CC BY
53
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССА ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ПРОСТРАНСТВА СВОЙСТВ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ
Анисимов Олег Витальевич,
к.т.н, доцент, доцент кафедры автоматики и вычислительных средств Ярославского высшего военного училища противовоздушной обороны, г. Ярославль, Россия, [email protected]
Курчидис
Виктор Александрович,
д.т.н., профессор, профессор кафедры автоматики и вычислительных средств Ярославского высшего военного училища противовоздушной обороны,
г. Ярославль, Россия, idahmer2@yandex. ги
О <
о:
I-
со
GQ <
Ключевые слова:
процесс диагностирования; пространство свойств; концептуальная модель; восстановление радиоэлектронной аппаратуры.
Наиболее трудоемким процессом при восстановлении сложных технических комплексов, слабо поддающимся автоматизации, является процесс диагностирования радиоэлектронной аппаратуры в составе таких комплексов. Для трудно автоматизируемых операций процесса диагностирования важное значение имеет развитие средств информационной поддержки, обеспечивающих формирование необходимой диагностической информации для обслуживающего персонала. Это определяет предмет и цель исследования работы - развитии моделей и методов формализованного представления процесса технического диагностирования и радиоэлектронной аппаратуры для использования в средствах автоматизации систем информационной поддержки. Показано, что использование существующих моделей радиоэлектронной аппаратуры ограничивает возможности существующих средств автоматизации информационной поддержки с точки зрения сокращения времени выполнения операций процесса диагностирования. Для устранения отмеченного ограничения предлагается выполнить переход от представления аппаратуры в пространстве диагностических признаков и параметров к представлению аппаратуры в пространстве свойств. Предложен подход к представлению процесса технического диагностирования на основе пространства свойств радиоэлектронной аппаратуры, который основан на концептуализации модельного представления радиоэлектронной аппаратуры. Такой подход обеспечивает обслуживающему персоналу возможность оперировать с диагностической информацией в предметных понятиях и терминах естественного языка. С практической точки зрения предложенный подход обеспечивает сокращение времени формирования диагностической информации и создает формализованную основу для развития архитектуры системы информационной поддержки процесса технического диагностирования. Предложенная архитектура такой системы организуется на основе ряда компонент, функциональность которых определяется технологией информационной поддержки операций диагностирования на основе концептуальных моделей радиоэлектронной аппаратуры.
Совокупность полученных результатов направлена на развитие моделей и методов представления процесса технического диагностирования и радиоэлектронной аппаратуры в связи с необходимостью формирования диагностической информации в соответствующей предметной области.
Результаты исследования целесообразно рассматривать в качестве методологической основы построения современных систем информационной поддержки технического диагностирования, которые ориентированы на использование электронного дела изделия в качестве информационной базы таких систем. Это способствует расширению функционала соответствующих интерактивных электронных технических руководств.
Ведение. Одним из путей повышения эксплуатационных показателей радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) сложных технических комплексов является сокращение времени восстановления за счет использования средств автоматизации. Наиболее трудоемким процессом при восстановлении радиоэлектронной аппаратуры, слабо поддающимся автоматизации, является процесс ее диагностирования. Это объясняется тем, что в этом процессе наряду с автоматически выполняемыми операциями имеется значительное число «ручных» (трудно автоматизируемых) операций, требующих непосредственного участия обслуживающего персонала (ОП). Эффективность выполнения таких операций в значительной степени определяется уровнем автоматизации информационной поддержки обслуживающего персонала в процессе диагностирования. Для сокращения времени диагностирования, а соответственно, времени восстановления РЭА необходимо повышать уровень автоматизации информационной поддержки таких «ручных» операций.
Эффективность средств автоматизации информационной поддержки процесса диагностирования в значительной степени определяется модельным представлением РЭА. Ввиду того, что деятельность обслуживающего персонала при восстановлении РЭА носит разноплановый характер, модельное представление должно отражать различные аспекты РЭА, которые характеризуют разные точки зрения на объект диагностирования. В настоящее время существует большое число различных моделей РЭА, использующихся в средствах автоматизации информационной поддержки [1; 2; 5]. Существующие модели РЭА выполнены в математических терминах, а не в терминах предметной области, что приводит к необходимости выполнения обслуживающим персоналом интерпретации моделей РЭА в терминах и понятиях предметной области при выполнении операций диагностирования. При большом числе моделей РЭА, которые имеют различные нотации и соглашения по использованию, это требует дополнительных временных затрат, что ограничивает возможности по сокращению времени диагностирования и соответственно времени восстановления РЭА в существующих системах информационной поддержки (СИП) процесса технического диагностирования (ПТД). Это отражает наличие противоречия между существующим модельным представлением РЭА и необходимостью сокращения времени выполнения трудно автоматизируемых операций процесса диагностирования. В соответствии предметом исследования выступают модели и методы формализованного представления процесса технического диагностирования и радиоэлектронной аппаратуры для систем информационной поддержки.
Один из путей повышения возможностей средств автоматизации информационной поддержки ПТД состоит в развитии концептуального подхода, основанного на описании свойств РЭА в терминах и понятиях естественного языка. При этом появляется возможность такой организации процесса диагностирования, при которой в ходе выполнения операций технического диагностирования предоставляется
возможность использования обслуживающим персоналом предметных понятий и терминов естественного языка. Это способствует существенному сокращению времени восстановления РЭА за счет повышения информационной емкости модельных элементов, используемых средствами автоматизации информационной поддержки ПТД.
Целью работы является развитие моделей и методов представления процесса технического диагностирования и радиоэлектронной аппаратуры. В работе с позиций информационной поддержки проводится анализ цикла технического диагностирования в структуре цикла восстановления РЭА и предлагается подход к описанию процесса диагностирования в пространстве свойств РЭА, который основывается на концептуализации модельного представления РЭА. Предлагаемый подход направлен на создание архитектуры СИП ПТД, которая обеспечивает возможность оперировать с диагностической информацией в предметных понятиях и терминах естественного языка.
Структура цикла восстановления
радиоэлектронной аппаратуры
Анализ цикла восстановления РЭА проводится с точки зрения оценки влияния времени выполнения операций внутри цикла на значение времени восстановления ТВ. В общем виде цикл восстановления представлен на рисунке 1. В цикле восстановления ЦВ выделяются два основных процесса - технического диагностирования ( ПТд ) и текущего ремонта ( ПТР ).
В процессе ПТд технического диагностирования РЭА
выделяются операции контроля технического состояния изделия КТС и локализации отказа ЛО (ГОСТ 20.911-89). Диагностирование начинается с выполнения операции КТС , которая связана с выявлением диагностических признаков факта отказа. На основе полученных признаков необходимо сформировать диагностическую информацию ДИ для описания факта отказа ОФО со степенью детализации достаточной для принятия решения о вероятном месте и причине отказа АПРло . При этом операции уточнения ДИ внутри цикла ЛО могут выполняться многократно.
В работе под термином «формирование диагностической информации», понимается выборка (извлечение) и объединение в определенном интегрированном виде элементов данных, необходимых при восстановлении РЭА. При этом могут использоваться различные виды представления информации: графики, диаграммы, схемы, таблицы, текст и т. д.
Если полученной ДИ достаточно для описания факта отказа и принятия решения о месте и причине отказа, то формируется информация, необходимая для выполнения текущего ремонта (ремонтная информация (РИ), которая используется при принятии решения (АПРзам) и выполнении действий по замене (Зам) неработоспособных элементов РЭА. После выполнения операций текущего ремонта производится возврат на выполнение операции КТС для определения технического состояния РЭА. Если при
этом техническое состояние РЭА снова определяется, как неработоспособное, то результат выполнения операции КТС используется для уточнения совокупности признаков факта отказа и все операции цикла ЦВ повторяются до перехода РЭА в работоспособное состояние. Совокупность данных операций определяет цикл технического диагностирования.
Рис.1. Цикл восстановления радиоэлектронной аппаратуры [4]
Все действия в цикле восстановления ЦВ упорядочены его структурой и занимают определенное время. Так как многие действия в цикле ЦВ могут выполняться многократно, то в общем виде время восстановления ТВ целесообразно определить следующим образом:
Тв ~ (1ТД ^ 1ТР ) * кВ = ((1КТС ^ 1ЛО * кЛО ) ^ 1ТР ) * кВ = ~ (¡КТС + (1ОФО + ¡ДИ + 1АПРло ) * кЛО + + (?РИ + ¡АПРзам + ¡Зам ) * кТР ) * кВ '
В данном выражении кЛО - число повторений цикла локализации отказа, кТ^Р - число повторений процесса текущего ремонта, кВ - число повторений цикла восстановления РЭА. Величины 1ТД, Д, ¡ТР и другие обозначают время
выполнения соответствующих операций.
Поскольку при восстановлении РЭА величина кВ * кЛО >> 1, то вклад времени формирования диагностической информации ?ди в общее значение времени восстановления ТВ является значительным. При этом существенное сокращение времени ТВ может быть достигнуто за счет уменьшения времени ?дИ при выполнении операций процесса технического диагностирования, что определяет практическое значение данной работы.
Представление процесса технического
диагностирования на основе пространства
диагностических параметров и признаков
Один из аспектов информационной поддержки операций технического диагностирования связан с формированием ДИ , необходимой для выполнения как автоматизирован-
ных, так и неавтоматизированных («ручных») операций процесса диагностирования. В настоящее время существуют средства автоматизации информационной поддержки, позволяющие автоматизировать отдельные операции процесса диагностирования [2]. Существующие средства основаны на использовании совокупности моделей РЭА, в том числе диагностических моделей РЭА, которые встраиваются в общий процесс диагностирования, основанный на представлении процесса диагностирования в пространстве диагностических параметров и признаков (рис. 2).
Полная совокупность диагностических параметров ДПар и их характеристик определяется в комплекте эксплуатационных документов на изделие РЭА (ГОСТ 2.0512006) и с точки зрения выполнения операций диагностирования является неизменной. Обычно в качестве диагностических параметров используют физические величины, которые можно измерить или сравнить с эталонами.
Параметры с их значениями, которые способствуют определению места и причины отказа, выступают в качестве диагностических признаков отказа ДПр . Совокупность множеств ДПар и ДПр образует пространство диагностических параметров и признаков, определяющих информационную структуру процесса диагностирования.
В качестве исходной ДИ в процессе диагностирования (см. рис. 2) выступают признаки факта отказа ПрФО . Эти признаки характеризуют проявления отказа, которые, как правило, воспринимаются через тепловые, зрительные, звуковые, обонятельные и осязательные явления. Признаки факта отказа ПрФО формируются встроенными средствами технического диагностирования РЭА либо отслуживающим персоналом по внешним (органолептическим) особенностям проявления отказа.
Рис.2. Структура цикла диагностирования РЭА
На основе ПрФО определяется совокупность подозреваемых диагностических параметров ДПарПод с ДПар, соответствующих устраняемому отказу. Сформированная совокупность диагностических параметров ДПарПод является исходной диагностической информацией при выборе средств, необходимых для определения значений диагностических параметров ЗнДПар . В качестве таких средств могут
выступать модели РЭА МРЭА, а также встроенные или внешние средства технического диагностирования РЭА.
В соответствии с имеющимися методами и правилами диагностирования формируются значения
ЗнДПарПод(РЭА), определяющие текущее состояние
РЭА. По моделям М Р
формируются значения
ЗнДПарПод(МРЭА ) , соответствующие работоспособному состоянию РЭА (эталонные значения подозреваемых ЗнДПарПод). Результат сопоставления АДПарПод полученных значений подозреваемых диагностических параметров используется в процедуре формирования диагностических признаков отказа, и на основе диагностической модели ДМРЭА формируется множество диагностических признаков отказа АДПрО.
Если полученных диагностических признаков достаточно для определения вероятного места и причины отказа (МПО) , то осуществляется выход из процедуры диагностирования. При этом полученная информация о МПО используется в операциях текущего ремонта общего цикла восстановления РЭА. В противном случае процесс диагностирования продолжается, и множество сформированных признаков АДПрО используется для уточнения множества диагностических признаков отказа и получения нового множества ДПрО = ПрФО и АДПрО , и цикл диагностирования замыкается.
Формальные модели РЭА выступают важным источником при формировании диагностической информации. Многообразие формальных моделей РЭА МРЭА при организации процесса диагностирования связано с необходимостью описания различных аспектов представления аппаратуры -структурного, функционального, параметрического и т. д. [2]. Особенности представления процесса диагностирования в пространстве параметров и признаков отражаются в формальном описании моделей РЭА. Формализация, используемая в существующих моделях РЭА, основывается на использовании графов, матриц, множеств, функций и тому подобных математических конструкций. По своей структуре существующие формальные модели РЭА хорошо согласуются с представлением процесса технического диагностирования в пространстве параметров и признаков.
Такое представление отражает технологический аспект диагностирования, который определяется используемыми средствами автоматизации, средствами технического диагностирования, моделями РЭА, выполняемыми действиями (элементарные проверки, контрольные измерения и т.п.). При таком представлении процесса диагностирования в качестве диагностической информации ДИТ выступает множество следующих данных, использующихся в цикле диагностирования:
ДИТ =< ПрФО, ДПрО, ДПарПод,
ЗнДПарПод(РЭА),ЗнДПарПод(М РЭА ), АДПарПод, АДПрО > .
(2)
В виду того, что деятельность обслуживающего персонала при техническом диагностировании РЭА имеет разноплановый характер, формируемая диагностическая информация определяет многообразие траекторий диагностирования, характеризующих возможные пути выполнения соответствующих операций с точки зрения технологии диагностирования (рис. 3).
Рис.3. Представление процесса технического диагностирования в пространстве параметров и признаков
С точки зрения автоматизации информационной поддержки использование существующих формальных моделей РЭА МРЭА является эффективным при выполнении хорошо автоматизируемых операций в процессе технического диагностирования (поиск и выборка данных, автоматический анализ данных и т.п.). Однако их использование является малоэффективным при выполнении трудно автоматизируемых и «ручных» операций процесса диагностирования, поскольку требует от ОП знания большого числа математических нотаций и особенностей описания РЭА в терминах этих моделей. Поэтому при работе с такими моделями ОП должен постоянно выполнять интерпретацию диагностической информации в терминах используемых моделей РЭА и в терминах предметной области, что предъявляет повышенные требования к уровню квалификации обслуживающего
персонала и вносит неизбежные временные задержки при выполнении операций технического диагностирования.
Формальное определение пространства свойств РЭА
Термин «свойство» является многозначным [5-7], и в работе он определяется, как совокупность фактов, отражающих признаки, характеризующие радиоэлектронную аппаратуру в работоспособном либо в неработоспособном состоянии. Свойства РЭА могут быть получены как посредством наблюдения или измерения, так и посредством логических умозаключений на основании наблюдений, измерений или изучения эксплуатационной и нормативной документации.
При таком подходе диагностическую информацию можно представлять, как совокупность свойств элементов РЭА, отражающих различные аспекты изделия. Эти свойства характеризуют связанные с элементами РЭА названия, маркировки, структуры, функциональность, конструктивные особенности и т.п. При этом параметры РЭА и их значения целесообразно представлять в виде свойств элементов РЭА.
Таким образом, работоспособное состояние изделия может быть представлено определенной совокупностью номинальных свойств РЭА, которые определяются в соответствии с комплектом эксплуатационных и нормативных документов. Это позволяет представить отказ, как событие, состоящее в нарушении некоторой совокупности номинальных свойств. При этом свойства характеризуют факты, определяющие диагностические признаки отказа.
Для описания всех свойств РЭА Р = {р1,р2,...,рм} предлагается формализация в виде пространства свойств, характеризующих аппаратуру. Для этого РЭА представляется конечной совокупностью элементов Е = {е1, е2,..., ет }.
Всякое свойство РЭА р е Р формально определяется, как отношение, связывающие некоторое число его элементов р = г(е(1),е(2),...,ек<р)), где е(0 е Е, г = 1,д(р), д(р) - количество элементов, участвующих в формировании свойства р . Число д(р) определяет порядок отношения, так, что при д(р) = 1 отношение является унарным, при д(р) = 2 - бинарным и т. д. Совокупность всех рассматриваемых отношений на множестве Е для конкретного РЭА обозначается, как К = К (Е) .
Примерами унарных отношений являются: «индикатор А светится» («индикатор светит себя»), «функция Г не выполняется» («функция не выполняет себя»). Отношение «ячейка А входит в блок Б» является примером бинарного отношения, в котором отношение «входит» связывает два элемента - ячейку А и блок Б. Аналогично отношение «цепь С соединяет разъем А и разъем Б» является примером тернарного отношения «соединяет», которое связывает три элемента - цепь С (электрическая), разъем А и разъем Б.
Поскольку отношения г е К должны отражать различные аспекты представления РЭА (структурный, функцио-
нальный, параметрический и т. п.), то множество отношений К целесообразно определенным образом структурировать. Для этого множество элементов Е следует представить в виде разбиения Е = {Е1,Ег,...,Ед}, в котором
Е1 с Е(г = 10, Е1 п= 0(г * ]) , у ^Е, = Е . При этом подмножество Е1 определяет множество элементов, которые выбраны для представления г-го аспекта РЭА (г = 1,в ).
Например, для описания структурного аспекта в качестве элементов представления РЭА могут выступать элементы структурной иерархии изделия: блоки, ячейки, платы, разъемы, контакты и т.п. Для описания функционального аспекта в качестве элементов представления РЭА могут использоваться обозначения, аббревиатуры либо названия выполняемых функций. Для описания параметрического аспекта в качестве элементов представления РЭА могут выступать параметры с их значениями.
При таком представлении множества Е все отношения К(Е) можно разбить на внутриаспектные и межаспект-ные отношения. Внутриаспектные отношения для к-го аспекта устанавливают связи между элементами подмножества Ек с Е : К к = К (Ек ) с К (Е) . Естественно, что эти отношения могут иметь любую арность. Межаспектные отношения устанавливают связи между элементами различных подмножеств Ек с Е . Например, для аспектов к,/,.... множество соответствующих межаспектных многоарных отношений определяется, как К а... = К (Ек, Е1,...). Полное множество всех определяемых отношений можно обозначить, как К = К(Е1,Е2,...,EQ) .
Примером бинарного отношения структурного аспекта является «ячейка А входит в блок Б», а примером бинарного межаспектного (структурно-функционального) отношения является «блок А выполняет функцию Г».
Для формирования пространства свойств необходимо определить множество базовых (атомарных) отношений
К б = К б (Е1, Е2,..., Ев), с помощью которых представляются атомарные (элементарные, базовые) свойства РЭА. На их основе можно представить любые свойства РЭА из
множества К . Естественно, что в общем случае К б с К , причем |кб | « |к| , где | | обозначает мощность множества.
Учитывая, что все атомарные свойства РЭА определяются через отношения множества К б , можно сформировать базовое пространство свойств (базис пространства свойств) РЭА, используемых для представления аппаратуры с точки зрения диагностирования, в следующем виде:
ПБ =( Е1, Е2,..., Ев, К Б (Е1, Е2,..., Ев)) (3)
www.h-es.ru
H&ES RESEARCH
49
В данном выражении множества Е1,Е2,...,Ед выступают образующими пространства свойств, а множество Я б (Е1, Е2,..., Ед ) устанавливает связи между этими множествами в форме атомарных отношений.
Графическая интерпретация базового пространства свойств ПБ при использовании унарных и бинарных атомарных отношений представлена на рисунке 4. Фактически в этом случае пространство ПБ представляется в виде графа, построенного на образующих множествах Е1,Е2,...,Ед . Комбинируя элементарные отношения из пространства ПБ , можно формировать полное множество свойств РЭА в виде пространства свойств П:
(4)
П = Е1, Е2,..., Ед , Я (Е1, Е2,..., Ед )
Рис.4. Базовое пространство свойств
В данном выражении множество Я образуется путем
композиции атомарных отношений г е Я б на основе формальных и языковых логических связок. Например, используя два атомарных отношений ЯгБ =«ячейка А входит
в блок Б», Я2Б =«ячейка А выполняет функцию Б» и различные связки, можно сформировать несколько сложных отношений:
Я1 =«ячейка А входит в блок Б и выполняет функцию Б»,
Я2 =«ячейка А, которая входит в блок Б и не выполняет функцию Б»,
Я3 =«ячейка А, которая входит в блок Б, но выполняет функцию Б» и т. п.
В пространстве свойств такие отношения становятся многоарными, так, что в общем случае графически пространство свойств П может быть представлено в виде гиперграфа.
Таким образом, с прикладной точки зрения пространство свойств П можно рассматривать, как некоторую интегрированную формальную модель РЭА, которая обеспечивает многоаспектное представление РЭА. Поскольку всякое свойство РЭА в такой модели может быть выражено с помощью высказывания в языковой форме, то следует отметить, что предлагаемая модель представления РЭА предметно ориентирована на выполнение операций процесса технического диагностирования с участием обслуживающего персонала. Для интегрирования предлагаемой модели в процесс технического диагностирования необходимо этот процесс представить на основе пространства свойств РЭА.
Представление процесса диагностирования на основе пространстве свойств РЭА
При представлении процесса диагностирования в пространстве свойств (рис. 5) в качестве исходной диагностической информации ДИ выступают те свойства РЭА, которые описывают факт отказа (свойства факта отказа, СвФО ). Обычно эти свойства формулируются обслуживающим персоналом по внешним признакам проявления отказа либо на основании данных контрольно-диагностического оборудования.
Рис.5. Представление процесса технического диагностирования на основе пространства свойств РЭА
На основе СвФО диагностирование в пространстве свойств П организуется, как итеративный процесс, направленный на формирование совокупности свойств
СвПод с П радиоэлектронной аппаратуры, подозреваемых в их связи с возникновением и проявлением отказа и достаточных для определения вероятного места и причины отказа. Итеративность процесса диагностирования определяется необходимостью уточнения свойств СвПод . При этом процесс в целом характеризуется многовариантностью последовательности действий по определению СвПод , что соответствует разным возможным траекториям выполнения последовательности операций диагностирования.
Основой процесса технического диагностирования в пространстве свойств (см. рис. 5) выступают два итеративных цикла - внешний и внутренний, которые используют общее ядро, предназначенное для определения свойств СвПод . В этом ядре для определения свойств СвПод выполняется сопоставление подозреваемых свойств СвПод(РЭА) и СвПод(МРЭА). Совокупность свойств СвПод(РЭА) определяется на основе анализа текущего состояния РЭА, например, по результатам элементарных проверок. Совокупность свойств СвПод(МРЭА) характеризует номинальные свойства РЭА и формируется в соответствии с модельным представлением аппаратуры.
Внутренний цикл связан с необходимостью формирования дополнительных подозреваемых свойств АСвПод в тех случаях, если имеющихся свойств СвПод недостаточно для определения вероятного МПО . Наличие внешнего цикла определяется необходимостью формирования дополнительных свойств отказа АСвО, способствующих уточнению описания отказа.
Предложенное представление отражает ментальный аспект в техническом диагностировании РЭА, который связан с участием в процессе диагностирования обслуживающего персонала, обладающего представлениями, а также логикой суждений и умозаключений. С этой точки зрения следует отметить, что предложенное представление процесса диагностирования отражает общую логику поиска места и причины отказа обслуживающим персоналом на основе информации о свойствах РЭА. При таком представлении процесса диагностирования в качестве диагностической информации ДИМ выступает множество следующих данных, использующихся в цикле диагностирования:
ДИм =< СвФО,СвО, АСвО, СвПод, АСвПод, СвПод(РЭА), СвПод(МРЭА) >.
(5)
Совмещение ментального и технологического представления процесса технического диагностирования.
Особенность представления диагностического процесса с участием обслуживающего персонала состоит в необходимости одновременного учета обоих аспектов -ментального и технологического, что может быть реализовано путем совмещения обоих описанных выше представлений процесса диагностирования. Это требует использо-
вания определенных средств сопряжения, обеспечивающих согласование содержания свойств, выражаемых в предметных терминах и понятиях, с выполняемыми технологическими действиями.
Совмещенное представление процесса диагностирования приведено на рисунке 6. При этом сопряжение ментального и технологического представления процесса диагностирования предлагается осуществлять с помощью интерпретатора диагностической информации ИнДИ , основой которого выступает концептуальное модельное представление РЭА КМРЭА.
Концептуальное представление КМРЭА используется для отражения разных аспектов представления РЭА (структурный, функциональный, параметрический и т. д.), а также разных видов и форм (текст, схемы, таблицы, списки и т. п.) представления диагностической информации в предметных терминах и понятиях, выражаемых на естественном языке. Использование такого представления позволяет в процессе диагностирования определять свойства требуемой диагностической информации в конструкциях естественно-подобного языка.
Использование концептуальной модели КМРЭА позволяет согласовывать в рамках единого информационного пространства процесса диагностирования представление диагностической информации в виде свойств с представление диагностической информации на основе параметров и признаков.
Это отражается на рис. 6 в виде информационных связей, соединяющих элементы ментального представления процесса диагностирования с элементами технологического представления. При этом используется два вида связей, которые отражают особенности формирования диагностической информации, связанные с переходом от одного вида представления информации в процессе диагностирования к другому (от параметров к свойствам и наоборот).
Первый вид связей (трансформирующие связи) показывает возможность получения информации о признаках и параметрах по совокупности свойств, определяемых в процессе диагностирования. На рис. 6 такие связи показаны сплошными линиями ведущими справа налево через интерпретатор ИнДИ .
Интерпретатор ИнДИ на основе КМРЭА по имеющейся совокупности свойств выделяет соответствующую часть модельного представления РЭА в параметрах и признаках. В результате обеспечивается возможность преобразования (трансформации) одного вида диагностической информации (в виде свойств) в другой вид (в виде параметров и признаков). Формально ИнДИ реализует совокупность следующих трансформирующих преобразований:
ПрФО = ИнДИ(СвФО) ДПрО = ИнДИ(СвФО) АДПрО = ИнДИ(АСвПод) ДПарПор = ИнДИ(СвПод)
Рис.6. Совмещенное представление процесса технического диагностирования
Такая формализация может выступать в качестве основы для автоматизации информационной поддержки процесса диагностирования с точки зрения формирования диагностической информации и ее предоставления обслуживающему персоналу.
Второй вид связей (ассоциативные связи) отражает наличие ассоциативного восприятия обслуживающим персоналом информации о параметрах и признаках, определяемых в процессе диагностирования на основе элементарных проверок аппаратуры. На рисунке 6 такие связи показаны пунктирными линиями, идущими слева направо. Эти связи учитывают влияние информации об имеющихся параметрах и признаках на формирование целесообразной совокупности соответствующих свойств:
ДПрО - СвО, ДПарПод - СвПод, ЗнДПарПод(РЭА) - СвПод(РЭА), ЗнДПарПод(МРЭА) - СвПод(МРЭА), АДПарПод - СвПод.
Перечисленные ассоциативные связи также участвуют в формировании диагностической информации, однако, в отличие от связей первого вида, они мало приспособлены для автоматизации формирования соответствующей диагностической информации ввиду их слабой формализации.
Наличие двух данных видов связей отражает тот факт, что в общем случае в процессе диагностирования осуществляется многократный переход от одного вида представления информации к другому с целью формирования необходимой диагностической информации, направленной на определение места и причины отказа. Это определяет большое разнообразие возможных путей формирования диагностической информации и связанное с этим большое число траекторий выполнения процесса диагностирования, которые могут носить многократно повторяющийся циклический характер.
Каждая возможная траектория выполнения диагностирования на рисунке 6 представляет собой некоторый путь из начальной точки процесса диагностирования в конечную. При этом всякая траектория диагностирования характеризуется определенным временем формирования диагностической информации /ЦИ , которое, в соответствии с формулой (1) является одним из основных показателей, влияющих на время восстановления. Таким образом, сокращение временных затрат на формирование диагностической информации в целом способствует уменьшению времени восстановления.
В связи с этим следует отметь, что с прикладной точки зрения предлагаемый подход создает основу для развития методов формирования диагностической информации, использование которых в средствах автоматизации обеспечивает сокращение времени формирования диагностической информации. Развитие таких методов затрагивает средства автоматизации информационной поддержки и приводит к необходимости совершенствования архитектуры существующих систем информационной поддержки процесса технического диагностирования.
Архитектура систем информационной поддержки процесса технического диагностирования на основе концептуализации.
Развитие архитектуры систем информационной поддержки процесса диагностирования связанно с использованием формализованных средств концептуализации в различных компонентах этих систем. В основном, это касается интеграции существующих формальных моделей РЭА на основе совокупности концептуальных моделей, что в свою очередь, затрагивает средства формирования и интерпретации запросов, средства формирования диагностической информации, а также интерфейсные средства обслуживающего персонала. На рисунке 7 показан архитектурный вариант построения системы информационной поддержки процесса диагностирования, в котором выделены компоненты, функционально связанные с соответствующими средствами.
