Адаптивное управление качеством функционирования системы технического диагностирования гибридных объектов

Актуальность темы

диссертации. Необходимость соответствия структуры аппаратуры контроля структуре проверяемых объектов и задачам, определяемым условиями их эксплуатации, предопределила непрерывность процесса совершенствования системы технического диагностирования (СТД) гибридных технических систем (ГО). Для выявления основных тенденций отмеченного процесса целесообразно рассмотреть этапы совершенствования аппаратуры контроля ГО как основной части СТД ГО.

Первый этап (1953 — 1957 г. г.) характеризуется использованием для контроля ГО специальных контрольно-измерительных приборов, конструктивно объединенных в лабораторные установки. Их эксплуатация требовала высокой квалификации обслуживающего персонала, а процесс контроля технического состояния ГО с их помощью был сходен с лабораторным экспериментом. Аппаратура контроля на этом этапе отличалась громоздкостью, низкой степенью унификации и практически полным отсутствием автоматизации.

Второй этап (1958 — 1965 г. г.) характеризуется использованием малогабаритных пультов (стендов), каждый из которых был предназначен для контроля отдельного параметра ГО.

Третий этап (начиная с 1965 г.) был отмечен переходом на новую элементную базу — полупроводниковые приборы и применением для контроля (диагностирования) ГО автоматизированной аппаратуры контроля, конструктивно исполненной в виде стенда. В основу его функционирования [69] был положен принцип логического управления. Эту автоматизированную систему контроля (АСК) от предыдущей аппаратуры контроля ГО отличала более высокая степень универсальности и надежности.

Принципиальное отличие аппаратуры контроля четвертого поколения ТАКТ51−01 (середина 80-х г. г.) состоит в использовании в ее составе для целей контроля и обработки измерительной информации специализированной ЭВМ — блока вычислителя цифрового ТАКТ51.51.000. С ее использованием значительно возросли точность измерений, быстродействие и надежность АСК ГО. Применение внешних накопительных запоминающих устройств расширило функциональные возможности аппаратуры. В наибольшей степени внедрению ЭВМ в АСК ГО [27] способствовало использование агрегатированного принципа ее построения.

Таким образом, развитие средств контроля и диагностирования в области программно-аппаратного обеспечения процесса оценки технического состояния ГО осуществлялось и продолжает осуществляться по пути наращивания управ-ляюще-вычислительного потенциала [33].

Ретроспективный анализ аппаратуры, применяемой для их контроля и диагностирования ГО, позволяет утверждать, что актуальность задач контроля и диагностирования неизменно возрастает. Этот вывод основывается на следующих фактах:

1. Современный этап развития ГО характеризуется устойчивыми тенденциями к их функциональному, структурному и конструктивному усложнению. Эти тенденции являются следствием, во-первых, расширения функциональных возможностей ГО, которое обусловлено возросшими требованиями к способам их применения, а во-вторых, обеспечения заданных показателей безопасности эксплуатации, как в обычных, так и экстремальных условиях.

2. Следствием усложнения ГО как объектов контроля и диагностирования является в еще большей степени возрастание сложности аппаратуры контроля, что объясняется ее универсальностью и достаточно широкой номенклатурой ГО.

3. Характерное для настоящего периода отсутствие должного финансирования, а также сокращение числа организаций, участвующих в эксплуатации ГО, привело к сворачиванию многих программ по всестороннему обеспечению надежности.

4. Следствием конверсионных мероприятий, проводимых на предприятиях, ранее ориентированных только на производство продукции военного назначения, на данном этапе в большинстве случаев является снижение ее надежности. В частности эти негативные явления имеют место при производстве ЭРЭ, используемых при производстве аппаратуры контроля ГО.

Анализ штатной аппаратуры контроля как элемента существующей СТД показал, что методическую основу алгоритма ее функционирования составляет метод последовательного функционального анализа, а также допущение о возможности только одиночных неисправностей. Эффективность диагностирования на основе этого метода зависит от наличия полных и достоверных априорных данных о надежности функциональных элементов (ФЭ) ГО и аппаратуры контроля в виде законов распределения и их параметров. Этот подход был оправдан при ограниченной сложности объектов диагностирования и всестороннем «надежностном» обеспечении эксплуатации ГО и аппаратурыконтроля. Как уже отмечалось, выполнение указанных выше требований в настоящих условиях возможно далеко не всегда.

Необходимость повышения диагностической эффективности процесса оценки технического состояния ГО требует пристального внимания к алгоритмическому обеспечению автоматизированной системы контроля, которая применяется для его реализации.

В ряде публикаций [4, 40, 77, 80], посвященных диагностическому аспекту надежности, отмечается, что для широкономенклатурного и мелкосерийного производства компонентой базы вследствие флуктуаций технологического процесса характерен неизбежный разброс параметров, а также показателей надежности. На практике бывают случаи, когда изготовленные по одной и той же документации образцы электрорадиоэлементов (ЭРЭ) существенно отличаются по показателям качества [40, 78]. Еще в большей степени указанный аспект проявляется при изготовлении технических устройств и систем, имеющих непрерывную природу. Необходимо отметить и то немаловажное обстоятельство, что условия эксплуатации отдельных образцов ГО и аппаратуры контроля могут существенно отличаться. Этому способствуют различия в климатических параметрах для различных климатических зон, а также особенности внешних локальных воздействий, определяющих, в частности, параметры микроклимата

39]. Следствием этого в эксплуатации является: 1) оригинальный характер отказов, свойственный отдельному изделию, 2) динамическое распределение отказов с течением времени эксплуатации, а также 3) возникновение неисправностей, которые, будучи различными по своей природе, имеют практически одинаковое внешнее проявление.

Указанные факты следует рассматривать как предпосылки проблемы математического обеспечения эффективного функционирования системы АСК ГО с точки зрения оценки ее адаптационных свойств. Данный аспект проблемы служит основой для применения при разработке математических моделей и процедур оценки технического состояния ГО адаптационного подхода.

Проведенный в п. 1.1 анализ свидетельствует о существенном влиянии антропотехнических свойств автоматизированной системы контроля на показатели эффективности оценки технического состояния ГО. В связи с этим при разработке процедур оценки технического состояния ГО следует уделять большее внимание снижению антропотехнического фактора в общем образе диагностической эффективности. Это возможно достичь путем совершенствования процедур оценки технического состояния на основе их адаптации к особенностям диагностируемой ГО.

Поэтому актуальность темы диссертации обусловлена необходимостью решения задачи, имеющей важное народнохозяйственное значение и состоящей в повышении эксплуатационной надежности ГО путем разработки информационно-методического обеспечения адаптивной оптимизации функционирования системы их автоматизированного контроля и диагностирования технического состояния.

С учетом проведенного выше анализа и вышеизложенных предпосылок может быть определена проблемная ситуация, сущность которой приведена ниже.

Проблемная ситуация определяется противоречием между необходимостью повышения качества функционирования СТД ГО на основе адаптации диагностических моделей и процедур к условиям решаемых диагностических зар дач, и невозможностью практической реализации адаптивного подхода на основе имеющегося диагностического обеспечения СТД ГО.

Устойчивая тенденция интеллектуализации АСК ГО приводит к повышению роли математического обеспечения, которое, по существу, и будет определять их облик. Для того чтобы эффективно решать задачи контроля и диагностирования, а, следовательно, и управления качеством функционирования системы АСК ГО, необходимо глубоко и всесторонне исследовать данный процесс. Результатом указанных исследований должна быть совокупность математических моделей, процедур, алгоритмических средств, позволяющая эффективно реализовать функции по обработке диагностической информации.

С учетом приведенных результатов анализа состояния решаемой научной проблемы может быть сформулирована цель исследований.

Цель исследования — повышение качества функционирования автома- - тизированной системы контроля и диагностирования в процессе оценки ТС ГО.

Объектом исследований является СТД ГО, а предметом — математические основы построения адаптивных процедур оценки ТС.

Научная задача состоит в разработке комплекса научно-обоснованных модели и методик как основы адаптивной оптимизации функционирования системы автоматизированного контроля и диагностирования технического состояния ГО при их разработке, производстве и эксплуатации.

Задачи исследования. Для достижения сформулированной цели исследования в диссертации решены следующие задачи:

1. Анализ состояния проблемы обеспечения эксплуатационной надежности СТД ГО.

2. Разработка математической модели процесса адаптивного управления качеством функционирования СТД ГО.

3. Разработка методики адаптивного управления процессом оценки ТС системы АСК — ГО.

4. Разработка методики оценки структурно-параметрического соответствия (СПС) при адаптивном управлении процессом контроля ТС в СТД ГО.

5. Разработка реализации системы поддержки поиска неисправностей (СППН) в АСК ГО.

Основные результаты исследования, представляемые к защите:

1. Математическая модель процесса адаптивного управления качеством функционирования СТД ГО.

2. Методика адаптивного управления процессом контроля и диагностирования ТС ГО.

3. Методика оценки СПС при адаптивном управлении процессом контроля ТС ГО.

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе основывается на том, что анализ состояния и путей решения поставленной научной задачи проведен с учетом ее актуальности, при ее решении был использован методологический аппарат, разработанный в трудах признанных ученых (К.Гаусс, У. Гренандер [17], Ю. И. Журавлев [36, 37], Э. М. Браверман [8], И. Б. Мучник [8]) и др. Математический базис адаптации диагностических процедур АСК ГО построен на основе развития математического аппарата управляемых случайных процессов, разработанных в трудах В. Г. Сраговича [72], Н. П. Бусленко [9], Л. Г. Евланова [32]. Достоверность полученных результатов подтверждается обоснованием исходных положенийматематической формулировкой задачи исследованияясной формулировкой вводимых в работе и используемых при разработке теоретических положений дефиницийстрогим математическим доказательством основных теоретических положений работы, оформленных в виде утвержденийпроведением компьютерного моделирования.

Научная новизна и теоретическая значимость работы состоит 1) в том, что разработана математическая модель процесса адаптивного управления качеством функционирования АСК ГО как управляемой регулярной конфигурации- 2) в разработке математических процедур управляемых условных случайных марковских процессов, позволяющего учесть и формализовать специфику объекта исследования, проявляющуюся в условности наблюдения действительных состояний элементов системы. При этом в отличие от реализуемого в существующей аппаратуре контроля ГО, в диссертационной работе предложен подход, при котором ГО и средства его контроля рассматриваются как целостная, объединенная общей целью функционирования система, подвергающаяся случайным внешним дестабилизирующим воздействиям. Время устранения отказов, являющихся следствием этого, имеет случайный характер. Поэтому процесс восстановления работоспособного состояния (выявления и устранения неисправностей) рассмотрен как свойственная АСК ГО адаптационная способность поддержания работоспособного состояния, реализуемая при ее техническом обслуживании.

Практическая значимость работы обусловлена тем, что реализация разработанных моделей и процедур при создании перспективной АСК ГО позволяет повысить качество ее функционирования системы. Практическая значимость математической модели процесса адаптивного управления качеством функционирования АСК ГО заключается в разработке формального алгоритма вычисления вероятностей возможных технических состояний, которые используются в последующих актах контроля и диагностирования в качестве априорной диагностической информации. Свидетельством практической ценности научных исследований также является разработанная система поддержки поиска неисправностей в блоках штатной системы ТАКТ 51 при ее самоконтроле.

Апробация и публикации по теме работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на Межведомственных конференциях «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных систем» (г. Серпухов, 2003) [97, 100 — 102, 104], I Всероссийской научно-практической конференции «Информационные технологии в образовании, науке и производстве» (г. Серпухов, 2007) [87, 90], VI Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы информатизации социальных систем: региональный аспект» [91, 94, 95].

По теме диссертации опубликована 21 работа, из которых 16 являются основными. Из них 6 публикаций в изданиях, входящих в перечень ВАК («Информационные технологии в проектировании и производстве» [86], «Известия Института инженерной физики» [85 — 93], «Информатика и образование» [96]).

Внедрение результатов исследований. Результаты диссертационных исследований реализованы и внедрены в ОАО «Ратеп» (г. Серпухов), в группе компаний «Автомир» (г.Москва), ИИФ РФ (г. Серпухов), в/ч 25 711 (Москва, К-510), а также в учебном процессе Серпуховском ВИ РВ (г. Серпухов).

Диссертация имеет объем 161 страницу (46 рис., 1 табл.) и состоит из списка сокращений, введения, трех разделов, заключения, списка литературы (114 наименований).

