Учебная программа для высших учебных заведений по специальности i-54 01 04 Метрологическое обеспечение информационных систем и сетей Согласована с Учебно-методическим управл

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 14

СОСТАВИТЕЛЬ:

В.И. Кириллов, заведующий кафедрой метрологии и стандартизации Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», доктор технических наук, профессор

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

В.П. Лобко, первый заместитель директора РУП «Белорусский государственный институт метрологии»;

Кафедра стандартизации, метрологии, и информационных систем Учреждения образования «Белорусский национальный технический университет» (протокол № 10 от 08.02.2006.)

РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ:

Кафедрой метрологии и стандартизации Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол № 4 от 28.12.2005.);

Научно-методическим советом секции по специальности I-54 01 04 Метрологическое обеспечение информационных систем и сетей УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 2 от 25.01.2006.)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Типовая программа учебной дисциплины «Квалиметрия и системный анализ» разработана для специальности 1-54 01 04 Метрологическое обеспечение информационных систем и сетей высших учебных заведений.

Цель изучения дисциплины – освоение будущим инженером-метрологом современной методологии моделирования и оптимизации в области измерения и управления качеством различных объектов (продукции, систем, процессов, технических проектов и т.п.). Она относится к числу дисциплин, cоставляющих фундамент инженерной подготовки по специальности.

Основными задачами изучения дисциплины являются:

изучение общих методологических основ квалиметрии и системного анализа для решения сложных задач измерения (оценки) качества различных объектов;
обоснование и освоение методов получения достоверной квалиметрической информации, методик обработки результатов квалиметрии;
изучение методов количественного выражения единичных и комплексных показателей качества продукции (труда, проектов, технических систем, решений, технического уровня, конкурентоспособности и др.) для решения задач управления (оптимизации) качеством в условиях многовариантности, многокритериальности и неопределенности.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

знать:

- меры качества объектов (продукции, услуг, процессов и т.п.);

- методы измерений показателей качества по разным измерительным шкалам;

- способы обработки экспериментальных данных, полученных инструментальным и экспертным методами;

- основные виды математических моделей, отражающих иерархическую природу качества и структуру сложного объекта в условиях структурной неопределенности;

- относительные оценки качества продукции (услуг, процесса);

- принципы управления (оптимизации) качеством на всех стадиях жизненного цикла продукции;

- взаимосвязь качества и конкурентоспособности продукции;

уметь характеризовать:

- правила классификации объектов в системе показателей качества;

- правильность выбора иерархической структуры дерева показателей качества объекта;

- рациональность используемой математической модели комплексной оценки уровня качества;

уметь анализировать:

- адекватность оценок единичных и комплексных показателей качества объектов (продукции, услуг, процессов, проектов, решений и т.п.), используя разные методы (инструментальные и экспертные) и разные измерительные шкалы;

- методы обработки экспериментальных и экспертных данных;

- основные направления и тенденции развития методов квалиметрии для анализа, проектирования и прогнозирования продукции высокого качества;

приобрести навыки:

- применения основных видов математических моделей для оценки качества продукции с применением субъективной экспертизы;

- использования типовых программных продуктов, математических моделей и компьютерной поддержки для расчетов комплексного показателя качества (целевой функции), оценки адекватности физической модели, выполнения синтеза оптимального решения по критерию экстремума целевой функции и минимума риска;

- применения основных методов и принципов аналитического моделирования и оптимизации объектов (продуктов, систем, процессов и т.п.) для «хорошо структурированных» систем и различных видов аналитического задания граничных условий (линейное, нелинейное и динамическое программирование).

Программа рассчитана на изучение в течении одного семестра с примерным распределением учебных часов по видам занятий: 8-й семестр: лекций - 40 часов, практических занятий – 8 часов, лабораторные работы – 16 часов.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1 . ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ В ОБЛАСТИ

КВАЛИМЕТРИИ И СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

Тема 1.1. Введение. Роль и место квалиметрии

Тема 1.2. Основные термины и понятия в области квалиметрии

1.2.1 Квалиметрия как научное направление количественного измерения качества. Качество объекта как совокупность характеристик, свойств и групп показателей качества, удовлетворяющих потребностям потребителя, производителя и общества в целом.

1.2.2 Различие характеристик качества на этапах жизненного цикла продукции. Технический, экономический и психологический аспекты качества. Эффект повышения качества объекта.

Тема 1.3 Качество как совокупность физических

и нефизических измеряемых величин (показателей)

1.3.1 Качество, полезность, потребность. Виды потребностей. Пассивные и активные методы измерения потребностей. Объективные и индивидуальные предпочтения и мотивы потребностей. Потребности и показатели качества. Простой и сложный показатель качества.

