автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Методика обеспечения оценки надежности термодинамических систем управления по результатам испытаний малых выборок

• Перечень условных обозначений.

Введение.

Глава L Анализ состояния вопросов по испытаниям изделий и технических систем па надёжность, выборочным испытаниям и малым выборкам.

1.1. Общая методология оценки надёжности изделий и технических систем

1.2. Общая методика испытаний на надёжность.

1.3. Выборочные испытания.

1.4. Оценка надёжности по результатам испытаний малых выборок.

1.5. Особенности объекта испытаний — термодинамических систем управления.

1.6. Постановка задач исследования.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Методика оценки надёжности термодинамических систем управления по результатам испытаний малых выборок.

2.1. Анализ критерия малой выборки.

2.2. Сравнительный анализ статистических методов оценки надёжности изделий и технических систем по результатам испытаний их малых выборок

2.3. Выбор наиболее эффективных методов оценки надёжности изделий и технических систем по результатам испытаний их малых выборок.

2.3.1. Метод, основанный на формуле Байеса.

2.3.2. Метод, основанный на формуле Бернулли.

2.3.3. Метод вкладов.

2.3.4. Метод, основанный на математическом планировании экспеь римента.

2.4. Разработка методики оценки надёжности термодинамических систем управления по малым выборкам с учётом особенностей этих систем

2.4.1. Анализ возможностей уменьшения объёма испытаний при испытаниях ТДСУ на надёжность по малым выборкам, оптимизация объёма испытаний.

2.4.1.1. Уменьшение объёма испытаний при оценке надёжности с помощью методов ускоренных испытаний.

2.4.1.2. Некоторые другие возможности уменьшения объёма вы

• борки при оценке надёжности.

2.4.1.3. Оптимизация объёма испытаний на надёжность с помощью априорной и апостериорной информации.

2.4.2. Определение объёма выборки при опытной оценке надёжности ТДСУ по малым выборкам.

2.4.3. Методика составления планов сокращённых по объёму испытаний ТДСУ.

2.4.3.1. Основные положения.

2.4.3.2. Выбор типовых структурных схем надёжности для анализа плана испытаний.

2.4.3.3. Планирование испытаний для типовых структурных схем надёжности изделий.

2.4.3.4. Планирование испытаний для последовательного соединения типовых подсистем изделия.

2.4.4. Оперативная оценка надёжности ТДСУ при испытаниях по малым выборкам.

2.5. Методика укрупняющего переформирования нескольких партий одного и того же изделия перед проведением испытаний.

2.6. Организационно-методическое осуществление (схема) оценки надёжности ТДСУ по малым выборкам.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Установление корреляционных связен между функционально-структурной схемой, конструкцией термодинамических систем управления при синтезе последних, их прогнозируемой надёжностью н опытной оценкой их надёжности по малым выборкам.

3.1. Прогнозирование надёжности ТДСУ при их разработке.

3.1.1. Метод прогнозирования степени отработанности изделий.

3.1.2. Метод оценки степени отработанности изделия по результатам его изготовления и использования.

3.1.3. Метод оптимизации экспериментальной отработки изделия.

3.1.4. Методы прогнозирования и оценки показателей надёжности изделия

3.2. Оптимизация проектного значения ВБР при ожидаемой оценке надёжности ТДСУ по малым выборкам.

3.3. Оценка надёжности ТДСУ по малым выборкам с учётом их функционально-структурной схемы.

3.3.1. Основные положения.

3.3.2. Оценка надёжности ТДСУ, выполненной в виде моноблока, по малым выборкам.;.

3.3.2.1. Случай априорного закона равномерного распределения отказности.

3.3.2.2. Случай практического априорного закона плотности распределения отказности.

3.3.3. Оценка надёжности ТДСУ, сконструированных по блочному принципу, по малым выборкам.

3.3.4. Оценка надёжности ТДСУ по малым выборкам в случае разнородной информации о результатах испытаний.

3.3.4.1. Дублированная ТДСУ.

3.3.4.2. ТДСУ с мажоритарным резервированием по схеме "два из трёх".

3.3.5. Дифференцированная оценка надёжности ТДСУ по их различным функциям при испытаниях малых выборок

3.4. Разработка термодинамических систем управления с учётом ожидаемых испытаний этих систем на надёжность по малым выборкам.

3.4.1. Блочный метод конструирования и его влияние на оценку на

1 дёжности ТДСУ.

3.4.1.1. Анализ влияния блочного метода конструирования на расчётную и опытную оценку надёжности ТДСУ.

3.4.1.2. Метод выбора вариантов блочного конструирования ТДСУ для сокращения объёма испытаний.

3.4.2. Выбор кратности резервирования функциональных каналов при проектировании ТДСУ для сокращения объёма испытаний.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Практическая расчётная реализация методики оценки надёжности термодинамических систем управления по результатам испытаний малых выборок.

4.1. Практическое применение методики оценки надёжности ТДСУ по

I малым выборкам.

4.1.1. Принятие решения о допуске ТДСУ к применению и продлении ц срока хранения ТДСУ.

4.1.1.1. Примеры оценки надёжности ТДСУ, хранящихся в условиях Вьетнама.

4.1.1.2. Проверка однородности выборок (партий) при укрупняющем переформировании партий ТДСУ.

4.1.2. Оценка надёжности ТДСУ на этапах разработки и контрольные испытания ТДСУ на надёжность в производстве.

4.2. Анализ точности и достоверности оценки надёжности по малым выборкам.

4.3. Технико-экономические аспекты реализации предложенной методики

Выводы по главе 4.

