автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Исследование и разработка методов оценки эффективности в задачах праксеологического анализа радиотехнических систем

РГб од

Б ДЕК 1936

На правах рукописи КАЗАНЦЕВ Александр Владиславович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ В ЗАДАЧАХ ПРАКСЕСШОГЙЧЕСКОГО АНАЛИЗА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

05.12.17 - Радиотехнические и телевизионные системы я устройства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань-1996

Работа выполнена в Казанском государственном техническом университете имени А.Н.Туполева

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Я.С.Урецкий

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Я.К.Насыров кандидат технических наук, доцент А.Н.Таркаев

Ведущая организация: Казанский научно-производственный центр ИРЭК.

Защита состоится "'су" декабря 1986 г. в_часов

на заседании диссертационного совета К,053.43.05 при Казанском государственном техническом университете иы. А.Н.Туполева по адресу: 420111, г.Казань, ул. К.¡Маркса, 10

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан ноября 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук ' В.А.Козлов

I. РЕШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЕОТН

Актуальность рзботы. Радиотехнические системы (РТС) являются в настоящее время одним из самых дорогостоящих видов оборудования. Использование в шк самых разнообразных достижений науки и техники затрудняет оценку их качества и эффективности. Существующие на данный момент оценки эффективности РТС в основном позволяют подходить к атому вопросу с двух сторон. Одним из наиболее распространенных подходов является выделение небольшого числа технико-экономических параметров и оптимизация системы по одному иг них. Причем остальные параметры остаются в ранге ограничений. Однако с увеличением числа учитываемых параметров, для получения большей достоверности, ызгематическая модель получается слишком громоздкой. Другим способом является оценка экономической эффективности, где в основном учитываются затраты на проектирование, производство л эксплуатацию систем, а также возмогшая прибыль. При этсм остается проблема разработки обобщенного подхода, позволяющего рассматривать в совокупности разнородные показатели качества для получения единого показателя обобщенной эффективности.

Существование единого показателя эффективности дает возможность производить сравнение систем и выбор наилучшей из них. Получение оценки эффективности ззчаотуя является ключевым моментом при принятии управленческих решений при решении задач как местного так и общегосударственного масштабов. Поэтому исследования, связанные с разработкой методов оценки эффективности сложных радиотехнических систем, проводимые в диссертационной работе, являются актуальными.

целью работы является исследование и разработка методой оценки эффективности в задачах праксеологического анализа радиотехнических систем.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

1. Исследование методов оценки эффективности, показателей качества 31 праксеологического описания радиотехнических систем.

2. Разработка метода оценки обобщенней эффективности уме существующих систем на основе функционально-экономических показателей с учетом праксеологических свойств.

3. Разработка методов формирования иерархической структуры и

оценка обобщенной эффективности на ранних стадиях проектирования с использованием экспертных оценок.

Методы исследования. Теоретические результаты получены на основе использования системного подхода к изучению радиотехнических систем, теории множеств, теории экспертных оценок, теории экономической эффективности, системного анализа, теории принятия решений.

Экспериментальные исследования проведены с использованием средств вычислительной техники.

Научная новизна.

1. Исследован подход к оценке обобщенной эффективности с необходимым учетом функуциональяо-экономичеоких и праксеолс-гпчес-ких характеристик радиотехнических систем. В результате получен метод оценки обобщенной эффективности, которач является произведением оценки функциональной эффективности в виде безразмерной функции полезности, имеющей смысл степени удовлетворения требований потребителей: и оценки экономической эффективности з виде оценки экономического эффекга за срок слуябы системы при полном удовлетворении требований потребителей.

2. Разработан метод формирования иерархической структуры с учетом всех функций проектируемой системы, на основе пошаговых вычислений вектора экспертных сценок, получаемых с помощью метода парных сравнений Т.Саати. Показано что компоненты нормированного вектора весовых коэффициентов, которые является экспертными оценками относительной ватассги соответствующих функций и реализующих их подсистем, соответствуют оценкам относительной эффективности этих подсистем.

3. Предложен метод оценки обобщенной эффективности на ранних стадиях проектирования радиотехнических систем. Расчет производится на основе приведенного показателя абсолютной эффективности, который является функцией от обобщенных затрат и экспертных оценок относительной эффективности подсистем.

