Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Аналитический обзор методов и алгоритмов оценивания степени соответствия объекта функциональному назначению (ССОФН)
1.1 Исходные понятия и термины, относящиеся к оценке ССОФН 16
1.2 Анализ существующих подходов и критериев оценивания соответствия 21
1.3 Основное противоречие в вопросе оценивания степени соответствия 30
1.4 Определение объекта опытно-экспериментальной базы исследования 33
Глава 2 Разработка общих положений методики оценивания ССОФН 39
2.1 Концептуальные проблемы методологии оценивания степени соответствия 39
2.2 Разработка общих положений синтеза виртуального эталона объекта» 52
2.3 Формализация исходной информации о соответствии 57
2.3 Модели измерения исходных характеристик объекта 59
2.3.2 Методы построения нормированных оценок 66
2.3.3 Методы синтеза единичных показателей соответствия 71
2.4 Разработка концепции построения системы оценивания степени соответствия 84
Глава 3 Разработка алгоритмов оценивания ССОФН 92
3.1 Разработка аналитических методов определения весовых коэффициентов единичных показателей соответствия с учетом заданных тенденций изменения их значимости 92
3.2 Синтез алгоритмов оценивания ССОФН и их сопоставление 105
3.2.1 Исследование эффективности и смещенности , алгоритмов оценивания ССОФН 105
3.2.2 Разработка метода определения эффективности алгоритмов оценивания ССОФН, основанных на различных тенденциях изменения весовых коэффициентов единичных показателей соответствия 110
3.2.3 Синтез обобщенных алгоритмов оценивания ССОФН и анализ их эффективности и смещенности 112
3.3 Разработка теоретических положений методики определения метрологических характеристик комплексных и обобщенных алгоритмов оценивания ССОФН 115
Глава 4 Экспериментальная проверка результатов теоретических исследований 120
4.1 Расчет значений весовых коэффициентов единичных показателей соответствия с учетом различных тенденций их изменения 121
4.2 Оценка эффективности комплексных алгоритмов оценивания ССОФН 125
4.3 Оценка эффективности обобщенных алгоритмов оценивания ССОФН 131
4.4 Оценка комплексных и обобщенных показателей качества высшего образования 140
4.5 Разработка концепции создания автоматизированной системы поддержки процессов оценивания ССОФН (АС НПО ССОФН) 170
4.5.1 Состав и функции системы 170
4.5.2 Модели данных 176
Заключение 181
Библиографический список 184
Приложение
- Анализ существующих подходов и критериев оценивания соответствия
- Разработка общих положений синтеза виртуального эталона объекта»
- Синтез алгоритмов оценивания ССОФН и их сопоставление
- Оценка эффективности комплексных алгоритмов оценивания ССОФН
Введение к работе
Как для отдельного человека, так и для государства необходима "сверхзадача" - идея, которая оправдывает его существование в собственных глазах и в глазах окружающих. Если такая идея отсутствует, то отдельный человек переживает невроз, а государство — то, что называют политическим кризисом. Эта закономерность, впервые обнаруженная философами древнего Китая еще за несколько веков до нашей эры, действует и сейчас.
На протяжении XX века человечество опробовало, кажется, практически все варианты таких национальных идей. Многие из них оказались настолько небезопасными для остальных стран и народов, а иногда и для коренного населения, что к концу 60-х годов политиками, бизнесменами к учеными большинства промышленно развитых стран стала ощущаться неотложная потребность сформулировать такую национальную идею, которая:
— при своем воплощении исключала бы опасность возникновения новых войн;
— обладала бы способностью консолидировать нацию, т.е. объединять людей, придерживающихся разных, иногда принципиально разных, политических убеждении;
— учитывая тенденции к интеграции государств, была бы достаточно интернациональной и способствовала бы не разобщению, а соединению стран и народов;
— была бы понятна и близка людям всех слоев и социальных групп в обществе.
И такая идея была сформулирована авторитетнейшим собранием политиков, бизнесменов, ученых — Римским клубом — на исходе 60-х годов XX века. Это —задачи, связанные с повышением качества жизни ь обществе [1].
Современное понимание таких задач включает: - защиту прав личности, в том числе защиту прав потребителей на качественные изделия и услуги как неотъемлемые права личности;
- обеспечение безопасности жизнедеятельности населения, в том .числе охрану окружающей среды как необходимое условие такой безопасности.
Безусловно, идеи Римского клуба не были открытием. Они являлись дальнейшим развитием концепции так называемого «общества потребления», т.е. общества, целью существования которого является удовлетворение потребностей соїраждан. Окончательно эта концепция общества была сформулирована в 50-х годах. Важнейший вклад в воплощение этой концепции в жизнь внес президент США Д. Ф. Кеннеди, выдвинувший в начале 60-х годов концепцию государственной защиты прав потребителя. Согласно этой концепции, государство обязано активно вмешаться во взаимоотношения производителя товаров и услуг и потребителя на стороне последнего, ограждая его от недоброкачественной продукции и взяв на себя защиту его прав. Был принят закон о защите прав потребителей.
Очень интересно, что в японском языке одно и тоже слово означает и «потребитель» и «уважаемый гость» [2]. Обеспечение качества характеризует отношение к потребителю как к уважаемому гостю. Как важно понимание этого для российской действительности Главной фигурой «общества потребления» является потребитель. Его требования (если они социально безопасны) обладают приоритетом над возможностями производителя, и защищаются установлениями государства и общества. Важнейшими достижениями «общества потребления» могут считаться:
- последовательное претворение в жизнь идей свободы торговли, что привело к созданию международного рынка товаров и услуг— потребитель в любой стране может приобретать товар, произведенный в .тобой стране; следствием этого является резкое обострение конкуренции производителей, обострение их борьбы за повьішение качества продукции и конкурентные цены, за снижение сроков выхода товара па рынок и в то же время усиление кооперации и сотрудничества в производстве и продвижении товаров на рынок;
— развитие систем государственной и общественной защиты прав потребителей на качественную продукцию и услуги; эти системы защиты не только позволяют потребителю взыскивать с производителя ущерб за недоброкачественную продукцию и услуги, но и предупреждают появление такой продукции на рынке, а также ограничивают монополизацию рынка производителем; следствием этого является необходимость производителя предоставлять потребителю систему доказательств качсстна товара еще до того, как потребитель этот товар приобрел;
— достаточно высокий уровень самосознания потребителей, которые согласны платить за качество и готовы сотрудничать с производителем в его повышении.
Из общей «сверхзадачи» повышения качества жизни, которая стала основой государственной политики большинства промышленно развитых сірая, логически вытекает государственная политика в области качества товаров и услуг. Например, в Объединенной Европе такая политика воплощена в так называемой гармонизированной концепции.
Качество продукции и услуг является одним из важнейших факторов реализации национальных интересов во всех сферах деятельности государства: экономической, социальной, военной, международной, информационной, экологической.
Роль качества продукции и услуг в реализации национальных интересов России изложены в Концепции национальной политики России в области качсстна продукции и услуг, разработанной в соответствии с Конституцией Российской Федерации и направленной на реализацию национальных интересов России. Последние определены Стратегией национальной безопасности Российской Федерации до 2020 года, утвержденной Указом Президента Российской Федерации от 12 мая 2009 г. № 537.
Всеобщая грамотность членов общества — потребителей и производителей продукции и услуг - в вопросах качества является одним из условий высокого уровня жизни общества. Знания о правах делают потребителя активным двигателем повышения качества приобретаемой им продукции и получаемых услуг, что наиболее полно проявляется в условиях насыщенного рынка. Знания о методах обеспечения качества создают производителю предпосылки для удовлетворения потребностей потребителя и, как следствие, достижения успеха в конкурентной борьбе.
В качестве инструмента обеспечения высокого качества продукции и услуг в Европе победили идеи, ориентированные на систему качества. Это ( означает отход от обеспечения качества путем сертификации продукции и переход к выпуску качественной продукции путем внедрения систем обеспечения качества.
Многообразие определений термина «качество» связано, в первую очередь, с многоаспектностью категории качества. Гак, например, качество в философском смысле, представляє!4 собой «непосредственную характеристику непосредственного бытия», в политэкономическом — «результат взаимодействия потребительной стоимости и стоимости». Один из патриархов теории управления качеством, Ф. Кроссби, определил качество как «соответствие требованиям», а его коллега Дж. Джуран - как «соответствие назначению» [2]. Дж. Харрингтон определяет качество как «удовлетворение или превышение требований потребителя по приемлемой для него цене». По [3] «качество - сложное свойство, представляющее собой совокупность всех тех и только тех свойств, которые характеризуют получаемые при потреблении объекта результаты (как желательные, положительные, так и нежелательные, отри цате л ьн ые)». Понятие качества - фундаментальная категория, выступающая в роли атрибута любого материального объекта, но обычно данное понятие рассматривают гораздо уже — как совокупность свойств объекта/обусловливающих --. его пригодность для использования по назначению [4], В соответствии с действующим международным стандартом ИСО 9000:2000: «качество - степень выполнения требований совокупностью собственных характеристик (продукции, системы или процесса)».
Последнее определение отличается от ранее использованных, в том числе и стандартизированных определений несколькими принципиальными положениями, существенно влияющими на подход к оцениванию качества. Федеральный закон «О техническом регулировании» определяет цели оценки соответствия как удостоверение соответствия техническим регламентам, стандартам. Под удостоверением соответствия техническим регламентам, стандартам, понимается определение выполнения требований к объекту в соответствии с его функциональным назначением. Функциональное назначение является важнейшей характеристикой объекта как элемента системы и определяет его место в системе. Функциональное назначение может быть сформулировано в виде основной функции для объекта — элемента системы или некоторого множества функций для объекта как подсистемы. Под степенью соответствия объекта функциональному назначению (ССОФН) понимается сводный (комплексный, обобщенный) показатель, синтезирующий (агрегирующий) отдельные показатели соответствия в единую сводную оценку, учитывающую как значения используемых показателей так и их значимость для оценки объекта в целом.
В работе синтезированы алгоритмы определения ССОФН на основе анализа и\ эффективности и метрологических характеристик. Эффективность алгоритма определяется величинами дисперсий полученных оценок соответствия: меньше дисперсия (по сравнению с дисперсиями оценок, полученных на основе других алгоритмов) — выше эффективность данного алгоритма и наоборот. Метрологические характеристики алгоритма выражаются дисперсиями оценок показателей соответствия, вызванных дисперсиями (погрешностями) оценивания (измерения) параметров объекта или средними квадрати-чеекими отклонениями параметров объекта.
Анализ нормативных документов, результатов научных исследований, работ отечественных ученьтхґЮ.П. Адлера, Г,Г. Азгалъдова, В,Г. Велика, Г.Н. Бобровникова, А.В. Гличева, Б J\ Литвака, А.И. Орлова, В.В. Рыжакова, Н.В. Селезневой, Г.Н. Солода, А.И. Субетто, АХ. Суслова, М.В. Федорова, Ю.В. Федотова, В.Н. Фомина , Н.В. Хованова, И.Ф. Шишкина и др. свидетельствует о том, что данная область знаний активно развивается. При этом информация о существующих методах оценивания ССОФН требует доказательств системности, научной обоснованности и эффективности применяемых методов определения степени соответствия.
Таким образом, актуальное гь темы работы предопределена востребованностью теоретико-методологических обоснований выбора и методов, позволяющих аргументировано осуществить этот выбор из многообразия имеющихся алгоритмов оценивания степени соответствия по определенным базовым характеристикам; отсутствием обоснованных рекомендаций по снижению конфликтности алгоритмов, порождаемой корпоративными интересами различных структур. Отсюда возникает противоречие. Суть его такова. Известен ряд алгоритмов (критериев) оценивания качества — степени соответствия [5 - 21 и др.], но обоснованно выбрать из их числа лучший затруднительно, так как нет инструментария, позволяющего исследовать свойства этих алгоритмов и сравнивать их между собой.
С учетом отого противоречия был сделан выбор темы исследования, проблема которого сформулирована следующим образом: как повысить конкурентноспособность отечественной продукции и услуг, в частности, путем совершенствования методов оценивания их качества (ССОФН) и использования при принятии решений в реальных задачах управления. Объектом исследования являются алгоритмы оценивания ССОФН, а его предметом — анализ и синтез комплексных и обобщенных алгоритмов оценивания ССОФН, направленных на формирование ценностных суждений об объекте оценки.
Целью работы является исследование и разработка методов повышения эффективности и качества процессов управления образовательной и производственно-экономической деятельностью путем совершенствования алгоритмов оценивания ССОФН.
В соответствии с проблемой, объектом, предметом и целью исследования были поставлены следующие задачи;
1. Обоснование необходимости исследования алгоритмов оценивания ССОФН.
2. Разработка аналитического метода исследования алгоритмов оценивания ССОФН на чувствительность к изменениям параметров и выбора лучших из них по характеристикам несмещенности и эффективности для использования в системах оценивания качества.
3. Подтверждение экспериментальным путем эффективности синтезированных алгоритмов оценивания ССОФН (на примере оценивания качества высшего образования).
4. Подготовка рекомендаций по использованию разработанных алгоритмов оценивания ССОФН в системах поддержки принятия решений.
Методы исследования. В соответствии с целью исследования решение поставленных задач обеспечивалось совокупностью методов: системного анализа, имитационного моделирования, статистических методов оценивания и идентификации, теории нечетких множеств, экспертных методов анализа и синтеза, экспериментальных методов.