1.3.2 Качество и конкурентоспособность продукции. Уровень конкурентоспособности, необходимость его оценки.

Тема 1.4 Основные понятия в области системного анализа

1.4.1 Системный анализ как совокупность методологий и средств для подготовки и принятия решений по сложным проблемам техники, экономики и т.п. Основные этапы системного подхода: детализация (анализ), систематизация, обобщение (синтез).

1.4.2 Классификация методов анализа в зависимости от объектов, целей и методов. Метод индукции и дедукции. Классификация по характеру деятельности (технический, экономический, факторный, технико-экономический, функционально-стоимостной и т.д.). По характеру анализируемых связей (детерминированный и стохастический) и др.

1.4.3 Синтез как способ познания целого на основе изучения его отдельных частей. Параметрический, структурный, эвристический синтез, синтез через анализ. Формализованная процедура системного анализа, основные этапы, преимущества системного подхода.

1.4.4 Квалиметрия и системный анализ: сходство и различие.

Сходство: общность подхода к рассмотрению объекта как сложного целого, сочетание формальных и неформальных методов исследования, необходимость решения многокритериальных задач, использование иерархической системы критериев и т.д.

Раздел 2 СИСТЕМЫ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА

Тема 2.1 Методы определения показателей качества

Методы измерения показателей качества: инструментальный, расчетный, экспертный и комбинаторный. Области их применения. Органолептические измерения. Понятие о системе показателей качества, как способе классификации, отбора и группирования множества показателей в зависимости от их роли на этапе жизненного цикла продукции.

Тема 2.2 Дерево свойств (показателей) качества

Дерево свойств качества как иерархически упорядоченная совокупность свойств, изображенная графически в виде многоярусной конструкции. Алгоритмы и правила построения дерева свойств. Полное и «усеченное» дерево свойств (показателей). Варианты деревьев, соответствующие индивидуальным, групповым, формальным и директивным системам свойств качества.

Тема 2.3 Обобщенная система свойств качества продукции

2.3.1 Обобщенная формализованная система свойств качества продукции и соответствующее ей иерархическое дерево. Достоинства и недостатки данной системы.

2.3.2 Качество проектов. Мера качества продукции – обеспечение правильного и полного перечня требуемых свойств технической системы (продукции) и их соответствие техническим требованиям (ТТ), техническим условиям (ТУ) и техническому заданию (ТЗ). Зависимость качества проектов от квалификации и количества разработчиков, времени разработки, конкурсности проектов. Единичные и комплексные показатели качества проекта.

2.3.3 Показатели качества труда: трудовой потенциал работника, уровень организации труда и результативность (эффективность труда и качество продукции). Методы измерения качества труда: статистические и социологические. Измерение живого, овеществленного и совокупного труда. Формы аттестации работников: индивидуальная и коллективная.

Тема 2.4 Комбинированная (директивная) система свойств

(показателей) качества продукции

2.4.1 Принцип построения комбинированной системы: первичная классификация - по свойствам износа (расхода) и ремонтопригодности, вторичная классификация - по унифицированной номенклатуре групповых показателей качества. Единичные, групповые, интегральные и обобщенные показатели качества. Унифицированная номенклатура групповых показателей качества; определение показателей назначения, надежности, экономного использования ресурсов, эргономичности, эстетичности, технологичности, транспортабельности, стандартизации и унификации, правосогласованности, безопасности и экологичности. Целесообразность использования тех или иных групповых показателей для видов продукции в рамках первичной классификации по свойствам продукции.

2.4.2 Детализация групповых показателей качества. Показатели классификационные, состава и структуры, технического совершенства.

2.4.3 Надежность как сложное свойство продукции, состоящее из частных свойств: безотказности, ремонтопригодности, сохраняемости и долговечности. Количественные показатели частных свойств надежности, их физический смысл, изменение во времени.

2.4.4 Частные показатели экономного использования сырья (материалов, энергии, трудовых ресурсов и т.п.): удельный расход сырья (материалов и т.п.) на единицу основного показателя, коэффициент использования ресурсов, коэффициент полезного действия и т.п.

2.4.5 Частные эргономические показатели: антропометрические, физиологические, психофизиологические, гигиенические и др. Частные эстетические показатели: информационная выразительность, рациональность формы, функционально-конструктивная приспособленность, целостность композиции и др.

2.4.6 Частные показатели технологичности: (удельная) трудоемкость изготовления, (удельная) технологическая себестоимость, (удельная) материалоемкость и т.д. Прямые и косвенные частные показатели транспортабельности: (средняя) продолжительность подготовки к транспортированию, (средняя) трудоемкость подготовки к транспортированию и др. Частные показатели стандартизации и унификации: (стоимостной) коэффициент применяемости по типоразмерам (составным частям).