Практическая ценность. Разработаны методы оценки эффективности как существующих, так и разрабатываемых систем в стоимостном эквиваленте, что позволяет производить выбор при сравнении различных радиотехнических систем на основе единого показателя ■ обобщенной эффективности. Применение разработанных .методов оценки эффективности и формирования иерархической структуры с эле-

_ з -

мента,ш праксеологпчесяого описания позволяет производить выбор систем с учетом интересов конечных пользователей. Реализация разработанных методов производится с использованием современных средств вычислительной техники.

Основные результаты работы используются з АОЗТ Торус-Волга (г.Казань) для оценки эффективности и комплектации телефонных станций для конкретного заказчика. Это подтверждается соствето-твуищим актом.

На защиту выносятся:

1. Метод сценки обобщенна"! эффективности сущеетвутацих систем з гиде произведения оценки функциональной эффективности, имевшей смысл степени удовлетворения требований потребителей, и оценки экономической эффективности в виде оценки экономического эффекта за срок службы системы при полном удовлетворении требований потребителей,

2. Метод формирования иерархической структуры подсистем на ранних стадиях проектирования на основе пошаговых вычислений вектора экспертных оценок.

3. Метод оценки обобщенной эффективности на ранних стадиях проектирования на основе приведенного показателя абсолютной эффективности, который является функцией от обобщенных затрат и экспертных оценск относительной эффективности подсистем.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской конференции "Гага-ринские чтения" (Москва, 1996 г.), Международной конференции "Техкология-Зв" (Новгород, 1996 г.), П Республиканской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов (Казань, 1996 г.). Разработанные в диссертации методы и теоретические решения прошш апробацию в учебном процессе на кафедре Радиоуправления Казанского государственного технического университета км. А.Н.Туполева. ,

По результатам выполненных исследований опубликованы 2 научных статьи.

ii. содержание работы

Во введении приводятся списание области исследований, обоснование актуальности работы, краткие сведения о новизне, практической ценности, апробации и публикации полученных научно-практических результатов.

В первой главе приводится обзор задач праксеслсгического анализа и оущзствущвк способов оцэкка эффективности радяиехааг ческих систем. На основе функционально-морфологического описания формулируется проблема и задачи разработки РТС, а также дается постановка задачи исследования.

Сложные радиотехнические системы рассматриваются с точки зрения сложных систем типа "человек-машина" и характеризуются большим количеством разнородных показателей качества. Ввиду этого, наряду с традиционными способа,® математического моделирования и оптимизации, используемыми при праксеолсгзгаеском анализе, допускается использование методов теории экспертных оценок и других, включающих элементы эерксгики, например, ФСА, метод мозгового штурма, как показано в табл. 1.

Области применения и использования результатов диссертационной работы показаны в табл. 2. В таблице также приводятся типы показателей качества, используемых в соответствующих областях приложений.

Для подготовки и проведения расчетов, связанных с оценкой эффективности радиотехнических систем, возникает комплекс задач праксеологического анализа по составлению функционально-морфологического описания, построению системной модели, выявлению н учет/ разнородны-: показателей качества, определению критериев эффективности. Указанные задачи рассматриваются на единой методологической основе системного подхода.

Отсутствие единого языка описания РТС и неоднозначность поставленных целей характеризует его создание как проблему. Функциональное описание проблемы включает в себя описание множеств целей 2, свойств проблемы А и операторов у, с помощью которых достигаются поставленные цели: Яа={£,А,';>. Множество целей 2С20 определяется требованиями задач, предъявляемых к прсектируеысй 'РТС.

