Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Анализ состояния вопроса, цель и задачи исследования 10
1.1. Анализ методик формирования структуры и нормативов сис темы ТО и ремонта автомобилей 10
1.1.1. Классификация факторов и мероприятий, влияющих на надёжность автомобилей 10
1.1.2. Формы реализации системы ТО и ремонта автомобилей и её нормативов 15
1.1.3. Анализ методов проектирования нормативов системы ТО и ремонта автомобилей 21
1.2. Анализ методов автоматизированного проектирования нормативов системы ТО и ремонта автомобилей 30
1.2.1. Программное обеспечение для расчёта показателей надёжности 30
1.2.2. Автоматизация проектирования нормативов системы ТО и ремонта автомобилей 41
1.3. Анализ использования технологий экспертных систем для решения задач проектирования нормативов системы ТО и ремонта автомобилей 44
1.3.1. Неформализованные задачи в технической эксплуатации автомобилей 44
1.3.2. Модели представления знаний в экспертных системах 49
1.3.3. Технология экспертных систем 54
1.3.4. Опыт разработки и применения экспертных систем в технической эксплуатации автомобилей 58
1.4. Выводы по первой главе, цель и задачи исследования 61
Глава 2. Теоретические и методические подходы к формированию нормативов системы технического обслуживания и ремонта автомобилей 65
2.1. Общий подход к автоматизации проектирования нормативов системы ТО и ремонта автомобилей 65
2.2. Модель эксплуатационной надёжности автомобиля 67
2.2.1. Способы представления структуры сложных технических систем 67
2.2.2. Структурная модель автомобиля 69
2.2.3. Семантическая модель эксплуатационной надёжности автомобиля 77
2.2.4. Модель постепенного отказа 88
2.3. Принципы синтеза перечней работ ТО ...,.90
2.3.1. Существующие методы синтеза перечней работ ТО 90
2.3.2. Использование технологии экспертных систем для поиска оптимального перечня 94
2.3.3. Модификация технико-экономического метода 99
2.3.4. Нечёткая модель синтеза перечней работ ступеней ТО 104
2.4. Выводы по второй главе 111
Глава 3. Программное обеспечение методики автоматизированного проектирования нормативов системы технического обслуживания и ремонта автомобилей 113
3.1. Программно-информационный комплекс как форма реализации методики автоматизированного проектирования нормативов системы ТО и ремонта 113
3.1.1. Особенности реализации программно-информационного комплекса 113
3.1.2. Общая структура программно-информационного комплекса 115
3.2. Особенности программной реализации модели эксплуатационной надёжности автомобиля 117
3.2.1. Модель данных для представления структурной модели 117
3.2.2. Программная реализация модели эксплуатационной надёжности автомобиля 119
3.3. Особенности программной реализации экспертной системы 120
3.3.1. Структура базы знаний 120
3.3.2. Стратегия логического вывода 123
3.4. Особенности организации моделирования 125
3.4.1. «Датчики» моделирования 125
3.4.2. Машинный поиск оптимального перечня работ 128
3.4.3. Моделирование структуры системы ТО и ремонта автомобилей 130
3.5. Выводы по третьей главе 132
Глава 4. Экспериментальные исследования 133
4.1. Общая методика экспериментальных исследований 133
4.1.1. Структура методики экспериментальных исследований 133
4.1.2. Объекты экспериментальных исследований и их характеристика 135
4.2. Методика проведения экспериментальных исследований и анализ статистической информации 137
4.2.1. Обоснование плана и объёма испытаний 137
4.2.2. Экспериментальные исследования по определению эксплуатационной надёжности автомобиля ВАЗ-21093 (-099) 139
4.2.3. Экспериментальные исследования по определению эксплуатационной надёжности коробки передач автобуса ПАЗ-3205 141
4.3. Сравнительный анализ результатов моделирования нормативов системы ТО и ремонта для различных объектов 145
4.3.1. Моделирование нормативов системы ТО и ремонта для автомобиля ВАЗ-21093 (-099) в гарантийный период 145
4.3.2. Моделирование нормативов системы ТО и ремонта на примере коробки передач автобуса ПАЗ-3205 151
4.4. Выводы по четвертой главе 158
Глава 5. Внедрение результатов исследований и их эффективность 161
5.1. Общая методика внедрения результатов исследований 161
5.2. Методические рекомендации по совершенствованию методики автоматизированного проектирования нормативов системы ТО и ремонта 165
5.3. Методические рекомендации по корректированию нормативов системы ТО и ремонта 167
5.4. Рекомендации по совершенствованию учебного процесса 169
5.5. Оценка экономической эффективности результатов исследований 170
5.6. Выводы по пятой главе 174
Основные выводы 175
Список используемых источников 178
Приложения 201
- Программное обеспечение для расчёта показателей надёжности
- Семантическая модель эксплуатационной надёжности автомобиля
- Экспериментальные исследования по определению эксплуатационной надёжности автомобиля ВАЗ-21093 (-099)
- Методические рекомендации по совершенствованию методики автоматизированного проектирования нормативов системы ТО и ремонта
Введение к работе
Актуальность работы. Важнейшими задачами, стоящими перед автомобильным транспортом (AT), являются снижение себестоимости перевозок и улучшение транспортного облуживания населения и предприятий. Для решения этих задач требуется повысить эффективность работы AT, в том числе управления технической эксплуатацией автомобилей (ТЭА).
