информации обусловлена условиями эксплуатации техни- ческой системы. Третий вид информации для прогнозирования возможного срока продле- ния дает весь объем априорных данных о материалах, элементах, нагрузках за весь предшествующий период времени. Применительно к прогнозированию продления срока эксплуатации сложной технической системы основную роль играют данные о нагрузках, изменении свойств материалов и условиях эксплуатации. Понятие срока продления в случае экспертного оценивания представляет собой математическую формализацию интуитивных представлений, которые использует группа экспертов при обсуждении вопроса о возможности даль- нейшей эксплуатации конкретного вида технической системы. Целесообразность использования метода экспертных оценок для прогно- зирования срока продления эксплуатации сложной технической системы обу- славливается тем, что он позволяет определять конкретные численные значе- ния оцениваемой величины, несмотря на разнородность информации количе- ственного и качественного характера. Экспертная оценка продления срока эксплуатации технической системы проводится в два этапа. На первом этапе формируется группа квалифицированных экспертов, ко- торая дает оценку возможности срока продления эксплуатации элементов технической системы, а на втором этапе проводится математическая обработ- ка полученных экспертных оценок. 63 Техническая система рассматривается как многопараметрическая система с взаимозависящими характеристиками, поэтому для прогнозирования ее возможного срока продления необходим математический аппарат, позво- ляющий решать задачи, связанные с получением информации, определением значений параметров и их оптимизацией. Рассмотрим два возможных подхода к решению этой задачи. Первый подход Техническая система рассматривается как система, состоящая из ряда элементов. Проводится оценка возможного срока продления эксплуатации каждого элемента по значениям некоторого набора свойств. В процессе экспертной процедуры оценивается либо степень возможности продления срока эксплуатации -го элемента оборудования по -му свойству на заданную величину, либо максимально возможные величины продления срока эксплуатации l -го элемента оборудования по i -му свойству. l j Для учета неравнозначности влияния свойств на решение задачи о про- длении срока эксплуатации элемента вводится показатель весомости -го свойства в -м элементе оборудования . j l jw Для учета неравнозначности влияния элементов оборудования на реше- ние задачи о продлении срока эксплуатации вводится показатель важности - го элемента . l lS Для оценки величин коэффициентов компетентности экспертов j0 при оценивании ими срока продления эксплуатации элемента выбирается шкала компетентности экспертов от 1 до 10. jlt При использовании этой шкалы наиболее компетентному в данной об- ласти эксперту выставляется высший балл  10, а всем остальным экспертам выставляются баллы в сравнении с этим экспертом, т.е. компетентность экс- пертов ранжируется друг относительно друга. Рассчитывается оценка коэффициентов компетентности экспертов мето- дом взаимной оценки экспертами друг друга по формуле     m i jэijэ m 1 1 . (1) Величины jэi первоначально оцениваются экспертной группой, для че- го ею заполняется таблица 1. Таблица 1 – Коэффициенты компетентности экспертов j.i Коэффициенты компетентности экспертов по свойствам Номер эксперта 1  j  n 1 эi11  эji1  эni1        эi 1  эji  эni       m эim1  эimj  эimn 64 Коэффициент компетентности определяется по формуле )(,, р ij.ijij.ij  3040 . (2) Для оценки величин продления срока эксплуатации (СЭ) элементов тех- нической системы по свойствам эксперты используют данные, полученные об условиях эксплуатации системы, действующих нагрузках и состоянии от- дельных узлов и агрегатов, и заполняют таблицу 2. Таблица 2 – Оценки величин продления СЭ элементов по свойствам Оценки величин продления СЭ элементов по свойствам Номер эксперта 1  l  L 1 11it  