CC BY
23
АВТОМАТИКА, ТЕЛЕМЕХАН1КА, ЗВ'ЯЗОК УДК 681.5.001.76:656.2
Мойсеенко В.1., к.т.н., професор (УкрДАЗТ) Лазарев О.В., ст. викладач (УкрДАЗТ)
УДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДУ ВИЗНАЧЕННЯ СТАНУ ТА РЕСУРСУ ПРИСТРО1В ЗАЛ1ЗНИЧНО1 АВТОМАТИКИ
Аналiз стану проблеми та постановка задачи Структурна перебудова зашзничного транспорту вимагае впровадження нових методiв оргашзацп техшчного обслуговування та ремонту засобiв транспорту. 1снуюча система оргашзацп робгг базуеться на застарiлiй методологи, за яко! пристро! автоматики та зв'язку закршлюються за окремими шдроздшами дистанцп сигналiзацн та зв'язку та обслуговуються через жорстко встановленi промiжки часу. Ресурс визначаеться комiсiйним оглядом, без врахування фактичного стану пристро!в [1]. Впровадження ново! техшки потребуе розробки принципово нових методiв техшчного обслуговування.
Необхщно удосконалити метод визначення ресурсу основних засобiв господарства сигналiзацil та зв'язку з врахуванням показниюв зносу, штенсивносл експлуатаци, впливу зовнiшнiх факторiв та iнших показникiв.
Аналiз останнЫ до^джень та публжащй. Оптимiзацiя техшчного обслуговування пристро!в залiзничноl автоматики розглядаеться в працях багатьох вчених, насамперед це Брейдо А.И., Горелж О.В., Дмитренко 1.С., Лисенков В.М., Сапожшков В.В., Сапожнiков Вл.В. У роботах вказаних вчених акцентуеться увага на формуванш ощнок стану та вибору оптимально: стратеги техшчного обслуговування. Питання визначення ресурсу не набули належно1 науково1 шдтримки i здiйснюються евристичними методами [2]. Внаслщок цього юнуюча процедура визначення ресурсу не вщповщае сучасним вимогам по ергономiчностi, надшност^ економiчностi, тому ця проблема е актуальною як в науковому, так i в практичному планi.
Формулювання мети статть Метою статт е розробка методу прогнозування ресурсу систем зашзнично! автоматики.
Виклад основного матерiалу. На тепершнш час оцшка стану систем зашзнично! автоматики виконуеться вiдповiдно до Методичних вказiвок [1]. Згiдно з щею iнструкцiею оцiнка стану системи виконуеться послщовно двома комiсiями: робочою та квашфшацшною. Склад посадових осiб у комiсiях жорстко встановлений, та обираеться за важливютю посади. Висновок роботи комiсiй виконуеться суб'ективно, без будь-яких кшьюсних оцiнок. Iснуючi методи прогнозування можна роздшити на три частини: штуггавш, формалiзованi, математичнi [3]. У свою чергу штуггивш методи прогнозування подшяються на методи колективних оцшок та методи шдивщуальних експертних ощнок. З методiв колективних експертних ощнок можна видшити: метод анкетування, метод «комюш», метод «мозкових атак», метод програмного прогнозування, метод евристичного прогнозування, колективна генеращя щей.
У виборi методiв прогнозування важливим показником е глибина попередження прогнозу. При цьому необхщно не тшьки знати абсолютну величину цього показника але й вщнести його до тривалостi еволюцшного циклу розвитку об'екту прогнозування. Для цього можна використовувати запропонований В.Белоконем безрозмiрний показник глибини (дальностi) прогнозування (т):
_ Ах
X '
де Ах - абсолютний час попередження,
X - величина еволюцiйного циклу об'екту прогнозування.
Формашзоваш методи прогнозування е дiевими, якщо величина глибини попередження вкладаеться у рамки еволюцшного циклу (т « 1). При возникновении у рамках прогнозного перюду «стрибка» у розвитку об'екту прогнозування (т ~ 1) необхiдно використовувати штуггавш методи, як для визначення сили «стрибка», так i для оцшки часу його здiйснення, або теорш катастроф [4]. В цьому випадку формашзоваш методи застосовуються для оцшки еволюцшних дiлянок розвитку до та шсля стрибка. Якщо ж у прогнозному перiодi вкладаються декiлька еволюцшних цикшв розвитку об'екта прогнозування (т » 1), то при комплексуваннi систем прогнозування велике значення мають iнтуlтивнi методи.