Опытно-экспериментальная база исследования — государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пензенская государственная технологическая академия», в котором проводилось оценивание качества подготовки специалистов. Исследованием были охвачены преподаватели, студенты, работники вуза (всего более 150 чел.)-Научная штшна работы заключается:
— в разработке методического подхода к исследованию алгоритмов оценивания ССОФН, позволяющего провести сравнительный анализ алгоритмов на смещенность и эффективность и выработать обоснованные рекомендации по выбору лучших из них для использования в системах оценивания качества;
в разработке математических моделей определения тенденций изменения весовых коэффициентов единичных показателей соответствия, позволяющих определить значения весовых коэффициентов единичных показателей соответствия для ранжированного ряда любого числа показателей;
- в разработке обобщенных алгоритмов оценивания ССОФН, позволяющих нивелировать различных выборочных средних (и тем самым снизить смещенность оценок степени соответствия), способствуюпщх повышению эффективности решения задач управления и принятия решений с учетом требований всех участников системы «изготовитель (поставщик потребитель».
Практическая значимость работы состоит в том, что разработанные методы, модели и алгоритмы позволяют обеспечить эффективное статистическое оценивание ССОФН.
Достоверность научных результатов исследования обеспечена методологической обоснованностью исходных позиции исследования, сходимостью теоретических и экспериментальных данш гх, выбором моделей и методов, адекватных исследуемым объектам, практической реализацией разработанных алгоритмов па примере оценивания качества высшего образования. На защиту выносятся следующие положения: - методический подход для исследования алгоритмов оценивания ССОФН на эффективность и несмещенность;
- математические модели экспертных оценок значимости единичных показателей соответствия (качества);
- метод исследования алгоритмов оценивания ССОФН на чувствитель-. _, ность к изменению параметров и выбора лучших из них для использования в системах оценивания качества;
- комплексные и обобщенные алгоритмы оценивания ССОФН (на основе различных выборочных средних и на основе представлений нечетких множеств - функций принадлежности комплексных показателей соответствия).
Апробация и реализация результатов исследования. Результаты работы докладывались и обсуждались на 5-х Международных и 2-х Всероссийских научно-технических конференциях и семинарах, опубликованы в 15 печатных трудах, подтверждены свидетельством о государственной регистрации программы для ЭВМ.
Результаты диссертационной работы внедрены в системах менеджмента качества Пензенской государственной технологической академии, Пензенского государственного университета. Самарского государственного университета. Универсальность применения разработанных алгоритмов подтверждена актами использования результатов работы в НИИ физических измерений, г. Пенза; ФГУП "Пензенское производственное объединение электронной вычислительной техники", г. Пенза.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, три работы.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка использованных источников из 126 наименований, 4 приложений, содержит 193 страницы основного текста, 53 рисунка и 12 таблиц.
Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы проблема, объект, предмет, цель исследования, поставлены задачи и определены методы исследования, обоснована новизна, практическая значимость работы, сформулированы положения, выносимые на защиту.
В первой главе «Аналитический обзор методов и алгоритмов оценивания степени соответствия объектов функциональному назначению (ССОФН)» на основе анализа существующих методов и алгоритмов обоснована совокупность положений, составляющих теоретико-методологическую основу исследования, сформулированы основные противоречия в вопросе оценивания степени соответствия, определен объект опытно-экспериментальной базы исследования.
Во второй главе «Разработка общих положении методики оценивания ССОФН» определены концептуальные положения методологии оценивания степени соответствия объекта функциональному назначению и пути их решения.
В третьей главе «Разработка алгоритмов оценивании ССОФН» на основе методов определения весовых коэффициентов единичных показателей соответствия, разработанного методического подхода для исследования алгоритмов на чувствительность (к изменениям единичных показателей соответствия) и выбора лучших из них по характеристикам несмещенности и эффективности синтезированы обобщенные алгоритмы оценивания. В четвертой главе «Экспериментальная проверка результатов теоретических исследований» излагаются результаты численного эксперимента проверки теоретических положений исследования. На основании проведенных исследований и ранее полученных результатов разработана программа расчета комплексных и обобщенных показателей ССОФТТ, реализованная в системе визуального программирования DELPHI 7. Итоги аналитических исследований интерпретированы на данных численного эксперимента и данных результатов внешней аттестационной экспертизы профессиональных образовательных программ по специален остям в аккредитованном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенская государственная технологическая академия».
Предложена концептуальная модель автоматизированной системы, включающая л себя автоматизированziые рабочие места (АРМы): лица, принимающего решения (ЛПР); менеджера проектов; группы экспертов; специалистов-разработчиков,
В заключении диссертационного исследования сделаны обобщающие выводы, подтверждающие положения, выносимые на защиту.
