Планирование испытаний

При решении важнейшей проблемы наших дней - применения научных методов управления производством - большое значение приобретает новая развивающаяся область науки -математическая теория эксперимента.

В подготовку и проведение экспериментальных исследований, кроме общеизвестных этапов постановки задачи и анализа результатов эксперимента, вводится весьма важный этап - планирование эксперимента. Необходимость этого этапа диктуется стремлением получить больше информации при меньших затратах по сравнению с возможностями обычных традиционных методов проведения эксперимента. На этапе планирования эксперимента решаются вопросы определения необходимого числа опытов и выбора матрицы планирования с расположением опытов и порядка их реализации.

Теория планирования эксперимента - это раздел математической статистики, занимающийся вопросами оптимального управления экспериментом при неполном знании механизма изучаемых явлений. Так как испытания являются по существу одним из видов эксперимента, то правомерна попытка использования методов теории планирования эксперимента для решения некоторых задач испытаний. Эти методы основаны на экспериментальном исследовании случайных связей между некоторыми показателями качества системы и совокупностью различных факторов, характеризующих те или иные внешние или внутренние условия ее функционирования [2, 3].

В настоящее время в математической теории планирования экспериментов выделяют два основных направления: 1) планирование экстремальных экспериментов; 2) планирование экспериментов по выяснению механизма явлений [2, 3].

Применительно к испытаниям планирование первого вида целесообразно применять в следующих случаях:

  • • при выборе параметров аппаратуры и условий ее эксплуатации, обеспечивающих получение оптимальных в определенном смысле показателей качества функционирования аппаратуры (контрольные, сравнительные, оценочные и другие испытания);
  • • необходимости оценить предельные (экстремальные) возможности изделия при действии на него комплекса возмущений для определения технического ресурса изделия (ресурсные испытания);
  • • выяснении условий, при которых процесс испытаний удовлетворяет некоторому критерию оптимальности.

Планирование второго вида целесообразно использовать в случаях, когда в процессе испытания требуется установить зависимость выходных характеристик параметров испытуемого объекта от различных возмущающих факторов, т. е. функцию, описывающую связь между входными характеристиками и контролируемыми выходными. При определенных условиях данный вид планирования может быть использован для оценки степени влияния тех или иных факторов на показатели эффективности процесса испытаний.

Основной целью испытаний является экспериментальная оценка поведения испытуемого объекта или отдельного его элемента в реальных условиях эксплуатации для принятия решения об их функциональной пригодности, а также контроль соответствия значений показателей объекта требованиям, установленным в стандартах на изделия конкретных видов.

Планирование первого вида позволяет определить такую последовательность проведения испытательных операций, которая обеспечивает достижение этой цели с минимальными затратами. Планирование второго вида необходимо для того, чтобы изучить механизм протекания процесса в испытуемой аппаратуре при воздействии на нее различных возмущающих факторов и тем самым определить состав испытательных воздействий (многофакторные испытания), наиболее полно отражающих реальные условия эксплуатации.

На практике не всегда можно представить математическую модель, устанавливающую с необходимой точностью связи между величиной yh характеризующей эксплуатационно-технические свойства испытуемого объекта, и независимыми переменными xh которые имитируют различные возмущающие, дестабилизирующие воздействия при испытаниях. Переменные или факторы (при многофакторных воздействиях) образуют TV-мерное пространство.

В матрице планирования для полного факторного эксперимента типа 2к все уровни каждого фактора сочетаются со всеми уровнями остальных факторов и число всех этих сочетаний равно N = 2 , где к - число опытов.

Применение теории планирования эксперимента требует выполнения определенных экспериментальных исследований для вычисления коэффициентов уровня регрессии Z>/7.

Уравнение устанавливает связь между воздействующими факторами и контролируемой величиной (иногда его называют функцией отклика [2]). Эту задачу можно решать однофакторным методом, варьируя каждую переменную (*i, *2, xN) по очереди. Если для каждого фактора сделать к повторных опытов и если факторы варьируются только на двух уровнях, которым приписывается кодовое обозначение (+1) - верхний уровень фактора, (-1) - нижний уровень фактора, тогда можно найти соотношение для определения выборочных оценок Ь* и их дисперсий <52[Ьу*] [2].

При планировании наблюдений и анализе результатов испытаний независимо от их вида необходимо знать: номенклатуру объектов наблюдений и измерительно-испытательного оборудования; перечень показателей качества, подлежащих оценке по результатам наблюдений; условия эксплуатации и режим работы с учетом их изменений в течение исследований; сведения о наработке, месте и времени наступления отказа, время и способ восстановления, наименование запасных частей, время простоя, величину ущерба накопленного отказа.

Качественный и количественный анализ информации заключается в следующем:

  • • отсеивании недостоверной информации;
  • • проверке однородности информации;
  • • статистической обработке информации и определении оценок показателей надежности;
  • • отборе массивов информации для решения задач конструктивного усовершенствования изделий с точки зрения повышения их качества и надежности;
  • • усовершенствовании технологий изготовления, контроля и испытаний;
  • • разработке мероприятий, направленных на повышение качества ремонта, на соблюдение правил эксплуатации и повышение эффективности технического обслуживания и текущих ремонтов.

Вопросы для самоконтроля

  • 1. Что подразумевают под программой испытаний?
  • 2. Какие разделы входят в программу испытаний?
  • 3. Что должно включать в себя название программы испытаний?
  • 4. Что входит в методику испытаний?
  • 5. Какие разделы обязательны в методике проведения испытаний?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >