Введение к работе
Актуальность работы.
Одним из путей успешного решения многих важных народнохозяйственных задач и, в том числе, задач, стоящих перед органами Государственной противопожарной службы России, является разработка и широкое внедрение различных автоматических и автоматизированных систем (АС).
Стремление к существенному повышению уровня противопожарной защиты объектов обусловило необходимость создания автоматизированных систем пожарной безопасности (АСПБ). Новый мощный импульс развитию этого процесса придали последние достижения в области электронной цифровой вычислительной техники, которая занимает ключевые позиции в структуре технических средств современных автоматизированных систем. В связи с этим, большое научное и практическое значение приобретают задачи, связанные с разработкой теоретических основ и прикладных методов оценки показателей их надежности.
Практика показывает, что в результате предэксплуа-тационных испытаний технических средств АСПБ невозможно в полной мере выявить их реальные способности эффективно выполнять свои функции в течение всего срока службы. В процессе эксплуатации технические устройства подвергаются комплексному воздействию случайных факторов,' уменьшающих их ресурс. Неопределенность законов распределения вероятности возникновения этих факторов, а также ограниченное количество статистических данных об отказах и восстановлениях заставляют, наряду с применением традиционных методов, искать новые способы оценки вероятностных показателей, характеризующих безотказность работы технических средств АСПБ.
Ошибки в оценках этих показателей для АСПБ влекут
необоснованные организационно-технические решения и, как следствие, большие материальные, моральные и экономические потери.
Кроме того, математические методы, предлагаемые для обработки небольшого количества статистических данных, часто делают невозможным построение адекватных математических моделей, позволяющих находить достоверные оценки интересующих нас показателей.
Этим и был обусловлен выбор направления исследований.
Целью работы является разрабока способов определения непараметрических оценок вероятностных показателей безотказности технических средств АСПБ в условиях ограниченного количества статистических данных.
Основные задачи исследования:
а) дать обоснование необходимости использования
методов непараметрической статистики для решения задач
нахождения оценок вероятностных показателей безотказ
ности технических средств АСПБ в условиях ограниченного
количества статистических данных;
б) разработать методики нахождения верхних и ниж
них оценок функций распределения, относящихся к классам
"стареющих", "молодеющих" и "стареющих в среднем" расп
ределений, заданных конечным числом моментов распреде
ления;
в) разработать единую методическую схему, алгорит
мическое и программное обеспечение, позволяющие нахо
дить достоверные значения оценок вероятностных показа
телей, относящихся к указанным классам распределений.
Объектом исследования являются технические средства автоматизированных систем' пожарной безопасности.
Предметом исследования являются показатели безотказности технических средств автоматизированных систем пожарной безопасности.
Научная новизна работы.
-
Обоснована необходимость использования непараметрического подхода для решения задач оценивания показателей безотказности технических средств АСПБ в условиях ограниченного количества статистических данных.
-
Показано, что функции распределения показателей безотказности технических средств АСПБ, относятся к классам "стареющих", "молодеющих" и "стареющих в среднем" распределений и рассмотрены основные свойства этих функций, заданных произвольным конечным числом фиксированных моментов.
-
Показано, что экстремальные непараметрические оценки указанных функций распределения достигаются с помощью кусочно-линейных функций ресурса, при этом число точек нелинейного изменения функции ресурса однозначно определяется числом известных моментов распределения. Предложена процедура, позволяющая выполнить уточнение экстремальных оценок для функций распределения, относящихся к классу "стареющих в среднем" распределений.
-
Разработаны единая методическая схема, алгоритмическое и программное обеспечение, позволяющие находить достоверные значения верхних и нижних непараметрических гарантированных оценок вероятностных показателей, относящихся к классам "стареющих", "молодеющих" и "стареющих в среднем" распределений.
Практическая ценность работы состоит в том, что разработанное методическое, алгоритмическое и программное обеспечение позволяет по заданному конечному числу фиксированных моментов находить достоверные значения верхних и нижних непараметрических гарантированных оценок вероятностных показателей безотказности технических средств АСПБ в условиях ограниченного количества ста-
тистических данных, когда функции их распределения относятся к классам "стареющих", "молодеющих" или "стареющих в среднем" распределений.
Получаемые значения оценок имеют то преимущество, что величина их относительного отклонения от истинного значения, полученная на выборках объемом не более двадцати измерений, не превышает пяти процентов, что обеспечивает точность, приемлемую для практических целей. Кроме того, найденные значения оценок без дополнительной информации улучшены быть не могут и, в этом смысле, они являются гарантированными.
Практическая реализация результатов исследования.
С. помощью методики нахождения экстремальных непараметрических гарантированных оценок функций распределения вероятности, относящихся к классу "стареющих" распределений были получены численные значения нижних границ вероятности безотказной работы электронных контрольно-пусковых устройств систем автоматической противопожарной защиты и реализованы в "Рекомендациях по разработке базовой САУ пожаротушением на базе современной микропроцессорной техники для всех технологических Объектов РАО "ГАЗПРОМ".
Результаты исследования внедрены в деятельность УНК АСИТ. МЙПБ МВД РФ в виде "Методических указаний по определению непараметрических оценок показателей безотказности технических средств автоматизированных систем пожарной безопасности", используемых при выполнении -дипломных, научно-исследовательских и диссертационных работ, а также учебный процесс кафедры информатики и управления Военного университета при разработке лекций, групповых и практических занятий по курсу "Управление социальными процессами на базе современных информационных технологий".
Апробация работы. Основные теоретические положения и выводы диссертации были доложены на шестой международной конференции "Системы безопасности" - СБ-97, на научно-практической конференции "Пожарная безопас-ность-97", а также на заседаниях учебно-научного комплекса автоматизированных систем пожарной безопасности МИПБ МВД России.
Публикации. Основные положения и результаты диссертации нашли отражение в четырех научных статьях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 173 страницах машинописного текста, содержит 26 рисунков и 14 таблиц. Список литературы содержит 94 наименования.
На зашиту выносится:
-
Обоснование необходимости использования непараметрического гарантированного подхода для решения задач разработки методов оценки показателей безотказности технических средств АСПБ в условиях ограниченного количества статистических данных.
-
Методики определения экстремальных непараметрических гарантированных оценок функций распределения, относящихся к классам "стареющих", "молодеющих" и "стареющих в среднем" распределений, заданных конечным числом фиксированных моментов распределения.
3. Единая методическая схема, алгоритмическое и
-программное обеспечение/ позволяющие находить непара
метрические гарантированные оценки вероятностных пока
зателей безотказности технических средств АСПБ.