Анализ существующих подходов и критериев оценивания соответствия
Первые известные случаи оценки качества продукции относятся к 15 веку до н.$. [29]. Тогда гончары острова Крит маркировали свои изделия специальным знаком, свидетельствующим об изготовителях и о высоком качестве их. продукции. Это была оценка качества по так называемой «шкале наименований», или по «адресной шкале». Фирменные знаки, а также другие знаки качества и сейчас служат ориентиром, оценочным признаком качества продукции. Позднее, как разновидность экспертного метода оценки качества продукции, использовался способ, основанный на обобщенном опыте потребителей, — способ «коллективной мудрости». Древнейшим примером экспертной оценки качества является дегустация вин. Всевозрастающая необходимость определения соответствия продуктов труда нуждам потребителей привела к возникновению специальной научной дисциплины - товароведение. Это было обусловлено появлением на рынке продаж большого количества разнообразных товаров, требующих классификации, а также оценки их качества и стоимости. Первая кафедра товароведения была организована в 1549 г. в Италии при Падуанском университете. Развитие международной торговли требовало классификации продукции по качественным категориям, а для этот надо было измерять не только отдельные свойства продукции, но количественно оценивать ее качества по совокупности всех основных потребительских свойств. В связи с этим в Европе и США в конце 19-начале 20 в. стали широко использовать методы оценки качества проекции с помощью баллов.
Впервые в России обосновал и применил аналитический метод оценки качества продукции известный кораблестроитель, академик А. М. Крылов. Он с помощью соответствующих коэффициентов, учитывающих степень выраженности каждого свойства корабля и неравнозначности их, оценивал ка чество предлагаемых проектов строительства кораблей. Сведение этих коэффициентов в единую систему позволяло количественно оценить качество рассматриваемых проектов, В 20-30 года 20-го столетия в СССР и в других странах методы количественной оценки качества товаров успешно развивались и использовались на практике. Так, например, в 1922 г. П. Бриджмен [30] предложил способ сведения к одному показателю нескольких количественных оценок различных параметров, характеризующих качество. В 1928 г. эту же проблему решил М. Араиович. В то же время П. Флоренским были предложены новые способы обработки данных при количественной оценке качества продукции.
В первой половине прошлого века в экономически развитых странах Запада появились различные эмпирические и в основном статистические и экспертные способы численной оценки качества различной продукции. Аналогичные способы и приемы оценок качества использовались и в СССР. Однако для решения многих практических проблем нужны были единые методики, позволяющие более достоверно и точно определять уровни качества и на этой основе принимать адекватные управленческие, инженерно- технологические и иные решения в отношении качества продукции.
Кроме того, решение различных специальных проблем техники, например надежности, технологичности, безопасности, эстетичности и др., подводили ученых к осознанию необходимости проведения объединенных, комплексных оценок качества по всем важнейшим параметрам свойств технических систем: машин, оборудования, приборов и т. д. С другой стороны, требовались методики количественных оценок различных объектов. Все это привело к тому, что группа советских ученых в составе военного инженера-строителя Г. Г. Азгальдова, инженеров-машиностроителей 3. I-L Крапивенского, Ю. П. Кураченко и Д, М. Шпекторова, экономистов в области авиастроения А, В. Гличева и В. П. Панова, а также архитектора М. В. Федорова, убедившись в методической общности существующих разнообразных спосо бов количественных оценок разных объектов, решила осуществить теоретическое обобщение этих способов путем разработки самостоятельной научной дисциплины под названием «квалиметрия». Это по существу историческое для науки решение было принято в ноябре 1967 г. на неофициальной встрече группы энтузиастов в московском ресторане «Будапешт». Уже в январском номере 1968г. журнала «Стандарты и качество» была опубликована статья с изложением коллективной позиции «группы», где квалиметрия была представлена как наука, в рамках которой изучается проблематика измерений качества и разрабатываются методология и методы количественной оценки качества объектов любой природы: материальных и нематериальных, одушевленных и неодушевленных, предметов и процессов, продуктов труда и природы и т. д. В статье доказывалась принципиальная возможность выражать качество объекта одним количественным показателем, несмотря на множественность его различных свойств и признаков.
В 1971 г. нашей стране издана первая «Методика оценки уровня качества промышленной продукции». В том году на 15-й Международной конференции европейской организации по контролю качества (ЕОКК) одна из пяти секций была посвящена вопросам квалиметрии. С основными докладами выступали наши авторы. В 1972 г. была проведена в Таллинне первая Всесоюзная научная конференция по квалиметрии. В 1979 г. Госстандарт СССР издает Руководящий документ РД 50-149-79 под названием «Методические указания по оценке технического уровня и качества промышленной продукции».