З урахуванням юнуючого положення галузi найбiльш доцiльним е застосування колективного експертного методу анкетування. Цей метод оснований на шдивщуальному опитуванш експер^в, зазвичай у формi анкет, для отримання вщносно1 важливост та строкiв здiйснення гiпотетичних подш [5]. Недолiком методу е неможливють урахування впливу на експертiв органiзаторiв опитувань при складаннi анкет, але у порiвняннi з iснуючою процедурою вш дае кращi результати за рахунок зменшення суб'ективiзму при визначенш рiшення по проблемi, що обговорюеться.
Основними задачами при формуваннi прогнозу за допомогою колективу експертiв е: формування репрезентативно1 експертно1 групи, тдготовка та проведення експертизи, статистична обробка отриманих документiв. Також важливим питанням е визначення яюсного та юльюсного складу експертно1 групи.
Вiдбiр експер^в починаеться з визначення питань, яю охоплюють вирiшення дано1 проблеми, по^м складаеться список осiб, компетентних у даних галузях. Для отримання яюсного прогнозу до учасниюв експертизи пред'являеться ряд вимог, основним з яких е: високий рiвень загально1 ерудицй, глибокi спецiальнi знання в галузi, що оцiнюеться, спосiбнiсть до адекватного вщображення тенденци розвитку дослiджуваного об'екту, наявшсть психолопчно1 установки на майбутне, наявшсть академiчного наукового iнтересу до питання, що оцшюються при вщсутност практично1 зацiкавленостi спецiалiста в цш галузi, наявнiсть виробничого та (або) дослщницького досвiду у галузi, що розглядаеться.
Встановити оптимальну чисельнiсть групи експер^в доволi важко. Однак зараз розроблено ряд формалiзованих пiдходiв до цього питання. Один з них оснований на встановленш максимально1 та мшмально1 меж чисельностi групи [5]. При цьому виходять з двох умов: високо1 середньо1 компетентностi груп експер^в та стабшзаци середньо1 оцшки характеристики, що прогнозуеться. Перша умова використовуеться для визначення максимально1 чисельностi групи експер^в nmax [5]:
2 ki
ж < —
max
nmax
де С - константа;
К^ж - максимально можлива компетенттсть за шкалою компетентностi, що використовуеться;
К! - компетентшсть 1-го експерта.
Ця умова припускае, що якщо е група експер^в, компетентнiсть яких максимальна, то середне значення !х оцiнок можна вважати «правдивим». Для визначення константи використовуеться практика голосування, тобто група вважаеться обраною, якщо за не! подано 2/3 голоЫв присутшх. Виходячи з цього, приймаеться, що С=2/3. Таким чином, максимальна чисельшсть експертно! групи встановлюеться на пiдставi нерiвностi [5]:
3Z K
n <—
max л] 2к
Далi визначаеться мшмальна чисельнiсть експертно! групи nmin. Це здшснюеться за допомогою використання умови стабшзаци середньо! оцiнки прогнозовано! характеристики, яка формулюеться наступним чином: включення або виключення експерта з групи незначно впливае на середню оцшку прогнозовано! величини:
B-B'
-< s,
Bmax
де В - середня оцiнка прогнозовано! величини в балах, дана експертною групою;
В' - середня ощнка, дана експертною групою, з яко! виключений (або в яку включений) один експерт;
Bmax - максимально можлива оцiнка прогнозовано! величини в прийнятш шкалi оцiнок;
s - задана величина змiни середньо! помилки при включеннi або виключенш експерта.