lit 1  Lit 1       j 1ijt  ijlt  ijLt       m 1int  inlt  inLt Полагая, что величины являются результатами независимых испыта- ний и распределены по нормальному закону, экспертная группа определяет параметры распределения случайных величин . ijlt jlt Для этого составляется функция максимального правдоподобия в виде                  ij i tilijl i ij m i mt Q 22 1 2 1 )( exp , (3) где параметр учитывает случайный характер ошибки -го эксперта при оценке величины продления срока эксплуатации оборудования. i i Для повышения точности получаемых результатов проводится провер- ка согласованности мнений экспертов, которая заключается в том, что каж- дая реализация оценки проверяется на принадлежность некоторому от- резку от . При этом, если реализация оценки принадлежит данному отрезку, построенному по определенному правилу, то считается, что мне- ние i-го эксперта при оценке им согласовано с мнениями других экспер- тов, и наоборот. ijlt jlt ijlt jlt Математически эта проверка основана на том, что с доверительной веро- ятностью реализация принадлежит к данной  ijlt  lj, генеральной сово- купности, если выполняется неравенство tjltjlijl m m rmt     1 , (4) где – квантиль распределения с r r 2m степенями свободы, отвечающая доверительной вероятности   2 1 2       mt tm r , (5) 65 где – квантиль распределения Стьюдента с t 2m степенями свободы, от- вечающая доверительной вероятности , которую целесообразно назначать из условия  80, . Методика предполагает корректировку реализации , если не выполня- ется условие (4). Корректировка производится следующим образом. Если , то величине присваивается значение: kjlt tjlkjl mt  kjlt – первый вариант: = (первый знак после запятой величины ); kjlt 10,tjlm – второй вариант: = (целочисленная часть величины ). kjlt 1tjlm Если , то: tjlkjl mt  – первый вариант: = (первый знак после запятой величины ); kjlt 10,tjlm – второй вариант: = (целочисленная часть величины ). kjlt 1tjlm На этом этапе проводится корректировка коэффициентов компетентно- сти экспертов по формуле j.i )( ijlijlj.i   1 , (6) где         m k tjlkjl tjlkjl kjl mt mt 1 2 2 . (7) Величина характеризует удаленность оценки от . kjl kjlt tjlm В формуле (7) должны быть представлены значения до корректиров- ки, и корректировке подвергаются коэффициенты компетентности всех экс- пертов. kjlt При решении вопроса по определению срока эксплуатации с учетом показателей весомости свойств в элементах необходимо учитывать, что компетентность экспертов базируется на одной и той же области знания. Поэтому по предварительному решению экспертной комиссии может быть принято ijw  njmiijlij ,;, 11  . (8) В противном случае ij может определяться способом, аналогичным способу определения ijl . После определения экспертной комиссией величины эксперты оцени- вают величины и заполняют таблицу 3. ij jw 66 Таблица 3 – Оценки показателей весомости свойств в элементах Свойство 1  j  n Оценка показате- ля весо- мости 1iw  ijw  inw Параметры и определяются с использованием функции макси- мального правдоподобия (3): wjm wj        m i ij m i ijij wj w m 1 1 , (9)           m i ij m i wjijij wj mw m 1 1 2 2 1 1 . (10) Проверка согласованности мнений экспертов, корректировка мнений экспертов и корректировка коэффициентов компетентности экспертов при определении производится аналогично, как и при определении , по формуле iw jlt wjwjij m m rmw    1 . (11) Корректировка величины проводится по принципу: ijw – если >, то = (целочисленная часть величины +1); wjij mw  ijw wjm – если , то = (целочисленная часть величины 1). wjij mw  ijw wjm В этом случае величины определятся как ij!  ijijij! w 1 , (12) где         m k wjkj wjkj ij mw mw w 1 2 2 . (13) Окончательно определение величины возможного продления срока экс- плуатации элементов технической системы проводится по формуле lT 67     m j j m j jjl l w wt T 1 1 . (14) Параметры распределения величин определяются из выражений: lT     n j wj