Морфологическое описание проблемы включает в себя множество

Таблица 1

N я/п способы описания и исследования ftc

детерминированные скалярные, векторные величины. функции функционалы, системы уравнений случайные величины, функции. процессы технические системы. системы' регулирования системы управления РАЗНОРОДНЫЕ величины, сложные системы типа "человек- машина"

1. операции. операторы, способы ПРЕОБРАЗОВАНИЙ. вычислений скалярная, векторная' 01пймиза-Ш'Ш; чичленные методы: динамическое программирование поисковые методы: численные, аналитические методы статистические методы оценки случайных паракет- ров; статистическая классификация параметрический синтез; автоматизированный поиск решений экспертный опрос, метод мозгового штурма: экономический прогноз, расчет; праксеологи-ческий анализ

2. область науки, теорий вычислительная маш/аги-ка; математический анализ вариационное исчисление, линейное .нелинейное программирование дифференциальные уравнения матамати-ческая статистика; распознавание образов техническая кибернетика сапр; техническая диагностика системотехника теория нечетких множеств; теория экспертных оценок; эвристические методы проектирования; оса: праксеология

3. критерий эффективности экстремум функции: мах а«ш) значения область допустимых значений; экстремум функцигим- лор Min ДИСПЕРСИИ: СКО; аш технические показатели качества; обобщенные оценки эффективности функциональная, экономическая, ' обобщенная эффективность

требований .применения и разработки Т, параметров П и связей (1 : тгм=-гт,п,0}. Так как решение проблемы неоднозначно, то в общем случае существует множество операторов -С^} каждый из которых обеспечивает различную эффективность Э^ решения проблемы я относительно цели Таким образом, основной целью решения проблемы является нахождение V, удовлетворяющее Ъ и А.

Современные представления прикладных наук все больше склоняются к тему, чтобы из всего множества сложных систем рассматривать те, которые могут принести некоторую пользу человеку или общестзу. Трудности описания таких систем связаны с выражением

- б -

Таблица 2

Область применения результатов. Создание и использование систем

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАРКЕТИНГ ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВЫБОР ВАРИАНТОВ

ДЕЙСТЕКЯ ВЫБОР МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫЕОР ВАРИАНТОВ СТРУКТУР, ФУНКЦИЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ОЦЕНКА ЗГФЕКТА. ПРИБЫЛЬНОСТИ СЦЕНКА КАЧЕСТВА ОПЕНКА ПОЛЕЗНОСТИ, ПЕЛЕ-ОСОЕРАЗ- ности, ЭФФЕКТИВНОСТИ

ТИП ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПРАКСИОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕЛНИ-К0-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ

пользы от их функционирования и возникновением соответствующего понятия эффективности, эффективность не является составной частью функционально-морфологического описания системы. Один па перспективных подходов к изучению эффективности возможен с позиций праксеолоиш. Праксеология рассматривается как наука о рациональности действий и фактически является обобщением теории при' . нятия решений. При этом становится возможным дополнить существующее системное функционально-морфологическое описание новыми теоретическими..построениям!, как показано в табл. 3.

Праксеологяческое описание системы 2П вводится как .характеристика возысшаостек применения (использования) системы, где Пк - множества показателей качества-системы, П& - множества показателей эффективности, Ус - множество -услуг, Сер - множество видов сервиса. Множество Ус определяет полезные свойства системы за счет которых планируется увеличение эффективности системы с течки зрения пользователя. Множество Сер определяет способы наиболее эффективной реализации функций подсистем, и характеризует, например, удобство использования, эстетические свойства.

Множества показателей качества строятся в соответствии с классификацией параметров подсистем П=^П®,Пэ,Пэк>.. где Пг - множество технических или технико-функциональных параметров, П5 и ПЭк - множество экономических и эксплуатационных параметров, соответственно. параметры РТС определены на различных множествах и

Таблица Э

ОБОБЩЕННОЕ ИЕРАРХИЧЕСКОЕ ФУКВДтНАЛЪНО-ЮРЗОЛОГИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ РТС

ТИП ОПИСАНИЯ СИСТЕМА ПРОБЛЕЙ

МОРЮЛОГИЧЕС'КОЕ (строение системы) 5м=<Е.С,Стр,К> Е - ЭЛЕМЕНТЫ С - СЕЯЗИ Стр - СТРУКТУРЫ К - КОШОЕИЩШ ЯМ={П,С Тр,Тп> П - ПАРАМЕТРЫ, С - СЕЯЗИ Тв~ТРЕБОВАНИЯ РАЗРАБ. Тп-ТРЕБОВАНИЯ ПРИЫЕН.

