CC BY
30
Министерство образования и науки РФ
Правительство Пензенской области Академия информатизации образования Академия проблем качества РФ Российская академия космонавтики им. К.Э.Циолковского Российская инженерная академия Вычислительный центр РАН им. А.А.Дородницына Институт испытаний и сертификации ВВТ ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л.Минца» ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «РУБИН» ОАО «НИИФИ», ОАО «ПНИЭИ», ФГУП ФНПЦ «ПО СТАРТ», НИКИРЭТ, ЗАО «НИИФИиВТ» ОАО «ППО ЭЛЕКТРОПРИБОР», ОАО «РАДИОЗАВОД» Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС» ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА» Пензенский государственный университет
АадижУ{%шсж
ТРУДЫ
МЕЖДУНАРОДНОГО СИМПОЗИУМА
НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО
II то^
ПЕНЗА 2015
УДК 621.396.6:621.315.616.97:658:562 Т78
Труды Международного симпозиума «НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО»:
T78 в 2 т. - Пенза : ПГУ, 2015. - 2 том - 384 с.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
В сборник трудов включены доклады юбилейного ХХ-го Международного симпозиума «Надежность и качество», проходившего с 25 по 31 мая 2015 г. в городе Пензе.
Рассмотрены актуальные проблемы теории и практики повышения надежности и качества; эффективности внедрения инновационных и информационных технологий в фундаментальных научных и прикладных исследованиях, образовательных и коммуникативных системах и средах, экономике и юриспруденции; методов и средств анализа и прогнозирования показателей надежности и качества приборов, устройств и систем, а также анализа непараметрических моделей и оценки остаточного ресурса изделий двойного назначения; ресурсосбережения; проектирования интеллектуальных экспертных и диагностических систем; систем управления и связи; интерактивных, телекоммуникационных сетей и сервисных систем; экологического мониторинга и контроля состояния окружающей среды и биологических объектов; исследования физико-технологических процессов в науке, технике и технологиях для повышения качества выпускаемых изделий радиопромышленности, приборостроения, аэрокосмического и топливно-энергетического комплексов, электроники и вычислительной техники и др.
Оргкомитет благодарит за поддержку в организации и проведении Международного симпозиума и издании настоящих трудов Министерство образования и науки РФ, Правительство Пензенской области, Академию проблем качества РФ, Российскую академию космонавтики им. К. Э. Циолковского, Российскую инженерную академию, Академию информатизации образования, Вычислительный центр РАН им. А. А. Дородницына, Институт испытаний и сертификации ВВТ, ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца», ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «НИИФИ», ФГУП «ПНИЭИ», ОАО «РУБИН», ОАО «РАДИОЗАВОД», ОАО «ППО ЭЛЕКТРИПРИБОР», ФГУП «ПО «СТАРТ», НИКИРЭТ - филиал ФГУП «ПО «СТАРТ», Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС», ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА»,Пензенский государственный университет.
Сборник статей зарегистрирован в Российском индексе научного цитирования (РИНЦ) с 2005 г.
Р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я :
Юрков Н. К. - главный редактор Трусов В. А. - ответственный секретарь Баннов В. Я. - ученый секретарь Волчихин В. И., Абрамов О. В., Авакян А. А., Дивеев А.И., Иофин А. А., Каштанов В. А., Майстер В. А., Острейковский В.А., Петров Б. М., Писарев В. Н., Роберт И. В., Романенко Ю. А., Северцев Н. А., Садыков С. С., Садыхов Г. С., Увайсов С. У.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
© Оргкомитет симпозиума, 2015 © ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», 2015
УДК 517.4
Камбург В.Г., Бодажков Н.Ю., Агафонкина Н.В.
ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», Пенза, Россия
ОБ УПРАВЛЕНИИ КАЧЕСТВОМ В ЗАДАЧАХ СТРОИТЕЛЬСТВА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ОПТИМИЗАЦИИ ИНТЕГРАЛЬНОГО СТОИМОСТНОГО КРИТЕРИЯ
Одними из работоспособных инструментов оценки и управления качеством системы являются, как известно [1-3], интегральные (обобщенные) критерии качества. Факторизация свойств системы, оценка каждого из факторов в отдельности и их весовых вкладов в общий критерий позволяют оценить его общее значение, а также выделить основные факторы, влияющие на его возрастание (рост качества), а значит обосновать оптимальные пути приращения качества, т.е. возможность управления. Как правило, факторы в своем содержательном (физическом) смысле и размерностях между собой несравнимы, а аргументы, от которых они зависят, также изменяются в различных пределах. Задача количественного сравнения свойств решается известными методами шкалирования переменных [4]. Очевидно, что задача сопоставления уровня влияния каждого из факторов на результирующее значение интегрального критерия и путей повышения его значения каждый раз сводится к выбору общих характерных параметров меры влияния частных факторов на весь критерий. Выбор таких параметров определяется содержательной стороной решаемой проблемы.