Концептуализация моделей РЭА обеспечивает возможность перехода от понятий и терминов предметной области к представлению соответствующих аспектов РЭА на основе совокупности существующих моделей (идентификационной, параметрической, структурно-функциональной),
которые согласованы со структурой базы данных. Разнообразие форм и видов представления диагностической информации обусловливает использование разных видов концептуального представления РЭА.
Ойслужи яд ю щий персонал
Рис.7. Предлагаемая архитектура систем информационной поддержки процесса диагностирования
Концептуализация запросной системы состоит в том, что обслуживающему персоналу предоставляется возможность формировать запросы на диагностическую информацию с использованием концептов и понятий предметной области (КОП-запросы). Для выделения из КОП-запросов информационных признаков, которые определяют требования к запрашиваемой диагностической информации, в системе предусматриваются средства интерпретации КОП-запросов. При этом логика интерпретации учитывает особенности структуры КОП-запросов и концептуального модельного представления РЭА.
Использование концептуализации в средствах формирования диагностической информации обеспечивает возможность представления информации, необходимой для выполнения операций процесса диагностирования, в предметных понятиях и терминах естественного языка. Это увеличивает разнообразие форм представления диагностической информации в системах информационной поддержки процесса диагностирования за счет возможности использования конструкций естественно-подобного языка.
Представленные средства способствуют развитию мультимедийных интерфейсов в СИП ПТД путем совместного использования текста, графики и речи при формировании КОП-запросов и предоставлении обслуживающему персоналу сформированной диагностической информации.
Предлагаемый подход к архитектурной организации СИП ПТД в целом ориентирован на использование электронного дела изделия в структуре систем информационной поддержки и позволяет расширить функционал интерактивных электронных технических руководств 3 и 4
класса за счет развития интерактивности в части формирования необходимой диагностической информации. При этом обеспечивается возможность формирования интерактивных электронных документов на принципиально новой методологической основе.
Предлагаемое архитектурное решение имеет ярко выраженный модульный характер и хорошо согласуется с принципами объектно-ориентированного подхода к построению информационно-программных систем.
Заключение. Наиболее трудоемким процессом при восстановлении сложных технических комплексов, слабо поддающимся автоматизации, является процесс диагностирования радиоэлектронной аппаратуры в составе таких комплексов. Для трудно автоматизируемых операций процесса диагностирования важное значение имеет развитие средств информационной поддержки, обеспечивающих формирование необходимой диагностической информации для обслуживающего персонала. Одним из направлений совершенствования таких средств является переход к представлению процесса технического диагностирования на основе пространства свойств, который основан на концептуальном представлении радиоэлектронной аппаратуры.
Представление процесса технического диагностирования на основе пространства свойств радиоэлектронной аппаратуры обеспечивает обслуживающему персоналу возможность оперировать с диагностической информацией в предметных понятиях и терминах естественного языка. С прикладной точки зрения это обеспечивает сокращение времени формирования диагностической информации и создает формализованную основу для развития архитектуры системы информационной поддержки процесса технического диагностирования. Архитектура такой системы организуется на основе ряда компонент, функциональность
которых определяется технологией информационной поддержки операций диагностирования на основе концептуальных моделей радиоэлектронной аппаратуры.
Предложенное архитектурное решение в целом ориентировано на использование электронного дела изделия в качестве информационной базы системы информационной поддержки процесса технического диагностирования и позволяет расширить функционал соответствующих интерактивных электронных технических руководств.
Литература
1. Давыдов П.С. Техническая диагностика радиоэлектронных устройств и систем. М.: Радио и связь, 1988. 256 с.
2. Анисимов О.В., Игнатьев С.В., Курчидис В. А. Модели радиоэлектронной аппаратуры как основа организации информационных интерфейсов в системах автоматизации технической эксплуатации: монография. М.: Норд, 2013. 88 с.
3. Анисимов О.В., Курчидис В.А., Попов Т.А. Концептуальное представление электрических схем радиоэлектронной аппаратуры на основе фреймовой модели // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2015. № 2. С. 20-28.
4. Анисимов О.В., Курчидис В. А., Попов Т. А. Модельное представление цикла восстановления радиоэлектронных средств // Вестник Ярославского зенитного ракетного института ПВО. 2014. Вып. 16. С. 120-124.
5. Ожегов С.И. Толковый словарь русского языка: около 100 000 слов, терминов и фразеологических выражений / под ред. Л.И. Скворцова. 26-е изд., испр. и доп. М. : Оникс, 2009. 1359 с.
6. Ефремова Т.Ф., Костомаров В.Г. Словарь грамматических трудностей русского языка: более 2 500 слов. М.: Астрель, 2009. 379 с.
7. Ушаков Д.Н. Большой толковый словарь современного русского языка: 180000 слов и словосочетаний. М.: Альта-Принт, 2008. 1239 с.
Для цитирования:
Анисимов О.В., Курчидис В.А. Представление процесса технического диагностирования на основе пространства свойств радиоэлектронной аппаратуры // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2016. Т. 8. № 4. С. 45-55.