К настоящему времени качество практически всех разрабатываемых, производимых и эксплуатируемых изделий и технических систем (ТС) в передовых странах мира стало не просто дополнительным свойством относительно их функциональных, массогабаритных, эргономических и других свойств, а наиболее комплексным, иерархически наиболее высоким и общим их свойством. Теперь уровень качества изделий и ТС стал критерием их востребованности. Поэтому качество изделий и ТС стало также и критерием технико-экономической эффективности предприятий-разработчиков и изготовителей изделий и ТС. И более того качество изделий становится критерием качества предприятий-разработчиков и предприятий-изготовителей во всех аспектах их жизнедеятельности, поскольку качество разрабатываемых или производимых изделий не достижимо для самоокупаемых, конкурентоспособных предприятий без обеспечения качества их самих как систем с "целевой функцией" разработки или производства изделий.

Категория качества изделий и ТС является комплексной, выражающейся через частные свойства качества, среди которых очень важное, всё возрастающее, зачастую решающее и особое значение имеет надёжность. Главными причинами возрастающего значения надёжности являются усложнение и повышение наукоёмкости изделий и ТС, значительное количественное насыщение изделий и ТС множествами элементов, ужесточение условий их эксплуатации в окружающей среде, становящейся всё более и более техногенной, всё более насыщенной внешними воздействиями относительно изделий и ТС. Требования по обеспечению высокой надёжности приобретают решающее значение для изделий ответственного назначения, изделий повышенной стоимости и изделий с повышенной потенциальной опасностью их эксплуатации. Поэтому оценка надёжности изделий и ТС стала непременной составной частью процесса их разработки. Более того, эта оценка сопровождает теперь весь их жизненный цикл — от разработки до конца эксплуатации.

Особенность надёжности как свойства изделий и ТС в том, что её нельзя измерить обычным для других характеристик (величин) способом (путём физических измерений, с помощью измерительных приборов). Но её можно количественно выражать на основе соответствующей теории - теории надёжности, в основой которой лежат теорий, вероятности, позволяющая аналитически определять показатели надёжности (ПН) изделий и ТС, и математическая статистика, позволяющая находить ПН с использованием опытных данных, которые, в свою очередь, получаются и накапливаются при испытаниях изделий и ТС в процессе их опытной отработки, установившегося производства и эксплуатации. При этом необходимо учитывать случайные отклонения конструктивно-технологических и, как следствие, функциональных параметров изделий и ТС от их номинальных значений (в установленных пределах отклонений). Поэтому ПН изделий и ТС имеют в принципе вероятностный характер, тогда как остальные показатели качества могут рассматриваться как детерминированные. По существу надёжность изделий и ТС сводится к вероятности их безотказного функционирования (выполнения требуемых функций)* в заданных условиях эксплуатации. Изделия и ТС без достижения определённого, достаточно большого значения этой вероятности не могут быть признаны качественными. Отсюда вытекает практическая важность определения ПН. Однако достий&йюяя достоверная расчётная оценкй. надёжности изделий и ТС весьма затруднительна. Действительно, во-первых, ПН (собственно показатели частных свойств надёжности) взаимосвязаны и не редко - сложным образом. Они могут отражать противоречивую оценку надёжности изделий и ТС. Так, например, изделие с высокой вероятностью безотказной работы (ВБР) может быть низкоремонтопригодным, а высокоремонтопригодное изделие может иметь низкую интенсивность отказов и т.д. Во-вторых, ПН взаимосвязаны с другими показателями качества — показателями технологичности, стандартизации и унификации, тех

Вероятность безотказного функционирования изделия или ТС, в частности ТДСУ, в данной диссертации понимается как общепринятая безотказной работы изделия или ТС в целом, а вероятность безотказного выполнения какой-либо отдельной функции изделия или ТС понимается как ВБР изделия или ТС относительно этой отдельной функции. нической, экономической и технико-экономической эффективности, эргономическими, патентно-правовыми показателями и др. Таким образом, вследствие сложной корреляционной взаимосвязи ПН друг с другом и с другими показателями качества чрезвычайно затрудняется их расчётное нахождение. Поэтому до л сих пор при оценке надёжности изделий и ТС играют и в ближайшей перспективе, очевидно, будут играть решающую роль их испытания на надёжность, в том числе выборочные испытания, включая испытания малых выборок, и оценка надёжности изделий и ТС по результатам испытаний.

Оценка надёжности термодинамических систем управления (ТДСУ) по результатам испытаний ограниченного объёма в сочетании с со схемотехническими и конструктивными методами обеспечения такой оценки является предметом исследования в данной диссертации.

Подлежащие рассмотрению в диссертации термодинамические системы управления, в том числе автономные ТДСУ, относящиеся к системам однократного действия, - объект исследования — предназначены для управления, в частности автономного, разнообразными физическими процессами (в объектах управления) с помощью огневых импульсов (воспламенительных и детонационных): при обработке материалов с помощью взрыва — при формообразовании деталей, например при штамповке взрывом, в том числе при вырубке, выдавливании, при объёмном горячем и холодном формировании деталей сложной конфигурации; при утилизации изделий путём их разделения, в частности резки или раздробления, на части; при производстве взрывных работ в горнорудной промышленности с целью добычи полезных ископаемых; в строительстве — для разрушения старых зданий, образования насыпей, котлованов или полостей в грунте, прокладки тоннелей; при тушении пожаров; в охранных системах, в том числе в системах охраной сигнализации; в системах экстренного исполнения команд в аварийных ситуациях; в некоторых спасательных системах, в средствах спасения экипажей самолётов (в системах катапультирования), морских судов (в надувных плотах); в средствах для обеспечения принудительного схода горных лавин; в метеорологических зондах (для отстрела из них контейнеров с метеорологической информаций или для раскрытия их парашютов с целью их приземления); в системах управления беспилотных летательных аппаратов, применяемых в частности для мониторинга окружающей среды; в пороховых газогенераторах; в фейерверочной технике и т.д.

ТДСУ в соответствии с их назначением (и с учётом их потенциальной опасности) состоят из следующих подсистем: системы инициирования (СИ), системы огневого усиления (СОУ) и системы безопасности (СБ). ТДСУ должны вырабатывать выходные пиротехнические импульсы только в требуемый момент или (и) в требуемом месте. От надёжности и точности ТДСУ зависит эффективность и качество в целом управляемых с их помощью процессов (и объектов). Данная диссертационная работа ограничивается рамками только надёжности ТДСУ.