Для многих задач оптимизации и в первую очередь касающихся хозяйственной деятельности, таким параметром, служит стоимость. В настоящей работе предложен один из возможных подходов к оптимизации интегрального критерия качества путем параметризации всех частичных факторов через стоимостные характеристики. Если под оптимальным понимать критерий оптимальности
Копг : Ш! у!
(3,.)(yj \ )
а правилом, согласно которому ] - я система считается оптимальной по г - у показателю качества следующим: существует, хотя бы один част-
ный показатель
у!, значение которого принадлежит области адекватности, а радиус этой области по этому показателю оптимален. Выбирая в качестве общего размерного аргумента стоимость, а в
качестве у! нужные для данной задачи показатели, будем искать максимум значения интегрального критерия при минимальных затратах. Для этого необходимо построить математическую модель решаемой задачи, в качестве целевой функции обосновать вид интегрального критерия и каждого из факторов, привести их к безразмерной форме, сформулировать ограничения на переменные и найти решение полученной оптимизационной задачи либо известными методами, либо развить методы, учитывая специфику содержательной задачи.
Z - Zn
«.Ц [ (к1 - к-0)+...+«, (Ц. I (к1 - к,
Заметим, что наряду с нахождением оптимального значения стоимости и качественного состояния системы такой системы, можно ставить задачи выбора рациональных путей повышения уровня качества, влиянием на выбранный фактор или группу факторов по заданной стоимости, например, решать задачу управления качеством с минимизацией затрат.
Покажем это на примере интегрального критерия в виде линейной свертки
естественного условия нормирования:
''^а^ = 1 , 0 < а^ < 1 — весовые множители ^ > 0 -!
частные критерии свойств системы для одной из одной из оптимизационных задач создания строительных материалов. Задача 1.
(х1,.., хп) с заданны-
спечиваю-
Найти состав компонентов
ми удельными стоимостями (с^...,сп) , обе
щий максимальное значение интегрального критерия Z при минимальной удельной стоимости общего
п
состава смеси S = ' сх и заданных ограничени-
max Z(x1,.., xn) min S
minxt < xt < maxx, , , = 1,...,n (2) 0 < Kj(ki,..,kp) < 1 j = 1,...,l
mink, < k, < maxk, , j = 1,..., p
j j j
Ограничения определяются нормативными документами, экспертными оценками, приобретённым опытом и др. При такой параметризации все функции многих переменных, зависящие от составов, становятся функциями от одной. стоимостной переменной S, а выражение (1) можно рассматривать, как стоимостной интегральный критерий качества.
Задача 2.
Обосновать принятие решений по вложению затрат заданного уровня в приращение значения определенного частного критерия или группы критериев качества для повышения общего качества системы.
Рассмотрим выражение полного дифференциала интегрального критерия в некоторой выбранной точке.
^0 - "1
"" >0 \°К >0
где нулевым индексом и без него обозначены значения параметров в зафиксированной нулевой и произвольной точках. К^ - шкалированные коэффициенты 7-го свойства материала, зависящие от частных критериев качества кг = кг( х^,..., хп ),
'(S - So)
(3)
i = 1,.
dZ дК,
К
dS
соответствующие част-
ные производные от свойств и стоимости.
Шкалирование производится либо из экспериментальных данных по стандартным методикам (что предпочтительнее, но не всегда возможно) [4], либо с использованием экспертных оценок и функции Харрингтона (как правило, ввиду отсутствия
аг 1 (жЛ + 1 (дК
дК > 1 \ дК1
более обоснованных данных) [5]. Численное значение 2 характеризует состояние системы, а его выражение (3) позволяет анализировать влияние каждого из факторов на изменение критерия качества при изменении удельной стоимости частного фактора на величину удельной стоимости Б-Бо и оценивать его стоимостной вклад в общее значение критерия при условии роста Условие роста
г — г0 > 0.
В линейном приближении, из полного приращения для выбранной стадии состояния К0,...,К° согласно (3)
Z = Zn
dZ дК1
дК1 dS
dZ ) (дК
дК,
dS
"(S - So)
(4)
Таким образом, переход системы из одной стадии состояния с независимыми частными характеристиками К0,..., К0 в другое, с характеристиками
К!,...,К , можно проанализировать, как изменение общего критерия 7, так и изменение вкладов каждого из частных факторов.
Для прогноза изменения стадии состояния системы рассмотрим влияние каждого из частных факторов на ее поведение. При этом частные приращения шкалированных единиц, легко приводимых к реальным размерным физическим единицам через обратные взаимно-однозначные преобразования, характеризуют уровень необходимых финансовых затрат для перевода системы в качественно лучшее состояние. Сравнительным анализом приращений частных факторов и или группы факторов можно выбрать больший рост общего критерия с меньшими затратами, что позволяет управлять процессом выбора рациональных путей повышения качества системы.
Алгоритм такого выбора включает следующие основные стадии:
Определение частных производной от интегрального критерия и составляющих от полученной
= 70 +
Отсюда видно, что каждый из членов несёт содержательный смысл при переходе в очередное состояние системы на единицу удельной стоимости и может быть проанализирован с рекомендациями для содержательного решения поставленной задачи.