Выход

Рис. 3.27. Реализация ввода диагностической информации: «Номер перфоленты», «Код ОПЕРАЦИИ», «Код РЕЗУЛЬТАТА»

Рис. 3.28. Контроль правильности ввода диагностической информации: «Номер перфоленты», «Код ОПЕРАЦИИ», «Код РЕЗУЛЬТАТА»

4 «'» ' «» ' «».. ' '" Г Проверочная опреацил М"1

— ,.,

1 Передайте управление на ЯСОП опреацию № 1 п/л ТАКТ 51.004−50 ¦ •:':¦¦ -Г;

1 Результат Д.0-. Действия оператора ж -' «': — /"Ч- ;

РУЧН ОПЕРЯСОП N-'13 ¡-ДО № 2 1Г* :

РУЧН ОПЕРЯСОП N'12 ¡-Д0№ 3 ' г

1 —: «Назад. Г~Далее" — ] - -:' Зыход I тм^

Рис. 3.29. Рекомендации по выполнению ручных диагностических операций и выбору альтернативы в зависимости от ее результатов

Замените плату (пл) УБВТИ

Результат Л 0

Нажмите кнопку

Действия операторам

I ДО № 4 г ' ''¦'¦.'.: ¦•" - «Назад (Далее», 1 • Выхгд, .

Рис. 3.30. Рекомендации по замене неисправного элемента и восстановлению

П|)онс|)очкая омреация № 4

Повторите фрагмент 1.2

Результат ДО. 1 Действия оператора '• '

Н ажмиге кнопку далее ¦ ¦ Г ¦.¦•!¦ «Назад [ Далее>>| Выход

Рис. 3.31. Рекомендации по проверке восстановленного работоспособного состояния АСК ТАКТ 51

Представление о5 глубине информационного сопровождения процесса поиска неисправности и восстановления исправного состояния АСК ТАКТ 51 можно получить на основе анализа цепочки диагностических «окон» СППН при восстановлении работоспособного состояния системы, вызванной неисправностью платы УБВТИ. Следует обратить внимание, что на каждом из шагов оператор имеет необходимую диагностическую информацию, а завершением процесса восстановления работоспособности АСК ТАКТ 51 является требование (рис. 3.31) о выполнении фрагмента программы самопроверки, успешность прохождения которого гарантирует правильность восстановления работоспособности АСК ТАКТ 51.

В заключение данного подпункта еще раз следует подчеркнуть основные достоинства этой базы данных:

1) Информация, хранящаяся в БД, достоверна, поскольку представляет собой определенным образом подготовленные стандарты.

2) Информация, содержащаяся в БД, характеризуется полнотой, так как данные, подлежащие обработке, заносится в базу без каких-либо сокращений.

3) БД лишена избыточности, информация фиксируется в базе только один раз и может быть использована многократно в самых различных ситуациях.

4) Структура и организация БД таковы, что есть возможность быстрого внесения необходимых изменений или обновления содержащейся информации.

5) В БД реализована возможность хранения в одном файле всей необходимой информации, относящейся к поиску неисправностей в периферийных блоках АСК ГО.

6) Информация в БД разнесена по таблицам, каждая из которых отвечает определенной тематике.

7) В БД реализован принцип модульности, который предполагает, что база должна быть разбита на несколько унифицируемых блоков, которые можно модернизировать и заменять по отдельности, а таблицы, подготовленные для одной базы данных, можно было бы использовать и в других.

3.5. Влияние системы поддержки на эффективность поиска неисправностей в периферийных блоках АСК ТАКТ 51

В соответствии с результатами анализа (см. п. 1.1.2) СТД ГО представляет собой антропотехническую систему, качество функционирования которой находится в зависимости от операционной работоспособности персонала [79]. Разработанная СППН в блоках АСК ГО ТАКТ 51 позволяет снизить влияние на качество функционирования СТД ГО антропотехнических факторов СТД.

Деятельность операторов, осуществляющих поиск и устранение неисправностей в блоках АСК ГО ТАКТ 51, сводится к выполнению набора предписаний, образующих некоторый детерминированный алгоритм действий сообразный сложившейся диагностической ситуации.

На основании этих соображений расчет вероятности безошибочного и своевременного выполнения работы за время I можно производить по следующей формуле [79]:

О при / <

4(0= ±.(, 0) (3−1)

1-е при где *0 = та -0,7аа, тЛ, сга — математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение времени безошибочного выполнения алгоритма, определяемые из опыта.