Для визначення вiдповiдностi потенцшного експерта висунутим вимогам використовуеться анкетне опитування. Додатково до цього використовують спосiб самоощнки компетентностi експерта. При самооцiнцi експерт визначае стушть свое! поiнформованостi у дослщжуваному питаннi також на пiдставi анкети. Обробка даних дае можливють отримати кiлькiсну оцiнку компетентностi потенцшного експерта за формулою [5]:
К = 0,5
( т Л
.=3
У V.
¿—л . т
V .=1
к ■ + —
р
у
де V. - вага градаци, перекреслено! експертом по >й характеристицi у анкетi в балах;
V тах - максимальна вага (межа шкали) .-й характеристики в балах;
т - загальна кшьюсть характеристик компетентностi в анкетi;
X - вага осередку, що перекреслена експертом в шкалi самооцiнки в балах;
р - межа шкали самоощнки експерта в балах.
Шсля формування експертно! групи та анкетування експер^в з приводу прогнозовано! оцiнки використовуеться докладний статистичний аналiз експертних висновюв, у результатi якого визначаються яюст характеристики групи експертiв. Вiдповiдно до цих характеристик у процес проведення експертизи яюсний i кiлькiсний склад експертно! групи може коректуватися.
Пiдготовка до проведення експертного опитування включае розробку анкет, що мютять набiр питань по об'екту прогнозу. Хоча форма й змют питань визначаються специфiкою об'екта прогнозування, можна встановити загальш вимоги до них:
- питання повинш бути сформульоваш в загальноприйнятих термiнах, 1хне формулювання повинне виключати всяку значенневу невизначешсть,
- всi питання повинш лопчно вiдповiдати структурi об'екта прогнозу, забезпечувати едине тлумачення.
За формою питання можуть бути вщкритими й закритими, прямими й непрямими. Щ питання формуються у два етапи. На першому еташ експертам пропонуеться сформулювати найбшьш перспективш й найменш розробленi проблеми. На другому - з названих проблем вибираються принципово розв'язш, та ^ що мають безпосередне вщношення до об'екта прогнозу.
Процедура проведення експертизи може бути рiзною, однак тут також можна видшити три основних етапи:
- на першому еташ експерти залучаються для уточнення формалiзованоl моделi об'екта прогнозу, формулювання питань в анкетах, уточнення складу групи;
- на другому еташ здшснюеться безпосередня робота експер^в над питаннями в анкетах;
- на третьому еташ тсля попередньо1 обробки результатiв прогнозу експерти залучаються для консультацiй за вщсутньою iнформацiею, необхiдною для остаточного формування прогнозу.
При статистичнш обробщ результатiв експертних оцiнок у виглядi кiлькiсних даних, що мiстяться в анкетах, визначаються статистичнi оцiнки прогнозованих характеристик i 1хш довiрчi гранищ, статистичнi оцiнки погодженостi думок експер^в.
Середне значення прогнозовано1 величини визначаеться по формулi
[6]
В = 2 В^п,
i=1
де В1 - значення величини, що прогнозуеться, дане 1-м експертом;
п - число експер^в у групi.
К^м того, визначаеться дисперсiя [6]
Б =
2 (в - в)2/(п -1)
та наближене значення довiрчого штервалу
] = Ч
п -1
де 1 - критерш Стьюдента для заданого рiвня довiрчоl вiрогiдностi й числа ступешв свободи к = (п - 2).
Довiрчi границi для значення величини, що прогнозуеться, обчислюються по формулах: для верхньо1 гранищ АВ = В +], для нижньоъ границы АН=В-].
Коефiцiент варiацil оцiнок, даних експертами, визначаеться по залежнос^
а
V = —, В
де о - средньоквадратичне вдаилення.
При обробщ результат експертних оцiнок по вiдноснiй важливост напрямкiв середне значення, дисперсiя й коефщент варiаци обчислюються для кожного ощнюваного напрямку. Крiм того, обчислюеться коефiцiент конкордаци, що показуе стушнь погодженостi думок експертiв по важливост кожного з оцiнюваних напрямкiв, i коефiцiенти парно! рангово! кореляци, що визначають ступiнь погодженостi експертiв один з одним.