RRESENTATION OF TECHNICAL DIAGNOSIS PROCESS for technical diagnostics, which is focused on the use of elec-
BASED ON THE SPACE OF RADIO ELECTRONIC tronic documents as the information base of such systems.
EQUIPMENT PROPERTIES This enhances the functionality of the relevant interactive
technical manuals.
Anisimov Oleg Vitalyevich,
Yaroslavl, Russia, [email protected] Keywords: diagnosis process; the space properties; conceptual model; the recovery of radio electronic equipment.
Kurchidis Victor Vitalyevich,
Yaroslavl, Russia, [email protected] References
1. Davydov P.S. Tehnicheskaja diagnostika radiojel-
Abstract ektronnyh ustrojstv i sistem. [Technical diagnostics of elec-
The process of diagnosis of electronic equipment in the restoration tronic devices and systems]. Moscow, Radio i svjaz', 1988.
of complex technical systems is the most laborious process, poorly 256 p. (In Russian).
amenable to automation. It is important to develop the means of 2. Anisimov O.V., Ignat'ev S.V., Kurchidis V.A. Modeli radioinformation support, ensuring the formation of the necessary diag- elektronnoy apparatury kak osnova organizacii informacionnyh nostic information for maintenance staff when performing opera- interfejsov v sistemah avtomatizacii tehnicheskoj jekspluatacii. tions of the process of electronic equipment diagnosis. This deter- [Models of electronic equipment as the basis of organization of mines the aim and the subject of ongoing research - development information interfaces in automation systems technical opera-of models and methods of formalized representation of the pro- tion: monograph] Moscow, Nord, 2013. 88 p. (In Russian). cess of technical diagnostics and electronic equipment for use in 3. Anisimov O.V., Kurchidis V.A., Popov T. Conceptual represen-the automation of information support systems. tation of electrical schemes electronics based on frame model. It is shown that the use of existing models of electronic equipment H&ES Research. 2015. Vol. 7. No. 2. Pр. 20-28. (In Russian). restricts the capabilities of existing automation tools for information 4. Anisimov O.V., Kurchidis V.A., Popov T.A. Model'noe pred-support, in terms of reducing run-time operations of the diagnosis stavlenie cikla vosstanovlenija radiojelektronnyh sredstv. process. To eliminate the marked restriction it is proposed to per- [Model representation of the cycle of recovery of radio-elec-form the transition from the electronic equipment representation in tronic means]. Vestnik Jaroslavskogo zenitnogo raketnogo inspace of diagnostic parameters and features to the equipment rep- stituta PVO. 2014. No.16. Pp. 120-124. (In Russian). resentation in the space of equipment properties. 5. Ozhegov S.I., Skvorcova L.I. (Ed.). Tolkovyj slovar' russkogo The approach is proposed to represent the process of technical jazyka: okolo 100 000 slov, terminov i frazeologicheskih vyra-diagnostics based on the space of electronic equipment proper- zhenij. [Explanatory dictionary of Russian language around 100 ties. Such approach is based on the conceptualization for model 000 words, terms and phraseological expressions]. 26nd ed, representation of electronic equipment. This approach provides Moscow, Oniks, 2009. 1359 p. (In Russian). maintenance staff the ability to operate with the diagnostic infor- 6. Efremova T.F., Kostomarov V.G. Slovar' grammaticheskih mation in the subject concepts and terms of natural language. trudnostej russkogo jazyka: bolee 2 500 slov. [The grammatical From the practical point of view, the proposed approach provides dictionary of Russian language difficulties: more than 2 500 a reduction in time of forming the diagnostic information and cre- words]. Moscow, Astrel, 2009. 379 p. (In Russian). ates a formal basis for the development of the architecture of the 7. Ushakov D.N. Bol'shoj tolkovyj slovar sovremennogo russinformation support system for process of technical diagnostics. kogo jazyka: 180000 slov i slovosochetanij. [Big explanatory The proposed architecture of such system is organized on the dictionary of modern Russian: 180,000 words and phrases]. base of a number of component, the functionality of which is de- Moscow, Alta-Print, 2008. 1239 p. (In Russian). termined by the technology of information support for diagnostics
operations based on conceptual models of electronic equipment. Information about authors:
The set of received results develops methods of model repre- Anisimov O.V., Ph.D., аssociate professor, associate professor
sentation of the process of technical diagnostics and electro- of the Department of automation and computing devices, Yaro-
nicequipment in connection with necessity of formation of diag- slavl Higher Military School of Air Defense;
nostic information in the relevant subject area. Kurchidis V.A., Ph.D., professor, professor of the Department
The obtained results should be considered as methodological of automation and computing devices Yaroslavl Higher Military
bases of construction of modern information support systems School of Air Defense.
For citation:
Anisimov O. V., Kurchidis V.A. Representation of technical diagnosis process based on the space of radio electronic equipment
properties. H&ES Research. 2016. Vol. 8. No. 4. Pр. 45-55. (In Russian).
