sustainНадежностьDependability1729-26462500-3909RAMS Journal Limited liability company10.21683/1729-2646-2023-23-1-13-23sustain-505Research ArticleСТРУКТУРНАЯ НАДЕЖНОСТЬ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКАSTRUCTURAL RELIABILITY. THE THEORY AND PRACTICEОпределение априорного распределения наработки на отказ уникальных высокоответственных элементов экспертным методомIdentifying the a priori time-to-failure distribution of unique highly vital elements using the expert methodБочковА. В.BochkovA. V.

 Бочков Александр Владимирович – доктор технических наук, Ученый секретарь НТС 

ул. Нижегородская, д. 27, стр. 1, Москва, 109029 

 Alexander V. Bochkov, Doctor of Engineering, ScientifcSecretary of Scientifc and Technical Council

27, bldg 1 Nizhegorodskaya str., Moscow, 109029 

a.bochkov@gmail.comАО «НИИАС»РоссияJSC NIIASRussian Federation2023060320232311323Copyright © Бочков А.В., 20232023Бочков А.В.Bochkov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.dependability.ru/jour/article/view/505Резюме

Резюме. Цель. Систематические отказы в отличие от случайных отказов аппаратных средств не могут быть описаны математическим аппаратом теории вероятностей и теории надежности. Однако именно такие отказы составляют наибольшую проблему, вследствие своей непредсказуемости. Выходом в случае описания систематических отказов уникальных высокоответственных систем становится подход, заключающийся во введении в рассмотрение количественных критериев выполнения объектом во времени требуемых функций, устанавливаемых, например, заданием для каждой функции набора параметров, характеризующих способность ее выполнения, и допустимых пределов изменения значений этих параметров. Целью статьи является разработка подхода к использованию экспертного оценивания для установления вида и параметров распределения наработки на отказ уникальных высокоответственных элементов. Рассмотрен подход к определению априорного распределения наработки на отказ уникальных высокоответственных элементов методом парных сравнений, полезный для повышения точности показателей их надежности.

Методы

Методы. Использованы методы анализа иерархий, нечеткой логики и теории перестановок. Введены нечеткие переменные, степени принадлежности которым интерпретируются как субъективные вероятности нахождения наработки на отказ и ее характеристик в различных временных интервалах. Предложен методы учета точности экспертного оценивания и метод решения задачи группового выбора.

Abstract

Abstract. Aim. Systematic failures, unlike random hardware failures, cannot be described using the mathematics of the probability theory and the dependability theory. However, such failures are the biggest problem due to their unpredictability. In the case of describing systematic failures of unique highly vital systems, a solution is presented by an approach that involves taking into account the quantitative criteria of functional performance of a facility in time that are defined, for example, by prescribing a set of parameters for each function that characterize its ability to perform, as well as acceptable limits for such parameters’ variation. The paper aims to develop an approach to the use of expert evaluation for the purpose of identifying the type and parameters of the distribution of the time to failure of unique highly vital elements. The author examined an approach to determining the a priori distribution of the time to failure of unique highly vital elements by pairwise comparison that would be useful for improving the accuracy of their dependability indicators.

Methods

Methods. Hierarchy analysis, fuzzy logic and permutation theory were used. Fuzzy variables were introduced, the degrees of belonging to which are interpreted as subjective probabilities of the time to failure and its characteristics within different time intervals. Methods were proposed for accounting for the accuracy of expert evaluation and for solving the cluster sampling problem.

