CC BY
14
Демидова Анастасия Владимирована, магистр, demidova-a-v@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Семенчев Евгений Александрович, канд. техн. наук, доцент, s1e2m3@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
SYSTEMIC APPROACH TO PLANNING ACTIONS IN ORGANIZING GOAL-DIRECTED BEHAVIOR OF UNMANNED TRANSPORT PLATFORMS
A.V. Demidova, E.A. Semenchev
A review of some approaches to solving the problem of planning the actions of unmanned autonomous transport platforms is considered. On the basis of system representations, a method is proposed for decomposing actions according to dual relations to the construction of a universal planning algorithm for organizing the purposeful behavior of unmanned transport platforms. An example of building a universal action plan for meeting the needs of an autonomous object in an energy resource is given.
Key words: autonomous unmanned platform, planning of purposeful behavior, method of decomposition of actions by dual relations, universal scheme of actions.
Demidova Anastasia Vladimirovna, master, demidova-a-v@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Semenchev Evgeniy Aleksandrovich, candidate of technical science, docent, s1e2m3@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.317
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-6-19-25
МОДЕЛЬ МОРАЛЬНОГО СТАРЕНИЯ ОБРАЗЦОВ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
В.Е. Писковитин, Н.Н. Зайкин, А.В. Свидло, О.В. Чуприков, Е.В. Фатьянова
В статье рассмотрен один из подходов к оценке морального старения технических средств специального назначения, основанный на взаимосвязи понятий «технический уровень» и «качество» изделия. Кроме того, показана зависимость комплексного показателя технического уровня изделия от комплексных (базовых) показателей качества, определены эти комплексные (базовые) показатели и предложены выражения для их расчета.
Ключевые слова: изделие, технические средства, моральное старение.
Все изделия, используемые для удовлетворения каких-либо потребностей со временем, подвергаются не только физическому, но и моральному старению [6,7,9]. При этом физическое старение (износ) наступает как из-за употребления изделия по назначению, так и вследствие воздействия окружающей среды независимо от того, используется изделие или нет. В обоих случаях наступает изменение материально-вещественных характеристик изделия. Закономерности морального старения изделий принципиально отличаются от закономерностей физического. Моральное старение наступает с течением времени и не зависит от условий использования (и даже от факта физического существования) изделия.
Степень физического износа зависит: от времени службы и интенсивности использования; от условий эксплуатации; от показателей надежности данного изделия. Одинаковой степени физического старения (износа) могут достичь два идентичных изделия после различного объема выполненных ими работ или после различного срока их службы, и наоборот, совершенно различной степени физического старения могут достичь два идентичных изделия после одинакового объема выполненных ими работ или после одинакового срока их службы.
Моральное старение изделий проявляется одновременно и в одинаковой степени, так как оно является следствием изменения общественных условий производства (достижения научно-технического прогресса, степень развития технологической базы, существенные изменения условий труда, общественное развитие и т.д.), в то время как физическое старение обусловлено конкретными условиями эксплуатации данного изделия и его характеристиками.
В настоящее время степень морального старения определяется в основном применительно к орудиям производства, что накладывает определенные ограничения на выбор критерия оценки [6,11]. При этом исследуют два рода морального старения. Под моральным старением 1-го рода принято понимать уменьшение стоимости изделий вследствие уменьшения общественно необходимых затрат на его производство. Под моральным старением 2-го рода понимают уменьшение стоимости изделий вследствие создания нового оборудования, более производительного и экономичного, предназначенного для удовлетворения потребностей общества.
Моральное старение 1-го рода вызвано в первую очередь повышением производительности труда на заводах-изготовителях. Это обеспечивается тем, что с течением времени технологический процесс производства изделий претерпевает ряд изменений, направленных на уменьшение временных и материальных затрат, что является закономерным итогом освоения изделия в производстве. Данное обстоятельство приводит к уменьшению себестоимости изделия и в конечном итоге к увеличению прибыли, улучшению других экономических показателей предприятия. Таким образом, предприятия-изготовители заинтересованы в уменьшении общественно необходимых затрат труда при изготовлении изделий.
Моральное старение 2-го рода вызвано появлением на рынке товаров изделий с лучшими характеристиками, что приводит к необходимости либо модернизации изделий (возможно и к снятию их с производства), либо снижению их цены. Данное обстоятельство является важным побудительным фактором для активизации инновационной деятельности предприятий-изготовителей. Учет последних достижений в области науки и техники, прогнозирование возможных направлений развития научно-технической мысли и потребностей пользователей, а также своевременное использование данной информации являются важнейшими условиями для успешного функционирования любого предприятия в рыночных условиях.