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ (выполняемые функ^цш) П- ПАРАМЕТРЫ И - ИЕРАРХИ а - ФУНКЦИИ V - ОПЕРАТОРЫ 2 - ДЕЛИ А - СВОЙСТВА

ПРАКСЕОЛОГКЧЕСКОЕ (возможности использования) Зп=ЧПк,Пэ,Ус,Сер> Пк-П0КАЗАТ. КАЧЕСТВА П=-П0КАЗ. ЭОФЕКТИЕН. Уо - УСЛУГИ Сер - СЕРВИС ЯпМРв.э.ОЭ.ЧЗ-Рв.э."ВЕР.ВЫП.ЗАДАЧИ 0Э- СЕОЕЩЕН.ЭЯФЕКтаВН. ЧЭ-ЧАСТНАЯ ЭЖЕЕКТИВН.

ОБОБЩЕННОЕ ОПИСАНИЕ 5={Е, С,Сгр,КЛ1,Ф,П, Пк,Лэ,Ус,Сер> ^•а.-П.^.А пеш>*г,се{с>^,тб-ст>^

разноразмерны. Для РТС техническими параметрами могут являться зона обзора (по азимуту,по углу места), дальность, передающий потенциал, приемных! потенциал, разрешающая способность, "количество отображаемых целей, точность отображения целей и т.д. В качестве экономических показателей ЕЫбираются такие как величина капитальных вложений, себестоимость РТС, расходы на техническое обслуживание, эксплуатацию, прибыль и другие. Множество эксплуатационных параметров состоит из технологических, затративашцих непосредственно функционирование системы, и специальных, учитывавших человеческие факторы. Из технологических эксплуатационных параметров можно выделить, например, устойчивость к климатическим, метеорологическим и механическим воздействиям, безопасность, ремонтопригодность. Эксплуатационные специальные параметры, такие как эстетические, социальные, политические, определяются лишь косвенным влиянием на функционирование РТС.

В соответствии с функпдснально-морфслогическим описанием проблемы разработки или проектирования сложной радиотехнической

системы вводится праксзологическое описание проблемы в Еиде совокупности множеств яп--СР».э.,ЧЭ,0Э>, где Рв.з.~ вероятность выполнения задачи, ЧЭ - множество частных пскаеателей зффективнос-ти, ОЭ - показатель обобщенной эффективности, формируемый с помощью показателей функциональной и экономической эффективности.

На основе объединения функционалано-морфологического и прак-сеологического описаний формулируется обобщенное описание РТС и проблемы их создания.

Таким образом, обобщенное системное описание РТО необходимо проводить с использованием лраксеологического описания, характеризующего возможности применения или использования систем.

Рассмотрены примеры основных способов оценки эффективности РТС, приводимые различными авторами. Одним из типичных подходов является построение функционала эффективности для кадсдой рассматриваемой системы на основе максимально польного учета параметров, которые определяющим образом, с точки зрения исследователей, влияют на эффективность системы в целом. Напрклер, эффективность РЛС, обслужнвзшдэй некоторую систему обороны, может характеризоваться с помощью величины ущерба, наносимого обороняемым объектам наладасщей стороной. При этом выигрып системы, го есть предотвращенный ущерб зависит от стоимости обороняемых объектов, а таете от вероятностных параметров атакующих целей и самой РЛС.

Таким образом показан один способов оценки эффективности РТС в стоимостном выражении. Основной трудностью при таком подходе является необходимость глубокого исследования функциональных зависимостей каждой "конкретной системы, что требует больших затрат времени.

Другим пироко распространенным подходом является сценка эффективности по частным показателям, таким как точность, надежность, работоспособность, помехоустойчивость и т.п. Основой для проведения расчетов по частным показателям являются рекомендуемые методики.

Многообразие существующих способов оценки эффективности РТС не позволяет е сбщем случае гогорить об оценке обобщенной эффективности как об окончательной оценке, используемой при сравнении систем, что создает трудности как для проектировщиков и разработчиков, так и для пользователей. В связи с этим возникает не-

обходи,гость разработки обобщенного подхода к оценке эффективности РТС и создания на ее основе соответствующих частных методик.

Даются определения основных понятий. Показатель качества определяется в виде функции потерь s(Yn) = l|Vr-Vn||, где Ут - желаемое или требуемое значение некоторого параметра системы, и Vn -реально получаемое значение этого же параметра. Способ определения этой функции задается в каждом конкретном случае отдельно.