уникальные высокоответственные элементыраспределение наработки на отказэкспертные методыметод парных сравненийперестановкикривые Пирсонаunique highly vital elementstime-to-failure distributionexpert methodspairwise comparison methodpermutationsPearson curvesReferencesШубинский И.Б., Шебе Х., Розенберг Е.Н. К оценке безопасности системы автоведения поездов // Надежность. 2021. №4. С 31-37. DOI: 10.21683/1729-2646-2021-21-4-31-37. Shubinsky I.B., Shäbe H., Rozenberg E.N. On the safety assessment of an automatic train operation system. Dependability 2021;4:31-37. https://doi.org/10.21683/1729-2646-2021-21-4-31-37.Kuzmanić I., Vujović I. Reliability and Availability of Quality Control Based on Wavelet Computer Vision. Springer International Publishing: Imprint: Springer, 2015. VII, 68 p.. Kuzmanić I., Vujović I. Reliability and Availability of Quality Control Based on Wavelet Computer Vision. Springer Briefs in Electrical and Computer Engineering 2014. Springer; 2015th edition. ISBN-13: 978-3319133164.Bochkov A., Radaev N. Determining a Priori Distribution of Error-Free Running Time for High-Reliability Components by Delphi Method // Reliability: Theory & Applications. 2009. Vol 4(1). Pp. 47-56. URL: http://www.gnedenko.net/RTA/index.php/rta/ article/view/163. Bochkov A., Radaev N. Determining a Priori Distribution of Error-Free Running Time for High-Reliability Components by Delphi Method. Reliability: Theory & Applications 2009;1(12):47-56. Available at: http://www.gnedenko.net/RTA/index.php/rta/ article/view/163.Острейковский В.А., Сальников Н.Л. Вероятностное прогнозирование работоспособности элементов ЯЭУ. М.: Энергоатомиздат, 1990. 415 с.. Ostreikovsky V.A., Salnikov N.L. [Probabilistic prediction of the operability of NPU components]. Moscow:Energoatomizdat; 1990. (in Russ.)Радаев Н.Н. Методы оценки соответствия технических систем предъявленным требованиям при малом объеме испытаний. М.: МО РФ, 1997. 390 с.. Radaev N.N. [Methods for evaluating technical systems for compliance with the requirements in cases of small scope of testing]. Moscow: RF MoD; 1997. (in Russ.)Митрофанов А.В. Методы управления состоянием технологического оборудования по критериям вероятности и риска отказа. М.: Недра-Бизнесцентр, 2007. 380 с.. Mitrofanov A.V. [Methods for controlling the state of process equipment based on the criteria of the probability and risk of failure]. Moscow: Nedra-Biznestsentr; 2007. (in Russ.)Надежность и эффективность в технике: Справочник в 10 т. / Т. 4: Методы подобия в надежности / Под общ. ред. В.А. Мельникова, Н.А. Северцева. М.: Машиностроение, 1987. 280 с.. Melnikov V.A., Severtsev N.A., editors. [Dependability and effciency in technology: a reference book in 10 volumes. Vol. 4: Similarity methods in dependability]. Moscow: Mashinostroyeniye; 1987. (in Russ.)Савчук В.П. Байесовские методы статистического оценивания. Надежность технических объектов. М.: Наука, 1989. 328 с.. Savchuk V.P. [Bayesian methods of statistical evaluation: Dependability of technical facilities]. Moscow: Nauka; 1989. (in Russ.)Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1984. 312 с.. Bolotin V.V. [Lifetime forecasting of machines and structures]. Moscow: Mashinostroyeniye; 1984. (in Russ.)Вишняков Я.Д., Радаев Н.Н. Общая теория рисков. М.: Академия, 2007. 368 с.. Vishniakov Ya.D., Radaev N.N. [General risk theory]. Moscow: Academia; 2007. (in Russ.)Радаев Н.Н. Точность экспертного оценивания состояния объекта методом попарных сравнений с количественной оценкой предпочтений // Измерит. техника. 2007. № 9. С. 6–11.. Radaev N.N. [The accuracy of expert estimation of a facility’s state using the method of pairwise comparison with quantitative estimation of preferences]. Measurement Techniques 2007;9:6-11. (in Russ.)Саати Т.