CC BY
6ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И ЗАДАЧИ МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ
СИСТЕМ Борисевич М.А.
Борисевич Михаил Анатольевич - преподаватель, кафедра тактики, Дальневосточное высшее общевойсковое командное училище, г. Благовещенск
Аннотация: в статье рассматриваются возможности и направления механизации и автоматизации поиска неисправностей сложных технических систем при диагностировании их технического состояния. Ключевые слова: автоматизация, диагноз, диагностирование, средства диагностирования, объект диагностирования, сложная техническая система.
Некоторые инженеры и техники при ознакомлении с поисковыми задачами удивляются кажущейся простоте их решений и немедленно начинают высказывать предложения по механизации поиска и других операций постановки диагноза. Действительно, диагностика сильно привлекает конструкторов и ученых, специализирующихся в создании разнообразных технических устройств автоматизации от дискретных регуляторов стока воды до ограничителей возможности выбега мощности ядерных реакторов. На протяжении многих лет в нашей стране и за рубежом неоднократно появлялись утверждения о том, что проблема полной автоматизации диагностики близка к окончательному разрешению.
В некоторых изданиях утверждается, что существует только автоматическая диагностика неисправностей. На самом же деле диагностика еще весьма далека от полной автоматизации, но есть определенные возможности и реализации.
К ним относятся, прежде всего, задачи разработки локальных технических приспособлений и устройств, механизирующих элементарные операции, входящие в поиск, такие, как генерация тестов, съем значений диагностических параметров, нормализация аналоговых величин, сравнение с нормой или эталонами, разработка генераторов эталонных значений диагностических параметров (моделирование параметров), формирование команд на самовосстановление или переход в другой режим.
Вторая группа задач связана с механизацией сбора симптомов неисправностей (т.е. совокупности значений, проверяемых параметров).
Возникают разнообразные варианты создания постоянных и перемещающихся адаптеров средств диагностирования с параллельными одновременными, переборными и переносными процедурами сбора данных для диагноза.
В третью группу задач входит разработка устройств сопоставления значений многих параметров, т.е. механизация принятия решения о состоянии объекта диагностирования (ОД).
Все перечисленные задачи имеют принципиальные решения и технические реализации. Однако они более или менее успешно работают при выполнении двух условий:
- схема или устройство ОД и все виды его исправных и неисправных состояний известны, идентифицированы и при их повторении возникают одни и те же совокупности - симптомов (синдромы);
- число различающихся состояний ОД ограничено таким образом, что средства механизации и автоматизации диагностирования не становятся основными источниками ненадежности и ложных тревог.
Во многих работах по механизации (автоматизации) диагностирования основное внимание уделяется способам физического или программного моделирования диагностических параметров и сравнению сигналов на выходах моделирующих устройств («моделей») с реальными значениями проверяемых диагностических параметров (рис. 1). При этом осуществляются попытки сделать упомянутые модели-генераторы эталонных сигналов проще того устройства, которое применяется и моделируется.
Рис. 1. Схема физического и программного диагностирования Большое количество работ посвящается сигнатурному анализу дискретных объектов. Предлагаются
одиночные и групповые адаптеры, вплоть до щеточных съемников параметров и разрешаются задачи преобразования снимаемой информации в форму, удобную для анализа человеком.
Рис. 2. Блок-схема сигнатурного анализатора
Основные положительные свойства сигнатурного анализа в первичном понимании заключаются в обеспечении наблюдения человеком длительных и быстропроходящих параметров при полной свободе выбора точек для подключения адаптера без автоматизации. Это позволяет применять при диагностировании эффективные условные процедуры поиска и менять тактику поиска. Попытки хотя бы частично автоматизировать процедуры съема, сбора и сопоставления сигнатур приводят к исчезновению этого свойства. Сигнатурный анализатор превращается в частично или полностью автоматизированное средство диагностирования и сильно усложняется, что создает повод для увеличения частоты отказов и ошибок диагностирования.
В некоторых случаях для диагностирования технических устройств используются внутренние возможности самих этих устройств. Это относится, прежде всего, к дискретным релейным или цифровым схемам, имеющим определенную избыточность. Аппаратурные и программные возможности таких объектов создают некоторые предпосылки для самодиагностики, т. е. для создания внутренних тестов, сбора и сопоставления реакций на тесты и постановки самодиагнозов (возможно с сигнатурами и без них).
Однако нередки ситуации, в которых возникают неисправности тех устройств в ОД, которые должны быть использованы для самодиагностики объекта. В таких ситуациях неизбежно вмешательство человека и внешних средств диагностирования. Это явно обнаруживается при изучении методов и средств диагностирования современных цифровых микропроцессоров и ЭВМ. При диагностировании этих машин менее четверти диагнозов осуществляется программными средствами, а основная масса диагнозов ставится человеком. В руководствах по поиску неисправностей ЭВМ прямо пишется, что наилучшим средством диагностирования является человеческий мозг, использующий информацию от простейших средств типа генератора импульсов, пробника и детектора токов.