ТДСУ, по крайней мере их СОУ и СИ (вся СИ или её часть, содержащая начальные огневые элементы), являются системами однократного действия, поэтому их испытания на надёжность могут быть только выборочными. Более того, уже существует практика, развивающаяся в устойчивую тенденцию, оценки надёжности таких изделий в известных случаях по весьма ограниченным объёму, или, иначе, так называемым малым выборкам.

Малые выборки могут использоваться, по соображениям экономии расходов, и при испытаниях изделий многократного действия, когда применим принцип эргодичности для увеличения объёма испытания с целью повышения доверительной вероятности оценки надёжности изделий по результатам испытаний их малых выборок. Данная диссертационная работа ограничивается малыми выборками применительно только к ТДСУ, относящимся к изделиям и ТС однократного действия, с учётом особенностей ТДСУ и возможности использования принципа эргодичности для испытаний их составных частей при выполнении соответствующих условий проектирования ТДСУ, рассматриваемых в предлагаемой методике оценки надёжности ТДСУ.

Методика оценки надёжности ТДСУ (в том числе АТДСУ), по результатам испытаний малых выборок является актуальной научно-технической задачей, что обусловлено следующими причинами:

1. Все более распространяющейся практикой промышленного выпуска сравнительно малочисленных партий изделий, подчиняющейся общей закономерности перехода развития техники с экстенсивного пути на интенсивный. Поэтому в случае выборочных испытаний таких партии оценка их надёжности сводится к оценке по малым выборкам.

2. Требованиями экономичности испытаний на надёжность, которые могут быть удовлетворены путём испытаний малых выборок при условии достаточной доверительной вероятности и точности оценки надёжности. В последние годы экономические и временные ограничения, накладываемые на разработку новых изделий, становится всё более жёсткими, чтобы соответствовать современной гибкости экономики и повышать конкурентоспособность предприятий. Оценка надёжности по малым выборкам даёт большое преимущество в реализации таких требований.

3. Необходимостью оценки надёжности ТДСУ именно по малым выборкам вследствие физических особенностей функционирования этих систем управления, а именно однократности их действия (их узлы, содержащие огневые и пиротехнические элементы, при испытаниях по проверке их действия и ПН теряют свою работоспособность без возможности её восстановления).

4. Целесообразностью проведения испытаний малых выборок при оценке надёжности ТДСУ в процессе их длительного хранения для обоснованного допуска их к применению или продления срока их хранения, особенно в случае ограниченного восполнения запаса хранящихся изделий. Данное обстоятельство обостряется вследствие того, что хранящиеся партии изделий могут использоваться по частям, в том числе в небольших количествах (и испытуемые выборки при этом будут малыми), и также из-за того, что фактические условия хранения изделий могут существенно отличаться от поминальных условий, а это вызывает необходимость избыточной проверки сохраняемости изделий в процессе их хранения (по сравнению с номинальными испытаниями на сохраняемость) и, как следствие, обуславливает повышенной расход изделий на соответствующие испытания, который, впрочем, может быть уменьшен именно за счёт малых выборок. Указанная проблема особенно важна при хранении изделий в тропических условиях Вьетнама, где хранятся и применяются отечественные и импортные ТДСУ.

Оценка надёжности по малым выборкам имеет большое практическое значение при разработке, производстве и эксплуатации ТДСУ и изделий вообще. Однако такая оценка в настоящее время затруднена из-за отсутствия общей методики такой оценки и её теоретического обоснования, в том числе оптимизации плана испытаний; существует научный и организационно-методический разрыв между прогнозированием надёжности на этапе проектирования и её опытной оценкой по малым выборкам на этапе отработки ТДСУ. Поэтому тема диссертационной работы: "Методика обеспечения оценки надёжности термодинамических систем управления по результатам испытаний малых выборок", представляет научный интерес и является актуальной.

Тема диссертации утверждена Министерством образования Российской Федерации (письмо-разрешение исх. № 35.55-122.03.04 за подписью заместителя Министра Ю.В. Шленова от 26 июни 2003 г.).

Целью представленного в диссертации исследования является методическое обоснование практической возможности оценки надёжности ТДСУ, с учётом особенностей таких СУ, по результатам испытаний их малых выборок с определением при этом достоверности получаемой оценки. Достижение указанной цели позволяет (в рамках решения более общих задач по обеспечению качества изделий и ТС) сокращать объём испытаний в необходимых случаях, когда оценка надёжности возможна только по малым выборкам, или же в экономически обоснованных случаях, когда допустима такая оценка — по малым выборкам.

Основными задачами данного исследования, служащими для достижения поставленной цели, являются следующие:

1. Анализ критерия малых выборок при испытаниях на надёжность ТДСУ (в зависимости от числа образцов в партиях испытуемого изделия).

2. Сравнительный анализ возможных методов оценки надёжности изделий по малым выборкам. Выбор наиболее эффективных методов (с точки зрения экономичности и достоверности оценки надёжности изделий).

3. Разработка методики оценки надёжности ТДСУ по результатам испытаний их малых выборок с учётом функционально-структурных особенностей этих СУ и, как следствие, включение в данную методику дифференцированного подхода к вероятностям выполнения их функций. Приведение примеров практической расчётной реализации этой методики.

4. Установление корреляционных связей между функционально-структурной схемой и конструкцией ТДСУ при синтезе последних, их прогнозируемой надёжностью на этапе проектирования и опытной оценкой их надёжности по малым выборкам.

5. Разработка методики укрупняющего переформирования малочисленных исходных ТДСУ с целью преодоления затруднений при опытной оценке надёжности изделий по малым выборкам.

6. Анализ экономической эффективности при применении методики оценки надёжности ТДСУ по малым выборкам.