При управлении ТЭА основным инструментом управления являются научно обоснованные нормативы [115]. Система нормативов ТЭА состоит из подсистемы базовых нормативов и подсистемы их корректирования. Сложившаяся практика разработки нормативной базы ТЭА требует значительных затрат времени. Однако сроки разработки и технологической подготовки производства новых моделей автомобилей значительно сокращены, и эта тенденция сохраняется. Также происходит интенсивная модернизация освоенных в производстве автомобилей, повышаются требования к безопасности и качеству транспортных средств, сокращаются трудовые, интеллектуальные и материальные ресурсы страны [28]. В связи с этим используемая нормативная база зачастую не отражает актуального состояния ТЭА, тогда как от степени обоснованности нормативов в значительной степени зависят затраты на поддержание и восстановление работоспособности и уровень надёжности автомобилей [201]. Поэтому остро встаёт вопрос о необходимости сокращения сроков проектирования научно обоснованных нормативов и их оперативного корректирования.
Одним из важнейших элементов ТЭА является планово-предупредительная система технического обслуживания и ремонта (СТОР), которая описывается рядом нормативов [28, 115]. Нормативы используются при решении различных задач планирования, управления и организации производства восстановления и поддержания работоспособности автомобильных парков. Прогрессивным направлением сокращения сроков проектирования нормативов ТЭА является разработка и внедрение в практику методов автоматизированного проектирования нормативов. Особенно остро эта проблема стоит для базовых нормативов СТОР.
Одним из основных недостатков известных методов определения нормативов [89, 91, 115] является то, что получаемые этими методами нормативы являются частными решениями. В дальнейшем полученные нормативы требуется «привязывать» друг к другу, «стыковать» между собой, чтобы сформировать СТОР. Более того, они плохо поддаются автоматизации [89], в большинстве случаев требуют представительной информации о надежности, которая не всегда может быть получена в реальных условиях. Действующая система разработки нормативов СТОР состоит из ряда этапов, переходы между которыми носят, как правило, неформальный, эвристический характер [115].
Учитывая вышеперечисленные особенности методов проектирования нормативов СТОР, перспективным вариантом совершенствования этих методов является их автоматизация и формализация на основе технологий искусственного интеллекта, а именно технологии экспертных систем (ЭС). Применение ЭС позволяет использовать, накапливать, модифицировать, объединять знания экспертов о процессе и в процессе проектирования нормативов. В такой постановке задача проектирования нормативов СТОР с использованием технологий ЭС решается впервые.
Вышеперечисленное позволяет сделать вывод о том, что исследования, направленные на разработку методов автоматизированного проектирования нормативов СТОР, позволяющих значительно сократить сроки их разработки, являются актуальными.
Объектом исследования является процесс проектирования нормативов системы технического обслуживания и ремонта автомобилей.
Предметом исследования является процесс автоматизированного проектирования нормативов системы ТО и ремонта (на примере автомобиля ВАЗ-21093 (-099) в гарантийный период эксплуатации и коробки перемены передач автобуса ПАЗ-3205).
Целью исследования является повышение эффективности технической эксплуатации автомобилей путем автоматизации проектирования нормативов системы технического обслуживания и ремонта с помощью технологии экспертных систем.
Научная новизна:
создана методика автоматизированного проектирования нормативов
8 системы технического обслуживания и ремонта автомобилей с помощью технологии экспертных систем;
разработана семантическая модель эксплуатационной надёжности автомобиля (системы) и методы её синтеза;
обоснованы методы синтеза и поиска оптимального перечня работ ступени ТО с использованием экспертных правил и нечётких множеств;
модифицирован технико-экономический метод группировки операций с оптимизацией перечней работ ступеней ТО по критерию изменения удельных затрат.
Практическая ценность:
разработан прототип программно-информационного комплекса, реализующего методику автоматизированного проектирования нормативов системы технического обслуживания и ремонта;
разработана методика оперативного получения и корректирования нормативов системы технического обслуживания и ремонта автомобилей на предприятиях автомобильного транспорта;
разработаны научно обоснованные предложения по совершенствованию нормативной базы и технологии эксплуатации автомобиля ВАЗ-21093 (-099) и коробок передач автобусов ПАЗ-3205;
разработаны модели эксплуатационной надёжности для автомобиля ВАЗ-21093 (-099) (на уровне агрегатов, механизмов и систем) и для коробки передач автобуса ПАЗ-3205 (на уровне деталей), которые могут использоваться предприятиями автомобильного транспорта.
Реализация результатов исследований. Методика автоматизированного проектирования нормативов системы ТО и ремонта внедрена на кафедре «Автомобильный транспорт, автомобильный сервис и фирменное обслуживание» Красноярского государственного технического университета в учебный процесс преподавания дисциплины «Системы, технология и организация услуг сервиса. Часть I» при подготовке инженеров по специальности 23010002 «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (автомобильный транспорт)».
