Эксперимент и моделирование

1 из важнейших показателей, определяющих выбор конкретных технических решений и обеспечивающих максимальную эффективность функционирования системы, является точность моделей, по которым принимаются проектные решения. При этом обоснованность принимаемых решений определяется адекватностью. Следовательно, возникает важная задача проверки используемых моделей, как по проектируемой системе, так и по условиям её использования на основе проведения натурных экспериментов. При этом нецелесообразность, сложность, а в некоторых случаях – невозможность проведения полномасштабного эксперимента требует, наряду с обработкой результатов эксперимента перерасчёт этих результатов с имитируемых условий на условия реального применения системы. Такой перерасчёт является основной проблемой, так как в каждом отдельном случае он определяется конкретным типом систем и их назначением. Этап проведения экспериментальных исследований имеет как прямую взаимосвязь с последующими этапами жизненного цикла системы (отработка правил тех обслуживания и проверка потенциальных возможностей в реальных условиях), так и обратную связь с предыдущими этапами (уточнение заложенных в проект технических решений, доведение основных характеристик до заданного уровня). Экспериментальные исследования представляют собой проц функционирования системы, обеспечивающий планирование и проведение испытаний, обработку результатов, принятие решений по результатам испытаний и их реализацию. Поэтому основными компонентами системы испытаний является:

1. Экспериментная база – технические сооружения и испытательное оборудование

2. Информ база – средства измерения экспериментальных характеристик, сбора, передачи и обработки инфы

3. СУ – средства связи. Автоматизации, выч техника

4. Обслуживающие специалисты и научно-исследовательский персонал.

Объектом испытаний являются экспериментальные образцы компонентов системы, созданные в соответстсвии с ТД, разработанной на этапе проектирования. Основным отличием таких образцов от серийных является наличие в их составе спец средств получения и передачи инфы о функционировании испытываемых компонентов. Целью операции является получение экспериментальных данных о работоспособности компонентов испытываемого образца, выработке рекомендаций по улучшению режима функционирования отдельных характеристик. При этом эксперимент может проходить в условиях 1 и 2 групп. Условие 1 группы (активные) характерны для конфликтных ситуаций и проявляются в двух направлениях:

- Целенаправленное затруднение получения экспериментальных данных (диверсия);

- Получение этих данных некоторой другой, противостоящей системой (конкуренты).

Условия 2 группы (пассивные) не зависят от испытаний и включают в себя географические и климатические условия. В качестве показателя эффективности при испытаниях могут рассматриваться:

Качество экспериментальной отработке образца Ко

Затраты на отработку, отнесенные к одному образцу рассматриваемой системы Со

Сроки отработки То.

Очевидно, что при этом необходимо исходить из повышения качества отработок при сокращении затрат и сроков. Следовательно, такая задача является многокритериальной, рассматриваемые при этом показатели носят противоречивый характер. Например, качество отработки определяется числом экспериментов n_э, увеличение которых увеличивает затраты и сроки. Качество отработки может быть оценено показателем эффективности отработанной системы, зависящий от параметров разрабатываемой системы, полученных на основе перерасчёта экспериментальных данных на фактические условия её применения {α}(α_э). βф и uф – параметры фактических условий применения 1 и 2 групп соответственно.

W=W[{α}(α_э), βф, uф]

Экспериментальные оценки характеристик создаваемой системы в свою очередь могут быть представлены зависимостью:

α_эi= α_эi[{Эбi}, {Yб}бi, Δi, {β}э, {u}э, nэ]

Эбi – параметры экспериментальной информ базы, определяющей возможность экспериментального получения i характеристики системы, дельта i – точность получения экспериментальной оценки I характеристики образаца; βэ и uэ – параметры условий 1 и 2 групп, воспроизводимых при проведении экспериментов, nэ – число экспериментов. Затраты на разработку Со так же зависят практически от всех указанных выше параметров. Для уменьшения критериев при решении задач сроки отработки считают директивно заданными. Тогда при оценке эффективности испытаний используют комплексный показатель К=К [W, (C1+Cо)]. Здесь под показателем эффективности W понимается число образцов системы или её однотипных компонентом N, обеспечивающих решение поставленной задачи, а под С1 – затраты, отнесенные к 1 образцу системы или её компонентам, учитывающий все затраты на систему (компоненту) без учёта отработки. На основе этого показателя определяют рациональное число экспериментов, например, из условия минимально допустимого качества mink. При такой постановке показатель К отражает стоимость решения поставленной перед системой задачи и при некотором значении nэ может обратиться в min (Рис. 3). Из показанной зависимости следует, что при малом числе экспериментов низка эффективность неотработанной системы из-за плохих характеристик. поэтому для решения задачи требуется большое количество средств N при малых затратах Со. При больших значениях nэ резко возрастает Со, а количество средств для решения задачи уменьшается из-за достаточной отработки образцов.