Основными средствами и методами решения поставленных задач являются методы системотехнического анализа и синтеза, теория надёжности и эффективности систем, методы расчётного определения ПН, теория и методы оценки надёжности изделий по результатам испытаний, в том числе выборочных, теория проектирования и методы испытаний ТДСУ, а также теория вероятностей и математическая статистика.

В результате решения поставленных задач предложена методика оценки надёжности ТДСУ по малым выборкам с учётом особенностей функционирования этих изделий. Указанная методика и решения поставленных задач являются основными научными результатами диссертационной работы. При этом установлено, что для повышения достоверности указанной оценки целесообразно на стадии разработки ТДСУ закладывать в них резервирование их функциональных каналов и отдельных устройств и элементов (это следует делать ещё на этапе схемотехнического проектирования изделий), а также предусматривать выполнение по блочному принципу конструирования (на этапе конструирования).

Достоверность получаемых в диссертационной работе научных результатов основана на достоверности перечисленных средств и методов, применяемых для решения поставленных задач и достижения цели исследования.

Научная новизна диссертационной работы находится в области прикладной теории выборочных испытаний и теории надёжности систем управления и сводится к методике оценки надёжности ТДСУ, в том числе автономных, по результатам испытаний их малых выборок (от партий изделий) с учётом физических особенностей функционирования этих СУ и прежде всего однократности их действия, предъявляемых к ним жёстких требований по технике безопасности, дифференцированного подхода к вероятностям выполнения их функций и установления корреляционных связей между функционально-структурной схемой термодинамических систем управления, выбираемой при синтезе последних, их прогнозируемой при этом надёжностью, с одной стороны, и опытной оценкой их надёжности по малым выборкам при испытаниях, с другой. К научной новизне данной работы относится также методическое обоснование кратности резервирования функциональных каналов и целесообразности применения блочного метода конструирования ТДСУ, а также иерархических уровней их блоков (в связи с соответствующими уровнями выполняемых этими блоками функций и функциональных операций) в зависимости от требуемой достоверности оценки надёжности ТДСУ по результатам испытаний их малых выборок.

Научная новизна данной работы включает ещё и методику укрупняющего переформирования исходных партий ТДСУ, которая позволяет снизить общие затраты на испытания и применять опытную оценку надёжности ТДСУ по истечение сроков хранения, при восстановлении изделий и принятии решения о продлении сроков их хранения по малым выборкам, но всё же с наибольшим возможным объёмом этих выборок.

Практическая ценность полученных научных результатов, несмотря на то, что диссертационная работа носит расчётно-теоретический характер, заключается в предназначении предложенной методики для опытной, практической оценки надёжности ТДСУ по результатам испытаний малых выборок. Эта методика позволяет уменьшать объём и время испытаний изделий, и поэтому она даёт экономический эффект как на стадии НИОКР, так и на стадии заводского производства изделий. Методика особенно эффективна в тех случаях, когда необходимо получать оценки и принимать решение о надёжности изделий и ТС в условиях ограниченного числа опытов (наблюдений или экспериментов), результатов измерений испытаний.

Данная методика нашла применение на одном из предприятий Вьетнама.

Кроме того, разработанная методика полезна как составная часть учебных курсов "Надёжность и эффективность систем управления", "Проектирование автономных информационных и управляющих систем" по специальности 220203 "Автономные информационные и управляющие системы ", а также учебных курсов "Проектирование и моделирование высокоэнергетических систем", "Управление высокоэнергетическими системами" и "Эффективность и надёжность технических систем" в Ханойском государственном техническом университете (ХГТУ) им. Jle Куй Дона (Вьетнам).

Предлагаемая методика позволяет корректировать разработку ТДСУ (выбирать их функциональные, структурные и принципиальные схемы, а также их конструктивные составные части) в расчёте на опытную проверку надёжности ТДСУ по результатам испытаний малых выборок, практикуемых всё чаще, причём с тенденцией их расширения.

В связи с изложенным на защиту выносятся следующие научные положения: метод количественного определения объёма малых выборок при испытаниях партий ТДСУ на надёжность; методика оценка надёжности ТДСУ по результатам испытаний малых выборок; комплексный подход к разработке указанной с учётом функционально-структурных особенностей этих систем, дифференциации вероятностей выполнения их функций, с использованием априорной и апостериорной информации о надёжности систем; установление корреляционных связей между выбором схемотехнических и конструктивных решения при разработке ТДСУ (в части резервирования их функциональных каналов и структурных элементов, блочного метода конструирования их составных частей), прогнозированием надёжности ТДСУ на стадии НИОКР, с одной стороны, и ожидаемой опытной оценкой их надёжности по результатам испытаний их малых выборок, с другой; методика укрупняющего переформирования исходных партий ТДСУ (с проверкой однородности новых укрупнённых партий); экономическая эффективность предложенной методики. Апробация научных положений, основных результатов выполненного исследования произведена в виде докладов на научно-технических конференциях и семинарах:

Всероссийской научно-практической конференции "Конверсия, оборона, безопасность", посвящённой 40-летнему Юбилею кафедры "Автономные информационные и управляющие системы" Пензенского государственного университета. Пенза, 17-19 октября 2003 г.; научно-техническом семинаре на кафедре Н5 БГТУ "Военмех" им. Д.Ф. Устинова. Санкт-Петербург, 15 апреля 2004 г.; научно-технической конференции на кафедре Н5 БГТУ "Военмех" им. Д.Ф. Устинова. Санкт-Петербург, 24 ноября 2004 г.;

Общероссийской научно-технической конференции "Вторые Уткинские чтения". БГТУ "Военмех" им. Д.Ф. Устинова, Санкт-Петербург, 14-15 апреля 2005 г.

