Авторизация
Авторизируйтесь
X
  • Логин*
  • Пароль *
или зарегистрируйтесь
Регистрация
X
  • Логин
    (3-15 символов)*
  • Пароль
    (6-15 символов)
    *
  • Подтвердите пароль *
Сообщение администратору
X
 <<
>>

Оптимизация параметров процессов проектирования, отработки и испытаний технического комплекса на надежность на основе информационно-системной формализации

Ха Нгуен Бинь

Оптимизация параметров процессов проектирования, отработки и испытаний технического комплекса на надежность на основе информационно-системной формализации

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. Санкт - Петербург - 2006

Диссертация | 2006 | Россия | docx/pdf | 8.34 Мб

Для доступа к источнику авторизируйтесь или зарегистрируйтесь.

Внимание! Все источники запакованы в zip архивы! Для распаковки на android-устройствах Вы можете воспользоваться одним из сторонних приложений, например Total Commander



Специальность 05.13.01
“Системный анализ, управление и обработка информации (информатика)”
В настоящее время особое внимание уделяется процессам создания тех-нических комплексов (ТК) заданной надёжности. Поскольку, процесс создания ТК состоит из многих этапов, каждый этап играет свою роль в процессе создания ТК. Отработка и испытания являются завершающими этапами процесса создания ТК и непосредственно влияют на качество создаваемых ТК. В то же время, отработка и испытания являются двумя взаимодействующими процессами. По результатам испытаний проводят отработку, и наоборот - результаты отработки могут требовать продолжения испытаний.
В традиционном создании ТК проявляются главные недостатки:
1. Затрата больших сил, средств и времени в процессе отработки и испытаний для получения требуемого проекта по надежности. Например, этапы создания системы летательного аппарата (ЛА) с точки зрения затрат средств и времени далеко не равноценны [3]. Так, если рассмотреть расходы, связанные с выполнением программы по созданию и эксплуатации (в течение 5-10 лет) системы ЛА, то на разработку ТЗ и эскизное проектирование расходуется не свыше нескольких процентов средств, на экспериментальную отработку - до 20-40% и на эксплуатацию - 10-20%. Для некоторых программ, связанных с созданием уникальных комплексов, длительная эксплуатация которых не предусмотрена, расходы на экспериментальную отработку составляют до 90% общих расходов. Соответственно и длительность экспериментальной отработки ЛА существенно превышает продолжительность этапа проектирования.
2. Отсутствие современных технологий управления и обработки данных в процессах отработки и испытаний приводит к уменьшению эффективности отработки на надежность, к увеличению сроков отработки.
3. Недостаточная реализация возможностей моделирования на проект-ных этапах создания ТК заданной надежности приводит к увеличению числа доработок.
Эти недостатки медленно устраняются. Следствием сказанного является то, что принимаются некондиционные ТК по надёжностным характеристикам, принимаются ТК без достаточного объективного подтверждения соответствия образцов требованиям ТЗ по надёжностным показателям, затягиваются сроки сдачи образцов ТК заказчику из-за вынужденной длительной отработки. Это
подтверждаются данные [8], характеризующие реальную обстановку в отрас-ли. В частности, то, насколько «эффективна» действующая система обеспече-ния надёжности образцов ТК в процессе их создания, показывает соотношение временных и стоимостных затрат между этапами разработки чертёжно-конструкторской документации (1) и этапами испытаний и отработки (2) кон-струкций современных технических комплексов (ТК1 и ТК2) (Рис. I). Графики демонстрируют явный «перегруз» этапов испытаний и отработки и соответ-ственно определённую «облегчённость» начальных проектных этапов, при выполнении которых конструкторско-технические решения не получили дос-таточных обоснований с точки зрения обеспечения требуемого уровня надёж-ности ТК.

