Прогнозирование технического состояния (ТС) — это системный процесс, направленный на оценку будущего состояния технического объекта. Он базируется на анализе тщательно собранных данных, полученных в результате наблюдений или специально организованных экспериментов. Основная цель такого прогнозирования — определить временной интервал, в течение которого объект сохранит свою текущую исправность или работоспособность, что является ключевым для планирования его эксплуатации.
Практическое применение результатов прогнозирования
Результаты прогноза находят широкое применение в решении множества инженерных и организационных задач. К ним относятся:
- Оптимизация периодичности и глубины диагностических проверок.
- Расчёт оптимального неснижаемого запаса запасных частей, узлов и блоков для радиоэлектронного оборудования (РЭО) и систем автоматики (СА).
- Совершенствование алгоритмов поиска неисправностей для сокращения времени восстановления.
- Планирование рациональных режимов хранения техники.
- Сокращение сроков испытаний сложных систем.
- Обоснованное планирование производства средств диагностики и контроля.
- Оценка влияния эксплуатационных факторов и деградационных процессов на этапе проектирования.
- Разработка и оптимизация стратегий технического обслуживания.
Таким образом, прогнозирование ТС играет критически важную роль не только в эксплуатации, но и на стадиях проектирования и производства технических средств, позволяя повысить их надёжность и эффективность использования.
Математические основы и подходы
В основе прогнозирования лежат два основных математических метода: интерполяция (нахождение значений внутри известного диапазона данных) и экстраполяция (продолжение тенденций за пределы известного диапазона). Сам процесс опирается на анализ изменений параметров объекта во времени под воздействием внешних и внутренних факторов.
Достоверность прогноза напрямую зависит от полноты учёта условий будущей эксплуатации. Чем больше неучтённых случайных факторов, тем сложнее сделать точный прогноз. При этом в основе методологии лежит фундаментальный принцип, сформулированный Клодом Шенноном: закономерности, наблюдавшиеся в прошлом, будут в той или иной степени сохраняться в будущем. Это позволяет, несмотря на вероятностную природу отказов, применять методы экстраполяции для решения как детерминированных, так и вероятностных задач.
Классификация методов прогнозирования
В зависимости от используемого математического аппарата выделяют три основных вида прогнозирования технического состояния:
- Аналитическое прогнозирование. Основано на применении степенных рядов и уравнений регрессии для описания трендов изменения параметров.
- Вероятностное прогнозирование. Использует аппарат теории вероятностей и математической статистики для оценки вероятностей отказов и наработки на отказ.
- Прогнозирование на основе статистической классификации. Применяет методы теории распознавания образов для отнесения объекта к тому или иному классу состояния.
В контексте радиоэлектронного оборудования и систем автоматики наиболее эффективным и широко применяемым считается аналитическое прогнозирование, которое и будет подробно рассмотрено в данном учебном пособии.