CC BY
126
ПЕРЕДОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ЛОКОМОТИВОВ
УДК 621.316.9
С. И. Ким, В. И. Харитонов, Е. В. Долганова, С. В. Ким
ОАО «ВНИКТИ»
ВСТРОЕННАЯ ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОПЕРАТИВНОЙ ТЕСТОВОЙ ДИАГНОСТИКИ ЛОКОМОТИВА, ОБОРУДОВАННОГО СИСТЕМОЙ МСУ-Т (П, Э)
Специалисты ОАО ВНИКТИ разработали и предлагают к внедрению встроенную экспертную систему «ЭСкадра» для оперативной тестовой диагностики оборудования тепловозов, оборудованных бортовыми микропроцессорными системами управления (МСУ) ОАО «ВНИКТИ».
дисплейный модуль, программное обеспечение, экспертная система, база знаний, фреймовая модель хранения знаний, тест, алгоритм.
Введение
Широкое применение микропроцессорной техники в системах управления современных локомотивов позволяет существенно повысить эффективность использования силового оборудования локомотива и улучшить его тягово-экономические характеристики.
Однако интенсивная замена локомотивного парка эксплуатационных депо ОАО «РЖД» резко расширяет круг ремонтного и эксплуатационного
46
персонала, связанного с эксплуатацией, обслуживанием и диагностикой оборудования современных локомотивов и их систем управления. Повышение квалификации персонала эксплуатационных и ремонтных локомотивных депо до необходимого уровня представляет собой серьезную проблему. Ее решение требует времени и методического обеспечения процесса обучения, которое на данном, самом сложном этапе внедрения новой техники отсутствует.
Следствием дисбаланса между уровнем сложности оборудования современных локомотивов и уровнем квалификации эксплуатационного и ремонтного персонала в ряде ремонтных депо является снижение коэффициента готовности локомотивов за счет увеличения времени их восстановления после отказа, причем до 90 % этого времени приходится на процесс локализации отказа.
По мере увеличения показателей надежности оборудования эта тенденция становится еще более заметной, поскольку уменьшение потока отказов оборудования сопровождается утратой навыков локализации его отказов обслуживающим персоналом и увеличением затрат времени на локализацию меньшего числа отказов.
Повышение коэффициента готовности локомотива, оборудованного системой МСУ-Т (П, Э), может быть достигнуто за счет сокращения времени локализации отказов оборудования благодаря применению при техническом обслуживании встроенной интерактивной экспертной системы (ЭС) тестовой диагностики оборудования локомотива.
1 Краткие сведения об экспертных системах
Специалисты ОАО «ВНИКТИ» разработали встроенную экспертную систему «ЭСкадра» для оперативной тестовой диагностики оборудования тепловозов, оборудованных бортовыми микропроцессорными системами управления (МСУ) ОАО «ВНИКТИ».
Экспертные системы - особые компьютерные программы, моделирующие действия эксперта-человека при решении задач в какой-либо предметной области на основе накопленных знаний, составляющих базу знаний (БЗ).
В основе функционирования ЭС лежит использование знаний, а манипулирование ими осуществляется на базе эвристических правил, сформулированных экспертами.
Главное достоинство ЭС - возможность накапливать знания, сохранять их длительное время, обновлять и тем самым обеспечивать относительную независимость качества функционирования технических систем от уровня квалификации обслуживающих специалистов.
47
В данном случае ЭС предназначена для оперативной локализации отказов оборудования локомотива с использованием информации, получаемой как от оператора посредством ее ввода с клавиатуры, так и из подсистемы диагностики, взятой в реальном времени от устройства обработки информации (УОИ) МСУ.
2 Структура и основные функции ЭС "ЭСкадра"
Для решения этой задачи ЭС обеспечивает функции:
• управления правами доступа к функциям ЭС различных категорий эксплуатационного и ремонтного персонала;
• реализации (совместно с УОИ МСУ) тестовых режимов работы оборудования тепловоза (включения/отключения релейно-контакторной аппаратуры посредством управления дискретными выходами (ключами), имитации срабатывания аппаратов посредством программного изменения дискретных входов, управления аналоговыми выходными каналами);
• сохранения всех регистрируемых параметров в момент получения тревожного сообщения;
• формирования БЗ (последовательности проверок) по разделам знаний (тестам) без изменения программного кода;
• поддержки баз данных для разных категорий эксплуатационного и ремонтного персонала;
• формирования тестов как на базе тревожных сообщений, формируемых МСУ, так и не связанных с ними, но необходимых для проверки различных групп оборудования;
• возможности добавления или исключения отдельных разделов БЗ (тестов) без изменения других разделов;
• автоматического формирования и отображения списка разделов (зарегистрированных в базе тестов) при старте ЭС;
• краткого описания каждого из зарегистрированных в базе тестов;
• автоматических (без участия пользователя) проверок, связанных с анализом данных подсистемы диагностики МСУ;
• отображения процесса выполнения теста и обеспечения возможности перехода к каждому его шагу (проверке);
• сохранения протокола тестирования и возможности его последующего просмотра.
Структура ЭС «ЭСкадра» представлена на рисунке.
В ЭС используется фреймовая модель хранения знаний. Каждый фрейм представляет собой описание элементарной проверки. Совокупность фреймов, описывающих элементарные проверки для контроля одного вида оборудования и последовательность их выполнения, образуют тест, который
48
БЗ
Структура встроенной экспертной системы
является минимальной структурной единицей хранения знаний в экспертной системе. Каждый тест хранится на диске в виде бинарного файла, сформированного по определенным правилам. Совокупность таких файлов (тестов) составляет базу знаний ЭС.
Поскольку ЭС «ЭСкадра» является частью программного обеспечения бортового (пультового) дисплейного модуля, обладающего ограниченной производительностью, разработчики сознательно ушли от использования системы управления базами данных. В оперативную память модуля подгружается только файл выбранного теста. Для поддержания актуальных списков тестов и их обновления разработаны специальные программные решения.
В системе поддерживаются разные базы знаний для ремонтного и эксплуатационного персонала (локомотивных бригад) и с учетом уровня их компетенции и характера решаемых задач. Целью тестов для локомотивных бригад является не локализация и устранение отказа, а временное восстановление работоспособности локомотива (возможно, с ухудшением некоторых его потребительских свойств), чтобы обеспечить возможность его прибытия с поездом в пункт назначения (исключить порчу в пути следования и брак в работе) и дальнейшее проследование до ремонтного депо.
Механизм логического вывода - механизм рассуждений, оперирующий знаниями и информацией с целью получения новых данных из знаний и других данных, имеющихся в базе данных. В ЭС «ЭСкадра» этот механизм реализован в виде четких алгоритмов выполнения элементарных проверок каждого теста. Алгоритм задается адресами (номерами) элементарных проверок, на которые выполняется переход в зависимости от результата (поло-
49
ч w •у /• w w
жительного или отрицательного) текущей проверки. Конечной точкой такого продвижения является заключение о причине отказа или о текущем состоянии группы оборудования.
Заключение
Разработанная ЭС позволяет создать отраслевую структуру накопления и распространения знаний, которая повысит коэффициент готовности локомотивов за счет исключения непроизводительных пробегов локомотивов (до основного депо для выполнения ремонта) и сокращения времени простоя в ожидании ремонта.
© Ким С. И., Харитонов В. И. Долганова Е. В., Ким С. В., 2014
50
