CC BY
13
УДК 338.24+620.9
Экспертный способ определения
состояния оборудования сетевого района
1 4 2
С.В. Венедиктов, В.Е. Батуев, Ю.Ю. Егошин, 3А.А. Капитонов, 4А.А. Смирнов
1 Чебоксарский институт Московского государственного открытого университета, Чебоксары 2ОАО «Мариэнерго», Йошкар-Ола 3ООО «Марийскгаз», Йошкар-Ола 4Марийский государственный университет, Йошкар-Ола
Рассмотрен экспертный способ определения состояния сложных технических объектов и описана оригинальная компьютерная программа по методу лингвистических оценок.
An expert way to define the condition of complex technical objects is considered and a computer program based on the method of linguistic estimations is described in the article.
Введение. Следствием статей [1, 2] где определен термин «элементарная решающая акция» и построен алгоритм достижения легитимности результатов приватизации в энергетике, явилась статья [3], где рассмотрена структура технических вопросов по обновлению оборудования. Одним из центральных вопросов поднятой тематики является определение способа диагностирования изношенного функционирующего оборудования. Такие вопросы возникают во многих технических системах, частными случаями которых являются сетевые энергоснабжающие и газоснабжающие предприятия. Из литературных источников известно, что определение состояния оборудования можно выполнять различными способами, как, например, аналитическими и вероятностными. Однако на данные способы диагностирования можно опираться при наличии достоверных исходных данных. На практике исходные данные при большом количестве разнопланового анализируемого оборудования являются или недоступными, или искаженными эксплуатирующими оборудование организациями. Для увеличения достоверности конечных результатов при оценке реального остаточного ресурса функционирующего оборудования в данной работе к рассмотрению предлагается экспертный способ его диагностирования. Из совокупности экспертных способов в силу обширного перечня функционирующего оборудования и уменьшения сложности экспертного анализа в работе используется метод лингвистических оценок.
Описание компьютерной программы. Для автоматизации работ по сбору и обработке данных экспертов написана оригинальная компьютерная про-
грамма «Лингэ». Программа «Лингэ» реализована в программном пакете «Ехе1». Она предназначена для экспертной оценки состояния объектов любых многофункциональных объектов, в частности электроснабжения и газоснабжения.
При оценке состояния рассматриваемого объекта эксперт принимает решение в границах от - неработоспособен, до - абсолютно работоспособен. Перечень лингвистических оценок и их порядковые номера представлены на рисунке 1. В данном случае существует 13 видов оценок. Порядковые номера от 0 до12 служат для дальнейшего их встраивания в рассматриваемую матрицу оценок.
1 - определенно низкий_
2 - чрезвычайно низкий_
5 - немного низкий_
7 - немного высокий_
9 - очень высокий_
10 - чрезвычайно высокий_
11 - определенно высокий_
12 - абсолютно работоспособен
Рис.1. Типы лингвистических оценок и их порядковые номера
Матрица оценок вида п1- ш1, представлена на рисунке 2. Она является основным составляющим опросного листа,
где 1 - порядковый номер эксперта;
п - порядковый номер оцениваемого объекта; ш - порядковый номер лингвистической оценки, взятый из рисунка 1.
Рис.2. Матрица оценок
Эксперт оценивает 10 объектов. Такими объектами могут быть любые анализируемые технические средства, системы, детали, аппараты, устройства и т.д. Количество рассматриваемых объектов, как и количество экспертов, может быть изменено.
Так как программа реализована в пакете «Exel», то данные значения можно напрямую вносить в электронную таблицу. В ячейки таблицы (матрицы) вносятся данные вида (да/нет), где значению «да», соответствует - 1, а значению нет - 0. После заполнения
данных всеми экспертами каждая матрица обрабатывается руководителем группы. Он в служебном поле матрицы, которая не видна при обычном заполнении, выставляет значения коэффициента «компетентности эксперта».
Коэффициент компетентности каждого эксперта может выть оценен самими экспертами с использованием программы, приведенной в [4], так и другими способами. После этого данные всех матриц умножаются на полученные коэффициенты. Таким образом, получается оценка всех объектов, выставленная экспертом в матрице оценок.