Рис. I. Графики распределения относительных временных (Т) и стоимостных (С) затрат по этапам разработки ТК1 и ТК2. Для ТК1 полные затраты и полная продолжительность разработки: С=1,0; Т=1,0.
Указанные недостатки обуславливают противоречие между желаемым и действительным состоянием в обеспечении требуемой надёжности современ-ных ТК.
Причины отмеченного заключаются в том, что методология и инстру-ментарий обеспечения надёжности, используемые на проектных этапах ТК несовершенны. Это приводит к неопределённости и отсутствию достаточной гарантии в достигнутом уровне надёжности создаваемых ТК; к затягиванию процесса отработки ТК; к трудностям, с которыми постоянно сталкивается за-казчик при приёмке и разработчик при сдаче продукции, вынужденные в конечном итоге принимать субъективные решения о соответствии ТК требо-ваниям ТЗ по надёжности. Субъективизм принятых решений, в свою очередь, приводит к нерациональному расходованию средств на обеспечение надёжно-сти ТК при их разработке, производстве и эксплуатации. 
Приведенные рассуждения подтверждают обоснованность вывода о возможности разрешения обсуждаемого противоречия лишь с разработкой нового научно-обоснованного подхода для решения задачи оптимизации параметров процессов проектирования, отработки и испытаний ТК на надежность. Этот подход связан с использованием современных информационных технологий. Исследование и совершенствование методологии и инструментария для устранения указанных противоречий и повышения эффективности процесса создания ТК заданной надежности являются актуальными задачами.
В связи с этим тема диссертации: «Оптимизация параметров процессов проектирования, отработки и испытаний ТК на надежность на основе инфор-мационно-системной формализации» является актуальной.
Для решения рассматриваемых в диссертации научных задач необходимые теоретические и прикладные предпосылки имеются. Они накоплены как в области фундаментальных наук, так и в общетехнических областях.
Задачи решаются на пересечении представлений теории информации, теории систем, теории надёжности, теории проектирования ТК. При этом теория информации, развивающая классическое понятие информации, введён-ное Р.Шенноном, в направлении представлений о ценности, полезности ин-формации, представлений динамической теории информации об эволюции информации, представлений о связи информации с синергетикой (самоорганизацией), приводят к пониманию связи информационных мер с представлениями об уровне организованности, упорядоченности сложных систем, сложных процессов управления. Подобные представления во взаимосвязи с методологией теории систем приводят к рассмотрению процесса создания ТК заданной надёжности, как сложной динамической информационной системы, развивающейся во времени. При этом, основной (надёжностный) аспект проблемы исследуется на основе обобщения накопленного опыта. Учитывается, что в теории надёжности, в современных разделах математической статистики, в теории вероятностей разработаны теоретические основания и математический аппарат, обеспечивающие решение прикладных инженерных задач в статистической постановке. В последнее время разрабатываются методы, позволяющие повышать эффективность процесса отработки и испытаний ТК на надежность за счет привлечения дополнительной и априорной информации, за счет более эффективного использования экспериментальных данных. 
В диссертации объектом исследования является надежность создаваемого ТК. Под техническим комплексом понимается сложная техническая система, работающая в режиме высокодинамичных циклических нагружений, имеющая высокую степень автоматизации, включающая в себя разнообразные по физической природе подсистемы (механические, гидро-, пневмо-, электро-, оптико-механические, электронные, лазерные и др.) и выполняющая разнооб-разные функции в широком диапазоне условий эксплуатации и режимов.
Предметом исследования в диссертационной работе являются модели, алгоритмы и методы, используемые для повышения эффективности отработки и испытаний на надежность и оптимизации параметров процессов проектиро-вания, отработки и испытаний ТК заданной надежности.
