Показатели и критерии эффективности систем диагностирования (2014, 291с., SM091-032)

4.4 Показатели и критерии эффективности систем диагностирования

Проведенный анализ работ по технической диагностике на транспорте (например, [9, 21, 230]) свидетельствует о том, что вопросам оценки эффективности систем диагностирования уделяется недостаточно внимания. В то же время в рамках общих работ по технической диагностике существуют исследования (например, [222]), которые содержат необходимую базу знаний для применения в теории транспортной диагностики. Следовательно, можно считать целесообразным изучение опыта оценки систем диагностирования в технической диагностике и адаптирование используемых методик на сферу транспорта.

Анализ литературных источников позволил выявить два основных термина, которые характеризуют эффективность реализации диагностики: эффективность диагностирования [326, с.127] и эффективность систем диагностирования [222, с.232; 327, с.101]. Согласно [326, с.127], «Эффективность диагностирования – степень приспособленности методов и контрольно-диагностических средств к определению технического состояния автомобиля». Определить значение термина «эффективность систем диагностирования» в литературе не удалось.

Проводя детальное исследование термина «эффективность диагностирования» и показателей оценки эффективности (рис. 4.16), которые представлены в [326, с.127] и сравнивая с данными работ [222, с.6, 232; 327, с.101], можно сделать вывод, что рассматриваемые вопросы эффективности в основном идентичны. Это видно и на примере работы [222], в которой встречаются оба термина, но в одном понимании [222, с.6, 232]. Другими словами контекст понятий «эффективность диагностирования» и «эффективность систем диагностирования» очень близкий. В то же время можно говорить о семантических различиях указанных понятий. В понятии «эффективность диагностирования» подчеркивается сам процесс диагностирования, динамика событий. Понятие «эффективность систем диагностирования» более емкое и может включать и статические и динамические характеристики диагностики.

С одной стороны, термин «эффективность систем диагностирования» используется в рамках проектирования систем диагностирования и проводится на заключительном этапе проектирования (согласно [222, с.232]). С другой стороны, сама реализация диагностирования в процессе функционирования систем диагностирования может быть различна, т.е. эффективная система диагностирования с точки зрения проектирования может работать неэффективно в процесс своего функционирования. Поэтому предлагается для разрешения существующих противоречий выделить в рамках эффективности систем диагностирования две стадии: стадия проектирования (или перепроектирования) и стадия использования (функционирования). При таком разделении рассматриваемый термин «эффективность диагностирования» будет относиться к стадии «использование» в рамках эффективности систем диагностирования.

Учитывая определение эффективности диагностирования, которое приведено выше, предлагается для транспортной диагностики следующее определение эффективности систем диагностирования (с учетом определения транспортной диагностики): эффективность систем диагностирования – степень приспособленности методов и средств диагностики к определению состояния объектов диагностирования на транспорте. С учетом этого можно предложить следующую схему показателей оценки эффективности диагностирования на транспорте – рис. 4.17.

Рис. 4.16 – Схема существующих показателей эффективности в технической диагностике: а) на основании [326, с.127]; б) на основании [222, с.232]

Рис. 4.17 – Схема показателей эффективности систем диагностирования в транспортной диагностике (предлагается на основании [222, с.232; 326, с.127])

Наиболее важными и изученными показателями оценки эффективности систем диагностирования на стадии проектирования являются: вероятность правильной оценки состояния объекта диагностирования и степень повышения эффективности объекта диагностирования. Данным показателям следует уделять наибольшее значение, т.к. они в наибольшей степени связаны с назначением системы диагностирования – с определением состояния объекта диагностирования. Согласно [222, с.241-242] указанные показатели взаимосвязаны. Проследим это на ниже приведенных выражениях, адаптируя их под использование в рамках транспортной диагностики (на основании [222, с. 241-242; 327, с.101]):

,        (4.17)

,           (4.18)

,     (4.19)

,          (4.20)

,         (4.21)

,     (4.22)

,       (4.23)

,    (4.24)

,          (4.25)

где  - соответственно абсолютное приращение эффективности объекта диагностирования (ОД), приращение надежности ОД и приращение готовности ОД;

 - эффективность ОД при использовании диагностирования;

 - эффективность ОД при отсутствии диагностирования;

 - вероятность безотказной работы ОД при отсутствии диагностирования;

 - вероятность безотказной работы ОД при использовании диагностирования;

 - коэффициент готовности ОД соответственно при отсутствии диагностирования и при наличии диагностирования;

 - условная эффективность ОД, обладающего идеальной надежностью;

 - составляющая, которая характеризует надежность ОД;

 - соответственно относительное приращение эффективности ОД, приращение надежности ОД и приращение готовности ОД;

 - соответственно эффективность ОД, вероятность безотказной работы ОД, коэффициент готовности ОД при абсолютных средства диагностирования и абсолютной достоверности диагноза.