Все полученные 20 (по количеству экспертов в рассматриваемом варианте программы) матриц (или меньше: в программе ведется учет количества экспертов) складываются для получения итоговой матрицы вида №М,
где N - порядковый номер оцениваемого объекта;
М - порядковый номер лингвистической оценки.
На рисунке 3 приведена итоговая матрица оценок в виде таблицы, в которой показывается распределение суммарного значения различных оценок (заключений), сделанных экспертами, по десяти объектам. Это означает, что для каждого объекта фиксируется сумма баллов по каждой оценочной позиции.
Количество экспертов 20
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ресурс,%
объект 1 0,8 0 1,6 0,8 0,8 0,8 1,6 0,8 0,8 0 0 0 9,4 56,672
объект 2 0,8 0 1,6 0,8 0.8 0,8 1.6 0,8 0,8 0 0 0 9,4 56,672
объект 3 0,8 0 1,6 0,8 0,8 0,8 1,6 0,8 0,8 0 0 0 9,4 56,672
объект 4 0,8 0 1,6 0,8 0.8 0,8 1.6 0,8 0,8 0 0 0 9,4 56,672
объект 5 0,8 0 1,6 0,8 0 0,8 1,6 0,8 0,8 0 0 0 10,2 59,136
объект 6 0,8 0 1,6 0,8 0 0,8 1,6 0,8 0,8 0 0 0 10,2 59,136
объект 7 0,8 0 1,6 0,8 0 0,8 0,8 0,8 0,8 0 0 0,8 10,2 60,676
объект 8 0,8 0 1,6 0,8 0 0,8 0,8 0,8 0,8 0 0 0,8 10,2 60,676
объект 9 0,8 0 1,6 0,8 0 0,8 0,8 0,8 0,8 0 0 0,8 10,2 60,676
объект 10 0,8 0 1,6 0,8 0 0,8 0,8 0,8 0,8 0 0 0,8 10,2 60,676
Итого 8 0 16 8 3,2 8 13 8 8 0 0 3,2 98,8
Рис. 3. Итоговая матрица оценок
ЗмкикоП Ехсе! - эксп2 ВИВ
: J Файл Правка Вид Вставка Формат Сервис Данные -л л - J < • Окно Справка ! & * - Введите вопрос 41 5| 1 Й О юо% - «*. _ . в X
; Апа1 Суг 10 *1 ж * Ч 1 ■ в =ш -А 11 % ООО ,00 -.0 Е1- А •
011 » Ь =Эксперт1Ю17*Эксперт1!и$3*Эксперт1!$Н$1+Эксперт2Ю17*Эксперт2!$ЛЗ*Эксперт2!$Н(1 + ЭкспертЗЮ17*ЭкспертЗ!$ЛЗ*ЭкспертЗ!$Н$1 +Эксперт4Ю17*Эксперт4!$и$3*Эксперт4!$Н$1 + Эксперт5Ю17*Эксперт5!$ЛЗ*Эксперт5!$Н$1 +Эксперт6Ю17*Эксперт6!$и$3*Эксперт6!$Н$1 + Эксперт7Ю17*Эксперт7!$ЛЗ*Эксперт7!$Н$1 +Эксперт8Ю17*Эксперт8!$и$3*Эксперт8!$Н$1 + ЭкспертЭЮ17*ЭкспертЭ!$и$3*ЭкспертЭ!$Н$1 +Эксперт10Ю17*Эксперт10!$и$3"Эксперт10!$Н$1 + Эксперт11 Ю17*Эксперт111$и$3*Эксперт11 !$Н$1+Эксперт12!Р17*Эксперт12!$и$3*Эксперт12! $Н$1+Эксперт13Ю17*Эксперт13!и$3*Эксперт13!$Н$1 +Эксперт14Ю17*Эксперт14!и$3* Эксперт14!$Н$1+Эксперт15Ю17*Эксперт15!$ЛЗ*Эксперт15!1Н$1+Эксперт16Ю17*Эксперт16! 1ЛЗ*Эксперт16!$Н$1+Эксперт17Ю17*Эксперт17!$ЛЗ*Эксперт17!$НЛ+Эксперт18!017* Эксперт18!$ЛЗ*Эксперт18!$Н11+Эксперт19!017*Эксперт19!и$3*Эксперт19!$Н$1+Эксперт20! 017*Эксперт20!и$3*Эксперт20!$Н$1
А В I С о
1 " 2 3 Кс
4 объект 1 С
5 объект 2 с
6 объектЗ с
7 объект 4 с
8 объект 5 с
9 объект 6 [
10 объект 7 с ,8[ 0 1,6 0.8 0 0,8 0,8 0,8 0.8 0 0 0,8 10,2 60,676
11 объект 8 с ,81 0 1,6 0.8 0 0,8 0,8 0,8 0,8 0 0 0,8 10,2 60,678
12 объект 9 с ,8| 0 1,6 0,8 0 0,8 0,8 0,8 0.8 0 0 0,8 10,2 60,676
13 объект 10 0,8| 0 1,6 0,8 0 0,8 0,8 0,8 0,8 0 0 0,8 10,2 60,676
14 Итого в| 0 16 8 3,2 8 13 8 8 0 0 3,2 98,8
!