Целью диссертационной работы является исследование и выработка мо-делей, алгоритмов и методик, оптимизирующих параметры процессов созда-ния ТК заданной надежности на основе информационно-системной формали-зации.
Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие основные задачи:
1. Постановка и исследование решения задачи оптимизации параметров процессов проектирования, отработки и испытаний ТК на надёжность с ис-пользованием информационно-системной формализации.
2. Обоснование путей реализации задачи оптимизации параметров про-цессов проектирования, отработки и испытаний ТК на надёжность за счёт раз-работки инструментов и комплексного алгоритма повышения эффективности процесса отработки на надежность подсистем ТК.
3. Применение разработанных инструментов для демонстрации дости-гаемого эффекта при их реализации в процессах отработки и испытаний кон-кретных подсистем ТК заданной на надёжность.
4. Оптимизация параметров контрольных испытаний ТК на надёжность на основе информационно-системного подхода.
5. Разработка программного обеспечения решаемых задач.
Для решения поставленных задач в диссертации использовались научные положения теории информации, теории систем, теории проектирования ТК, теории надёжности, а также методы теории вероятностей и математической статистики, методы теории эффективности сложных систем, методы
планирования эксперимента, идентификации, теории чувствительности, теории подобия, методы принятия оптимальных решений, экспертные методы, методы статистического моделирования. Решение конкретных задач прово-дилось на ЦВМ с использованием стандартных и созданных в процессе работы программных средств.
В ходе решения основных задач диссертации автором получены сле-дующие научные результаты, характеризующиеся научной новизной и значи-мостью, выносимые на защиту:
1. Методологические положения информационно-системной формализации процесса создания ТК заданной надёжности:
- Аксиоматика, информационно-системная модель процесса создания ТК заданной надёжности, информационная динамическая модель надежности создаваемого ТК, представление об "информационной системе координат" проектного этапа ТК.
- Формулировка задачи оптимизации параметров процессов проектиро-вания, отработки и испытаний ТК на надежность.
2. Теоретические и экспериментальные «инструменты», направленные на повышение информативности и совершенствование технологии отработки ТК на надёжность. Инструменты реализуют методы идентификации матема-тических моделей функционирования ТК, методы прогнозирования парамет-рической составляющей надежности ТК, методы диагностирования работо-способного состояния отрабатываемого ТК, методы теории чувствительности, методы байесовского анализа и экспертные методы, как взаимосвязанные факторы, обобщенные в единый комплексный алгоритм.
3. Реализация «инструментов» при отработке конкретных подсистем ТК на надёжность.
4. Моделирование задачи оптимизации надежности второго рода на ос-нове информационно-системной методологии и приближение ее решения.
5. Методика определения оптимального объема контрольных испытаний на надежность на основе информационно-системного подхода
Практическая ценность работы состоит в том, что:
1. Созданный комплексный алгоритм повышения эффективности систе-мы проектирования, отработки и испытаний ТК заданной надежности является инженерным. Использование инструментов комплексного алгоритма стимули-
руют поиск оптимальных конструкторско-технических решений в достижении требуемой надёжности создаваемого ТК, в ускорении процесса отработки ТК заданной надежности.
2. Полученное приближение решения оптимизационной задачи надеж-ности второго рода устанавливает практический диапазон оптимизации варьи-руемых параметров процессов проектирования, отработки и испытаний ТК на надежность.
3. Планирование контрольных испытаний на надежность по критерию полезности информации приводит к экономии средств и сокращению объёмов испытаний.
Результаты, излученные автором при работе над диссертацией в виде методологических положений, методик, математических моделей, алгоритмов, программ расчетов на ЦВМ, рекомендаций и предложений реализованы в учебном процессе и НИР БГТУ им. Д.Ф. Устинова и технического университета им. Ле Куй Дона.