В то же время созданы и действуют автоматизированные средства и системы диагностирования для отдельных средств и ЭВМ. Проблема их дальнейшего развития и распространения тесно связана с соотношением безотказности ОД и средств диагностирования, их стоимости и амортизации, а также безошибочности диагнозов.
Задачи диагностирования редко являются самоцелью. В большинстве случаев их решение должно завершаться восстановление объекта. Поэтому одно из направлений совершенствования ремонтопригодности - создание самовосстанавливающихся объектов.
Механизация и автоматизация диагностирования предназначены для обеспечения и ускорения проверки работоспособности СТС и поиска неисправностей в них. Механизация и автоматизация диагностирования состоят в создании встроенных в объекты или внешних по необходимости подключаемых к объекту специальных средств диагностирования. Эти средства диагностирования должны по возможности без участия человека выполнять следующие основные операции:
- стимуляцию действия ОД и съем значений диагностических параметров;
- сбор и концентрацию значений параметров;
- сопоставление собранных значений параметров и формулировку диагноза ОД;
- выработку рекомендаций по восстановлению ОД или выдачу команд на автоматизированное устранение неисправности.
Практика создания СТС выработала ряд эмпирических правил создания средств диагностирования, которые повторяются обширной литературой по диагностике. Различают встроенные и внешние (автоматизированные) средства и системы диагностирования. О существовании системы диагностирования становится возможно говорить в тех случаях, когда имеется централизация управления СД и постановки ими диагноза. Система диагностирования считается автоматизированной, если хотя бы некоторые операции в ней выполняются без участия человека.
Встроенные средства диагностирования (ВСД) или отводы от точек диагностирования, ведущие к ВСД, размещаются в схеме объекта в соответствии с техническими взглядами разработчика и учетом предшествующего опыта. Если ставится задача о локализации источника неисправности до определенного значения уровня (блока), то ВСД размещают таким образом, чтобы они разделяли объекты на участки заданного уровня или глубины поиска к, причем число деталей в объекте к
1=1
где Ьа — объем 1-го участка (блока).
Порядок действия ВСД порождает необходимость разработки схем, выполняющих определенные операции (таблица 1).
Таблица 1. Порядок действия ВСД
Действия системы диагностирования Технические устройства, реализующие ВСД
Управление ВСД и синхронизация устройств Стимуляция действия ОД рабочими или тестовыми сигналами Съем значений диагностических параметров Нормализация значений параметров Сравнение реальных значений параметров с эталонами Сбор и концентрация результатов сравнения Сопоставление значений параметров и постановка диагноза Индикация диагноза Выдача команды на восстановление Замещение неиспр авного участка (блока) Блок управления и синхронизации Генераторы стимулирующих сигналов (тестов) Средства измерений, пороговые элементы Адаптеры, преобразователи, сигнатурные преобразователи Хранилища эталонов или генераторы эталонов (модели») Цепи, постоянные либо переключающиеся перебором или переносом- щупов Логическое устройство для постановки диагнозов Индикатор Устройство выдачи команд Схема самовосстановления
Стимуляция действия ОД
Нормализатор
Решающее устройство
Схема постановки диагноза
Рис. 3. Вариант автоматизированной проверки ОД
Если предположить, что ОД разбит на блоки, каждый из которых снабжен встроенным средством диагностирования ВСД, то возможна централизация ВСД и сопоставление результатов проверок всех параметров (рис. 4).
Рис. 4. Вариант централизации ВСД с выдачей диагноза
Для постоянного Ь можно в принципе перечислить все различающиеся структуры ОД и создать автоматические различители, учитывающие эти структуры.
При использовании гибкого вычислительного устройства с большим быстродействием возможна не только схемная реализация подобных различителей. Чувствительные элементы, выявляющие отклонения значений параметров от норм, могут быть связаны с ЭВМ. Программное обеспечение ЭВМ, подключенной к ОД, направленное на сопоставление результатов действия чувствительных элементов, неизбежно будет опираться на переборные, усредняющие или параллельные групповые алгоритмы или их комбинации.
Таким образом, автоматизация диагностирования создает возможности ускорения проверки работоспособности и поиска неисправностей технических объектов во всех сферах разработки, производства, эксплуатации и ремонта.
Список литературы
1. Бочков А.П., Гасюк Д.П., Филюстин А.Е. Модели и методы управления развитием технических систем. Учебное пособие: СПб.: издательство «Союз», 2003. 288 с.
2. Гвоздев А.Е., Морозов О.С. Методы и методики обоснования требований к подвижным средствам восстановления вооружения и военной техники формирования их технического облика. М.: «Типография 3 ЦНИИ Минобороны России», 2020. 120 с.
3. Дорохов А.Н., Керножицкий В.А., Миронов А.Н., Шестопалова О.Л. Обеспечение надежности сложных технических систем. СПб.: Лань, 2017. 352 с.
4. Ксенз С.П. Основы технической диагностики средств и комплексов связи и автоматизации управления. Л. ВАС, 1989. 192 с.
5. Синопальников В.А. Надежность и диагностика технологических систем: учеб. / В.А. Синопальников, С.Н. Григорьев. М.: Высш. шк., 2005. 343 с.