Начиная с 1979 г. термин «квалиметрия» является стандартизованным в ГОСТ 15467-79 «Управление качеством продукции. Основные понятие. Термины и определения». Квалиметрия, зародившаяся и активно развивающаяся в нашей стране, теперь признается и осваивается специалистами зарубежных стран. Итак, к настоящему времени квалиметрия представляет собой относительно новую, не вполне сформировавшуюся научную область. Большой вклад в теорию квалиметрии и практику ее использования внесли наши соотечественники, в частности: Ю.П.Адлер, Г. Г. Азгальдов, В. Г. Велик, Г. Н. Бобровников, А. В. Гличев, В. В. Кочетов, В. В. Рыжаков, Н. А. Селезнева, Г. Н.Солод, А. И. Субетто, А. Г. Суслов, М. В. Федоров, Ю. В. Федотов, В. Н. Фомин, Н. В.Хованов, И. Ф, Шишкин и многие другие ученые и специалисты. Как известно, оценивание бывает: количественно неопределённым, т. е. но содержанию, по сути (часто такое оценивание мазыкают «качественным»); количественным или квалиметрическим.
Количественное оценивание — определение численных характеристик размеров (физических и нефизичесісих) без использования материальных средств. Погрешность оценивания не регламентируется, но она может быть рассчитала. Общность измерения и количественного оценивания состоит в том, что в обоих случаях их результатом является численное выражение рапсе неизвестного размера. Единица измерения — условная величина, по сравнению с которой определяют значение (величину) размера.
Разработка общих положений синтеза виртуального эталона объекта»
Оценивание степени соответствия объекта функциональному назначению предполагает сравнение этого объекта с подобным объектом, но с единичными показателями более высокими и возможно недостижимыми в момент сравнения. Такой объект - доминатор называется эталоном, к которому следует стремиться. Для того чтобы степень соответствия была оценкой, обладающей свойствами объективности и перспективности, эталон должен представляться набором единичных показателей, которые всесторонне его характеризуют и не дублируют друг друга, т.е. должны быть пекоррелирова-ны. Синтез подобного эталона рассматривался в работах [9, 14, 15, 78] и других публикациях, приведенньтх, в частности, в списках литературных источников к указанным работам. Синтезированный эталон объекта (продукции) — виртуальный эталон по той причине, что он является собирательным по всем единичным показателям: реальный эталон с перспективными показателями создан» трудно или на определенном этапе разлития техники (отрасли) невозможно. Следовательно, виртуальный эталон должен быть прогнозируемым и стать основой системы единиц измерения степени соответствия исследуемого объекта функциональному назначению.
В [8] виртуальный эталон — это базовый образец идеального качества, характеризуемый экстремальными значениями частных показателей свойств. В [7] виртуальный эталон (образец) - это воссозданный в воображении по четким правилам образец продукции, обладающий самым представительным набором предельно возможных оптимальных значений единиц информации, отвечающих реальным физическим явлениям (процессам), характерным для этих единиц информации, оформленного в виде документа и существующего без изменения в течение достаточного периода времени.
Виртуальный эталон должен отвечать определенным требованиям: 1) ограничивать преднамеренность при формировании набора исходной информации о степени соответствия функциональному назначению конкретного образца объекта (продукции); 2) ограничивать преднамеренность в процедуре ранжирования величин информации о соответствии; 3)исключать неопределенность ситуации в процессе оценивания соответствия нескольких образцов объектов, у которых в исходных наборах информации о соответствии отсутствуют или присутствуют какие-либо единицы информации о соответствии; 4) обеспечивать вычисление сопоставимых оценок соответствия нескольких образцов объектов; 5) соответствовать требованиям и нормам «Системы показателей качества промышленной продукции»; 6) отвечать требованиям перспективности данного вида продукции; 7) содержать набор информации, обеспечивающий существование виртуального эталона (образца), близкий к реальному; 8) содействовать развитию системы (систем) оценивания качества конкретной продукции; 9) содействовать участникам рынка в получении объективной информации о продукции; 10) отвечать потребностям коммерческого оценивания качества продукции; 11) отвечать потребностям сертификации продукции, системам качесг-ва, управлению качеством продукции и другим формам применения результатов оценивания для практического применения; 12) отвечать потребностям разных методов исследования ССОФН. &шч& чзліїіїхумх . та тйвдлъ ДЙЯГЫДУЙ:1: о/« й отлрззггдь vviti№i B виртуального эталона: - принцип наследственности позитивных свойств исследуемых объектов; - полный набор натуралыгых показателей объектов, по номенкла- , туре и диапазону значений достаточно близких к реальным - эталон должен обеспечивать достаточную чувствительность при оценивании соответствия и быть стимулятором повышения соответствия; - натуральные показатели должны представляться в единицах, разрешенных к применению стандартами, и отвечающих физической природе объекта. Последовательность процедур формирования набора информации для виртуального эталона устанавливаются с учетом особенностей каждого объекта, каждой величины информации о соответствии и принятой модели процесса оценивания соответствия. Для получения исходной информации при синтезе виртуального эталона, например, в квалиметрии, рекомендуются опросы потенциальных потребителей, заказчиков [9, 58, 79]. Технология предварительной обработки этих данных разработана достаточно подробно: «метод комиссий», «метод суда», «метод Дельфи» [60]. При этом выделяются потребительские требования (ПТ) и технические показатели (ТП). Методы (алгоритмы) формирования их состава до ранжирования ПТ (до выбора весовых коэффициентов) совпадают. Предлагаемые в известных работах методы выбора весовых коэффициентов носят экспертный характер и предполагают индивидуальную оценку каждого коэффициента — процесс крайне трудоемкий и недостаточно точный. Поэтому автором предложен феноменологический подход - выбор тенденций изменений значении коэффициентов весомости g. единичных показателей соответствия с последующим их нормированием по правилу [81].