Два приведенных подхода к определению морального старения могут быть достаточно полно охарактеризованы затратными показателями [6,9,11]. При этом они не учитывают степень удовлетворения этим объектом потребностей потребителя, что является основным фактором при рассмотрении морального износа технических средств, в том числе и специального назначения (ТС СН) [10].
Потребности обычно выражаются в свойствах и количественных характеристиках этих свойств и могут включать следующие аспекты:
функциональная пригодность;
безопасность;
эксплуатационная готовность;
надежность (безотказность, долговечность, сохраняемость, ремонтопригодность);
защита окружающей среды;
экономические факторы (цена изделия, стоимость эксплуатационных расходов, экономическая эффективность и др.).
Степень удовлетворения данных потребностей имеет функциональную зависимость от уровня качества изделий. При этом под качеством понимают совокупность свойств и характеристик продукции или услуги, которые придают им способность удовлетворять обусловленные или предполагаемые потребности [8]. Следовательно, для образцов ТС СН моральное старение может быть определено как снижение уровня качества вследствие появления новых, более совершенных объектов, имеющих лучшие потребительские свойства, либо появлением у противника средств противодействия, не позволяющих в полной мере использовать функциональные возможности ТС СН.
Таким образом, для изделий ТС СН уровень морального старения может быть определен посредством показателя, характеризующего качество данного изделия. Таким показателем является комплексный показатель технического уровня (КПТУ) ТС СН, который является относительной характеристикой качества.
Вследствие того, что технический уровень любых изделий и систем, планируемых к разработке на начало планового периода, ограничен текущим (опять же на начало планового периода) уровнем проектирования и технологий, то естественно предположить, что любой вновь разрабатываемый образец ТС СН в течение проектирования и тем более на более поздних стадиях ЖЦ подвергается моральному старению относительно научно-технического уровня новейших разработок, появившихся к тому времени. Графически данный факт продемонстрирован на рис. 1.
*Р1 *Р2 Т
Рис. 1. Динамика технического уровня образцов ТС СН в зависимости от времени разработки
На данном рисунке применены следующие обозначения:
Qтy - технический уровень разработок; 1 - кривая научно-технического прогресса, характеризующая потенциальный технический уровень (ТУ), который может быть заложен в разработку в текущий момент времени; 1р1, 1р2 - последовательность разработок образцов ТС СН; Ql, Q2 - технический уровень разрабатываемых образцов ТС СН в 1-й момент времени; ЛQтy - величина, характеризующая отставание в техническом уровне 1-го образца ТС СН в ¿Р2-й момент времени.
В условиях ограниченных ресурсов и времени практически невозможно включить в разрабатываемую технику все научно-технические достижения, которые реализуются параллельно с разработкой данной техники. Введение каждой новой идеи потребует значительных изменений проекта и соответствующей корректировки сроков и ассигнований. Если изделие находится в процессе постоянного перепроектирования, то его разработка никогда не будет завершена, а окончательные затраты могут достичь астрономических размеров. Таким образом, между изделиями, разрабатываемыми в различные моменты времени, существует определенная разница в техническом уровне, обусловленная научно-техническим прогрессом. Данную разницу (Д@ТУ) це-
лесообразно выбрать в качестве меры морального старения образца ТС СН. Таким образом, степень морального старения образца ТС СН может быть определена по выражению:
Q^Уб Qтyб
В связи с вышеизложенным возникает еще одна проблема. Так как всякая разработка и последующее производство имеют определенный срок реализации, то варьирование данным параметром может оказать значительное влияние на уровень морального старения образцов ТС СН. Следовательно, при планировании сроков разработки и производства новых образцов ТС СН необходимо учитывать темпы морального старения. При этом определение величины предельного уровня морального старения, после достижения которого эксплуатация образцов ТС СН становится неэффективной с точки зрения предъявляемых системой управления требований к качеству функционирования системы, является важной самостоятельной задачей.
Для прогнозирования динамики морального старения можно воспользоваться методом анализа динамических (временных) рядов, что объясняется его простотой и минимально необходимой исходной информацией. Сущность такого подхода заключается в выделении тренда, т. е. детерминированной функции анализируемого процесса от времени [1, 2-5, 12]. Исходной статистической базой для такого исследования является ряд значений М={т1, Ш2, ..., тп} исследуемой переменной, зарегистрированных в последовательные моменты времени.
Такой временной ряд имеет два главных отличия от рассматриваемых наблюдений анализируемого признака, образующих случайные выборки [1]: а) образующие временной ряд наблюдения т1,т2, ..., тп, рассматриваемые как случайные величины, являются взаимно зависимыми; б) наблюдения временного ряда (в отличие от элементов случайной выборки) не образуют стационарной последовательности, т.е. закон распределения вероятностей к-го члена временного ряда не остается одним и тем же при изменении его номера к.