Шестой международной конференции "Научно-технические проблемы прогнозирования надёжности и долговечности конструкций и методы их решения". СПбГПУ, Санкт-Петербург, 14-17 июня 2005 г.; научно-техническом семинаре на кафедре Н5 БГТУ "Военмех" им. Д.Ф. Устинова. Санкт-Петербург, 8 июня 2005 г.; совместном научно-техническом семинаре кафедр ИЗ, Е1 и Н5 БГТУ "Военмех" им. Д.Ф. Устинова. Санкт-Петербург, 18 ноября 2005 г.; научно-техническом семинаре на кафедре Н5 БГТУ "Военмех" им. Д.Ф. Устинова. Санкт-Петербург, 6 декабря 2005 г.

По теме диссертации опубликованы 15 научных статей:

1. Барбашов Г.В. , Фам Дык Хунг. Критерий малой выборки/ Известия Тульского государственного университета. Серия "Проблемы специального машиностроения". Вып. 6 (ч. 2). Тула, ТулГУ, Мин. образования РФ, 2003. С. 134-136.

2. Барбашов Г.В., Фам Дык Хунг. Определения оптимального объёма испытаний изделий на надёжность с помощью априорной и апостериорной информации/ Актуальные вопросы ракетостроения: Сб. статей. Вып. 3/ БГТУ "Военмех", СПб., 2004. С. 25-31.

3. Фам Дык Хунг. Уменьшение объёма испытаний при оценке надёжности систем управления с помощью методов форсированных испытаний/ Актуальные вопросы управления в организационно-технических системах: Сб. трудов БГТУ. Вып. 2/ БГТУ "Военмех", СПб., 2004. С. 159-162.

4. Барбашов Г.В., Фам Дык Хунг. Определения объёма испытаний при оценке надёжности систем управления по малым выборкам/ Актуальные вопросы управления в организационно-технических системах: Сб. трудов БГТУ. Вып. 2/ БГТУ "Военмех", СПб., 2004. С. 39-43.

5. Барбашов Г.В., Фам Дык Хунг. Методика составления планов сокращенных по объёму испытаний сложных изделий/ Актуальные вопросы ракетостроения: Сб. статей. Вып. 3/ БГТУ "Военмех", СПб., 2004. С. 19-25.

6. Барбашов Г.В., Фам Дык Хунг. Определение оптимального объёма испытаний изделий на надёжность с помощью априорной и апостериорной информации Вооружение, безопасность, конверсия. Часть 1. Пенза, ПГУ, Мин. образования РФ, 2004. С. 33^12.

7. Барбашов Г.В., Фам Дык Хунг. Дифференцированная оценка надёжности термодинамических систем управления по различным функциям при испытаниях по методу малых выборок/ Материалы Общероссийской научно-технической конференции "Вторые Уткинские чтения". Том 2. БГТУ "Военмех", Санкт-Петербург, 14-15 апреля 2005 г. С. 22-25.

8. Барбашов Г.В., Фам Дык Хунг. Выбор кратности резервирования функциональных каналов при проектировании пиротехнических систем управления/ Материалы Общероссийской научно-технической конференции "Вторые Уткинские чтения". Том 2. БГТУ "Военмех", СПб., 14-15 апреля 2005 г. С. 26-29.

9. Фам Дык Хунг. Основные положения методики оценки надёжности термодинамических систем управления по их малым выборкам/ Материалы общероссийской научно-технической конференции "Вторые Уткинские чтения". Том 2. БГТУ "Военмех", СПб., 14-15 апреля 2005 г. С. 113-116.

10. Фам Дык Хунг. Оценка надёжности термодинамических систем управления по результатам испытаний с учётом априорной информации о надёжности этих систем/ Материалы Общероссийской научно-технической конференции "Вторые Уткинские чтения". Том 2. БГТУ "Военмех", СПб., 14-15 апреля 2005 г. С. 117-120.

11. Фам Дык Хунг. Функционально-структурный анализ и синтез термодинамических систем управления в аспекте надёжности/ Актуальные вопросы управления в организационно-технических системах: Сб. трудов БГТУ. Вып. 3/ БГТУ "Военмех", СПб., 2005. С. 93-96.

12. Фам Дык Хунг. Блочный метод конструирования и его влияние на оценку надёжности пиротехнических систем управления/ Актуальные вопросы управления в организационно-технических системах: Сб. трудов БГТУ. Вып. 3/ БГТУ "Военмех", СПб., 2005. С. 97-100.

13. Фам Дык Хунг. Оценка надёжности пиротехнических систем управления по результатам испытаний малых выборок/ Материалы IV Международной конференции "Научно-технические проблемы прогнозирования надёжности и долговечности конструкций и методы их решения". СПбГПУ, СПб., 14—17 июня 2005 г. С. 408-412.

14. Барбашое Г.В. , Фам Дык Хунг. Дифференцированный метод оценки надёжности пиротехнических систем управления по малому числу испытаний/ Вестник Санкт-Петербургского института Государственной противопожарной службы. № 2[9], СПб., 2005 г. С. 69-72.

15. Барбашое Г.В. , Фам Дык Хунг. Учёт априорной информации при оценке надёжности пиротехнических систем управления по выборочным испытаниям/ Вестник Санкт-Петербургского института Государственной противопожарной службы. № 3[10], СПб., 2005 г. С. 85-87.

Научные и практические результаты диссертационной работы внедрены при выполнении госбюджетной НИР № У-16-3504 в Балтийском государственном техническом университете "Военмех", а также на ОАО "Ту-Кыонг" (Вьетнам). Эти результаты использованы в учебном процессе БГТУ на кафедре "Автономные информационные и управляющие системы" - в дисциплинах "Надёжность и эффективность систем управления" и "Проектирование автономных информационных и управляющих систем" по специальности 220203, и также в учебном процессе Ханойского технического университета им. JTe Куй Дона (Вьетнам) на кафедре "Энергетические установки" в дисциплинах "Проектирование и моделирование высокоэнергетических систем", "Управление высокоэнергетическими системами" и "Эффективность и надёжность технических систем".

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, общих выводов и списка использованной литературы.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ Исследование опытной оценки надежности ТДСУ по малым выборкам привело к следующим выводам:

1. Предложенная комплексная методика обеспечения оценки надёжности термодинамических систем управления по результатам испытаний малых выборок с учётом их функционально-структурных особенностей и конструктивных разновидностей позволяет оценивать надёжность этих систем с требуемой доверительной вероятностью.