И ► и \Итого / Графики / Эксперт! / Эксперт2 / ЭкспертЗ / Эмспер К 1Щ > I
Готово мим
Рис. 4. Формула подсчета значения ячеек
Реализация сложения матриц в программе «Ехсе1» показана на рисунке 4. В приведенной формуле слагаемое «ЭкспертШ17*Эксперт1Ш$3*Эксперт1!$И$1» означает долю эксперта 1 в общий балл оценки «0 -неработоспособен» для объекта 8. При этом «Экс-перт1Ю17» - значение ячейки, соответствующей оценке «0 - неработоспособен» для объекта 8, в матрице оценок эксперта 1; «Эксперт1Ш$3» - значение компетентности эксперта; «Эксперт 1!$И$1» - наличие эксперта, оцениваемое булевской переменной «да/нет» («1/0»).
Строка «Итого» дает общую сумму каждой из оценок по всем объектам и позволяет увидеть, какие оценки наиболее часто давали эксперты. Подобная статистика дает возможность оценить общую работоспособность системы, в которую входят рассматриваемые объекты. Например, из рисунка 5, где дана общая статистика оценок, видно: несмотря на то, что эксперты в целом оценивают работу системы как «абсолютно работоспособную», существует наличие некоторого количества мнений в диапазоне «очень низкий - средний». Наличие нескольких высоких пиков,
выше поля допуска, на графике свидетельствует о том, что мнения экспертов разделились, и такой результат не может служить отправной точкой для принятия решения. Для выхода из такой ситуации существует порядок исключения отдельных оценок из общего решения путем вычисления коэффициента конкордации - степени рассогласованности мнения отельного эксперта от среднеарифметической оценки группы [5]. В рассматриваемом примере таких пиков не наблюдается. Такой же коэффициент вычисляется при оценке компетентности экспертов.
Рис. 5. Статистика оценок (на шкале «Х» указаны порядковые номера лингвистических оценок, начиная с 1)
Рис. 6. Интегральные экспертные оценки по каждому объекту
I Суг
Q4
- 10
•^Ж лг 4jm m m Щ\ум % ооо
«-.и I • — „Г" ,00 -»,0 — =— -
' <Л - А
f* =(D4*0+E4*1 +F4*2+G4*3 +Н4*4 +14*5 +J4*6+K4*7+L4*8 +М4*9 +N4*10+04*11 +Р4*12)/$Н$1 *7,7
A_J_ В С D | Е | F | G H I J К L M N 0 Р Q
Количество экспертов 20
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ресурс, %
объект 1 0,8 0 1,6 0,8 0,8 0,8 1,6 0,8 0,8 0 0 0 9,4 56,672
объект 2 0,8 0 1,6 0,8 0,8 0,8 1,6 0,8 0,8 0 0 0 9,4 56,672
объект 3 0,8 0 1,6 0,8 0,8 0,8 1,6 0,8 0,8 0 0 0 9,4 56,672
объект 4 0,8 0 1,6 0,8 0,8 0,8 1,6 0,8 0,8 0 0 0 9,4 56,672
объект 5 0,8 0 1,6 0,8 0 0,8 1,6 0,8 0,8 0 0 0 10,2 59,136
Рис. 7. Формула для расчета остаточного ресурса объекта
Также в программе имеется возможность представить интегральную оценку экспертов по каждому объекту в отдельности. Такие диаграммы представлены на рисунке 6. Это позволяет выделять критичные объекты из всей рассматриваемой совокупности и при необходимости подкорректировать методику диагностирования.
