Научно-методический подход к комплексному оцениванию эффективности метрологического обеспечения Текст научной статьи по специальности «Математика»

The nomenclature of modern examples of rifle and cannon weapons, which includes automatic small arms and small-caliber artillery weapons, is considered. It is also the object of research of the stoich of materials of weapons to microbiological and corrosion damage. The analysis of the composition of the materials used for the manufacture of SPS products is carried out, and methods for their protection against corrosion and biodeterioration are presented.

Key words: rifle and cannon armament, material, coating, lubricant, corrosion, bio-deterioration.

Selifontov Denis Olegovich, postgraduate student, denis-selifontov@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 78.21.35

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ ПОДХОД К КОМПЛЕКСНОМУ ОЦЕНИВАНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО

ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Я.Н. Гусеница, А.В. Малахов, А.Н. Новиков

В работе проведен анализ существующего и предложен новый научно-методический подход к комплексному оцениванию эффективности метрологического обеспечения войск (сил). Актуальность работы определяется противоречием, которое заключается, с одной стороны, в необходимости оценивать степень реализации цели метрологического обеспечения войск (сил), а, с другой стороны, отсутствием системы показателей, позволяющих комплексно оценить эффективность метрологического обеспечения с учетом современных требований к метрологическим воинским частям и подразделениям. Опираясь на теорию эффективности целенаправленных процессов, предлагается система показателей эффективности метрологического обеспечения войск (сил), методика оценивания данных показателей, методика расчета весовых коэффициентов функций метрологического обеспечения, а так же программная реализация методик.

Ключевые слова: эффективность, метрологическое обеспечение, комплексный показатель, результативность, ресурсоемкость, оперативность, весовой коэффициент, готовность, устойчивость, экспертное оценивание, компетентность.

В настоящее время одним из важнейших компонентов материально-технического обеспечения войск (сил) является метрологическое обеспечение, под которым понимается комплекс мероприятий по установлению и применению научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемых точности, полноты, своевременности и оперативности измерений в войсках (силах).

Для определения степени реализации метрологического обеспечения войск (сил) необходимо располагать некоторым показателем эффективности. Данный показатель эффективности представляет собой переменную (несколько переменных), значение которой характеризует степень достижения целей метрологического обеспечения войск (сил).

Существует несколько подходов к оцениванию показателя эффективности метрологического обеспечения войск (сил).

В одном из таких подходов показатель эффективности метрологического обеспечения вооружения, военной и специальной техники на стадии производства представляет собой суммарные потери, которые оценивают следующим образом [1]:

С = С1Рао + С 2(1 - Р )Ьо (1)

где С1, С 2, - стоимость ущерба, наносимого ошибочными решениями соответственно из-за ошибок 1-го и 2-го рода; Р - вероятность поступления на контроль годного образца; «о, Ьо - условные вероятности ложного и необнаруженного дефектов (ошибки 1-го и 2-го рода), которые определяются с применением графиков зависимости достоверности приемочного контроля от точности измерений.

Вместе с тем, представленный выше подход имеет ограниченную область применения и не может использоваться на стадии эксплуатации вооружения, военной и специальной техники. Это обусловлено тем, что на стадии эксплуатации вооружения, военной и специальной техники необходимо учитывать влияние результатов измерений на уровень тактико-технических характеристик и принятие решения о готовности вооружения, военной и специальной техники к применению по целевому назначению.

Кроме того, любой показатель эффективности целенаправленных процессов должен быть [2]:

- представительным, т.е. позволяющим оценивать эффективность по достижению основной (а не второстепенных) цели;

- критичным, т. е. чувствительным к изменениям исследуемых факторов;

- комплексным, т.е. позволяющим охарактеризовать степень достижения цели без привлечения других показателей;

- стохастичным, т.е. позволяющим учитывать неопределенность условий целенаправленных процессов, которая обусловлена воздействием случайными факторов.

Следовательно, задача оценивания эффективности метрологического обеспечения войск (сил), являются весьма актуальной.

Система показателей эффективности метрологического обеспечения

Для решения указанной задачи в настоящей статье предлагается научно-методический подход к комплексному оцениванию эффективности метрологического обеспечения войск (сил). Данный подход основан на использовании системы показателей эффективности метрологического обеспечения войск (сил), которая представлена рис. 1 и в табл. 1.