Выделим из общего алгоритма работ, выполнение которых диктуется необходимостью отыскания и устранения неисправностей, участок, непосредственно связанный с анализом информации, хранящейся в инструкции по отысканию неисправностей ТАКТ 51. Это обосновано тем, что СППН предназначена для выполнения именно этого участка общего алгоритма. На основании экспериментальных результатов, полученных при проведении занятий по отысканию неисправностей в периферийных блоках штатной АСК ГО ТАКТ 51, среднее значение времени анализа соответствующей информации и его среднее квадратическое отклонение при удовлетворительном уровне подготовки персонала (ав да 6) — т’я составляет 2 минуты 35 секунд, <�у'л — 32 секундыпри хорошем уровне подготовки персонала (ав да 10) — т" составляет 1 минуту 7 секунд, сг1 — 11 секунд. Среднее время выполнения отмеченного участка алгоритма с использованием разработанной системы поддержки определяется средним временем ввода исходной диагностической информации. При этом т!" составляет

12 секунд, < -2 секунды. Тогда *'" = 155 -0,7 • 32 = 132,6 (сек.) — = 67−0,7 • 11 = 59,3 (сек.) — ^ = 12 — 0,7 • 2 = 10,6 (сек.). На рис. 3.32 приведены графики зависимостей своевременного и безошибочного поиска неисправностей в периферийных блоках АСК ТАКТ 51, построенные в соответствии с полученными данными.

Рис. 3.32. Графики вероятности своевременного и безошибочного выполнения алгоритма поиска неисправности

Найдем время, необходимое для выполнения алгоритма поиска неисправностей с вероятностью операционного сбоя не превышающей Рош = 0,1 = 0,9). Это время составляет: для персонала с удовлетворительным уровнем подготовки — 206 сек.- с хорошим уровнем подготовки — 84 сек.- для персонала, использующего разработанную систему поддержки — 14 сек. Приняв время выполнения алгоритма поиска неисправностей персоналом, имеющим хорошую подготовку, с вероятностью ошибки Рош <0,1 за регламентируемое, на основании полученных данных можно оценить приращение вероятности безошибочных исходов, достигнутое вследствие применения разработанной системы поддержки — ААа ($ 9) = 0,1. Сокращение времени со значения г?'9 (г⁹) до значения, позволяющего персоналу, используя систему поддержки безошибочно выполнять алгоритм, составляет Д^'9 = - = 84 — 25 = 59 сек. (А = г, 0'9

4'° =206−25 = 181 сек.).

Следует отметить, что в данном случае не учитывались временные затраты на операции по восстановлению работоспособности системы. При этом в случае ошибочности решений на этапе непосредственного анализа диагностической информации и принятия решения о потенциально возможной неисправности, т. е. выбор пути продолжения алгоритма по восстановлению работоспособности системы, временные потери возрастают на порядок. Если же принять во внимание требование ЭТД* по повторной реализации программы проверки работоспособности после проведения восстановительных операций, то порядок временных потерь при ошибочном решении возрастает уже до двух.

Исследование эффективности функционирования СТД ГО было проведено по информационному показателю

3.2)

-" ид. где /реал. — информация о состоянии объекта, обеспечиваемая СТД- /ид. — информация о состоянии объекта, которую обеспечила бы идеальная СТД свободная от погрешностей и не отказывающая.

Пусть СТД] - штатная СТД, а СТДд — СТД, реализующая адаптивный подход к качеству функционирования. Тогда для СТД1 имеем

Е I ЕФ/КЫ Юв2 X 2*",) уу ^ ЕтвЕк е, еЕтЕтеЕк е, еЕт ^ ^

Р (е/)1оё2Р (е/) /=1 где Р (е) — вероятность отказа /-го ФЭ, Р (е1) = ¿-¡-/А, Л = Е/нЛ1, здесь Л/ - интенсивность отказов /-го ФЭ, Л — интенсивность отказов объекта в целомЕ^ — к-й КННАГ] - число КННЕт е Ек (У] Л, = А т) — Р[*(

2>Ы1оё2/>(е/)

1= где К2 — число КНН, эквивалентных соответствующим классам системы СТДь $

К.22 ~ число КНН, выделенных СТДг из соответствующих классов СТДь Р2 (е¡-) — вероятность соответствия исходному образу образа, формируемого СТД2 с помощью интеллектуальных средств.