В общем случае ряд динамики М(1) может быть разделен на три компоненты
[5]:
м(0 = до + + п, (2)
где - детерминированная компонента; q(t) - стохастическая компонента; щ - случайная компонента.
Детерминированная компонента /(^ представляет собой некоторую аналитическую функцию, выражающую тенденцию в ряду динамики. Стохастическая компонента содержит информацию о характере вариации исследуемого явления. Таким образом, вычитание тенденции из исследуемого ряда динамики является изменением масштаба данных и сохраняет полную информацию о вариации явления [1, 2-5, 12].
Данные особенности временных рядов позволяют восстановить значения анализируемой переменной М в момент времени t по ее же собственным значениям, зафиксированным в предыдущие моменты времени (^1, ^2,...). Процесс прогнозирования в этих условиях состоит из следующих основных этапов: выделение тренда (функция описывающая изменение среднего значения М в зависимости от времени ее наблюдения) из динамического ряда; аппроксимация тренда; экстраполяция тренда до интересующего момента времени; верификация прогноза.
Модель морального старения должна обеспечивать непрерывность и достаточную плавность изменения показателей во времени, а также их постоянный рост до наступления полного морального устаревания (М=1). В наибольшей степени этим требованиям отвечают ¿'-образные и ряд других функций, обладающих асимптотическим насыщением. На основе проведенного анализа предлагается использовать экспоненциальные кривые вида:
М(0 = 1 - а0еа^. (3)
22
Для нахождения коэффициентов данной регрессии могут быть использованы различные методы, в том числе метод скользящей средней, метод конечных разностей, метод экспоненциального сглаживания [1, 2-5, 12]. Наиболее широкое применение для определения полиномиальной и экспоненциальной тенденций в настоящее время находит метод наименьших квадратов, сущность которого заключается в нахождении таких значений параметров регрессии, при которых сумма квадратов отклонений фактических и расчетных значений была бы минимальной, т. е.:
2
(М, -М,) ^тт. (4)
Для нахождения параметров уравнения (3) значения первоначального ряда сначала необходимо прологарифмировать, затем расчет производится посредством системы нормальных уравнений:
а0М + ах 2?=1^ + а2 £к.=1 tf +. ..+ак £к.=1 tf = 2=1 lnMi;
Оценка точности модели осуществляется по выражению [89]:
Zm
/=i
е = - > -100%, (6)
m / Мф j
4=1
где т - объем выборки.
Для проверки адекватности модели статистическим данным используется критерий Фишера [1], наблюдаемое значение которого находится из отношения:
Р= ^д, (7)
где Бу - остаточная дисперсия; - дисперсия адекватности, определяемые по следующим выражениям:
(8)
(9)
где yt - значение, рассчитываемое по уравнению регрессии при тех же параметрах 0, при которых получено наблюдение уФг; l - число коэффициентов в уравнении регрессии.
Если выборочное значение коэффициента Фишера окажется больше табличного значения F1_Y(y1,v2) для уровня значимости у и числа степеней свободы vi = n-1; v = n-l, то модель адекватна исходным данным.
Таким образом, с использованием статистической информации о динамике морального старения ТС СН различных поколений, получена математическая модель морального старения образцов ТС СН.
Список литературы
1. Брахман Т.Р. Многокритериальность и выбор альтернативы в технике. М.: Радио и связь, 1984. 288 с.
2. Лысиков А.А., Соколова И.В. Метод оценки производственной мощности промышленности // Вопросы прогностики. 1984. № 7. С. 88-93.
3. Исследование операций: в 2-х томах. Т. 1. Пер. с англ. / Под ред. Дж. Моуде-ра, С. Элмаграби. М.: Мир, 1981. 712 с.
4. Шеремет А.Д., Сайфуллин Р.С. Методика финансового анализа. М.: ИНФРА, 1995. 172 с.
5. Методика анализа деятельности предприятия в условиях рыночной экономики / Под ред. Г.А. Краюхина. СПб.: СПбГИЭА, 1996. 234 с.
6. Крейнина М.А. Финансовое состояние предприятия. Методы оценки. М.: ИКЦ «ДИС», 1997. 224 с.
7. Мартыщенко Л.А., Филюстин А.Е., Голик Е.С., Клавдиев А.А. Военно-научные исследования и разработка вооружения и военной техники. СПб.: МО РФ, 1993. Ч. 1. 324 с.
8. Гринчель Т.П. Планирование «жизненного цикла» промышленной продукции. Л.: ЛГУ, 1980. 144 с.
9. Кисилев О.И., Остапенко С.Н. Метод определения степени морального отставания радиоэлектронных систем от систем-аналогов // Радиотехника. 1997. № 5. С. 68-69.