Диссертационная работа состоит из четырех разделов.
В первом разделе даны обоснование и постановка задачи оптимизации параметров процессов проектирования, отработки и испытаний ТК на надёж-ность на основе информационно-системной формализации, на основе пред-ставления процесса проектирования ТК как информационного управляемого процесса. Информационно-системная формализация вводит представления о цели проектирования, о критериях неорганизованности и неупорядоченности проектирующей системы, об информационной системе координат каждого проектного этапа, об информационном коэффициенте адекватности. Введённая информационно-системная аксиоматика позволила разработать информа-ционно-системную модель процесса создания ТК заданной надёжности, ин-формационную динамическую модель надежности ТК и комплекс алгоритмов оценки надежности разрабатываемого ТК. Эти модели определили причинно- следственные информационные связи и отношения адекватности в последова-тельности этапов создания ТК и установили меру соответствия и информаци-онного согласования элементов данной последовательности друг другу с учё-том динамики процесса создания ТК. В разделе проведён анализ информаци-онных средств оценки и обеспечения надежности разрабатываемого ТК и осу-ществлено их стоимостное моделирование. 
Исходные положения и информационно-системные модели составили методологические основания для проведения точного и достоверного анализа надежности разрабатываемого ТК и для постановки задачи оптимизации па-раметров процессов проектирования, отработки и испытаний ТК на надёж-ность.
В разделе 1 рассмотрены пути реализации задачи оптимизации параметров процессов проектирования, отработки и испытаний ТК на надёжность.
Второй раздел посвящен исследованию информативности и совершенст-вованию технологии анализа, оценки и обеспечения надёжности ТК в процессе отработки и испытаний.
С целью сокращения временных и стоимостных затрат на параметрическую отработку конструкции ТК при одновременном достижении требуемых точности и достоверности оценивания ПН разработан комплекс взаимосвязанных мер, совершенствующих систему проектирования, отработки и испытаний разрабатываемого ТК. При этом используются методы идентификации математических моделей функционирования подсистем ТК, методы прогнозирования параметрической надёжности ТК, методы теории чувствительности для исследования стабильности функционирования подсистем ТК, методы технического диагностирования работоспособного состояния ТК в процессе отработки и испытаний, методы байесовского анализа и методы экспертного анализа для диагностирования состояния подсистем ТК. Предложенные «инструменты» обобщены в виде комплексного алгоритма.
В третьем разделе рассматриваются вопросы, связанные с реализацией комплексного алгоритма с целью повышения эффективности процесса отра-ботки и испытаний подсистем ТК на надёжность. Проведена отработка ряда подсистем (гидротормоз, досылатель и оптико-механическая подсистема) ТК на надежность с применением идентификации проектной модели. Проведена отработка оптико-механических подсистем, механизмов автоматики ТК с при-менением прогнозирования параметрической надежности. Проведена отработка гидротормоза на стабильность функционирования с применением метода теории чувствительности. Проведена отработка маятникового перегружателя на надежность с применением метода технического диагностирования.
Четвертый раздел посвящен моделированию оптимизационной задачи надежности второго рода и исследованию приближения ее решения. Кроме то-
го, в данном разделе разработан метод для определения оптимального объема контрольных испытаний ТК на надёжность на основе информационно-системного подхода.
В заключении диссертации сформулированы основные результаты работы.
В приложение к диссертации представлено программное обеспечение исследованных и решенных задач, включены акты внедрения результатов ра-боты в учебные процессы и НИР отрасли.
Автор благодарит коллектив кафедры Е1 БГТУ, профессора Белова А.В., выражает особую признательность профессору Вященко Ю.Л. за поддержку и помощь в работе над диссертацией.