Для оценки сложности объекта использован показатель

Рсш=—ЪГ77гЕ Е^-1' (3'5>

М М та =1 тТ = 1 где Мв и Мт — соответственно число висячих и тупиковых вершин в графе структуры объектар «1п т — число различных путей, ведущих от пг в-й висячей в ш Т—ю тупиковую вершину графа структуры объекта.

Проведенный вычислительный эксперимент показал (рис. 3.33), что продуктивность использования диагностической информации АСТД по сравнению с обычной СТД, выше. Причем это преимущество все ощутимее при возрастании сложности диагностируемых объектов, а также объема и качества диагностической информации.

Ш W ^ W W 30 n

1223 ii.h.I Е&а n. ii 21 ы л.н.22 Pcom

Рис. 3.33. Гистограмма зависимости W = f (pcom) Выводы

В данном разделе диссертационной работы представлены результаты практической реализации положений по разработке системы поддержки поиска неисправностей в АСК ГО. Предложенный комплекс программных реализаций представляет собой основу системы поддержки поиска неисправностей АСК ГО.

Разработанные программные реализации построены с учетом формализмов, присущего языку программирования высокого уровня Delphi, который принадлежит к числу наиболее эффективных традиционных языков программирования и использование которых, по авторитетному мнению президента Ассоциации искусственного интеллекта проф. Э. В. Попова, является перспективным.

Для обеспечения возможности использования в АСК ГО диагностической и технической информации, которая при организации контроля и диагностирования действующей системы технического диагностирования АСК ГО хранится и используется в буквенно-цифровой форме (инструкции по эксплуатации, поиску неисправностей) с использованием инструментальных средств одной из наиболее эффективных СУБД Access разработана база данных.

Для обеспечения возможности взаимодействия двух систем на основе средств системы программирования Delphi разработаны необходимые процедуры обмена.

Применение разработанной системы поддержки поиска неисправностей позволило повысить вероятность своевременного и безошибочного выполнения алгоритмасвязанногос анализом диагностической^ информации, персоналом сравнительно высокой квалификации «10) с 0⁹ до 1, сократив при этом необходимое для анализа время с 84 сек. до 25 сек. При этомв случае ошибочности решений на этапе непосредственного анализа диагностической информации и принятия решения о потенциально возможной неисправности, т. е. выбор пути продолжения алгоритма по восстановлению работоспособности системы-, временные потери возрастают на порядок. Если же принять во внимание требование ЭТДпо* повторной? реализациипрограммы проверки работоспособности после проведения? восстановительных операций, то порядок временных потерь при ошибочном решении возрастает уже до двух.

Вычислительный эксперимент по исследованиювлияния: адаптивного подхода на качество функционирования СТД-ГО свидетельствует, о повышении: продуктивности использования-диагностической информации адаптивной СТД по сравнению с обычной" СТДПричем это преимуществопроявляется тем сильнее, чемвыше сложность, диагностируемых объектов, а также объем диагностической информации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Настоящая диссертационная работа посвящена решению актуальной научной задачи по разработке адаптационных процедур как основы для учета в процессе оценки технического состояния особенностей ГО и повышения адекватности диагностических моделей автоматизированной системы контроля реальным объектам оценки технического состояния.

В первом разделе диссертации проведен анализ обеспечения эксплуатационной надежности системы технического диагностирования гибридных объектов специального назначения. При этом в качестве основных факторов, влияющих на этот процесс являются следующие:

1. Поиск и устранение неисправностей в АСК ТАКТ 51 производится путем выполнения определенной последовательности диагностических операций и последовательной замены функционально связанных блоков, плат, жгутов из состава запасных изделий и принадлежностей (ЗИП) с последующей проверкой работоспособности. Основной формой представления информации в инструкции по поиску неисправностей АСК ТАКТ 51 являются таблицы, в которых приведены описания неисправностей в выбранных признаках и указаны соответствующие им неисправности или действия, выполнение которых позволяет установить имеющуюся неисправность. Вместо конкретных действий в таблицах могут быть указаны пункты инструкции по поиску неисправностей АСК ТАКТ 51, в которых изложена методика выполнения тех или иных диагностических операций.