2.4.7 Патентно-правовые свойства продукции и показатели патентной защиты и патентной чистоты продукции. Частные экономические показатели: (относительная) стоимость материалов (труда, непроизводственных расходов), себестоимость, цена, рентабельность, экономический эффект, экономическая эффективность.

2.4.8 Частные показатели качества программного обеспечения: объем работ по модернизации ПО (тестированию и проверки выполнения функций, обнаружению ошибок). Частные показатели качества обслуживания: быстрота, психологическая совместимость, правдивость информации (рекламы) и т.п.

2.4.9 Зависимость набора показателей качества продукции от цели оценки качества, условий использования продукции и этапа ее жизненного цикла. Жизненный цикл продукции. Влияние показателей качества предыдущего цикла на последующий. Принцип необходимости и достаточности, существенности и влиятельности показателей.

Раздел 3 УРОВЕНЬ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ

Тема 3.1 Методы оценки свойств качества объекта

3.1.1 Измерение свойства качества объекта как процедура определения местоположения на оценочной шкале. Виды измерительных шкал (наименований, порядка, интервалов, отношений), их характерные особенности и отношения, задаваемые на этих шкалах.

3.1.2 Понятие об уровне качества как относительной характеристике совокупности частных показателей в сравнении с соответствующей совокупностью базовых показателей. Формальные способы записи уровня качества (УК).

Виды уровня качества: технический, технико-экономический и обобщенный. Их особенности. Понятие о базовом образце продукции. Виды базовых образцов. Нормирование простых показателей качества относительно соответствующих показателей базового образца. Варианты нормирования. Виды функциональных зависимостей оценок показателей.

3.1.3 Правило абсолютного предпочтения (Парето) и возможности его использования для сравнения видов продукции. Правила классификации методов оценки уровня качества (экспертный, формальный, экспертно-формализованный). Детализация методов оценки УК на основе иерархического «дерева».

3.1.4 Определение уровня качества продукции экспертным методом. Варианты применения экспертных методов: при низкой и высокой квалификации экспертов, с использованием или без использования математической модели уровня качества. Алгоритм экспертного ранжирования в группе продукции по отдельным показателям (свойствам) и по их совокупности, а также при оценке весомости разнородных показателей. Применение 2-х и 3-уровневой шкал предпочтения. Проверка согласованности мнений одного эксперта и групповой согласованности (коэффициент конкордации). Способы перехода от шкалы рангов к шкале отношений.

Тема 3.2 Расчет уровня качества с использованием

математической модели

3.2.1 Особенности расчета оценок физически не измеряемых свойств продукции и весомости этих свойств относительно друг друга при использовании многоуровневой измерительной шкалы Саати. Анализ согласованности индивидуальной и групповой экспертизы при использовании шкалы Саати.

3.2.2 Использование математических моделей (ММ) для комплексирования относительных показателей качества. Индивидуальные (частные) и инвариантные (универсальные) ММ. Основные виды индивидуальных моделей: функциональные, экономические и интегральные модели. Достоинства и недостатки индивидуальных моделей при расчетах уровня качества.

3.2.3 Универсальные (инвариантные) ММ по принципу среднего взвешенного: арифметическая, геометрическая, квадратическая и их комбинации. Критерии качества универсальных ММ, сравнительный анализ этих ММ и их наглядная геометрическая интерпретация. Изоквальные линии и поверхности. Неоднозначность различения и классификации объектов по уровню качества в зависимости от выбранной ММ.

3.2.4 Алгоритм расчета УК при использовании универсальных ММ, измерительной шкалы Саати и субъективно - измеряемых единичных показателей качества продукции. Особенности использования ММ при комбинированном измерении показателей продукции – инструментальным и субъективным методом. Способы приведения объективных шкал к шкале Саати.

Тема 3.3 Экспертно–статистические методы расчета уровня качества

Экспертно-статистические методы (ЭСМ) как сочетание экспертных данных с методами статистической обработки. Сущность ЭСМ, назначение, основные процедуры. Обработка результатов экспертных оценок и нахождение математических моделей оценки уровня качества продукции. Привидение ММ к виду, допускаемому использование метода наименьших квадратов (МНК). Процедура расчета коэффициентов ММ с помощью МНК. Проверка согласованности полученной ММ. Применение ЭСМ для классификации продукции по уровню качества.

Тема 3.4 Статистические методы оценки качества

Назначение, сущность, виды. Основные процедуры корреляционного и регрессионного методов определения вида математической модели уровня качества. Проверка достоверности полученной ММ.