Содержание

Введение 5
1. Обоснование и постановка задачи оптимизации параметров
процессов проектирование, отработки и испытаний технических комплексов (ТК) на надежность 13
1.1. Информационно-системная формализация процесса создания
ТК заданной надёжности 13
1.1.1. Методологические положения информационно-системной
формализации. Информационная система координат. Информационный коэффициент адекватности 14
1.1.2. Информационно-системная модель процесса создания ТК
заданной надёжности. Информационная динамическая модель надёжности разрабатываемого ТК 30
1.1.3. Стоимостное моделирование информационных средств
анализа, оценки и обеспечения надёжности разрабатываемого ТК 36
1.1.4. Структура надёжности ТК. Принципы выбора методов
оценки показателей надежности (ПН) в процессе создания ТК. Комплекс алгоритмов оценки надёжности ТК в процессе проектирования, отработки и испытаний 41
1.1.4.1. Надёжностная структура ТК. Принципы выбора методов оценки ПН в процессе создания ТК 41
1.1.4.2. Комплекс алгоритмов оценки надёжности разрабаты-ваемого ТК на этапах отработки и испытаний 55
1.2. Анализ связи точности и достоверности оценки надёжности раз-рабатываемого ТК с информационным коэффициентом адекватности 61
1.3. Постановка задачи оптимизации параметров процессов проек-тирования, отработки и испытаний ТК на надежность 67
1.4. Пути реализации задачи оптимизации параметров процессов
проектирования, отработки и испытаний ТК на надежность 74
Выводы по разделу 1 81
2. Инструменты повышения эффективности отработки ТК на надежность 82
2.1. Идентификация математических моделей функционирования
подсистем ТК 82
2.2. Прогнозирование параметрической надёжности в процессе от-работки и испытаний ТК 87
2.3. Методы теории чувствительности в задачах отработки ТК на
надежность 97
2.4. Техническое диагностирование работоспособного состояния ТК
в процессе отработки и испытаний 104
2.5. Использование экспертно-статистических методов (экспертной
системы) в процессе отработки ТК на надёжность 115
2.6. Комплексный алгоритм использования инструментов 118
Выводы по разделу 2 120
3. Реализация комплексной методики повышения эффективности
процессов проектирования, отработки и испытаний ТК заданной надежности 122
3.1. Отработка подсистем ТК на надёжность с использованием иден-тификации математических моделей 122
3.1.1. Отработка гидротормоза ТК 123
3.1.2. Отработка досылателей ТК 128
3.1.3. Идентификация вероятностной модели отработки оптико-механической подсистемы (ОМП) 140
3.2. Отработка подсистем ТК с применением прогнозирования па-раметрической надёжности 142
3.2.1. Прогнозирование параметрической надёжности при отработке оптико-механических подсистем 142
3.2.2. Использование прогнозирования параметрической надёжности при отработке механизмов автоматики ТК 145
3.3. Использование методов теории чувствительности и технического диагностирования при отработке на надёжность ТК и его подсистем 150
3.3.1. Отработка гидротормоза на стабильность функционирования с использованием функций чувствительности 150
3.3.2. Применение диагностической модели при отработке на на-дёжность маятникового перегружателя 154
3.3.3. Пример диагностирования состояния оптического прибора
(ОП) с использованием информационного метода 157
Выводы по разделу 3 160
4. Решение задач оптимизации параметров процессов проектирования, отработки и испытаний ТК заданной надежности 161
4.1. Оптимизация параметров процесса создания ТК заданной на
дежности (приближение решения оптимизационной задачи надёжности 2-ого рода) 161
4.2. Оптимизация объема контрольных испытаний ТК на надёжность на основе информационно-системного подхода 172
Выводы по разделу 4 183
Заключение 184
Литература 187
Приложение 192

Диссертация | 2006 | Россия | docx/pdf | 8.34 Мб

Для доступа к источнику авторизируйтесь или зарегистрируйтесь.

Внимание! Все источники запакованы в zip архивы! Для распаковки на android-устройствах Вы можете воспользоваться одним из сторонних приложений, например Total Commander



Оптимизация параметров процессов проектирования, отработки и испытаний технического комплекса на надежность на основе информационно-системной формализации

релевантные научные источники:
  • Информационные технологии в экономике
    | Ответы к зачету/экзамену | 2016 | Россия | docx | 0.3 Мб
    Виды информационных технологий Управляющие технологии Новая информационная технология Составляющие информационных технологий Классификация информационных технологий Составляющие информационной
  • Разработка метода динамической маршрутизации трафика для цифровой междугородной телефонной сети России
    Королькова Светлана Евгеньевна | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва - 2003 | Диссертация | 2003 | Россия | docx/pdf | 5.92 Мб
    Специальность 05.12.13 — Системы, сети и устройства телекоммуникаций. Актуальность темы. В последние годы междугородная телефонная сеть России претерпела значительные качественные изменения и сейчас
  • Разработка алгоритмов управления мехатронными дозаторами
    Смирнов Карим Асенович | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Санкт-Петербург - 2006 | Диссертация | 2006 | Россия | docx/pdf | 8.92 Мб
    Специальность 05.02.05 - Роботы, мехатроника и робототехнические системы. Для пищевой промышленности серьезные трудности представляют задачи автоматизации дозирования штучных продуктов при высоких

Другие источники по дисциплине Системный анализ, управление и обработка информации:

  1. Мобильная приборная платформа для системы экологического мониторинга загрязнения токсичными газами атмосферного воздуха
    Поляков Роман Юрьевич | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Курск - 2019 | Диссертация | 2019 | Россия | docx/pdf | 4.83 Мб
  2. Модели и алгоритмы синтеза оптимального управления в биотехнических системах реабилитационного типа на основе технологий нейронных сетей
    Аль-Бареда Али Яхья Сенан | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва - 2018 | Диссертация | 2018 | Россия | docx/pdf | 4.19 Мб
  3. Разработка и исследование методов, алгоритмов и технических средств обработки спектрозональных изображений
    Титов Дмитрий Витальевич | Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Курск - 2018 | Диссертация | 2018 | Россия | docx/pdf | 9.94 Мб
  4. Биотехническая система исследования гемодинамики глаза с использованием транспальпебральной реоофтальмографии
    Шамаев Дмитрий Михайлович | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва - 2017 | Диссертация | 2017 | Россия | docx/pdf | 8.4 Мб
  5. Методы и алгоритмы диагностики и прогнозирования функционального состояния животных в дойном стаде на основе анализа временных рядов показателей их жизнедеятельности
    Антонов Лев Васильевич | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Муром - 2017 | Диссертация | 2017 | Россия | docx/pdf | 6.36 Мб
  6. Задачник по основам теории управления
    Арыкбаев И.М. | г. Ош, Кыргызстан, типография Ошского технологического университета, 2012г | Задачи с решениями | 2012 | Кыргызстан | doc | 0.17 Мб
  7. Логическое программирование на языке Prolog
    Корябкин И,С. | НАУ | Лекция | 2010 | Украина | pdf | 0.16 Мб
  8. Методы учета неопределенности экспертных знаний
    Чугунов Никита Владимирович | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва - 2006 | Диссертация | 2006 | Россия | docx/pdf | 3.76 Мб
  9. Метод комбинирования парных сравнений и система интеллектуальной поддержки для многокритериального выбора
    Ашихмин Илья Владимирович | Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Москва - 2006 | Диссертация | 2006 | Россия | docx/pdf | 3.8 Мб
  10. Алгоритмы регулирования частоты вращения дизельный и газодизельных двигателей внутреннего сгорания на основе микропроцессорных систем управления
    Барков Юрий Александрович | Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. Рыбинск - 2005 | Диссертация | 2005 | Россия | docx/pdf | 6.27 Мб
  11. Моделирование и оптимизация распределенных вычислительных систем
    Пятаева Елена Владимировна | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Нижний Новгород - 2005 | Диссертация | 2005 | Россия | doc/pdf | 5.7 Мб
  12. Информационная система поддержки принятия решений для разработки фильтрующих портативных средств индивидуальной защиты органов дыхания
    Баюкин Михаил Валерьевич | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук | Диссертация | | Россия | docx/pdf | 3.87 Мб
- Авиационная и ракетно-космическая техника - Автоматизация и управление - Безопасность деятельности человека - Библиотековедение, библиографоведение и книговедение - Биотехнология пищевых продуктов - Гидравлика и инженерная гидрология - Документалистика, документоведение, архивоведение - Инженерная геометрия и компьютерная графика - Информатика, вычислительная техника и управление - Математическое и программное обеспечение вычислительных машин - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ - Материаловедение - Машиностроение и машиноведение - Методы и системы защиты информации, информационная безопасность - Метрология, информационно-измерительные приборы - Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы - Приборы и методы контроля природной среды - Проектная деятельность - Процессы и аппараты пищевых производств - Процессы и машины агроинженерных систем - Процессы и машины обработки материалов резанием - Радиотехника и связь - Системный анализ, управление и обработка информации - Системы, сети и устройства телекоммуникаций - Стандартизация и управление качеством продукции - Тепловые двигатели - Технологии и машины обработки давлением - Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки - Технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств - Технология неорганических веществ - Технология продовольственных продуктов - Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов - Транспортное, горное и строительное машиностроение - Управление в социальных и экономических системах (технические науки) - Электротехника -