Основы инженерной методики планирования, проведения и обработки результатов многофакторных испытаний электрических аппаратов на надежность

10.1

Постановка задачи на эксперимент

Постановка задачи — это построение логической модели изучаемого процесса, которая включает цель исследования, выдвижение гипотезы, подлежащей проверке, или ряда конкурирующих гипотез. Затем следует выбор стратегии исследования. Построение модели изучаемого процесса и выбор стратегии ис­следования происходят неформализованным путем: используются опыт исследователя, его предыдущие знания, в том числе и знания теории эксперимента. На неформализованном уровне принимаются реше­ния, в какой степени выполняются предпосылки, на которых базируется теория, задающая приемы ис­следования.

Целью планирования многофакторных испыта­ний на надежность (МФИН) является выбор числа и расположения в факторном пространстве экспери­ментальных точек так, чтобы при минимуме точек получить информацию, достаточную для определе­ния характеристик надежности объекта. Здесь чет­ко выделяются следующие две неформализованные ситуации, требующие принятия решения:

1. при выборе области проведения эксперимента и интервалов варьирования факторов;

2. после первой серии опытов, когда получено уравнение регрессии.

В первой ситуации принятие решения (выбор экс­периментальной области факторного пространства)

связано с тщательным анализом априорной информации, точно­стью измерения факторов, характером поверхности отклика и диа­пазоном изменения контролируемого параметра. После того как получено уравнение регрессии, решения главным образом зави­сят от адекватности линейной модели, положения области опти­мума, значимости коэффициентов регрессии.

10.2.

Выбор контролируемых параметров объектов

Выбор контролируемых параметров объекта (ВПО) — зависи­мых переменных — определяется типом испытываемых ЭА в ка­ждом конкретном случае. Однако в качестве ВПО необходимо вы­бирать такие параметры объекта, которые наиболее полно харак­теризуют его работоспособность, т. е. являются определяющими параметрами для данного типа ЭА. Кроме того, на выбор ВПО зна­чительное влияние оказывают такие моменты, как возможность непосредственного их измерения, точность измерения, наличие и возможности контрольно-измерительной аппаратуры, стоимость одного измерения и т. д. Перед тем как остановиться на тех или иных параметрах, необходимо убедиться в том, что они удовле­творяют основным условиям, выполнение которых требуется для обоснованного применения методов дисперсионного и регрессион­ного анализа.

Такими условиями являются:

• результаты наблюдений контролируемых параметров должны представлять собой независимые, нормально распределенные случайные величины;

• дисперсии должны быть равны друг другу (вы­борочные оценки s²{Y} однородны).

Условие нормальности, вообще говоря, не является безуслов­ным. Метод наименьших квадратов можно применять для опреде­ления коэффициентов регрессии и в том случае, когда не имеет мес­та нормальное распределение для контролируемого параметра.

На практике часто приходится иметь дело со случайной вели­чиной Y, не подчиняющейся нормальному распределению. В этом случае всегда можно подобрать такую функцию преобразования, чтобы перейти от Y к новой случайной величине g = f(Y), распре­деленной приближенно нормально. Второе условие (однородность дисперсий) также не всегда выполняется в условиях реального эксперимента. Если в этом случае удается найти функциональную

зависимость то возможно предложить такое преобра­зование случайной величины, которое позволяет получить одно­родные дисперсии.

Для простых объектов выбор контролируемых параметров сво­дится к отысканию определяющих параметров, а также, в случае необходимости, косвенных, помогающих раскрытию физики про­цессов, которые приводят к отказам. Иначе обстоит дело с выбо­ром контролируемых параметров сложных систем. Параметры, контроль которых может дать информацию о работоспособности сложного объекта, определяют специальными методами, в част­ности методом, основанным на анализе цепей прохождения «ра­бочих сигналов».

10.3.