Еволюційний пошук для обробки результатів експертного співставлення декількох однорідних параметрів надійності

Abstract

UK: Мета. При проектуванні та експлуатації нових технічних елементів пред'являються обов'язкові вимоги до надійності. При цьому виникає задача визначення показників надійності. Це вимога нових технічних умов. Показники надійності входять до числа нормованих вимог при розробці нових технічних елементів і систем. Для нових систем виникає суперечність - потрібно привести оцінку показників надійності, ще не маючи досвіду їх тривалої експлуатації. Традиційний метод отримання показників надійності обладнання або технічних систем - це статистичний аналіз за результатами їх тривалої експлуатації. Одним з можливих шляхів вирішення питання надійності є використання методу експертних оцінок, а не статистичних методів. Зокрема, така ситуація склалася з трубчастими газовими нагрівачами (ТГН), які отримали досить широке поширення для теплопостачання промислових підприємств. З іншого боку, час спостереження за їх експлуатацією вимірюється лише кількома роками. На таких коротких вибірках отримати достовірні статистичні оцінки нереально. В такому випадку, для отримання оцінок показників надійності, можна використати метод експертних оцінок. Зокрема, метод Т. Сааті попарного співставлення факторів між собою. В результаті попарного співставлення факторів, будується матриця, користуючись грубою шкалою важливості. Традиційно, матриця Т. Сааті обробляється шляхом визначення вектора власних значень матриці. Матриця повинна бути повністю заповненою. Результат знаходження власних значень матриці досить чутливо залежить від можливих коливань у значеннях матриці. В даній роботі для обробки матриці Т. Сааті пропонується використати алгоритм еволюційного пошуку найбільш привабливих рішень. Завдяки формулюванню задачі вибору рішень у вигляді правила переваги (вибору), еволюційний пошук розширює можливості обробки експертних оцінок, зокрема, можливу некоректність пошуку рішень за рахунок використання додаткового критерію (стабілізатора).

Методика. Використовується загальний алгоритм еволюційного пошуку найбільш привабливих рішень. Будується правило переваги (вибору рішення), яке в процесі еволюційного пошуку дозволяє отримати шукане розв’язання.

Результати. За допомогою еволюційного пошуку і матриці Т. Сааті виконано оцінювання параметрів відмови трубчастих газових нагрівачів. Показано, що застосування еволюційного пошуку найбільш привабливих рішень дозволяє удосконалити обробку експертних оцінок за допомогою цієї матриці. Такий спосіб надає можливість обробляти результати експертної оцінки при неповній матриці, а також враховувати додаткову, крім цієї матриці, інформацію про об'єкти, що співставляються при побудові функції вибору рішення.

Наукова новизна. Запропоновано підхід до обробки результатів експертного оцінювання по матриці Т. Сааті за допомогою еволюційного пошуку найбільш привабливих рішень.

Практична значимість. Використання еволюційного пошуку для обробки експертних оцінок, що ґрунтуються на методі Т. Сааті, дає переваги, які полягають у можливостях гнучкого формулювання вимог, що пред'являються процедурі обробки експертних оцінок.

RU: Цель. При проектировании и эксплуатации новых технических элементов предъявляются обязательные требования к надежности. При этом возникает задача определения показателей надежности. Это требование новых технических условий. Показатели надежности входят в число нормируемых требований при разработке новых технических элементов и систем. Для новых систем возникает противоречие – необходимо провести оценку этих показателей, еще не имея опыта их длительной эксплуатации. Традиционный метод получения показателей надежности оборудования или технических систем – это статистический анализ по результатам их длительной эксплуатации. Одним из возможных путей решения является использование метода экспертных оценок, а не статистических методов. В частности, такая ситуация сложилась с трубчатыми газовыми нагревателями (ТГН), которые получили достаточно широкое распространение для теплоснабжения промышленных предприятий. С другой стороны, время наблюдаемой их эксплуатации измеряется лишь несколькими годами. На таких коротких выборках получить достоверные статистические оценки нереально. В таком случае, для получения оценок показателей надежности, можно использовать метод экспертных оценок. В частности, метод Т. Саати попарного сопоставления факторов между собой. В результате попарного сопоставления факторов, строится матрица, пользуясь грубой шкалой важности. Традиционно, матрица Т. Саати обрабатывается путем определения вектора собственных значений матрицы. Матрица должна быть полностью заполненной. Результат нахождения собственных значений матрицы Т. Саати достаточно чувствительно зависит от возможных колебаний в значениях матрицы. В данной работе для обработки этой матрицы предлагается использовать алгоритм эволюционного поиска наиболее предпочтительных решений. Благодаря формулировке задачи выбора решений в виде правила предпочтения (выбора), эволюционный поиск расширяет возможности обработки экспертных оценок, в том числе возможную некорректность поиска решений, за счет использования дополнительного критерия (стабилизатора).