2. На основе анализа статистических методов оценки надёжности изделий и способов уменьшения объёма испытаний в предложенную методику включён комплекс методов, применяемых по отдельности или в комбинациях в зависимости от конкретных обстоятельств и предпосылок испытаний ТДСУ.

В качестве наиболее эффективных методов, в аспекте малых выборок, предлагается использовать: метод, основанный на формулах Байеса и позволяющий учитывать априорную и текущую опытную информацию о надёжности ТДСУ; метод, основанный на принципе эргодичности, пригодный в той или иной мере в зависимости от степени реализации в ТДСУ блочного метода конструирования, с обеспечением условия применимости принципа эргодичности к отдельным блокам; метод, основанный на предложенном дифференцированном подходе к оценке надёжности ТДСУ с учётом вероятностей выполнения отдельных функций ТДСУ и соответствующих доверительностей; метод, основанный на предложенном приведении показателей надёжности и прежде всего ВБР ТДСУ к оптимальным значениям, исходя из анализа технико-экономической эффективности комплекса "объект управления -ТДСУ"; метод, основанный на предложенной оптимизации объёма испытаний с использованием при этом информационного подхода к оценке надёжности; комбинированный метод, основанный на сочетании вышеуказанных методов между собой и с другими, известными методами, например, методом форсированных испытаний, методом планирования экспериментов.

3. Предложена методика составления планов сокращённых по объёму испытаний сложных изделий, в том числе ТДСУ, с учётом их типовых структур.

4. Установлены корреляционные связи между выбором схемотехнических и конструктивных решений при разработке ТДСУ (в части резервирования их функциональных каналов и структурных элементов, блочного метода конструирования их составных частей), прогнозированием надёжности ТДСУ на стадии НИОКР и опытной оценкой их надёжности по результатам испытаний малых выборок. Обоснована кратность резервирования и показана целесообразность применения блочного метода конструирования ТДСУ в расчёте на малые выборки при испытаниях.

Таким образом, в расчёте на ожидаемые испытания ТДСУ по методу малых выборок целесообразно ещё на этапах проектирования закладывать в разрабатываемые конструкции рекомендуемые в данной исследовании схемотехнические и конструктивные решения.

5. Предложенная "методика укрупняющего переформирования" исходных партий ТДСУ позволяет снизить общие затраты на испытания и применять опытную оценку надёжности ТДСУ по истечение сроков хранения, при восстановлении изделий и принятии решения о продлении сроков хранения по малым выборкам, но при этом всё же с наибольшим возможным объёмом этих выборок.

6. Предложена оценка экономической эффективности испытаний ТДСУ по методу малых выборок.

7. Предложенная в диссертации методика оценки надёжности термодинамических систем управления по результатам испытаний малых выборок нашла применение с подтверждением её основных положений в производстве и процессе эксплуатации изделий во Вьетнаме. Дальнейшие исследования целесообразно проводить в направлении сбора и обработки информации о надёжности в процессе эксплуатации # образцов тех ТДСУ, партий которых принимались (проходили приёмочные или периодические контрольные испытания) по результатам испытаний малых выборок.

1. Адлер Ю. П. Введение в планирование эксперимента. М., Машиностроение, 1969.

2. Александровская Л.Н., Афанасьев А. П., Лисов А. А. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем. М., Логос, 2003.

3. Александровская Л. Н., Круглое В. А., Кузнецов В.А. и др. Теоретические основы испытаний и экспериментальная отработка сложных технических систем. М., Логос, 2003.

4. Антимиров В. М., Кузнецов Л. Г. Способы повышения точности статистического моделирования вычислительных систем / РК техника. Серия XI, 1975, вып. 37., с. 34-39.

5. Апполонов И. В., Северцев Н. А. Надёжность невосстанавливаемых систем однократного применения. М., Машиностроение, 1977.

6. Аронов И. 3., Бурдасов Е. И. Оценка надёжности по результатам сокращённых испытаний. М., Изд-во стандартов, 1987.

7. Барбашов Г.В. Надёжность и эффективность систем управления/ Балт. гос. техн. ун-т. СПб., 2005.

8. Барбашов Г.В., Смирнов А.П. Системы управления взрывом. Основы анализа и синтеза/ Балт. гос. техн. ун-т. СПб., 2000.

9. Барбашов Г.В., Фам Дык Хунг. Дифференцированный метод оценки надёжности пиротехнических систем управления по малому числу испытаний/

10. Вестник Санкт-Петербургского института Государственной противопожарной службы МЧС России. № 29., СПб., 2005 г. С. 69-72.

11. Барбашов Г.В., Фам Дык Хунг. Критерий малой выборки/ Известия Тульского государственного университета. Серия "Проблемы специального машиностроения". Вып. 6 (ч. 2). Тула, ТулГУ, Мин. образования РФ, 2003. С. 134-136.

12. Барбашов Г.В., Фам Дык Хунг. Методика составления планов сокращенных по объёму испытаний сложных изделий/ Актуальные вопросы ракетостроения: Сб. статей. Вып. 3/ Балт. гос. техн. ун-т, СПб., 2004. С. 19-25.

13. Барбашов Г.В., Фам Дык Хунг. Определения оптимального объёма испытаний изделий на надёжность с помощью априорной и апостериорной информации/ Актуальные вопросы ракетостроения: Сб. статей. Вып. 3/ Балт. гос. техн. ун-т, СПб., 2004. С. 25-31.

14. Барбашов Г.В., Фам Дык Хунг. Определение оптимального объёма испытаний изделий на надёжность с помощью априорной и апостериорной информации Вооружение, безопасность, конверсия. Часть 1. Пенза, ПГУ, Мин. образования РФ, 2004. С. 33-42.