331

Представленные показатели условно можно объединить в три груп-

пы:

- целевые;

- обеспечивающие;

- защитные.

Целевые показатели косвенно характеризуют эффективность, т.е. степень достижения цели метрологического обеспечения войск (сил). Среди них выделяют [3]:

- показатели результативности;

- показатели ресурсоемкости;

- показатели оперативности.

Комплексный показатель эффективности

В

о

сЗ о

со И

ВI

« £

В

о

Н §

с

В

о

Рис. 1. Система показателей эффективности метрологического

обеспечения войск (сил)

Показатели результативности предназначены для количественного описания положительного эффекта, получаемого в результате метрологического обеспечения войск (сил).

Каждый частный показатель результативности отражает числовое значение способности выполнения какой-либо конкретной функции метрологического обеспечения войск (сил). Перечень конкретных функций для метрологического обеспечения войск (сил) определяется соответствующими руководящими документами. Для расчета частных показателей результативности метрологического обеспечения войск (сил) используется следующая формула:

= N факт, (2)

N

1уплан г

где Nфакт г - количество выполненных задач в ходе реализации г -й функции; ^лан г - количество запланированных задач в ходе реализации г -й функции.

Таблица 1

Система показатели эффективности метрологического обеспечения

№ функции Наименование функции Показатель потенциальной эффективности Показатель готовности Показатель устойчивости

Показатели р езультативности Показатели оперативности Показатели ресурсоемкости

1 Испытание средств измерений Vi Т1 С Рг Ру

2 Аккредитация МВЧП V2 Т 2

г-1 Поверка средств измерений V -1 Тг-1

г Метрологический надзор V Тг

г+1 Аттестация методик измерений ^+1 Тг+1

м Снабжение войск (сил) средствами измерений Vм Тм

На основе частных показателей может быть рассчитан обобщенный показатель результативности. Для этого используется следующая формула:

м ,

V = ТафУг, (3)

г=1

где м - общее количество задач метрологического обеспечения войск (сил); аф - весовой коэффициент г -й функции метрологического обеспечения войск (сил). При этом на весовые коэффициенты накладывается условие нормировки:

м

Еаф = 1. (4)

г=1

Показатели оперативности предназначены для количественного описания расхода времени, потребного для метрологического обеспечения войск (сил).

Каждый частный показатель оперативности отражает способность выполнять какую-либо конкретную функцию в отведенные сроки. Для расчета частных показателей оперативности метрологического обеспечения войск (сил) используется следующая формула:

N7 > г?)

Т7 = 1 -—-- (5)

1 ^ факт 7

где N' (г' > гд) - количество выполненных задач в ходе реализации функции 7-й функции, время выполнения г 7 которых превышает допустимое

значение гд , указанное руководящими документами.

На основе частных показателей может быть рассчитан обобщенный показатель оперативности. Для этого используется следующая формула:

м ,

Т = . (6)

7 = 1

Обобщенный показатель ресурсоемкости предназначен для количественного описания расхода финансовых ресурсов, потребных для метрологического обеспечения войск (сил). Для его расчета используется следующая формула:

С •

С = (7)

С

^ тек

где С т^п - минимальные расходы финансовых ресурсов на метрологическое обеспечение войск (сил); С тек - текущие расходы финансовых ресурсов на метрологическое обеспечение войск (сил).

На основе обобщенных показателей результативности, оперативности и ресурсоемкости может быть рассчитан показатель потенциальной эффективности метрологического обеспечения войск (сил). Данный показатель характеризует степень достижения цели метрологического обеспечения войск (сил) при условии, что оно готово и отсутствуют воздействия различных видов внешних и внутренних факторов. В виду того, что V , Т и С являются вероятностями несовместных событий, показатель потенциальной эффективности метрологического обеспечения войск (сил) представляет собой вероятность достижения цели метрологического обеспечения войск (сил) в идеальных условиях и может быть вычислен по следующей формуле:

рц = V ■ Т ■ С. (8)

Защитные показатели описывают такие свойства метрологического обеспечения войск (сил), которые связаны с его защитой от возмущающих воздействий различного рода. Основным таким показателем является показатель устойчивости, в качестве которого выступает вероятность сохранения функций по метрологическому обеспечению войск (сил) в условиях воздействия различных видов внешних и внутренних факторов. Данная вероятность может быть вычислена по формуле, представленной в работе

[3]:

N моб

Ру = 5м > (9>

5 РМ

где N рм - фактическое количество рабочих мест по поверки средств измерений; NРМб - количество рабочих мест по поверки средств измерений,

используемых в составе мобильных метрологических комплексов.