n j wjtjl T m mm m i 1 1 , (15)              n j n j wjwj n j n j wjTltjlwjwjtjlwjtjl Tl m mmm 1 1 22 1 1 22222222 2 . (16) Второй подход Оценка возможности продления срока эксплуатации элементов техниче- ской системы проводится с использованием функции предпочтения. Пусть элементы рассматриваемого оборудования характеризуются свойствами, которые обозначим через . С возможными значе- ниями каждого свойства свяжем функцию предпочтения , монотонно изменяющуюся в пределах от 0 до 1. Значение n ,...,, nxxx 21 0  xR R соответствует неприем- лемому значению этих свойств, а 1R – полностью удовлетворяет требова- ниям по эксплуатации, которые содержатся в технической документации. Границы уменьшения функции предпочтения в этом случае устанавли- ваются в виде    ,,      xRRxRR (17) где и – значения натуральных показателей свойств элементов, кото- рые выставляются экспертами на основе требований технической документа- ции по использованию данного вида систем. x x Для каждого свойства элемента технической системы устанавливаются свои значения и и уровни предпочтения , . x x *R **R Полагаем, что изменяется в диапазоне от до и изменя- ется в диапазоне от до . R 7,0 01,0 3,0 R 99,0 В качестве функции предпочтения (желательности) может использовать- ся любое из известных распределений. На наш взгляд, более удобной для этих целей является функция распределения Вейбулла     xxR exp1 . (18) 68 Параметры этой функции  и  могут быть найдены из уравнений      xxR exp1 , (19)        xxR exp1 . (20) Из соотношений (19) и (20) получим                    x x R R ln ln ln ln 1 1 , (21)       x R1ln . (22) Для каждого свойства элемента технической системы приводятся значе- ния  ,,;, kjnixij 11  где – число свойств элемента оборудования, – количество рассматриваемых элементов. n k Далее вычисляются частные значения функции предпочтения. Если эксперты считают, что все свойства элементов технической системы имеют одинаковую важность, то обобщенная функция предпочтения опреде- лится как среднее геометрическое из частных функций предпочтения n ij n i j Rr 1  . (23) Если эксперты считают, что свойства элементов оборудования имеют разную значимость, то формула (21) принимает вид n d ij n i j iRr 1  . (24) При этом коэффициент важности свойства может вычисляться по формуле 12   ii i d , (25) где – место, занимаемое свойством, при ранжировании всех свойств эле- ментов оборудования. i Для каждого из элементов технической системы вычисляется обоб- щенная функция предпочтения . Максимум полученной функции опреде- ляет значения срока продления эксплуатации элемента оборудования . k jr it Далее рассчитываются параметры распределения величины продления срока эксплуатации технической системы в целом k t T k i i  1 , (26) 69       k j ji Tt k 1 2 1 1 . (27) Предлагаемые подходы могут быть использованы при принятии наибо- лее предпочтительных управленческих решений в условиях неопределенно- сти, когда информация об объекте исследования ограничена или недоста- точна [6]. 1. Башлыков А. А. Экспертные системы принятия решений в энергетике / А. А. Башлыков, А. П. Еремеев. – М. : МЭИ, 1994. – 216 с. 2. Бешелев С. Д. Математико-статистические методы экспертных оценок / С. Д. Бешелев, Ф. Г. Гурвич. – М. : Статистика, 1980. – 263 с. 3. Вопросы кибернетики. Принятие решений и анализ экспертной информации. – М. : ВИНИТИ, 1989. – 180 с. 4. Еремеев А. П. Экспертные модели и методы принятия решений / А. П. Еремеев. – М. : МЭИ, 1995. – 110 с. 5. Ларичев О. И. Качественные методы принятия решений / О. И. Ларичев, Е. М. Мошкович. – М. : Физмат- лит, 1996. – 278 с. 6. Переверзев Е. С. Принятие предпочтительных управленческих решений / Е. С. Переверзев, В. П. Поши- валов // Методы менеджмента качества. – 2002. – №5. – С. 41 – 43. Институт технической механики Получено 03.10.11, НАН Украины и НКА Украины, в окончательном варианте 25.10.11 Днепропетровск 70 Первый подход Второй подход

Ähnliche Einträge