15. Барлоу Р., Прошан Ф. Математическая теория надёжности. М., Советское радио, 1969.

16. Барлоу Р., Прошан Ф. Статистическая теория надёжности и исследований по безопасности. Пер. с англ. М., Наука, 1984.

17. Белов А.В., Вященко Ю.Л., Шурыгин В.А. Информационно-системные основы анализа и оценки надёжности артиллерийских орудий на стадии НИОКР/ Балт. гос. техн. ун-т. СПб., 1998.

18. Белое А. В., Смирнов Ю. С. Вопросы проектирования. Сб. докладов/ ПТИ, Тула. 1979. С. 140 144.

19. Боброва К. Б., Рождественский А. А. Конструкторская концепция теоретико-экспериментальной оценки надёжности контрольно-проверочной аппаратуры// Опыт разработки контрольно-измерительной аппаратуры. М., ЦНТИ «Поиск», 1973. С. 23-25.

20. Браунли К.А. Статистическая теория и методология в науке и технике. М., Наука, 1977.

21. Бусленко Н. П., Голенко Д. К. Методы статистических испытаний. М., Физматгиз, 1962.

22. Варден Б.А. Математическая статистика. М., ИЛ., 1960.

23. Васильев Б. В. Прогнозирование надёжности и эффективности радиоэлектронных устройств. М., Советское радио, 1970.

24. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М., Наука, 1964.

25. Вентцель Е. С. Теория вероятностей. М., Высшая школа, 2001.

26. Вентцель Е.С. Исследование операций. М., Советское радио, 1972.

27. Волков Е. Б., Судаков П. С. Основы теории надёжности ракетных двигателей. М., Машиностроение, 1974.

28. Волков Л. И. Шишкевич А. М. Надёжность летательных аппаратов. М., Высшая школа, 1975.

29. Вягценко Ю.Л., Ха Нгуен Бинь. Инструмент управления процессом отработки и испытаний на надёжности технического комплекса/ Материалы VI

30. Международной конференции "Научно-технические проблемы прогнозирования надёжности и долговечности конструкций и методы их решения". СПбГПУ, СПб., 14-17 июня 2005 г. С. 150-152.

31. Гаскаров Д.В., Шаповалов В. И. Малая выборка. М., Статистика, 1978.

32. Глазунов Л. П., Грабовецкий В.П., Щербаков О. П. Основы теории надёжности автоматических систем управления. JI., Энергоатомиздат, 1984.

33. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М., Высшая школа, 1999.

34. Городецкий В.И. Элементы теории испытаний и контроля технических систем. JI., Энергия, 1978.

35. ГОСТ 16.504-81: Испытание и контроль качества продукции. Основные термины и определения.

36. ГОСТ 27.002-89: Надёжность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

37. ГОСТ 27.003-90: Надёжность в технике. Состав и общие правила задания требований по надёжности.

38. ГОСТ 27-201-81: Надёжность в технике. Оценка надёжности при малом числе наблюдений с использованием дополнительной информации.

39. ГОСТ 21310-95: Надёжность в технике. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Основные положения.

40. ГОСТ 27.410-87: Надёжность в технике. Методы контроля показателей надёжности и планы контрольных испытаний на надёжность.

41. Дружинин Н.К Выборочное наблюдение и эксперимент. М., Статистика, 1977.

42. Ерофеев Н. К, Методы определения показателей надёжности/ Ленинградский механич. инст. JL, 1986.

43. ЗаксЛ. Статистическое оценивание. М., Статистика, 1976.

44. Ивченко Б.П., Мартышенко Л.А., Монастырский М.Л. Теоретические основы информационно-статистического анализа сложных систем. СПб., Лань, 1997.

45. Кендалл М., Стыоарт А. Теория распределений. М., Наука, 1966.

46. Колмогорова А. Н. Основы понятия теории вероятностей. М., Наука,1974.

47. Колмогоров А.Н. Определение центра рассеивания и меры точности по ограниченному числу наблюдений. М., ИАН СССР, 1947.

48. Колмогорова А. Н. Приемочный контроль при допустимом числе дефектных изделий, равном нулю. Ленинградский дом научно-технической пропаганды, 1951.

49. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М., Наука, 1984.

50. Ллойд Д., Липов М. Надёжность. М., Советское радио, 1964.

51. Луюоненко В. И., Терниловский А. Н. Об учёте предварительной информации при оценке надёжности сложных систем// О надёжности сложных технических систем (сборник). М., Советское радио, 1966. С. 25-28.

52. Малинский В. Д., Ouiep Д. Н., Теплицкий Л. А. Испытания радиоаппаратуры. М. Л., Энергия, 1965.

53. Мартышенко Л. А. Математические задачи теории малых выборок и их приложение к испытаниям сложных технических систем. М., Изд-во МО СССР, 1985.

54. Мартышенко Л. А., Таубин И. А. Статистики малых выборок и математические методы их исследования. М., Изд-во МО СССР, 1987.

55. Методы статистического анализа и обработка малого числа наблюдений при контроле качества и надёжности приборов и машин. Ленинградский дом научно-технической пропаганды, Л., 1974.

56. Митропольский А. К. Техника статистических вычислений. М., Наука,1971.

57. Надёжность и эффективность в технике. Справочник: В 10 т. Т. 6: Экспериментальная отработка и испытания/ Под ред. Р. С. Судакова и О.И. Трескина. М., Машиностроение, 1989.

58. Налимов В. В. Теория эксперимента. М., Наука, 1971.

59. Налимов В. В., Чернова Н. А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М., Наука ,1965.

60. Научные основы надёжности и статистических методов контроля качества. Под ред. А. М. Бендренского. М., Государственный комитет стандартов Совета министров СССР, 1973.

61. О надёжности сложных технических систем / Под редакцией А. И. Берга. М., 1966.

62. Павлов И. В., Статистические методы оценки надёжности сложных систем по результатам испытаний. М., Радио и связь, 1982.

