Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Одним из важнейших этапов технологического процесса производства сложных технических объектов специального назначения и поддержания их в заданной степени технической готовности к применению по назначению является этап контроля и диагностирования техническою состояния (ТС). Указанные объекты, характеризуются наличием дискретных и непрерывных устройств, что позволяет рассматривать их как гибридные специального назначения (ГО). Контроль и диагностирование ГО на завершающем этапе производства реализуется с применением автоматизированной системы контроля и диагностирования (АСК). Исключительная важность этих процессов определяется также и тем, что они являются основной информационной компонентом обеспечения заданного уровня технической готовности ГО на протяжении всею жизненного цикла. АСК в совокупности с ГО образует систему технического диагностирования (СТД). Рассматривая этап контроля и диагностирования в СТД как компоненту технологического процесса, обеспечивающего требуемый уровень технической готовности ГО в произвольный момент времени, необходимо отметить, что отмеченный обобщенный показатель надежности ГО находится в существенной зависимости от показателей качества организации процессов диагностирования в СТД.
Анализ СТД ГО. позволяет утверждать, что актуальность задач контроля и диагностирования неизменно возрастает, что обусловлено следующими фактами:
Современный этап развития ГО характеризуется устойчивыми тенденциями к их функциональному, структурному и конструктивному усложнению, что является следствием расширения функциональных возможностей ГО, которое обусловлено возросшими требованиями х способам их целевого применения; обеспечения безопасности эксплуатации.
Следствием усложнения ГО является существенное возрастание сложности АСК. что объясняется ее универсальностью и широкой номенклатурой ГО.
Отсутствие должного финансирования привело к сворачиванию ряда программ по всестороннему обеспечению надежности.
Следствием конверсионных мероприятий, проводимых на предприятиях, ранее ориентированных только на производство продукции специального назначения, в большинстве случаев является явное снижение ее надежности. В частности эти негативные явления имеют место при производстве электрорадиоэлемситов (ЭРЭ), используемых при производстве аппаратуры контроля ГО.
Диагностический аспект усложнения элементов СТД ГО проявляется возникновением неіривиальньїх диагностических задач, решение которых при существующем математическом и информационном обеспечении представляет существенные трудности, а в некоторых случаях практически невозможно.
Дія широкономенклатурного и мелкосерийного производства компонентой базы, используемой при производстве узлов АСК и ГО, вследствие флуктуации технологическою процесса характерен разброс параметров. На практике имеют место случаи, когда изготовленные по одной и той же документации ЭРЭ существенно отличаются по показателям качества. Еще в большей степени указанный аспект проявля-
2 ется при изготовлении непрерывных устройств. Следствием этого является: 1) оригинальный характер отказов, свойственный партиям изделий, 2) динамическое распределение отказов с течением времени эксплуатации, а также 3) возникновєеіиє неисправностей, которые, будучи различными по своей природе, имеют практически одинаковое внешнее проявление.
Указанные выше факты являются предпосылками проблемы математического обеспечения эффективного функционирования системы ЛСК ГО с точки зрения оценки ее адаптационных свойств. Данный аспект проблемы служит основой для применения при разработке математических моделей (ММ) и процедур оценки ТС ГО адаптационного подхода.
С учетом изложенного 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.
Вопросы оптимизации процедур контроля параметров ЭРЭ глубоко исследованы в трудах Безродного Б.Ф., Фомина Я.Л., Тарловсвого Г.Р. Отдельные вопросы практического применения адаптивного управлення для повышения качества функционирования технических систем исследованы в трудах Даннлюка С.Г., Ванюшина В.М. Однако, разработанные ими методы не учитывают специфику условной наблюдаемости объектов контроля и управления, что является особенностью функционирования СТД ГО.
Проблемная ситуации определяется противоречием между необходимостью повышения качества функционирования СТД ГО на основе адаптации диагностических моделей и процедур к условиям решаемых диагностических задач, и невозможностью практической реализации адаптивного подхода на основе имеющегося диагностического обеспечения СТД ГО.
Цель исследования — повышение качества функционирования автоматизированной системы контроля и диагностирования в процессе оііенки ТС ГО.
Объектом исследований являеіся 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:
[.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 систе
мы ЛСК - ГО.
Разработка методики оценки структурно-параметрического соответствия (01С) при адаптивном управлении процессом контрит ТС в СТД ГО.
Разработка реализации системы поддержки поиска неисправностей (СППН) в ЛСК ГО.
Основные результаты исследования, представляемые к защите:
Математическая модель процесса адаптивного управления качеством функционирования СТД ГО.
Методика адаптивного управления процессом контроля и диагностирования ТС ГО.
Методика оценки СПС при адаптивном управлении процессом контроля ТС ГО.
Достоверность результатов, полученных в диссертационной районе 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. Ю.И.Журавлев. Э.М.Браверман, И.Б.Мучник) и др. Математический базис адаптации диагностических процедур АСК ГО построен на основе развития математического аппарата управляемых случайных процессов, разработанных в трудах В.Г.Сраговича, Н.П.Бусленко, Л.Г.Евлэлова. Достоверность полученных результатов подтверждается обоснованием исходных положений; математической формулировкой задачи исследования; доказательством основных положений работы, оформленных в виде утверждений; проведением компьютерного моделирования.
Научная новизна и теоретическая значимость работы состоит 1) в том, что разработана ММ 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, прояыиющуюся 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, подверлію-щаяся случайным внешним дестабилизирующим воздействиям. Время устранения отказов, являющихся следствием этого, имеет случайный характер. Поэтому процесс восстановления работоспособного состояния 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 [фи создании перспективной АСК ГО позволяет повысить качество ее функционирования системы. Практическая значимость ММ процесса адаптивного управления качеством функционировании АСК ГО заключается в разра-
богке формальною алгоритма вычисления вероятностей возможных ТС, которые используются в последующих актах контроля и диагностирования н качесгве априорной диагностической информации. Практическая ценность также подтверждается разработанной СППН в блоках штатной системы АСКТАКТ51.
Апробация и публикации но теме работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на Межве до метенных конференциях «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных систем» (г.Серпухов, 2003) [12, 13 - 15, 16], I Всероссийской научно-практической конференции «Информационные технологии в образовании, науке и производстве» (г. Серпухов, 2007) [8, 9, 10], VI Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы информатизации социальных систем, региональный аспект» (г. Чебоксары, 2008) [11].
По теме диссертации опубликованы 21 работа, из которых 16 являются основными. Из них 6 публикаций в изданиях, входящих в перечень ВАК («Информационные технологии в проектировании и производсіве» [1], «Извесіня Института инженерной физики» [2 - 5], «Информатика и образование» [6]).
Внедрение результатов исследований. Результаті,! диссертационных исследований реализованы и внедрены в ОАО «Ратеп» (г. Серпухов), и группе компаний «Автомир» (г.Москва), ИИФ РФ (г. Серпухов), в/ч 25711 (Москва, К-510), а также в учебном ігроцессе Серпуховском ВИ РВ (г. Серпухов).