2. В основу построения программ контроля и поиска неисправностей положено предположение о возможности только одиночных неисправностей. Допущение, которое в условиях эксплуатации АСК ТАКТ 51 далеко за пределами первоначально рассчитанных и установленных разработчиком гарантийных сроков является далеко не бесспорным и зачастую не подтверждается практикой эксплуатации системы.

3. В существующая система информационного обеспечения процесса проверки работоспособности и отыскания неисправностей в АСК ТАКТ 51 и системе технического диагностирования, в состав которой она сама входит, является несовершенной.

4. При отыскании неисправностей более в 80% случаев оператор правильно выполнив все диагностические операции в соответствии с существующими инструкциями по эксплуатации и поиску неисправностей сталкивается с необходимостью выбора одного из некоторого ограниченного множества подозреваемых неисправных элементов, типовых элементов замены (ТЭЗ) (множество неразличимых неисправностей).

5. Порядок выполнения диагностических операций при выборе действительной неисправности из множества неразличимых, который задан в инструкции по поиску неисправностей, определен на основе данных о надежности функциональных элементов, используемых в АСК ТАКТ 51, более чем двадцатилетней давности и не учитывает современные факторы деградации и девиации показателей надежности электронной компонентной базы.

6. Для системы эксплуатации АСК ТАКТ 51, а также ГО проверяемых с ее участием характерно устойчивая тенденция к общему снижению квалификации операторов (см. п.п., что в свою очередь усиливает в общей системе обеспечения эксплуатационной надежности АСК ТАКТ 51 влияние факторов 1−4.

При исследовании модели операционной работоспособности системы технического диагностирования гибридных объектов специального назначения было подтверждено значительное влияние на показатели системы технического диагностирования не только ее информационно-технических характеристик, но и антропотехнических свойств операторов, являющихся неотъемлемой принадлежностью системы. Причем степень их влияния существенно возрастает в нештатных режимах эксплуатации.

Рассмотрена проблема разработки адаптивных процедур контроля автоматизированной системы оценки технического состояния гибридных технических систем как одного из необходимых условий повышения эффективности диагностических процессов.

Разработан подход к управлению техническим состоянием АСК ГО. Под управлением техническим состоянием системы АСК ГО понимается целенаправленный процесс по контролю технического состояния АСК ГО, управлению параметрами функциональных элементов аппаратуры контроля и структурой системы АСК ГО с целью поддержания характеристик системы на требуемом качественном уровне. Качество [20, 78] представляет собой совокупность свойств, характеризующих способность системы выполнять задачи, определяемые целью ее создания. Основной целью функционирования СТД ГО является обеспечение работоспособности ГО. На основе анализа показателей диагностирования [23, 73, 74] можно заключить, что для системы АСК ГО главными показателями качества являются полнота обнаружения и глубина поиска неисправностей, продолжительность и достоверность контроля (диагностирования), а также надежность.

Принимая во внимание, что перечисленные выше показатели находятся в определенной функциональной зависимости от параметров системы АСК ГО, при разработке математической модели адаптивного управления техническим состоянием АСК ГО использован подход, предложенный в [45] в основе которого лежит понятие о структурно-параметрическом соответствии.

При этом под структурно-параметрическим соответствием понимается оценка разности текущего значения параметра <1,(0 и его математического ожидания М[с?,(/)].

В связи с тем, что система АСК ГО относится к сложным стохастическим системам, ее качество следует оценивать, используя вероятностные показатели. Однако приведенные выше показатели больше применимы для оценки технического состояния отдельных функциональных элементов контролируемого объекта, характеризующихся, как правило, одним контролируемым параметром. Для всего объекта целесообразно использовать показатель, характеризующий его способность пребывания в определенном качественном состоянии. В общем случае показатель должен характеризовать степень параметрического и структурного соответствия объекта контроля и управления изначально заданным требованиям.

Основу управления техническим состоянием системы АСК ГО составляют следующие принципы [20, 28]: 1) абдукции при наблюдении состояния системы АСК ГО- 2) прецедентное&tradeпри идентификации характеристик системыАСК ГО- 3) интеграции при накоплении диагностической информации о системы АСК ГО- 4) рациональности при адаптивном управлении техническим состоянием системы АСК ГО.