Отметим, что выражения (4.21), (4.25) представлены в соответствии с данными работы [222, с.241-242], выражение (4.17) соответствует двум источникам [222; 327], выражения (4.18)-(4.20), (4.22)-(2.24) приведены согласно [327, с.101]. Выражение (4.25) можно считать разновидностью выражения (4.22). Это позволяет упростить расчет показателя эффективности. Следует также учитывать, что диагностирование в основном влияет именно на показатель надежности (согласно [327, с.101]). Следовательно, при определении эффективности системы диагностирования показатель надежности является ключевым показателем.

Учитывая исследования работ [222; 327], предлагается выделить два подхода к определению эффективности систем диагностирования в рамках транспортной диагностики – упрощенный и детализированный (индивидуальный). Суть упрощенного подхода заключается в проведении расчетов по показателям эффективности с минимальным учетом факторов, которые характеризуют ОД, средства диагностирования и их взаимодействие. При таком подходе большинство недостающих данных следует получать путем экспертных оценок. Детализированный подход подразумевает подробное изучение характеристик всех элементов системы диагностирования с учетом их индивидуальных особенностей. Основным средством получения значений эффективности является моделирование. Наглядно отличие указанных подходов можно продемонстрировать, сгруппировав выражения (4.17) – (4.25), с учетом ряда подстановок, в виде табл. 4.17. В данной таблице в рамках упрощенного подхода представлен также измененный вариант выражения (4.24) по аналогии с выражением (4.25).

Таблица 4.17 – Сравнение подходов к определению эффективности систем диагностирования в теории транспортной диагностики

Одним из неизученных вопросов, который сдерживает развитие детализированного подхода можно считать вопрос описания и классификации средств диагностирования в транспортной диагностике. Это не позволяет в полной мере осуществлять формализацию показателей системы диагностирования и, соответствует, препятствует осуществлению моделирования значений эффективности. Учитывая технологическую особенность транспортной диагностики, предлагается на этом этапе формирования методологии предложить следующее название средств диагностирования – технико-технологические средства диагностирования (ранее в данной работе этот вопрос уже обсуждался). Здесь мы подразумеваем возможность использования при проведении диагностирования объектов транспорта как технических (например, детекторы транспорта), так и технологических (например, технология проведения замеров характеристик транспорта) средств. С учетом этого, а также беря за основу данные работы [327, с.102], представим сложность определения показателей эффективности при детализированном подходе – рис. 4.18, таб. 4.18.

Рис. 4.18 – Схема взаимосвязей показателей при определении эффективности систем диагностирования в транспортной диагностике (предлагается на основании [327, с.102])

Таблица 4.18 – Показатели средств диагностирования и объекта диагностирования, необходимые для определения эффективности систем диагностирования (предлагается на основании [327, с.102])

Проведение подробного расчета эффективности систем диагностирования требует расчета промежуточных показателей. В частности, необходимым является определение вероятности правильной оценки состояния ОД () (на основе [327, с.102]):

,               (4.26)

где  - вероятность правильности функционирования технико-технологических средств диагностирования;

 - достоверность диагностирования, которая определяется как произведение инструментальной достоверности () и методической достоверности (), т.е. .

Приведенные данные свидетельствуют о необходимости проведения большого объема исследований по установлению зависимостей между параметрами системы диагностирования. Отметим также, что в отдельных случаях при использовании детализированного подхода следует учитывать группу параметров, которые характеризуют человека-оператора (диагноста).

Относительно упрощенного подхода, отметим в данной работе опыт расчета показателя  (см. выражение (4.21)) через показатель  (согласно [222, с.242]), который можно приравнять к показателю  (см. выражение (4.19)), т.е. . В общем виде определить данный показатель можно следующим образом (на основе [222, с.242]):

,                     (4.27)

где  - время нахождения ОД в работоспособном состоянии;

 - рассматриваемый интервал времени эксплуатации ОД.

Отметим, что в рамках транспортной диагностики возможна градация состояний ОД. Поэтому расчет указанного показателя может быть трансформирован под отдельные виды состояний ОД.

Источник: Горяинов А.Н. Транспортная диагностика. Книга 1. Научные основы транспортной диагностики (диагностический подход в системах транспорта): Монография. - Харьков: НТМТ, 2014. – С. 191-196 (291 с.)

(скачать книгу можно по адресу - http://www.logistics-gr.com/index.php?option=com_content&view=article&id=20294&catid=84&Itemid=197)