Введение к работе
-
Актуальность проблемы. В последнее время судовые электронные системы и средства управления ими достигли значительной сложности. Высокие требования к качеству и эффективности электроники, определяемые стандартами: ГОСТ 27.003-90 – «Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности»; ГОСТ 27.005-97- «Надежность в технике. Модели отказов»; ГОСТ 27.002-89 – «Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения», повлекли за собой разработку методов проверки и испытаний технического состояния, а также восстановления исправности, работоспособности и правильности функционирования как систем в целом, так и отдельных их компонент.
Определение технического состояния судовой электронной техники и характера его изменения с течением времени является основной задачей в управлении качеством продукции.
Повышение требования к изделиям электроники по стойкости к воздействиям внешних факторов, безотказности, долговечности и другим параметрам качества привело к увеличению трудоемкости испытаний и прогнозированию. Только на долю приемосдаточных испытаний долговечности приходится около 10% трудоемкости изготовления изделий электроники. Опыт показывает, что объем испытаний за пять лет возрастает в среднем в два – три раза. Таким образом, назрела необходимость в автоматизации испытаний и прогнозирования технического состояния.
Автоматизация испытаний дает возможность совместно с прогнозированием:
- повысить техническую эффективность разработок объектов испытаний и уменьшить затраты на их разработку;
- сократить сроки испытаний образцов новой техники;
- повысить оперативность в получении, обработке и использовании информации о качестве изделий электронной техники.
Являясь составной частью автоматизированной системы управления качеством продукции АСУК, автоматизация прогнозирования также как и автоматизация испытаний может рассматриваться как система, выполняющая информационную функцию – обеспечение объективной и достоверной информацией о техническом состоянии судовых электронных изделий, т.е. о качестве изделий электронной техники.
Известно, что изделия, комплектующие электронную аппаратуру на различных этапах их освоения, характеризуются различными показателями надежности. Основные изменения интенсивности отказов происходят в период освоения изделий в опытном производстве. Поэтому возникает проблема раннего выявления и использования резервов качества электронной аппаратуры.
В связи с этим очевидно, что в рамках автоматизированной системы прогнозирования необходимо разработать метод прогнозирования позволяющий ускорить испытания электронной техники. При этом возникает необходимость в разработке теоретических аспектов методов прогнозирования технического состояния изделий судовой электронной техники, а также адаптация их к системе испытаний и прогнозирования.
Повышение качества судовой электронной техники является одной из узловых проблем дальнейшего совершенствования продукции.
Цель работы и задачи исследования. Цель работы повышение достоверности принятия решений при испытаниях и прогнозировании технического состояния средств электронной техники в судовых автоматизированных системах управления.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие основные задачи:
-
Разработка методологических аспектов формирования системы испытаний и прогнозирования технического состояния электронных средств судовых АСУ.
-
Классификация способов и методов распознавания технического состояния электронных средств судовых АСУ.
-
Разработка метода прогнозирования технического состояния, электронных средств систем управления судовыми комплексами, с использованием искусственных нейронных сетей и теории математического программирования.
-
Разработка метода формирования информационного обеспечения испытаний и прогнозирования электронных средств автоматизации управления судовыми техническими комплексами.
-
Разработка комплекса математических моделей динамики изменения технического состояния электронных средств АСУ на базе методов динамического программирования для судовых средств радиоэлектроники.
Объектом исследования является типовой комплекс электронных средств, реализующих функционирование судовых автоматизированных систем управления.
Предметом исследования являются алгоритмы, методы и программное обеспечение технологических процессов управления судовыми комплексами при описании и прогнозировании их технического состояния.
Методы исследования. Методологической и общетеоретической основой исследования являлись методы системного анализа, математического моделирования и программирования, теория интеллектуальных информационных систем, методы планирования эксперимента, теория надежности, математическая статистика, теория распознавания образов, и другие.
Научная новизна результатов, полученных в работе и выносимых на защиту:
Разработаны методологические аспекты формирования системы испытаний и прогнозирования технического состояния электронных средств судовых АСУ.
Классифицированы способы и методы распознавания технического состояния электронных средств судовых АСУ.
Разработан метод прогнозирования технического состояния электронных средств систем управления судовыми комплексами, с использованием искусственных нейронных сетей и теории математического программирования.
Разработан метод формирования информационного обеспечения испытаний и прогнозирования электронных средств автоматизации управления судовыми техническими комплексами.
Обоснован комплекс информативных параметров.
Разработаны методики распознавания образов неисправностей (отличие параметров электронных средств управления от требуемых значений).
Сформированы способы принятия решений по восстановлению работоспособности, долговечности, и сохраняемости электронных изделий.
Разработан комплекс математических моделей динамики изменения технического состояния электронных средств АСУ с применением методов динамического программирования для судовых средств радиоэлектроники при оценке их возможного срока службы.
Организован вычислительный эксперимент по оценке эффективности и работоспособности предлагаемой технологии испытаний и прогнозирования технического состояния судовых электронных средств в автоматизированной системе управления судном.
Практическая ценность работы заключается в создании:
совокупности методов, алгоритмов и методик, обеспечивающих решение задач автоматизации испытаний и прогнозирования технического состояния электронных средств системах управления.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы нашли практическое применение: в создании приборов для измерения вертикального профиля ветра в НПП «Лазерные системы»; при проектировании и запуске в производство современных средств железнодорожной автоматики и телемеханики – систем микропроцессорной централизации стрелок и сигналов, а также совмещенных питающих установок для устройств в ОАО «Радиоавионика.
Материалы диссертационного исследования реализованы также при оценке технического состояния приборов учета в ОАО «Ленпромгаз».
Кроме того, результаты диссертационной работы использованы в СПГИЭУ при формировании рабочих программ, курса лекций, сборника заданий для практических работ, методических указаний к курсовым работам, учебных пособий по дисциплинам «Надежность информационных систем» и «Информационные технологии» для подготовки инженеров по специальности 230201 «Информационные системы и технологии».
Апробация работы. Основные положения работы по мере её выполнения представлялись на Всесоюзных и Международных конференциях, симпозиумах, в том числе:
на всесоюзном научно-техническом симпозиуме «Надежность и качество в приборостроении и радиоэлектронике», г.Ереван, 1986г.;
II всесоюзной научно-технической конференции «Моделирование отказов и имитация на ЭВМ статистических испытаний изделий электронной техники» г. Суздаль 1985г.;
I и II научно – практических конференциях «Современные методы прикладной информатики» 2005, 2006 гг., г.Санкт-Петербург;
5-й международной конференции «Авиация и космонавтика-2006» 2006г., г. Москва;
6-й международной конференции «Авиация и космонавтика-2007», 2007г., г. Москва;
Международной научно-практической конференции «Инновационные процессы в экономике региона» 2008г., г. Вологда.
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 44-х научно - технических изданиях, в том числе, в 2-х монографиях, 12-ти статьях в журналах, рекомендованных ВАК для докторантов, в 19-и статьях (кроме «ваковских»), в 1 учебном пособии и 10-ти докладах (труды Всесоюзных, Международных и отраслевых научно - технических и научно- методических конференций).
Структура и объём работы. Диссертация представлена в форме рукописи, состоящей из введения, шести глав и заключения. Общий объём работы составляет 314 страниц, в т.ч. рисунки, таблицы и список используемых источников из 249 наименований.