Методы оценки эффективности позволяют произвести выбор системы с оптимальными, э заданном смысле, структурой и качеством функционирования. В случае выбора из нескольких уже существующих систем задача состоит в расчете внешних параметров, характеристик и показателей эффективности систем, осноьываясь на заданной внутренней структуре, параметрах, функциях, связях и так далее, то есть по их функционал!но-морфологическому описанию, и последующем сравнении систем на основе расчиганных внешних характеристик. При проектировании по заданным внешним параметрам и характеристикам системы необходимо определить ее внутреннюю структуру. параметры и так далее, то есть построить ее функционально-морфологическое описание, удовлетворяющее известным условиям и ограничениям TS.

В общем виде задачи выбора и проектирования могут быть сформулированы следующим образом.

При выборе из существующих РТС:

Найти 3(nj)=rna;'{[9(ni)].'S,^i=-iEi,i"2i,Ci,Ki>,S51i={Ili,n1/li>i i=l,.,.,rt; je-il,... ,n> , где n - количество сравниваемых систем.

При проектировании:

Найти n°pt=n(-CHopt,®op4) : Э(П°р1*)=гг1ах[Э(П)3, где ПСПяоп,ЕСЕдоп, Лей®011 - множества допустимых параметров, элементов и связей, соответственно; индекс (opt) - означает множество, на котором достигается максимальная эффективность.

Таким образом, в диссертации решается задача исследования и разработки методов оценки эффективности в задачах праксеологи-ческого анализа радиотехнические систем. Для решения этой задачи необходимо решение частных задач:

- описание показателей качества;

- оценки функциональной, . экономической и обобщенной эффек-тивяоетей уже существующих систем;

- формирование иерархической структуры и сценка обобщенной

эффективности проектируем,л систем.

Вторая глаза посвящена разработке способов описания и преобразования показателей качества, и метода оценки обобщенной эффективности при выборе из нескольких уже существующих РТС.

Для решения задачи описания показателей качества РТС приводится краткий обзор специальной литературы и делается вывод о существовании в технике нескольких понятий, обозначаемы;: термином "показатель качества". В соответствии с определением показателя качества, данным в первой главе, даатся примеры их задания. Например, для функционального пространства Ьа£а,Ь] функций, заданных при а<7лЪ показатель качества может быть задан в виде нормы

/ь

а

где Г - может являться, например, опт-шальной траекторией, а £ -её приближением. Для случайной величины количества отказов аппаратуры за время Ь, характеризуемой вероятностью безотказней работы РСЬ), показатель качества может быть задач в виде

еС^-Рвах-РСЬ), где Рптх=1-

Общим свойством всех показателей качества, является возможность определения качества функционирования системы скалярной величиной, что позволяет ввести понятие эффективности и последующего сравнения на этой основе различных сложных технических и радистехнических систем. Исходными в этих случаях являются потребительские требования, представляемые в виде множества потребительских показателей качества гп.

Для сравнения и ЕЫбсра различных уже существующих систем разработан метод оценки их обобщенной эффективности. Построение оценки обобщенно;"! эффективности представлено в виде Э=Э(Э,э, Э3), где Э<з,3;5 - оценки функциональной и экономической эффективности.

Оценка функциональной эффективности (ОФЭ) рассматривается как степень удовлетворения требований потребителя. Еводится £= (е-1,...,йщ) - вектор разнородны;-:, вообще говоря, показателей качества, по которым производится сравнение систем: г£Х*. Б пространстве показателей качества X* определяется отношение предпочтения, удовлетворяющее свойства,; монотонности по координатам и непрерывности в соответствии с теорией личного потребле-

ния. Евсдится з рассмотрение скалярная функция полезности и(г), согласованная с предпочтениями в пространстве показателей качества. В общем заде критерий оптимальности системы записывается в виде и(е)-чпах. Приводятся примеры способов задания функций полезности.