Синтез алгоритмов оценивания ССОФН и их сопоставление
Способы оценивания степени соответствия объекта своему функциональному назначению можно классифицировать по виду алгоритмов, положенных в основу процесса оценивания.
В работе понятие алгоритм рассматривается как реальный объект, представленный моделью алгоритма степени соответствия в виде функций единичных показателей соответствия, т. е, как функция вида Q = f(g, S), где g - весовые коэффициенты единичных показателей, S - единичные показатели соответствия.
Впервые системный подход как методологическая база исследования алгоритмов был предложен А. Черчем (США, 1936 г.) [95]. История развития ведет к основополагающим работам отечественных ученых А. Н. Колмогорова и В. А. Успенского. Универсальный подход к моделированию алгоритмов, предложенный А. Н. Колмогоровым, позволил сделать вывод: имея любую модель алгоритма, можно синтезировать другие модели, «и поэтому основные понятия теории алгоритмов можно изложить в терминах функций... все известные в математике алгоритмы моделируются .„функциями» [96, 97].
Под эффективностью алгоритмов будем понимать их свойство, которое определяется величинами дисперсий получаемых оценок соответствия: меньше дисперсия (по сравнению с дисперсиями оценок, полученных на основе других алгоритмов) - выше эффективность данного алгоритма и наоборот.
Метрологические характери стики алгоритма предлагается выражать или дисперсиями оценок показателей соответствия, вызванных дисперсиями оценивания параметров объекга, или средними квадратичеекими отклонениями параметров объекта.
Уточним следующее: при оценивании эффективности- предлагается принимать одни и тс же предельные вариации (изменения) параметров, для оцсішвания метрологических характеристик — фактические погрешности (дисперсии) результатов измерения (контроля) тех же параметров. Данный подход позволит разреіпить существующее в настоящее время противоречие. Суть его такова. Известен ряд алгоритмов определения степени соответствия, но обоснованно выбрать из их числа лучший затруднительно: не исследованы эффективность, несмещенность и метрологические свойства алгоритмов.
Численный эксперимент, проведенный на основе принятия предельных случаев вариаций параметров и приведенный в главе 4, позволяет оценить метрологические характеристики (дисперсии) комплексных показателей степени соответствия - выборочных средних и на их основе - эффективность алгоритмов, а затем синтезировать обобщенный алгоритм на основе комплексных по наиболее эффективной схеме. Таким образом, па основе изложенных положений, можно получить более точные и несмещенные оценки степени соответствия объекта функциональному назначению, а, значит, и получить возможность более обоснованного выбора продукции потребителем.
В основе алгоритмов лежат простые выборочные средние. При косвенном методе оценивания, основанном на выборочной средней набора формализованных безразмерных элементов информации Sit алгоритмы комплексных выборочных средних имеют вид: где к — -1, 0, 1, 2 соответственно для гармонической, геометрической, арифметической и квадратической выборочных средних; (1)- номер алгоритма.
В указанном алгоритме использован набор единичных показателей соответствия St с весовыми коэффициентами gi = у = const.