Раздел 4 ПРОЕКТНАЯ КВАЛИМЕТРИЯ

Тема 4.1 Общие сведения о проектной квалиметрии

4.1.1 Проектная квалиметрия как совокупность процедур системного исследования качества проектируемой техники с учетом анализа условий и влияющих факторов. Внешние и внутренние свойства проектируемого объекта, структурно-функциональный и функционально-структурный подходы к проектированию.

4.1.2 Основные этапы проектирования: планирование, выбор концепции, разработка проекта конструкции и технологии производства, постановка на производство, корректировка по результатов опытных испытаний. Содержание и особенности отдельных этапов проектирования.

4.1.3 Технико-экономический анализ (ТЭА) качества проекта. Содержание ТЭА на каждом этапе проектирования. Примерная последовательность создания новой техники и круг задач квалиметрии, решаемых на каждом этапе.

4.1.4 Применение квалиметрии на этапе системного анализа функций и технического задания. Понятие о функциональных моделях, операторах преобразования функций (композиция, декомпозиция, усечение, перестановка, детализация , сегментация, фазирование функций и т.п.) Построение дерева функций и его преобразование к унифицированным конструкциям.

4.1.5 Применение квалиметрии на этапе структурного синтеза. Оптимальный вариант проекта – наилучший среди ряда конкурирующих по комплексному уровню качества. Учет экономической оценки проекта.

Тема 4.2 Формализованные методы расчета проектных

решений

4.1.2 Понятие об оптимальном решении и компьютерных системах поддержки принятия решений (СППР). Классификация задач принятия решений (детерминированные, в условиях риска и неопределенности). Общая характеристика исследования методов математического программирования в задачах оптимизации проектных решений.

4.2.2 Показатели качества решений. Необходимость всестороннего анализа проблем при принятии решений. Схема принятия решения (выбора альтернатив). Качество и обоснованность решения. Единичные и комплексные показатели качества решения. Целевая функция – интегральный показатель качества решения. Методы многокритериальной оценки альтернатив. Решения, минимизирующие риск. Вероятностно-статистический анализ процедуры принятия решений.

4.2.3 Типовые задачи оптимизации с использованием методов линейного программирования. Примеры формулировки общей задачи оптимизации. Особенности решения детерминированных оптимизационных задач, приводимых к типовым целочисленным, «транспортным» задачам и задачам о «назначениях».

4.2.4 Особенности определения оптимального решения задачи в условиях неопределенности и риска. Варианты критериев оптимизации: по величине выигрыша (критерии Байеса, Лапласа, Вальда, Гурвица и взвешенный) и по величине потерь – рисков (критерии Севиджа, среднего и взвешенного риска). Проблемы выбора критериев оптимизации и соответственно выбора оптимального решения.

Тема 4.3 Расчет показателей надежности сложных

технических систем

4.3.1 Основные понятия в теории надежности: вероятность безотказной работы, частота отказов, интенсивность отказов, среднее время безотказной работы. Законы распределения интенсивности отказов: экспоненциальный и Вейбулла, их физический смысл. Основные показатели процесса восстановления: вероятность восстановления, интенсивность и среднее время восстановления.

4.3.2 Алгоритм расчета сложной аппаратуры (продукции) по известным показателям надежности элементов аппаратуры. Резервирование как метод повышения надежности.

Раздел 5 ПРОГНОЗНАЯ КВАЛИМЕТРИЯ

Тема 5.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОГНОЗНОЙ КВАЛИМЕТРИИ

5.1.1 Прогнозная квалиметрия как раздел квалиметрии для нахождения наилучших решений в будущем, характерные особенности: научные методы, комплексный подход, адекватные модели. Качественный и количественный методы прогнозирования. Прямые и косвенные методы экспертного прогноза. Варианты количественного метода прогнозирования: на основе временных рядов и причинно-следственных моделей.

5.1.2 Нахождение прогнозной функции путем анализа временных рядов. Постановка задачи. Простейшие методы анализа: линейная интерполяция, экстраполяции. Применение метода наименьших квадратов для построения двухпараметрической и полиномиальной прогнозной функции.

Тема 5.2 Планирование развития новой техники

5.2.1 Закономерности развития (преемственности и обновления) качества техники и технологий. Основные элементы планирования новой техники и задачи повышения технического уровня разработки. Методология прогнозирования единичных и комплексных показателей качества. Варианты комплексирования.

5.2.2 Методы определения прогнозных оценок и прогрессивности новой техники: производственного и эксплуатационного цикла обновления техники, времени опережения (запаздывания) планируемой техники относительно мирового уровня, эффективного срока производства новой техники и т.п. – на основе временных зависимостей оценок уровня качества.

Blog

Содержание