Л. Принятие решений при зависимых и обратных связях. Аналитические сети: [пер. с англ.] / Науч. ред. А.В. Андрейчиков, О.Н. Андрейчикова. М.: Издательство ЛКИ, 2008. 360 c.. Saaty T.L. Decision Making with Dependence and Feedback: The Analytic Network Process. Moscow: Izdatelstvo LKI; 2008.Кокс Д., Хинкли Д. Теоретическая статистика: [пер. с англ.] М.: Мир, 1978.. Cox D., Hinkley D. Theoretical statistics. Moscow: Mir; 1978.Мелихов А.Н., Берштейн Л.С., Коровин С.Я. Ситуационные советующие системы с нечеткой логикой. М.: Наука, 1990. 272 с.. Melikhov A.N., Bershtein L.S., Korovin S.Ya. [Fuzzy logic-based situational advisory systems]. Moscow: Nauka; 1990. (in Russ.)Митропольский А.К. Техника статистических распределений. М.: Наука, 1971. 576 с.. Mitropolsky A.K. The statistical partition technique. Moscow: Nauka; 1971. (in Russ.)Литвак Б.Г. Экспертные технологии в управлении. М.: Дело, 2004. 400 с.. Litvak B.G. [Expert processes in management]. Moscow: Delo; 2004. (in Russ.)Радаев Н.Н., Зюлина А.С. Экспертные технологии управления: повышение объективности // Материалы VIII МНПК «Качество дистанционного образования. Концепции, проблемы, решения». М.: 2006. С. 252–258.. Radaev N.N., Ziulina A.S. [Expert management processes: improving the objectivity]. In: [Proceedings of the VIII International Research and Practice Conference Quality of Remote Education. Concepts, Problems, Solutions]. Moscow; 2006. P. 252-258. (in Russ.)Bochkov A., Zhigirev N., Kuzminova A. Inversion Method of Consistency Measure Estimation Expert Opinions // Reliability: Theory & Applications. 2022. Vol. 17(3). Pp. 242-252. URL: http://www.gnedenko.net/RTA/index.php/rta/article/view/945. DOI: 10.24412/1932-2321-2022-369-242-252. Bochkov A., Zhigirev N., Kuzminova A. Inversion Method of Consistency Measure Estimation Expert Opinions. Reliability: Theory & Applications 2022;17(3):242-252. Available at: http://www.gnedenko.net/RTA/index.php/rta/article/view/945. DOI: https://doi.org/ 10.24412/1932-2321-2022-369-242-252Ногин В.Д. Множество и принцип Парето. 2-е изд., исправл. и доп. СПб: Издательско-полиграфическая ассоциация высших учебных заведений, 2022. 111 с.. Nogin V.D. [The manifold and the Pareto principle. 2-dn edition, revised and extemded]. Saint Petersburg: Izdatelsko-poligraficheskaya assotsiatsiya vysshikh uchebnykh zavedeniy; 2022. (in Russ.)Парето В. Учебник политической экономии. РИОР, 2018. 592 с.. Pareto V. Manual of Political Economy. RIOR;2018.Кох Р. Принцип 80/20. Эксмо, 2012. 443 с.. Koch R. The 80/20 principle. Eksmo; 2012.Miller R.M., Plott C.R., Smith V.L. Intertemporal Competitive Equilibrium: An Empirical Study of Speculation // Quarterly Journal of Economics. 1977. Vol. 91. Issue 4. Pp. 599-624. DOI: 10.2307/1885884. Miller R.M., Plott C.R., Smith V.L. Intertemporal Competitive Equilibrium: An Empirical Study of Speculation. Economics. Quarterly Journal of Economics 1977;91(4):599-624. Available at: https://doi.org/10.2307/1885884.Some methodical aspects of critical infrastructure protection / A.V. Bochkov, V.V. Lesnykh, N.N. Zhigirev, Yu.N. Lavrukhin // Safety Science. 2015. Vol. 79. Pp. 229-242. DOI: 10.1016/j.ssci.2015.06.008. Bochkov A.V., Lesnykh V.V., Zhigirev N.N., Lavrukhin Yu.N. Some methodical aspects of critical infrastructure protection. Safety Science 2015;79:229-242. Available at: https://doi.org/10.1016/j.ssci.2015.06.008.Introducing a Novel Method for Smart Expansive Systems’ Operation Risk Synthesis / N. Zhigirev, A. Bochkov, N. Kuzmina, A. Ridley. // Mathematics, MDPI. 2022. Vol. 10(3). P. 427. DOI: 10.3390/math10030427. Zhigirev N., Bochkov A., Kuzmina N., Ridley A. Introducing a Novel Method for Smart Expansive Systems’ Operation Risk Synthesis. Mathematics 2022;10:427. Available at: https://doi.org/10.3390/math10030427

The authors declare that there are no conflicts of interest present.