10. Гапоненко А.Л. Моральный износ и обновление орудий труда. М.: Мысль, 1980. 155 с.
11. Панасенко Н.В. Оценка влияния распределения затрат на повышение безотказности военной техники связи // Научно-технический сборник № 4. М.: 16 ЦНИИ, 1984. С. 13-19.
12. Калихман И.Л., Войтенко М.А. Динамическое программирование в примерах и задачах: учеб. пособие. М.: Высш. школа, 1979. 125 с.
Писковитин Владимир Евгеньевич, преподаватель, piskovitin ve@,mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи,
Зайкин Николай Николаевич, преподаватель, zaykin53@mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи,
Свидло Александр Владимирович, преподаватель, svidlo_av@yandex.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи,
Чуприков Олег Валерьевич, преподаватель, chuprikov_ov@mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи,
Фатьянова Елена Валентиновна, преподаватель, fatlen77@mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия
THE MODEL OF MORAL AGING OF SAMPLES TECHNICAL MEANS
OF SPECIAL PURPOSE
V.E. Piskovitin, N.N. Zaikin, A.V. Svidlo, O.V. Chuprikov, E.V. Fatyanova
The article considers one of the approaches to assessing the moral aging of specialpurpose technical equipment, based on the relationship between the concepts of "technical level" and "quality" of the product. In addition, the dependence of the complex indicator of the technical level of the product on complex (basic) quality indicators is shown, these complex (basic) indicators are determined and expressions for their calculation are proposed.
Key words: product, technical means, moral aging.
Piskovitin Vladimir Evgenievich, lecturer, piskovitin_ve@mail.ru, Russia, Saint Petersburg, Military Academy of Communications,
Zaikin Nikolay Nikolaevich, lecturer, zaykin53@mail.ru, Russia, Saint Petersburg, Military Academy of Communications,
Svidlo Alexander Vladimirovich, lecturer, svidlo_av@yandex.ru, Russia, Saint Petersburg, Military Academy of Communications,
Chuprikov Oleg Valerievich, lecturer, chuprikov_ov@mail.ru, Russia, Saint Petersburg, Military Academy of Communications,
Fatyanova Elena Valentinovna, lecturer, fatlen77@mail.ru, Russia, Saint Petersburg, Military Academy of Communications
УДК 538.958
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-6-25-29
ВЫБОР МОДЕЛИ ЛОГИСТИЧЕСКОЙ РЕГРЕССИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПРОБИВАЕМОСТИ БРОНЕЗАЩИТЫ
С.Е. Степанов, И.К. Устинов, О.В. Сулина, Е.А. Шестернина
Проведена оценка пробиваемости бронезащиты и описана зависимость результатов стрельбы по опытным образцам бронезащиты. Получена модель логистической регрессии для оценки результатов испытаний новых видов бронезащиты, которая позволяет получить величину вероятности непробиваемости защитных слоев конструкции. Бронезащита выполненной в виде плиты, содержащей набор титановых труб с промежуточным внутренним наполнителем. В результате исследования пробиваемости сделан вывод о том, что для увеличения вероятности непробиваемости конструкции, необходимо увеличить число слоев преград защиты (6 слоёв дают вероятность 99,3%) и использовать более вязкий наполнитель.
Ключевые слова: бронезащита, пробиваемость, модель, регрессия, скорость, энергия, титановые трубы.
В настоящее время известно большое количество решений и методов оценки результатов испытаний бронезащиты для дальнейшего их применения. В данной статье описана зависимость результатов стрельбы из нарезного оружия по опытным образцам бронезащиты [1 ] выполненной в виде плиты, содержащей набор титановых труб с промежуточным внутренним наполнителем в виде кварцевого песка, жестко соединенных между собой в виде двух групп труб, расположенных по отношению друг к другу под углами в диапазоне: 30° + 2,5° — 150° + 2,5°, при этом трубы каждой группы сварены между собой (рис. 1). На рис. 2 показано схематично изображено средство бронезащи-ты с расположением труб по отношению друг к другу под углом 30°.
Для описания зависимости результатов стрельбы по опытным экземплярам в зависимости от параметров выстрела была выбрана модель логистической регрессии [2-4].
Выбор этой модели объясняется тем, что результат стрельбы - выходная переменная - является бинарной, то есть принимает всего два значения «Успех» и «Неудача». Кроме того, параметры логистической модели легко интерпретировать, что позволяет дать практические выводы по применению.
В качестве входных переменных модели использовались следующие характеристики:
Скорость пули
Энергия пули £";
Наличие (1), отсутствие (0) наполнителя в трубках бронежилета F;
25