эмпирической (МНК) зависимости К] или функции Харрингтона от состава и удельной стоимости Б.
Выбор вектора желательного изменения признака К] для текущего состояния интегрального критерия 70 в состояние 7 .
Определение затрат на перевод системы в очередное состояние качества с использованием значений стоимости для таких изменений.
Практическое применение указанного алгоритма позволяет оценить общее состояние системы, находящейся под управляемым воздействием, обосновать способ улучшения и выбрать рациональные пути перевода её в более качественное состояние.
Эффективность применения такого подхода будет зависеть от обоснованности выбранного интегрального критерия качества и методов численного решения оптимизационной задачи (1)-(2).
Заметим, что если удается связать свойства системы и её качества непосредственно со стоимостью, то алгоритм нахождения максимума критерия формализуется вместе с анализом частных производных, например для вышеупомянутых задач строительства, из (3) несложно получить:
S0) =
*(Б - ЗД5)
Пример практической реализации данного подхода в виде задачи 1, подробно рассмотрен авторами [6,7], а в виде задачи 2 реализован также на задачах, связанных с выбором рациональных путей восстановления территорий, нарушенных строительством [8,9].
z = Zo +
dZ ] (dK1 dK1
dZ 3Kl
I
K dX
'J o
dZ 1 (dK,
3K,
i Jo
dS
dZ dK,
I
i Jo '
K dX,.
*(S -M
'J 0 J _
ЛИТЕРАТУРА
1. Институт экономики и управления Киевского славистического университета. [Электронный ресурс] URL: http://elenagavrile.narod.ru/TPR/Lekcciya_25.pdf (Дата обращения: 30.02.2015).
2. Андреев С.Ю., Камбург В.Г., Алексеева Т.В., Ширшин И.Б., Кулапин В.И., Колдов А.С. Определение коллективной скорости всплывания пузырьков газа в динамических двухфазовых системах вода-воздух. Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. I. С. 479-480.
3. Камбург В.Г., Андреев С.Ю., Чикина Т.Н., Кулапин В.И. Моделирование процесса осаждения частиц в конденсационно-гравитационном фильтре. Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. 2. С. 176-178.
4. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. Издание 2-е изд., доп. и перераб. М.: ВШ.1985, 166 с.
5. Бубнов Е.А., Скороходов Д.А., Шкалирование входной информации в корабельных системах информационной поддержки. Вахтенный журнал, издательство «Гринда», №12 2007
6. Кочегаров И.И. Компьютерный комплекс исследования основных функций микроконтроллеров / Кочегаров И.И., Трусов В.А. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2006. Т. 1. С. 192-194.
7. V.I. Loganina, V.G. Kamburg, L.V. Makarova, N.Y. Bodazhkov // METHOD OF BUILDING OPTIMIZATION OF COMPOSITES BASED ON THE CRITERION ANALYSIS // JOURNAL OF INNOVATIVE TECHNOLOGY AND EDUCATION Vol. 7, no. 28, HIKARI Ltd, Bulgaria 2014. St 1555-1563.
8. Камбург В.Г., Логанина В.И., Бодажков Н.Ю., Макарова Л.В. Оптимизация состава сухих строительных смесей с учетом их стоимости // Известия вузов. Строительство: Научно- теоретический журнал. - Новосибирск. 2014. № 6. С. 44-50.
9. Гришко А.К. Методология управления качеством сложных систем / Гришко А.К., Юрков Н.К., Кочегаров И.И. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 2. С. 377-379.
10. Tupitsyna O., Kamburg V., Bodazhkov N. , Bykov D. CRITERIA MANAGEMENT OF A CHOICE OF EFFECTIVE WAYS OF A RECREATION OF THE TERRITORIES BROKEN BY TECHNOGENIC INFLUENCE. INTERDISCIPLINARY INTEGRATION OF SCIENCE IN TECHNOLOGY, EDUCATION AND ECONOMY, Poland, 2013. 637645
11. Тупицина О.В., Камбург В.Г, Чертес К.Л., Быков Д.Е. Критериальная оценка состояния нарушенных геосистем.// Нефтегазовое дело №4 2012. с.231-241.
12. Северцев, Н.А. К вопросу об утрате работоспособности систем / Н.А. Северцев, А.В. Бецков, А.М. Самокутяев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 268-270.
13. Универсальные оценки безопасности. Монография / Дивеев А.И., Северцев Н.А. // Москва, 2005.
14. Синтез оптимального закона управления потоками транспорта в сети автодорог на основе генетического алгоритма / Дивеев А.И., Северцев Н.А. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2003. № 3. С. 87.
15. Северцев, Н.А. Минимизация обобщенного риска угроз безопасности / Н.А. Северцев // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 2005. № 7. С. 3-10.
16. Критерии и показатели безопасности / Дедков В.К., Северцев Н.А., Петухов Г.Б., Тихон Н.К. // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 1999. № 1. С. 33-54.