Выше по тексту, на рисунке 3 также имеется столбик «Ресурс». Цифры в его ячейках показывают работоспособность (ресурс) объектов в процентах. Формула, позволяющая получить данный параметр для объекта 1 в «Ехе1», приведена на рисунке 7. Из рисунка видно, что каждой из лингвистических оценок придается вес, для наглядности равный ее порядковому номеру. Далее веса суммируются. После этого полученная сумма делится на количество оценок. Количество оценок равно произведению чисел, участвующих в работе экспертов на коэффициент распределения. Этот коэффициент нужен для представления оценки в виде процента и равен:
К = 100 / «количество оценок».
В нашем случае «количество оценок» равно 13 (от 0 до 12), т.е. К = 7,69.
Для наглядности представления полученных данных по остаточному ресурсу объектов строится график, в виде диаграммы. Такая диаграмма представлена на рисунке 8. На диаграмме по горизонтали расположены номера объектов, по вертикали - полученные ими проценты.
На практике рассмотренная выше программа используется для оценки остаточного ресурса электрооборудования Йошкар - Олинских электросетей и газового оборудования базы Йошкар - Олагаз. Полученные данные позволяют наметить план первоочередных мероприятий по обновлению оборудования,
на основе оценок работающих на местах специалистов - экспертов и минимизировать количество необоснованных, ошибочных директивных распоряжений.
Выводы:
1. Используемые в настоящее время методики для определения реального остаточного ресурса оборудования энергетических предприятий недостаточно эффективны в силу их сложности, неприспособленности к реальной действительности и отсутствия обратной связи с эксплуатационными организациями.
2. В достаточной для использования на практике мере не имеющими названных недостатков методами определения реального состояния функционирующего оборудования можно назвать методы экспертных оценок.
3. Реализованная компьютерная программа по способу лингвистических оценок позволяет существенно снизить затраты по сравнению реального ресурса большого числа взаимно удаленных однотипных объектов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Венедиктов, С.В. Алгоритм достижения легитимности результатов приватизации в энергетики. / С.В. Венедиктов, Ю.Ю. Егошин, А.А. Капитонов // Наука в условиях современности: сб. ст. по итогам науч.-техн. конф. МарГТУ в 2007 г. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2007. - 270 с.
2. Венедиктов, С.В. Алгоритм достижения легитимности результатов приватизации в области энергетики / С.В. Венедиктов, Ю.Ю. Егошин, А.А. Капитонов, В.В. Карчин, И.А. Седых, А.А. Смирнов // Вестник МарГУ. - 2007. - № 1. - С. 151-155.
3. Венедиктов, С.В. Структура технических вопросов по об -новлению оборудования через элементарные решающие акции / С.В. Венедиктов, Ю.Ю. Егошин, А.А. Капитонов // Одиннадцатые Вавиловские чтения: материалы постоянно действующей всероссийской междисциплинарной науч. конф. с международным участием. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2007.
4. Венедиктов, С.В. Экспертный критерий определения номенклатуры методов и средств рабочего диагностирования силовых трансформаторов / С.В. Венедиктов, В.В Карчин, В.А. Кыштымов // Проблемы энергетики. - 2006. - № 1-2. - С. 103-107.
5. Бочков, А.П. Модели и методы управления развитием технических систем: учеб. пособие / А.П. Бочков, Д.П. Гасюк, А.Е. Филюстин. - СПб.: Союз, 2003. - 288 с.
Остаточный ресурс объектов. %
1 23456789 10
Рис. 8. Остаточный ресурс объектов