Оценка функциональной эффективности РТС производится на основе вектора и^СигСга),... ,ит(гт)), где и^ ) - функции полезности частных показателей качества, гзкиэ что иДОП1йи1<и°р1ч 1=1,.. . ,т , где илоп1 - минимально допустимое значение; иор11 - требуемое или оптимальное значение. Оценка функциональной эффективности является безразмерным коэффициентом и принимает значения из диапазона СО,13. Переход от Еекгора частных ОФЭ и* к результирующей оценке осуществляется в виде линейных преоСрагозаний диапазонов допустимых значений: За=а!(и4-иДОП1), где = 1/(иорй1-идоп1), 1=1,...,ш. Результирукщвя формула для ОФЭ представляется по средневзвешенному критерию:

п

1-'офэ=1&1В1 »

где ... ,',?т) - вектор нормированных весовых коэффициентов.

На основе анализа специальной литературы рассматриваются основные способы оценка экономической эффективности сложных техни-. ческих и радиотехнических систем. Отмечается неустоявшаяся позиция различных авторов по этому вопросу. Оценка экономической эффективности РТС вводится как оценка экономического эффекта от системы, полностью удовлетворяющей требуемым показателям качества, га весь срок ее службы Т, ив общем виде представляется па формуле абсолютной эффективности: Эд=ае-б, где ае - обобщенный выигрыш; б - обобщенные затраты, за некоторый отрезок времени. Приводится формула, используемая третьей главе, выражения абсолютной эффективности через относительную эффективность и затраты:

Эд= б(Э0- 1) , (1)

где Э0=зе/б - выражение относительной эффективности.- Учет срока службы системы производится с помощью операции дисконтирования или приведения по времени, и для непрерывного времени имеет вид:

г

ЭА(Т}=Зс1еаа-ий = Эс--(1-е-0'1) ,

о «

где Эс=сспз1 - средний номинальный эффект га единицу времени;

а=1п(И-Ен)! гдз Ен - удельная величина эффекта с единицы затрат.

Оценка эконсмшеской эффективности Эд показывает потенциально

возг,южный эффект, дсстиж-мыл с помощью данной РТС, при условии,

что сна полностьн соответствует своему назначению и требуемым

показателям качества своего функционирования, то есть является

идеальней с функциональной точки зрения. Результирующая оценка

обобщенней эффективности существующих систем выражается з виде

Э=Эф-Ээ. (2)

Отмечается, что оценка обобщенной эффективности (2) является обобщением оценки эффективности, предлагаемой другими авторами ранее. Дается пример, иллюстрирующий применение разработанного метода оценки, обобщенной эффективности при выборе из двух РЛС обзорного типа.

' Исходными данными, на основе которых производится расчет оценки обобщенной эффективности являются:

1. Обобщенные затраты на систему (6) которые включают в себя затраты ка приобретение и эксплуатационные затраты.

2. Оценка среднего номинального ежегодного эффекта от системы, при полном удовлетворении потребительских требований (Эс).

3. Срок службы системы Т.

4. Набор потребительских свойств системы, каждое из которых характеризуется диапазоном допустимых значений соответствующих показателей качества.

Б. Вектор весовых коэффициентов экспертных оценок относительной важности соответствующих потребительских сеойств.

5. Конкретные значения показателей качества для сравниваемых систем.

V. Функции полезности соответствующих показателей качества для расчета оценки функциональней эффективности каждой их рассматриваемых систем.

Приведем основные шаги предложенного метода сценки обобщенной эффективности уже существующих систем:

Первый этап. Оценки функциональней эффективности.

а) Формирование с помощью экспертной группы набора потреби-

тельских свойств сравниваемых систем. Формирование вектора показателей качества, компоненты которого соответствуют потребительским свойствам. Определение диапазонов допустимых значений показателей качества и потребительских требований.

б) Вычисление вектора весовых коэффициентов относительной важности соответствующих показателей качества, который является общим для всех систем.

в) Задание функций полезности для соответствующих показателей качества.

г) На основе пунктов а'),б),э) - вычисляются оценки функциональной эффективности (СФЭ) для сравниваемы;»: систем, в виде коэффициентов, принимающих значения от 0 до 1.

Второй этап. Оценки экономической эффективности.

д) Получение сценок обобщенных затрат и обобщенного выигрыша в результате применения системы при услсзки полного удовлетворения требований потребителей. Учет разновременных затрат и эффектов приведением с помощью операции дисконтирования в зависимости от паспортного срока службы каждой конкретной системы.