Методика. Используется общий алгоритм эволюционного поиска наиболее предпочтительных решений. Строится правило предпочтения (выбора решения), которое в процессе эволюционного поиска позволяет получить искомое решение.

Результаты. При помощи эволюционного поиска и матрицы Т. Саати выполнено оценивание частоты отказов работоспособности трубчатых газовых нагревателей. Показано, что применение эволюционного поиска наиболее предпочтительных решений позволяет усовершенствовать обработку экспертных оценок с помощью матрицы. Т. Саати. Такой способ предоставляет возможность обрабатывать результаты экспертной оценки при неполной матрице, а также учитывать дополнительную, кроме этой матрицы информацию о сопоставляемых объектах при построении функции выбора решений.

Научная новизна. Предложен подход к обработке результатов экспертного оценивания по матрице Т. Саати при помощи эволюционного поиска наиболее предпочтительных решений.

Практическая значимость. Использование эволюционного поиска для обработки экспертных оценок, основываясь на методе Т. Саати, дает преимущества, заключающиеся в возможностях гибкой формулировки требований, предъявляемых процедуре обработки экспертных оценок.

EN: Purpose. There are regulations requirements for reliability in the projecting and exploitation of new technical elements. The determining task in the parameters of reliability is appeared. It is a requirement in the latest specifications. There are reliability indices among the standardized requirements for the development of new technical elements and systems. There are contradictions for the latest systems. It is necessary to give an estimate of reliability, when there were no long-term experiences of their long exploitation. The traditional method for receiving of reliability indices of equipment or technical systems is the statistical analysis of the results of their long-term exploitation. Statistical method is not a solution of this problem, but we think that using the method of expert estimations can be a better way to solve this problem. In particular, this situation became a real problem for tube gas heaters (TGH). These heaters are widespread for heat supply to industrial plants. To other side, the term of exploitation TGH is counted for only a few years. To get real statistical estimation is not possible on short-term exploitation. In this case for getting estimation of reliability parameters we can use the method of expert estimations. In particular, Thomas Saaty method of pairwise comparison of the factors. Following, T. Saaty method we can create a matrix of pairwise comparisons using approximate scale of importance. Traditionally the T. Saaty matrix is processing by finding the vector of their own values. The matrix must be completely filled. The result of the vector of matrix value depends on possible fluctuations in the values of this matrix. For processing of this matrix we offer to use an evolutionary random search of more preferable (Rs-optimal) solutions. According to formulation the purpose of choosing solutions in the form of rules of preference, the evolutionary search expands capabilities of expert estimations, including incorrect possible of looking for solutions though using of additional criterion (stabilizer).

Methodology. General algorithm of evolutionary random search of more preferable (Rs-optimal) solutions is used. The rule of preference (choice of solutions) is create, which let to get the desired solution in evolutionary random search.

Findings. The estimation of failure rates efficiency for tube gas heaters according to the Thomas Saaty matrix and evolutionary random search of more preferable solutions has been completed. The application of evolutionary random search of more preferable solutions allows to improve the processing of expert estimates using T. Saaty matrix. Such a method provides the ability to process the results of of expert estimations incomplete T. Saaty matrix. And to consider the additional matrix, except this one information on the compared objects at construction function selection decisions.

Originality. The approach to the processing of the results of expert estimation of the matrix T. Saaty using evolutionary random search of more preferable solutions is proposed.

Practical value. Using evolutionary search for the processing of expert estimations, which is based on the Thomas Saaty method. It gives advantages in the flexibilities to formulation requirements for the procedure of processing of expert estimations.