В диссертации обосновано, что оценка вероятности Рспс должна производиться* с на основе меры, характеризующей близость математических описаний Оокк контролируемого объекта и его эталонной модели Оокот, в качестве которойучитывая природу диагностической информации, имеющей место в СТД использовано расстояние Махаланобиса //нм [20,52,80]. •

Техническое состояниесистемы АСК ГО как сложного объекта целесообразно рассматривать как совокупность подверженных изменению в процессе производства и эксплуатации свойств, характеризующих степень его функциональной пригодности в заданных условиях целевого применения или место отказа в нем в случае несоответствия любого из этих свойств установленным требованиям [26].

Разработана математическая модель, в рамках которой адаптивное управление качеством функционирования системы АСК ГО понимается как процесс целенаправленного изменения на основе текущей информации параметров и структуры системы, а также управляющих воздействий на нее с целью достижения требуемого значения вероятности структурно-параметрического Рспс соответствия заданным требованиям [20]. Универсальным средством представления объектов управления являются управляемые случайные процессы, задаваемые семейством условных распределений вероятностей, зависящих от управления.

Повышение качества функционирования диагностической системы целесообразно, как показал анализ-, проведенный в первом разделе, на основе интеллектуализации процессов контроля, и диагностирования. При этом важным свойством интеллектуализированных систем является адаптация к изменяющимся условиям внешней среды. Для системы технического диагностирования, основным элементом которой является AGK ГО, в условиях действия факторов, анализ которых произведен в п. 1.1, необходимо иметь процедуры, позволяющие учитывать изменяющиеся характеристики надежности функциональных элементов технических систем системы технического диагностирования.

На основе структурно-параметрического подхода к представлению диагностической информации в базе знаний интеллектуальной системы технического диагностирования разработаны^ адаптивные, процедуры управления качеством функционирования системы АСК ГО:

Предложенные процедуры позволяет учесть и формализовать специфику объекта исследования, проявляющуюся в условности наблюдения в процессе эксплуатации его действительных состояний.

При разработке данных процедур развит математический аппарат управляемых случайных марковских процессов в плане учета условности наблюдения.

В данном разделе диссертационной работы представлены результаты практической реализации положений по разработке системы поддержки поиска неисправностей в АСК ГО. Предложенный комплекс программных реализаций представляет собой основу системы поддержки поиска неисправностей АСК ГО.

Разработанные программные реализации построены с учетом формализмов, присущего языку программирования высокого уровня Delphi, который принадлежит к числу наиболее эффективных традиционных языков программирования и использование которых, по авторитетному мнению президента Ассоциации искусственного интеллекта проф. Э. В. Попова, является перспективным.

Для обеспечения возможности использования в АСК ГО диагностической и технической информации, которая при организации контроля и диагностирования действующей системы технического диагностирования АСК ГО хранится и используется в буквенно-цифровой форме (инструкции по эксплуатации, поиску неисправностей) с использованием инструментальных средств одной из наиболее эффективных СУБД Access разработана база данных.

Для обеспечения возможности взаимодействия двух систем на основе средств системы программирования Delphi разработаны необходимые процедуры обмена.

Применение разработанной системы поддержки поиска неисправностей позволило повысить вероятность своевременного и безошибочного выполнения алгоритма, связанного с анализом диагностической информации, персоналом сравнительно высокой квалификации (ав «10) с 0,9 до 1, сократив при этом необходимое для анализа время с 84 сек. до 25 сек. При этом в случае ошибочности решений на этапе непосредственного анализа диагностической информации и принятия решения о потенциально возможной неисправности, т. е. выбор пути продолжения алгоритма по восстановлению работоспособности системы, вре-• менные потери возрастают на порядок. Если же принять во внимание требование ЭТД по повторной реализации программы проверки работоспособности после проведения восстановительных операций, то порядок временных потерь при ошибочном решении возрастает уже до двух.

Вычислительный эксперимент по исследованию влияния адаптивного подхода на качество функционирования СТД ГО свидетельствует о повышении продуктивности использования диагностической информации адаптивной СТД по сравнению с обычной СТД. Причем это преимущество1 проявляется тем сильнее, чем выше сложность диагностируемых объектов, а также объем диагностической информации.