е) Получение оценок экономической эффективности как абсолютных приведенных эффектов от функционирования систем удовлетворяющих потребительским требованиям га сроки их службы.

Третий этап. Оценки обобщенной эффективности.

ж) Получение результирующих оценок обобщенной эффективности систем е гиде произведения их соответствующих оценок функциональной и экономической эффективности.

з) Сравнение систем и гыбор наилучшей системы как обладающей наибольшей оценкой обобщенной эффективности.

Тамил образом, предложенный метод позволяет исходя из практических требований потребителей установить степень приемлимооти системы, что выражается в виде оценка функциональной эффективности на основе технических показателей качества. Перечень этих показателей качества устанавливается в соответствии о мнением потребителей. Это позволяет забирать в качестве эталона качества не образцы, которые принято считать лучшими, а устанавливать в качестве эталона требования самих потребителей в каждом конкретном случае. Таким образом повышается достоверность получаемы:-: результатов. Достоинством при практическом применении метода является то что сн не требует сложных математических вычислений.

Третья глава посвящена разработке методов формирования иерархической структуры подсистем и оценки обобщенной эффективности на ранних стадиях проектирования радиотехнических систем.

По методу формирования иерархической структуры подсистем множеству функций системы ОМ^]-, 1=1,...,N ставится в соответствие Еектор Бесовых коэффициентов Ь=(Ь1,... ,Ь.м), отвечающий условию нормировки

N

£ 1 .

1-1

Множеству функций -С±соответствует множество целей ^К Тогда с помощью экспертного опроса можно определить важность всех функций относительно некоторой заданной цели из а^У. Иерархическая структура подсистем строится по иерархии целей. Вектор весовых коэффициентов получают, например, с помощью известного метода парных сравнений Т.Саати, решением уравнения . где \riax~ наибольшее собственное значение матрицы парны;-: сравнений А.

Эффективность характеризуется тремя свойствами: прирост эффективности, недостаток эффективности и ситуация равновесия, когда выигрыш полностью компенсирует затраты. Для относительной эффективности Э0, введенной во второй главе, эти свойства определяются тремя выражениями, соответственно: Эо>1; Э0<1; Э0=1. Свойства компонент вектора у=(у1,... ,уц), где 'Л^М, 1=1,...,Ы, отвечают указанным свойствам относительной эффективности. Точка у"=1 соответствует точке х"=1/М, которая называется точкой равновесия. Таким образом, условие Ь^х" выбирается в качестве критерия при отборе функций на данный уровень иерархии. Иерархия строится последовательно от начальных уровней, то есть, начиная от основной цели проектирования, к последующим. При этом, в качестве текущих целей выбираются цели уровней иерархии, найденные на предыдущем шаге.'Построение иерархии заканчивается при достижении функций, реализуемых элементами системы.

Приводится пример формирования второго уровня иерархии подсистем прсектирумой РЛС, полученного с помощью предложенного метода, что при сравнении с известными вариантами структуры РЛС, подтверждает работоспособность метода.

структуры подсистем предлагается метод оценки обобщенной эффективности! на ранних стадиях проектирования. В результате применения предыдущего метода каждой функции fi d л реализующей ее подсистеме соответствует оценка относительной эффективности ^u=Nhij , i=l,...,u; 3=1,. • •, M-i , где ц. - количество уровней иерархии; Ui - количество Функций на i-м уровне. Тогда частной оценкой экономической эффективности от реализации функции f^ , согласно (1), будет Эд10=б1 j (¿^-а), где i - номер уровня иерархии; о - номер функции на i-м уровне иерархии; - обобщенные затраты на реализацию функции fi0. Так как оценка обобщенной эффективности. выражается з Евде абсолютного эффекта, то оценка обобщенной эффективности системы е целом может быть получена суммированием

(1 M-i

Эд= Е IBijr£>i.rl) .

i-Id -1 0 0

При этом результирующая оценка Эд рассматривается как приведенная за срок службы сисгеш.

Для данного метода оценки обобщенной эффективности на ранних стадиях проектирования приведен соответствующий пример практического использования.