Обеспечивающие качества формализуют эксплуатационно-технические свойства метрологического обеспечения войск (сил). Особенностью данных показателей является то, что они оказывают влияние на значение целевых и защитных показателей.

Основным обеспечивающим показателем является показатель готовности метрологического обеспечения войск (сил). Данный показатель представляет собой вероятность того, что метрологическое обеспечение войск (сил) окажется готовым к использованию по назначению в произвольный момент времени. Это вероятность зависит от наличия готовых к применению личного состава, рабочих мест и нормативно-технической документации. Поэтому для ее расчета предлагается следующая формула:

Р = 5л/с , 5рм . 5 нтд (10)

г дтштат дтштат д^штат '

5 л/с 5 РМ 5 НТД где 5л/с, 5нтд - фактическое количество личного состава, нормативно-

технической документации соответственно; Nштат , 5рМат , NНТД -

предусмотренное штатом количество личного состава, рабочих мест по поверки средств измерений и нормативно-технической документации соответственно.

На основе Рц, Рг и Ру может быть получен комплексный показатель эффективности метрологического обеспечения войск (сил):

Ж = РЗ • РГ • РУ . (11)

Данный показатель представляет собой не что иное, как вероятность достижения цели метрологического обеспечения войск (сил) в реальных условиях, т.е. с учетом воздействия различных видов внешних и внутренних факторов.

Следовательно, задача оценивания эффективности метрологического обеспечения войск (сил) сводится к получению исходных данных, расчету частных показателей, представленных в табл. 1, и свертке данных показателей в единый комплексный показатель эффективности в соответствии с иерархией показателей, изображенной на рис. 1.

Методика расчета весовых коэффициентов функций метрологического обеспечения

При свертке частных показателей эффективности используются весовые коэффициенты, представляющие собой оценку «важности» той или иной функции метрологического обеспечения войск (сил).

Для получения числовых значений весовых коэффициентов применяется метод экспертных оценок. При этом с помощью экспертов выполняется ранжирование рассматриваемых функций метрологического обеспечения войск (сил) по их важности, что позволяет определить весовые коэффициенты «важности» частных показателей результативности и оперативности.

Методика получения весовых коэффициентов предполагает реализацию следующих этапов.

На первом этапе требуется определить достаточное количество привлекаемых экспертов. В качестве экспертной группы выступает личный состав метрологических воинских частей и подразделений (МВЧП), научных исследовательских организаций (НИО), занимающихся вопросами метрологического обеспечения войск (сил), а так же высших учебных заведений, осуществляющих подготовку военных специалистов-метрологов. При этом на основе критериев и шкал (табл. 2) каждый привлекаемый j-й эксперт оценивается коэффициентом компетентности qj с

помощью следующего выражения:

L

Xв ji

qj = , (12)

X в1 max

l = 1

где в ji - вес j-го эксперта по l-му критерию; в\ max- предельный вес 1-го критерия; L - общее количество критериев.

Таблица 2

Критерии и шкалы уровня компетентности экспертов

\ Критерий Вес ^^ Уровень образования экспертов Занимаемая должность Опыт работы в области метрологического обеспечения

1 Бакалавр Младший научный сотрудник, научный сотрудник, начальник отделения МВЧП, заместитель начальника отдела МВЧП не менее 2 лет

Окончание таблицы 2

\ Критерий Вес Уровень образования экспертов Занимаемая должность Опыт работы в области метрологического обеспечения

2 Специалист Старший научный сотрудник, преподаватель, начальник отдела МВЧП, от 2 до 3 лет

3 Магистр Начальник лаборатории НИО, старший преподаватель, заместитель начальника МВЧП, начальник МВЧП от 3 до 4 лет

4 Кандидат наук Начальник отдела НИО, заместитель начальника отдела НИО, доцент, профессор от 4 до 5 лет

5 Доктор наук Начальник НИО, заместитель начальника НИО, начальник кафедры более 5 лет

Численность группы экспертов определяется из условия [4]:

3 • Е qj

•_1 J

M < J —-, (13)

2 •q max

где qmax = 1 - максимально возможное значение коэффициента компетентности экспертов.