Для того чтобы получаемые на основе алгоритма косвенного измерения соответствия оценки были сопоставимы необходимо иметь определенный диапазон значений 5 , Qk є [0,1]. На первом этапе (при предварительном измерении) использование алгоритма (56) удобно в предположении допущения качественного сдвига оценок с учетом свойств их мажорантности в сторону больших или меньших значений. Однако на практике имеют место ситуации когда отдельные единичные показатели оказываются весьма важными и, следовательно, им следует придать особый вес,
В [98] это противоречие предложено разрешить с помощью алгоритма, основанного на использовании таблиц случайных чисел — таблиц Кадырова. При постановке численного эксперимента сформированы двадцать выборок по 10 значений. Для получения оценок исходных данных выборки обрабатывались в соответствии с преобразованием где 0 - нижнее допустимое значение единичного показателя качества продукции; Sk - верхнее предельное значение единичного показателя качества продукции; Aki — число Кадырова; 10 — масштабный множитель. По совокупности данных {S были получены оценки математического ожидания, дисперсии, скошенности (асимметрии), эксцесса и коэффициента вариации. По этим данным определены оценки характеристик законов рас пределения чисел Кадырова, преобразованных по (57), и оценок соответствия объектов, отвечающих алгоритмам измерения качества средних взвешенных (комплексных) арифметических, геометрических, гармонических, кумулятивных, композиционных, обобщенных.
Оценка эффективности комплексных алгоритмов оценивания ССОФН
Как определено в п. 3.2.1, тривиальный случай алгоритма оценивания комплексных выборочных средних ССОФН определяется способом выбора весовых коэффициентов: в алгоритме использован набор единичных показателей соответствия Siy весовые коэффициенты которых равны между собой и составляют значения, равные 1 / т. В этом случае алгоритмы комплексных выборочных средних имеют вид (56). Оценим значения выборочных средних 2А И дисперсий 02 ) для Результаты вычислений приведены на рис. 6. Расчетные значения выборочных средних и дисперсий при исследова нии полного ряда данных численного эксперимента на основе комплексного алгоритма определения ССОФН, весовые коэффициенты единичных показателей которого равны между собой (тенденция изменения - постоянная), приведены в табл. 2. Полученный результат свидетельствует о том, что наибольшей устойчивостью показаний - эффективностью (минимальной дисперсией) обладает алгоритм, соответствующий средней гармонической оценке соответствия (при к = -1), Результаты не противоречат [14]т но более компактны и менее трудоемки. Таким образом, предложенный тривиальный (предварительный) способ оценивания эффективности и смещенности алгоритмов оценивания соответствия вполне приемлем для инженерной практики по причине меньшей трудоемкости и достаточной точности. Алгоритмы оценивания комплексных выборочных средних при учете различных сочетаний единичных показателей и их весовой значимости представим имеют вид (63). Оценим значения выборочных средних Q12 K дисперсий 2J(Q[2)) ДЛЯ IS-(T)3 0 = 0.1- при линейной тенденции изменения весовых коэффициентов единичных показателей соответствия.
Результаты вычислений приведены на рис. 7. Расчетные значения выборочных средних и дисперсий при использовании полного ряда данных численного эксперимента на основе комплексных алгоритмов определения ССОФН с учетом тенденций изменения весовых коэффициентов ЕПС приведены на рис. 8, 9, 10. Сравнительный анализ результатов расчета комплексных показателей ССОФН (по алгоритмам 1,2) показал, что свойство смещенности (мажорант г л ч л ности) 6_t Q. Q й оценок соответствия по алгоритму 1 выполняется. По алгоритму 2 есть отклонения от этого свойства: наблюдается выброс средней арифметической и средней гармонической оценок соответствия. Это следует из рис.8 - 10 для возрастающего ряда исходных данных 5 (Т) и рис. 11 - рис. 13 для убывающего ряда данных St (J-). Анализ показывает, что при 5Г(Т) средняя геометрическая предпочтительна, т. к. она практически во всех случаях наиболее эффективна, при 5Д ) наиболее эффективными оказываются средняя геометрическая и средняя квадратическая оценки соответствия. Отсюда следует, что наибольшей устойчивостью показаний эффекгивности и их минимальными значениями обладают все алгоритмы с к = 0.
Таким образом: наибольшей устойчивостью показаний эффективности обладает алгоритм 1, соответствующий средней гармонической и средней геометрической оценке соответствия (при к = -1, 0) и алгоритм 2, соответствующий средней геометрической оценке соответствия (при к = Q). Поскольку алгоритм 2 учитывает как дисперсии единичных показателей, так и тенденции изменения весовых коэффициентов, т.е. является наиболее универсальным, то уделим ему наибольшее внимание. Оценки степени соответствия при различных тенденциях" изменения, весовых коэффициентов единичных показателей соответствия имеют существенное расхождение по смещенности. Последнее — в значительной степени в силу мажорантности оценок выборочных средних. Для исключения этого влияния в работе предложены обобщенные алгоритмы.