В приложении даны описание и текст программы, реализующей метод парных сравнений Т.Саати для формирования вектора экспертных оценок. Программа написана для компилятора Turbo Pascal 7.0 персональных компьютеров фирмы IBM. Приведены основные понятия и примеры морфологического и функционального описаний РТС.

ÏII. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Анализ современного состояния теории и практики праксеслоги-ческого анализа радиотехншеских систем показал необходимость разработки новых методов оценки их эффективности с учетом слабо-фсрмализуемых потребительских ' требований. Существующие методы позволяют либо производить расчет частных технико-экономических параметров систем, либо проводить анализ для оценки обобщенной эффективности каждой системы в отдельности. Проведенный в настоящей работе комплекс исследований позволяет о новых поззщий решить актуальную научно-техническую задачу оценки эффективности

при праксеологическом анализе радиотехнических систем.

1. Разработан метод оценки обобщенной эффективности, которая является произведением оценки функциональной эффективности в виде безразмерной функции полезности и имеющей смысл степени удовлетворения требований истребителей, и оценки экономической эффективности в виде оценки экономического эффекта за срок службы системы при полном удовлетворении требований потребителей. Метод позволяет производить сравнение различных уже существующих радиотехнических систем на основе результирующего показателя в стоимостном эквиваленте.

2. Разработан метод формирования иерархической структуры о учетом Есех функций проектируемой системы, на основе пошаговых вычислений вектора экспертных оценок, получаемых с псмощею метода парных сравнений Т.Саати. Показано чтс компоненты нормированного вектора весовых коэффициентов, которые являются экспертными оценками относительной важности соответствующих функций и реализующих их подсистем, соответствуют оценкам относительной эффективности этих подсистем что позволяет перейти от чисто эвристических предположений к численным оценкам.

а. Предложен метод оценки обобщенной эффективности на ранни;-: стадиях проектирования радиотехнических систем. Расчет производится на осноев приведенного показателя абсолютной эффективности, который является функцией от обобщенных затрат и экспертных оценок относительной эффективности подсистем, что поззоляет уже на ранних стадиях проектирования производить оценку эффективности в стоимостном выражении з условиях отсутствия полной технике- экономической информации о системе.

4. Разработанные принципиальные подходы к опенке эффективности позволили объединить понятия традиционно используемые отдельно в областях технических наук, теории экономической эффективности и теории принятия решений, а также получить на единой основе новые методы оценки эффективности радиотехнических систем.

Теоретические и практические результаты прошли апробацию з 1996 году. Применение разработанных методов показало их практическую полезность и перспективность использования в промышленности. Таким образом, задачи, поставленные в диссертационной работе, решены.

IV. СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Урецкий Я.С., Казанцев A.B. Оценка эффективности сложных радиоэлектронных систем. Межвузовский сборник "Радиоэлектронные устройства и системы",КГТУ.1995, 5 с.

2. Казанцев A.B. Анализ и оптимизация структуры новых технических систем с помощью обобщенных оценок экономической эффективности. Сборник тезисов докладов XII Всероссийской молодежной научной конференции "Гагаринские чтения" Москва, 1996, Часть 6, с. 33.

3. Казанцев A.B. Оценки обобщенной эффективности на ранних стадиях проектирования сложных технических систем. Тезисы докладов международной научно-технической конференции "Технология-96" Новгород, 1996, Часть I, с. 102.

4. Казанцев A.B. Оценки функциональной и обобщенной эффективности сложных радиотехнических систем. Тезисы докладов II Республиканской научной конференции молодых ученых и специалистов, Казань, 1996, Книга 5, с. 73.

5. Урецкий Я.С., Казанцев A.B. Праксеологаческое и обобщенное описание сложных радиотехнических систем. Деп. в ВИНИТИ N1779-B96, 1996, 10 с.

Формат 60x84 1/16. Бумага осрсатг,аА- . Печать оосетная. Печ.л. 1.0. Усл.-печ.л.0.93. Усл.кр.-отт.0.98. Уч.изд.л.1.О. Тирах 80 экз. Заказ ЦЩ/Р213

Казанский государственный технический университет

им. А.Н.Туполева. Ротапринт Казанского государственного технического университета им. А.Н.Туполева. 420111. Казань. К.Маркса. 10.