63. Переверзев Е.С., Чумаков Л. Д. Параметрические модели отказов и методы оценки надёжности технических систем. Киев, Наукова думка, 1989.

64. Пешее Л. Я., Степанова М. Д. Основы теории ускоренных испытаний на надёжность. М., Наука и техника, 1972.

65. Плескунин В. И., Воронина Е. Д. Теоретические основы организации и анализа выборочных данных в эксперименте. Изд-во Ленинградского университета, Л., 1979.

66. Прохоренко В. Д., Голиков В. Ф. Учёт априорной информации при оценке надёжности. М., Наука и техника, 1978.

67. Пугачёв В. Н. Комбинированные методы определения вероятностных характеристик. М., Сов.радио, 1973.

68. Прикладная статистика. Основы моделирования и первичная обработка данных: Справочное изд. / С.А. Айбазян, И.С., Енюков, Л.Д. Мешалкин. М., Финансы и статистика, 1983.

69. Решетов Д .Н., Иванов А. С. Развитие расчётно-экспериментального метода оценки надёжности машин по критериям / Вестник машиностроения, 1976, №3. С. 3-9.

70. Решетов Д. Н., Иванов А. С. Расчётно-экспериментальный метод оценки надёжности машин по критериям / Вестник машиностроения, 1973, №2. С. 3-7.

71. Рипс Я.А. Информационный аспект статистических оценок надёжности /Автоматика и телемеханика. 1967. №7. С. 140— 150.

72. Рожденственский А. А., Соколова Л. А. Расчётно-экспериментальный метод оценки надёжности машин по критериям // Вестник машиностроителя, 1973. С. 3-7.

73. Сатин T.JI. Элементы теории массового обслуживания и её приложения. М., Советское радио, 1971.

74. Савчук В.П. Байесовские методы статистического оценивания надёжности технических объектов. М., Наука, 1989.

75. Смирнов Н. В. и др. Курс теории вероятностей и математической статистики. М., Наука ,1965.

76. Справочник по надёжности. Том 1/ Перевод с англ. Под ред. Б.Р. Левина. М., Мир, 1968. С. 80.

77. Степанова М.Д. Проверка статистических гипотез: Учебно-методическое пособие/ Белорусский гос. ун-т информатики и радиоэлектроники. Минск, 2000.

78. Сугак Е.В., Василенко Н. В., Назаров Г.Г., Паньшин А.Б., Каркарин А.П. Надёжность технических систем. Красноярск, МГП "Раско", 2001.

79. Судаков Р.С. Теория испытаний. Киев, Издательство МО СССР, 1985.

80. Судаков Р.С. Испытания технических систем. М., Машиностроение,1988.

81. Труханов В.М. Надёжность изделий машиностроения. Теория и практика. М., Машиностроение, 1996.

82. Фам Дык Хунг. Функционально-структурный анализ и синтез термодинамических систем управления в аспекте надёжности/ Актуальные вопросы управления в организационно-технических системах: Сб. трудов БГТУ. Вып. 3/ Балт. гос. техн. ун-т, СПб., 2005. С. 93-96.

83. Фишбейн Ф. И. Методы оценки надёжности по результатам испытаний. М., Знание, 1973.

84. Чавчанидце В.В., Кумсишвили В. А. Об определении законов распределения на основе малого числа наблюдений// Применение вычислительной техники для автоматизации производства (книга). М., Машиностроение, 1961.

85. Шабалин А.Н., Ярычин Г.А. Использование результатов испытаний аналогов при отработки сложных систем // Надёжность и контроль качества, №4, 1982. С. 39-45.

86. Шабалин А.Н. Об одной математической модели процесса экспериментальной отработки технических систем // Надёжность и контроль качества, №11, 1981. С. 50-55.

87. Шабалин А.Н. Построение модели повышения надёжности отрабатываемых изделий // Надёжность и контроль качества, №9, 1981. С. 21-26.

88. Шалыгин А.С., Палагин Ю.И. Прикладные методы статистического моделирования. Л., Машиностроение, 1986.

89. Шварц Г. Выборочный метод. М., Статистика, 1978.

90. Шор Я.Б. Статистические методы анализа и контроля качества и надёжности. М., Советское радио, 1962.

91. Шор Я.Б., Кузьмин Ф. И. Таблицы для анализа и контроля надёжности. М., Советское радио, 1968.

92. David Н.А. The Ranking of Variance in Normal Population. J. Am. Statist. Assoc. 51, 1956.1. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ

93. И ПОДГОТОВКИ КАДРОВ Технический университет им. Ле Куй Дона

94. СОЦИАЛИСТИЧЕСКАЯ РЕСПУБЛИКА ВЬЕТНАМ Независимость Свобода - Счастье1. Ректо

95. УТВЕРЖДАЮ» гехнического университета {она, доцент, кандидат1. Нгуеп Дык Луен.2005 г.1. АКТоб использовании материалов и результатов диссертационной работы Фам Дык

96. Хунга на тему "Методика, оценки надёжности термодинамических систем управления порезультатам испытаний^алых выборок" в учебном процессе университета.гс>7w&t-eliKl

97. Заведующий кафедрой "Энергетические установки' технического университета им. Лс Куй Допа, к.т.н Старший преподаватель кафедры "Энергетические установки", к.т.н1. Чаи Ба Тан1. Нгуеп Ван Тхи

98. Старший преподаватель кафедры1. Чан Ban Дипь.1. УТВЕРЖДАЮ".

99. Проректор БГТУ "Военмех научной работе , профессор

100. Д.В. Маслов, 'НЪ- В.Н. Яночкин, гЛ В.Ф. Миронов. 29.12.2005 г.I1. ЗАО "Ту-Кыонг"

101. СОЦИАЛИСТИЧЕСКАЯ РЕСПУБЛИКА ВЬЕТНАМ

102. Независимость — Свобода — Счастье ***

103. Акт составлен для представления в Диссертационный Совет.

104. Д.В. Маслов. А.А. Тоскин. В.Н. Яночкин.