Если условие (13) не выполняется, то в экспертную группу привлекается еще один или несколько экспертов. В результате формируется экспертная группа, которая характеризуется матрицей-строкой компетентности:

Q=(qj) j=1.J =(qb q2,.., qj). (14)

На втором этапе каждый j -й эксперт выставляет субъективную

оценку bj е [0,1] для каждой i -й функции метрологического обеспечения.

Эта оценка по мнению j -го эксперта отражает степень «важности» i -й

функции метрологического обеспечения войск (сил).

По итогам второго этапа формируется матрица субъективных весовых коэффициентов функций метрологического обеспечения войск (сил):

B

=bj )=

bn

b21

b12

b22

bm1 bm 2 337

ЬиЛ

b2 j bMJ

(15)

На третьем этапе осуществляется преобразование матрицы В в матрицу В , учитывающую уровень компетентности экспертов:

В = Ь]) =

' Ьи Ь12 ■■■ £иЛ

Ь21 Ь 22 ■■■ Ь 2 3

(16)

1 ьм 2 ■■■

Для этого элементы матрицы В и матрицы-строки компетентности Q подставляются в следующее выражение:

■ Ч] ■ (17)

На четвертом этапе формируются групповые оценки весовых коэффициентов функций метрологического обеспечения войск (сил) Для этого

каждый элемент матрицы В подставляются в следующее выражение:

аф = 1=—. (19)

На пятом этапе происходит окончательный расчет весовых коэффициентов функций метрологического обеспечения войск (сил) с учетом

условия нормировки (4) Для этого используется следующее выражение:

-ф

ф аг

аф = Ы7Т ■ (20)

г=1

Программная реализация оценивания эффективности метрологического обеспечения войск (сил)

Для автоматизированного оценивания эффективности метрологического обеспечения войск (сил) авторами разработана программа [5] Эта программа обеспечивает выполнение следующих функций:

- хранение данных об экспертах, организациях, осуществляющих метрологическое обеспечение, функциях и частных показателях эффективности метрологического обеспечения [6];

- оценивание уровня компетентности экспертов;

- формирование коэффициентов относительной важности функций и частных показателях эффективности метрологического обеспечения;

- расчет показателей потенциальной эффективности, готовности, устойчивости и комплексного показателя эффективности метрологического обеспечения [7];

- графическое отображение динамики состояния метрологического обеспечения^

Исходные данные, а также результаты оценивания эффективности метрологического обеспечения войск (сил) МВЧП хранятся в базе данных, которая может быть установлена на сервере локальной вычислительной сети для одновременного использования программы неколькими пользователями.

Регистрация экспертов осуществляется с помощью диалогового окна, представленного на рис. 2. В этом окне каждый эксперт вводит фамилию, имя, отчество, занимаемую должность, уровень образования и опыт работы в области метрологического обеспечения.

Данные об экспертах

Ф.И.О. |демин Алексей Павлович

Занимаемая должность Нстарший преподаватель кафедры

Образование Опыт работы на должностях МлС РФ, (кандидат наук "1

лет |8

Рис. 2. Диалоговое окно для ввода данных об экспертах

Каждый зарегистрированный эксперт с помощью диалогового окна, приведенного на рис. 3, определяет коэффициенты важности функций метрологического обеспечения.

Рис. 3. Коэффициенты важности показателей качества

Формирование исходных данных о МВЧП осуществляется с помощью диалогового окна, показанного на рис. 4 и 5.

339

Рис. 4. Вкладка диалогового окна для формирования частных показателей устойчивости, готовности и ресурсоемкости

Рис. 5. Вкладка диалогового окна для формирования частных показателей результативности и оперативности

Здесь вводятся количество запланированных и выполненных задач в ходе реализации каждой функции, количество выполненных задач не своевременно, фактическое и предусмотренное штатом количество личного состава, нормативно-технической документации, рабочих мест по поверки средств измерений, а также количество рабочих мест по поверки средств измерений, используемых в составе мобильных метрологических комплексов^

Оценивание и вывод оценок показателей эффективности метрологического обеспечения реализуется в диалоговом окне, представленном на рис 6^ В нем результаты оценивания эффективности метрологического обеспечения приведены в табличной форме и графическом виде^

340

Рис. 6. Диалоговое окно отображения оценок показателей эффективности метрологического обеспечения

Заключение

Таким образом, научная новизна представленных в статье результатов состоит в разработке системы показателей эффективности метрологического обеспечения, методики их оценивания, методики расчета весовых коэффициентов функций метрологического обеспечения, программной реализации вышеперечисленных методик. Полученные в работе результаты имеют теоритическое и практическое значение и могут быть использованы при военно-научном и технико-экономическом обосновании разработки перспективных систем метрологического обеспечения вооружения, военной и специальной техники, а так же анализе и повышении эффективности уже существующих систем.