Для цього провадиться ранжирування ощнок важливост^ даних експертами. Кожна ощнка, дана 1-м експертом, виражаеться числом натурального ряду таким чином, що число 1 присвоюеться максимальны ощнщ, а число п - мшмально!. Якщо всi ощнки рiзнi, то вiдповiднi числа натурального ряду е ранги ощнок 1-го експерта.
Якщо серед ощнок, даних; 1-м експертом, е однаков^ то цим ощнкам призначаеться однаковий ранг, рiвний середнш арифметичнш вiдповiдних чисел натурального ряду.
Сума ранпв призначених експертами напрямку | (|=1,..., т; х -число напрямюв, що дослiджуються), визначаеться за формулою [5]
1=1
де Яу - ранг оцiнки, дано! 1-м експертом |-му напрямку. Середне значення суми ранпв ощнок по вЫх напрямках дорiвнюе — т Б-
Б = . Вщхилення суми ранпв, що отримаш -м напрямком, вщ
1=1 т
середнього значення суми ранпв визначаеться як ^ = - Б. Тодi коефщент конкордаци, обчислений за сукупнiстю уЫх напрямкiв, складае [5]
т
12£ ¿2
W = ■ |=1
п2(т3 - т)-п]ГТ1
Величина Т1 = Е13 -1с, розраховуеться при наявностi рiвних рангiв (п
1=1
- кiлькiсть груп рiвних рангiв, 1;с - кiлькiсть рiвних рангiв в групi). Коефiцiент конкордацй приймае значення в межах вщ 0 до 1. W=l означае повну погоджешсть думок експертiв, при W=0 - повну непогодженiсть. Коефщент конкордаци показуе ступiнь погодженостi вЫе! експертно!
групи. Низьке значення цього коефщента може бути отримане як при вщсутност спiльностi думок вЫх експертiв, так i через наявшсть протилежних думок мiж шдгрупами експертiв, хоча усерединi пiдгрупи погоджешсть може бути високою.
Висновок. Метод визначення ресурсу пристроГв залiзничноl автоматики, що пропонуеться, передбачае попередню оцшку квалiфiкацil експертiв, визначення Г'хньо! чисельност з урахуванням встановлених вимог.
Розроблена процедура проведення експертного опитування та система iмовiрних ощнок отриманих результатiв, що забезпечуе зменшення суб'ективностi при формуванш результату експертного опитування.
Подальшим розвитком дослщжень е визначення впливу розмiрiв експлуатацшно! роботи залiзницi, внутрiшнiх та зовшштх факторiв на процес визначення стану та ресурсу засобiв автоматики [7].
Список лтератури
1 Методичш вказ1вки з оцшки стану систем сигнал1зацп, централ1зацп та блокування СЦБ 1 1х елемент1в на зал1зницях УкраГни (ЦШ/0024) / [розроблено НВП «Зал1зничавтоматика»]. - К. : Транспорт УкраГни, 2003. - 56 с.
2 Брейдо А. И. Организация обслуживания устройств железнодорожной автоматики и связи / А. И. Брейдо, В. А. Овсянников ; под ред. В. С. Аркатова. - М. : Транспорт, 1983. - 208 с.
3 Надежность и эффективность в технике: справ. в 10-ти т. - Т.1. : Методология, организация, терминология / [В. С. Авдуевский, И. В. Апполонов, Е. Ю. Барзилович и др.] ; под ред. А. И. Рембезы. - М. : Машиностроение, 1986. - 244 с.
4 Касти Дж. Большие системы. Связность, сложность и катастрофы / Джон Касти ; [пер. с англ.]. - М. : Мир, 1982. - 216 с.
5 Евланов Л. Г. Экспертные оценки в управлении / Л. Г. Евланов, В. А. Кутузов. - М. : Экономика, 1978. - 133 с.
6 Вентцель Е. С. Теория вероятностей и ее инженерные приложения / Е. С. Вентцель, Л. А. Овчаров. - М. : Наука, 1988. - 480 с.
7 Безопасность атомных станций : Информационные и управляющие системы / [М. А. Ястребенецкий, В. Н. Васильченко, С. В. Виноградская и др.] ; под ред. М. А. Ястребенецкого. - К. : Техшка, 2004. - 472 с.
