Концептуальна модель оцінки технічного стану електронного обладнання дискретного і безперервного функціонування.

 

План лекції

1. Експлуатаційні характеристики законів вбудованого самоконтролю.

2. Сутність оптимізації техніко-економічних характеристик засобів вбудованого контролю.

3. Методика побудови концептуальної моделі системи «об’єкт контролю-засіб вбудованого контролю».

 

Для реалізації ефективного процесу діагностування складних як дискретних, так і безперервних блоків ЕА застосовується на конструктивному рівні засоби вбудованого самоконтролю.

Для ефективного впровадження ЗВК необхідно розробити концептуальну модель оцінки технічного стану зазначених блоків.

Розглянемо ситуацію. На підприємстві експлуатується медичне обладнання, до складу якого входять електронні і електротехнічні блоки (модулі), як дискретного, так і безперервного функціонування. Для забезпечення необхідного рівня ефективності блоки МО мають у своєму складі автоматизовані вбудовані засоби контролю. Засобами контролю виконуються оперативна оцінка технічного стану блоків, за результатами якої робиться одне із наступних заключень:

- усі блоки МО знаходяться в працездатному стані (режим контролю працездатності);

- один із блоків МО відмовив і цей блок локалізований (режим діагностування);

- один із блоків МО знаходиться в передвідмовному стані (режим прогнозування).

Інформація про технічний стан блоків відображається на інженерному пульті індикації.

Необхідно визначити оптимальне значення технічних характеристик засобів вбудованого контролю. Підкреслимо, що до функцій ЗВК відноситься: контроль працездатності, діагностування і прогнозування. Природа фізичних відмов блоків носить випадковий характер. Тому, ефективність засобів вбудованого контролю в багатьох випадках визначається рівнем вірогідності процесу вимірювання інформації щодо ТС блоків з подальшою її обробкою. При цьому, блоки класифікуються як об’єкти контролю.

У свою чергу, рівень вірогідності Р(Д) результатів оцінки ТС залежить від рівня надійності R_s елементів ЗВК, а також від ступеня оптимізації процесу збору, обробки і зберігання інформації щодо технічного стану ОК. Враховуючи викладене, елементну базу ЗВК можливо умовно розділити на дві частини: одна частина – вимірювальна, інша - сукупність елементів, які реалізують збір, обробку і зберігання інформації. Враховуючи сучасний рівень розвитку напівпровідникової і мікропроцесорної техніки, не існує принципової складності щодо апаратної реалізації функцій ЗВК. Проте, в процесі проектування і розробки ЗВК фахівці вимушені знаходить рішення оптимізаційних задач відносно визначення ефективних значень Р(Д) і R_s. Справа в тому, що при схемному виконанні ЗВК визначений рівень Р(Д) може бути забезпечений шляхом збільшення кількості елементів, що приводить до зменшення рівня R_s. Проте, за існуючих нормативів ефективності, рівень надійності ЗВК повинен бути, як мінімум, на порядок більше рівня надійності об’єкту контролю. Не менше суттєвим параметром, який визначає ефективність ЗВК, є глибина контролю К технічного стану ОК. В процесі проектування ЗВК в технічному завданні надається перелік контрольних параметрів { } і значення К. при максимальному значенні параметру К =1, рівень вартості ЗВК стає співвіднесеним із вартістю самого об’єкту контролю. Встановлено, що ефективним вважається використання ЗВК в тому випадку, якщо вартість ЗВК складає не більше 1% від вартості об’єкту контролю. Виконуючи вимоги щодо вартості ЗВК, в ОК виявляють ті елементи, які мають великі рівні значення імовірностей відмов. Для розрахунків значень імовірностей використовується статистика відмов елементів ОК. Такими діями можливо суттєво зменшити значення К без суттєвого впливу на значеннях ефективності ЗВК в цілому. Для розрахунку значення К визначається оптимальний склад контрольних параметрів { }, за результатами виміру яких і здійснюється оцінка технічного стану об’єкту контролю. Значення К =0 визначає ситуацію, за якою в ОК має місце відмова елементу, але на початковій множині параметрів { } ця відмова не ідентифікується. У цьому випадку початкова множина { } доповнюється де – якою кількістю параметрів контролю, створюючи при цьому нову множину контрольних параметрів{ }.

Із викладеного виходить, що для створення ефективних засобів вбудованого контролю, які використовуються в блоках МО, необхідно на етапі проектування і розробки визначити оптимальні значення таких параметрів як: надійність елементів ЗВК(R_s); вірогідність результатів оцінки ТС[ Р(Д) ]; глибина контролю(К). Параметри R_s і Р(Д) – сутність технічних характеристик засобів вбудованого контролю; параметр К характеризує рівень контролепридатності об’єкту контролю.

Для визначення якісних і кількісних характеристик зазначених параметрів побудуємо концептуальну модель системи “об’єкт - засіб вбудованого контролю”.

Враховуючи те, що зазначені параметри оптимізації мають спільні імовірнісні ознаки, для визначення їх значень на конкретному рівні необхідно побудувати модель подій системи: об’єкт контролю – засіб вбудованого контролю. Структура такої концептуальної моделі представлена на рис.1.

Рис.1.Концептуальна модель системи «ОК-ЗВК»

 

На структурі концептуальної моделі:

- подія, яка характеризує можливість ідентифікації початкової множини працездатних станів ОК;

 - подія, яка характеризує можливість ідентифікації початкової множини станів відмови ОК;

 - подія, яка характеризує можливість оцінки працездатності стану ОК на де – якій множині контрольних параметрів { };

 - подія, яка характеризує неможливість виконати оцінку працездатного стану ОК на множині параметрів { };

- подія, яка характеризує виконання оцінку працездатного стану ОК на де – якій множині контрольних параметрів { };

 - подія, яка характеризує неможливість проведення оцінки працездатності ОК на множені параметрів { };

 - подія, яка характеризує працездатність ОК;

 - подія, яка характеризує відмову ОК;

 - множина працездатних станів ОК;

 - множина станів несправностей (часткові відмови) ОК;

 - множина станів повної відмови ОК;

 - подія, яка полягає в реалізації ствердження “об’єкт працездатний”;

 - подія, яка полягає в реалізації ствердження “об’єкт відмовив”;

 - подія, яка характеризує працездатний стан елементів вимірювальної частини ЗВК;

 - подія, яка характеризує стан відмови елементів вимірювальної частини ЗВК;

 - подія, яка характеризує працездатний стан елементів системи збору, обробки і зберігання інформації про ТС об’єкту контролю.

 - подія, яка характеризує стан відмови елементів системи збору, обробки і зберігання інформації про ТС об’єкту контролю.

Очевидно, що зазначені події мають випадковий характер, тому для математичного опису функціонування моделі подій використовуються методи та засоби теорії ймовірностей. Враховуючи те, що результати оцінки технічного стану ОК залежать як від технічного стану елементів ЗВК, так і від технічного стану елементів ОК для розрахунків імовірностей кожного із наведених подій необхідно використовувати формулу повної імовірності (формулу Байеса).

 

Контрольні питання

1. В чому полягає сутність застосування засобів вбудованого засобу контролю?

2. Чому задача визначення параметрів ЗВК носить оптимізаційний характер?

3. В чому полягає методика побудови концептуальної моделі системи «ОК-ЗВК»?

 

Рекомендована література [2];[3].