Список литературы

1. Сычев Е. И. Основы метрологии военной техники / Е. И. Сычев,

B. Н. Храменков, А. Д. Шкитин. М.: Военное издательство, 1993. 399 с.

2. Петухов Г. Б. Методологические основы внешнего проектирования целенаправленных процессов и целеустремленных систем / Г. Б. Петухов, В. И. Якунин. М.: АСТ, 2006. 504 с.

3. Гусеница Я.Н. Информационные технологии в области метрологического обеспечения вооружения и военной техники: учебное пособие / Я.Н. Гусеница, А.Н. Новиков, С.А. Шерстобитов, А.В. Малахов. СПб.: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2017. 171 с.

4. Гусеница Я.Н. Методика обеспечения достоверности результатов метрологической экспертизы образцов ракетно-космической техники / Я.Н. Гусеница, А.Н. Новиков // Информация и космос. № 2 (7). 2017.

C. 154-159.

5. Программа расчета комплексного показателя качества функционирования системы метрологического обеспечения / Я.Н. Гусеница, А.В. Малахов, С.А. Шерстобитов, А.П. Демин // Свидетельство о государ-

341

ственной регистрации программы для ЭВМ № 2016616922, дата поступления 29.04.2016 г., дата регистрации в Реестре программ для ЭВМ 22.06.2016 г.

6. Малахов А.В. Постановка задачи формирования технического облика реконфигурируемых мобильных метрологических комплексов / А.В. Малахов, Я.Н. Гусеница, А. А. Куприянов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 9. Ч. 1. С. 469475.

7. Волков А. А. Оптимизация маршрутов выездных метрологических групп при проведении аттестации дозиметрических поверочных установок /А.А. Волков, А.В. Малахов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 6. С. 200-206.

Гусеница Ярослав Николаевич, канд. тех. наук, начальник испытательной лаборатории (информатики и вычислительной техники), yaromir226amail.ru, Россия, Анапа, Военного инновационного технополиса 'ЭРА',

Малахов Александр Владимирович, канд. тех. наук, начальник отдела измерительной техники, sanya-mal 1 @yandex. ru, Россия, Москва, 1 Филиал Главного научного метрологического центра Минобороны России,

Новиков Александр Николаевич, канд. тех. наук, доцент, novallollamail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военно-космической академия имени А. Ф.Можайского

SCIENTIFIC AND METHODICAL APPROACH TO COMPREHENSIVE

ASSESSMENT OF THE EFFICIENCY OFMETROLOGICAL SUPPORTS

Ya.N. Gusenitsa, A. V. Malakhov, A.N. Novikov

In article is presents scientific and methodical approach to comprehensive assessment of the efficiency of metrological supports forces. The relevance of the work is determined by the contradiction that is, on the one hand, the need to assess the degree of realization of the purpose of metrological provision and, on the other hand, the absence of a system of indicators that allow the complex to assess the effectiveness of metrological support to meet modern requirements for metrology departments. Based on the theory of the effectiveness of targeted processes, a system performance of metrological support forces, methods of evaluation of these indicators, the method of calculating the weighting coefficients of metro-logical support functions, as well as software implementation methods.

Key words: efficiency, metrological providing, complex indicator, productivity, resource intensity, efficiency, weight coefficient, readiness, stability.

Gusenitsa Yaroslav Nikolaevich, candidate of technical sciences, teacher of chair of metrological providing, yaromir226a mail. ru, Russia, Anapa, Military innovative Technopolis ' ERA ',

Malakhov Alexander Vladimirovich, candidate of technical sciences, head of testing laboratory (Informatics and computer engineering), sanya-mal 1 a yandex. ru, Russia, Moscow, 1 Branch of the Main scientific metrological center of the Ministry of Defence of the Russian Federation,

Novikov Alexander Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, noval-loll@mail.ru, Russia, St. Petersburg, Military space academy of A.FMozhaysky

342