Господа, позволю внести свои пять копеек.

Прежде всего, топикстартеру следует выкинуть из заглавного поста весь менеджерский бла-бла-бла, и перевести на технический язык, если он хочет технической помощи.

1.

"с базой данных, куда записываются данные с испытаний. Испытаний, в теории могут быть десятки, сотни и даже тысячи (хотя это довольно редко).
В базе (на данный момент) хранятся вспомогательные объекты и 3 таблицы, куда будут стекаться испытания.
Продолжительность каждого испытания не ограничена, но как правило не более 3-х суток (более частый случай - 4-6 часов). Таким образом в эти три таблицы могут с каждого испытания попадать данные в кол-ве от нескольких десятков тысяч до нескольких миллиардов записей "

Уникальный случай словоблудия на клиент-сайде, ровным счетом НИЧЕГО не сказав о технических параметрах задачи (с точки зрения СУБД).
Испытание - что это?
Одна запись в соотв. таблице?
Одна запись в трех таблицах?
Одна запись в одной таблице, и несколько в двух еще?


Извините, пока вы не ответили на эти вопросы, вас будут посылать в сад, и правильно делать. Потому что вы описали сферического коня в вакууме, и имеете спросить, на какой частоте он будет ржать. Тут философов-идеалистов нету. Но пока нету структуры данных, вам - в сад.

Ну нахрена нам знать про длительность в каких-то там ЧАСАХ, когда оптимизатора интересует:
1. Размер тупла таблицы
2. Количество туплов по таблицам для одной единицы "бизнес-логики" (у вас - испытания)
3. Структура связи между таблицами
По технической стороне вопроса вы инфы не дали. ни о чем. И выше идет битва экстрасенсов.
Конкретику в студию.

2.

"Затык возник после осознания, что на предполагаемых объёмах данных (я прооводил испытания на 170 миллионах строк в таблице, 18 Г размер, 6 Г размер индексов - случайная выборка для одной комбинации занимает несколько минут. Это неприемлимо).
Про индексы, это смешно, оценил."
после того, как вы предоставили:
0. как испытания соотносятся с таблицами
1. DDL таблиц
2. Индексы и ПК
3. запрос на вашу случайную выборку
4. железо, на котором гоняли вашу случайную выборку
вот ТОГДА, и только ТОГДА, пациент обездвижен, обезболен, и готов к хирургическим мероприятиям можно с вами работать.
Возможно, потребуется еще и postgres.conf вытащить на белый свет по запросу (Максим Богук это любит).

3.

А по поводу индексов - да, быгыгы.
Никто не представляет ваш уровень подготовки. 99% задач решаются методами:
1. заданием индекса более чем по одной колонке (1 минута без индексов -> 1 секунда с индексами -> 0.1 сек с ПРАВИЛЬНЫМИ индексами)
2. выбора типа индекса
3. что-нибудь про индексы по функциям слышали? А они, представьте, есть.
4. А про теорию нормализации что-нибудь слышали? А то 99% идиотов программистов даже и не думали о ней почитать - а уже вперде, быдлокодим что-то. Что вы решили там накодить, неизвестно. Выбрана ли нормальная нормальная форма - неизвестно.
Короче, быдлоцирк в чистом виде.

Пока что я представляю, что вы под "индексом" имеете в лучшем случае ввиду ПК и ФК. ну и читается у вас все фуллсканом из таблиц. ну и идете вы как та мартышка с очками, на йух, попутно говоря реляционные базы говно мимо нас, потому что даже не удосужились набить важную для нас инфу.

Полазьте, что ли, по форуму. Посмотрите, какую люди предоставляют инфу для ускорения запросов.

Пока что вы - типичный пример "у меня есть гениальная идея, но я ее никому не покажу" быдла говностартапера, который знает только задачу, но ни бум-бум в инструментарии.

И да, спасибо, с утра поржал и ручки поразмял.