Результаты проведённых исследований внедрены в ОАО «Красноярск-
9 Лада» и в ПАТП ЧП Сидорова, а также были использованы при разработке «Концепции развития коммуникационного комплекса г. Красноярска в 2000-2005 годах».
На защиту выносятся:
метод поиска оптимального перечня работ с использованием экспертных правил и нечётких множеств;
модифицированный технико-экономический метод группировки операций с оптимизацией перечней работ ступеней ТО по критерию изменения удельных затрат;
семантическая модель эксплуатационной надёжности автомобиля (системы) и методы её синтеза;
программное обеспечение автоматизированного проектирования нормативов системы ТО и ремонта автомобилей, реализующее разработанные методы и модели.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на TV и VII Всероссийских научно-практических конференциях «Проблемы информатизации региона» (Красноярск, 1998 и 2001 гг.), краевой научно-практической конференции «Проблемы переходной экономики» (Красноярск, КГУ, 1999 г.), международных научно-практических конференциях «Проблемы адаптации техники к суровым условиям» (Тюмень, ТюмГНГУ, 1999 г., «Проблемы механики современных машин» (Улан-Удэ, ВСГТУ, 2000 г.), международной научно-технической конференции «Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий» (Сочи, 2002 г.), научных мероприятиях «Природно-техногенная безопасность Сибири» (Красноярск, 2001 г.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 9 статьях и одном отчёте о НИР.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованных источников и приложений. Объем диссертации составляет 172 страницы машинописного текста основной части (в том числе 6 таблиц и 58 рисунков), список использованных источников из 273 наименований, 11 приложений объёмом 35 страниц.
Программное обеспечение для расчёта показателей надёжности
Процесс определения оптимальной периодичности ТО простейшими методами основывается на применении различных эвристических правил, а найденные значения периодично-стей являются приближёнными и их оптимальность в значительной степени зависит от квалификации, опыта и интуиции экспертов.
При определении периодичности ТО методом аналогий используется информация об опыте эксплуатации автомобилей аналогичной конструкции. Затем полученное значение периодичности по результатам испытаний и опыта эксплуатации уточняется. Определение периодичности ТО методом аналогий возможно с привлечением теории подобия [37]. Подобная задача также возникает при эксплуатации автомобильной техники в новых условиях эксплуатации. При наличии данных об опыте эксплуатации такой техники в стандартных, обычных для неё условиях можно спрогнозировать некоторые её характеристики для новых условий. Приложение теории подобия применительно к исследованию надёжности сложных систем дано в работе [188].
Метод определения оптимальной периодичности ТО по изменению внешнего вида узла, механизма, соединения или материала применяется для обоснования сроков выполнения работ по обслуживанию тех элементов автомобиля, где по внешнему виду можно определить их техническое состояние. Момент проведения работ ТО определяется субъективно, экспертно, зачастую оргаїюлептическим методом, по качественным признакам технического состояния, например, по подтеканию масла, охлаждающей жидкости, топлива, изменению цвета и вида выхлопных газов или эксплуатационных жидкостей, по запаху, по вязкости и липкости жидкостей, по нагреву деталей и т. д. [138, 180]. Это метод применяется для определения периодичности работ по замене масел, смазок и других эксплуатационных материалов, некоторых крепёжных работ [115, 138 и другие].
Несмотря на возможность использования простейшими методами некоторых форматы!ых математических подходов, эта группа методов даёт ориентировочные значения периодичности ТО, а их эффективность зависит от квалификации и эрудиции исследователя, и в целом они остаются мало-формализованными, эвристическими. Метод статистических испытаний нельзя обособить от группы аналитических методов, скорее он реализует один из них или совокупность методов. По мере усложнения модели СТОР и исходной неопределённости при определении периодичности ТО возникает необходимость применения метода статистических испытаний вместо аналитических методов [88, 89]. Привлекательность статистического моделирования объясняется практически отсутствием ограничений при математическом описании СТОР автомобилей. Этот метод позволяет учитывать множество факторов различной природы, также он является наиболее пригодным для машинной реализации [115,118,251].
Аналитические методы основываются на основных закономерностях ТЭА [5, 71, 106, 115]. К данному типу методов определения периодичпостей ТО относят [112, 115, 134, 138, 191, 192, 196 и другие]: метод определения периодичности ТО по допустимому уровню безотказности, технико-экономический метод (ТЭМ), экономико-вероятностный метод и метод определения периодичности ТО по допустимому значению и закономерности изменения параметра технического состояния.
Аналитические методы активно используют аппарат теории вероятностей и математической статистики и с математической точки зрения являются наиболее формализованными. Для практического использования методов данной группы требуется большой объём статистической информации об отказах и неисправностях элементов автомобиля, их наработках, стоимости и трудоёмкости устранения последствий отказов и неисправностей, а также ряд других данных. Для получения требуемого объёма исходной информации требуется проведение сложных, трудоёмких и длительных экспериментальных наблюдений, которые зачастую на практике невозможно осуществить. Помимо этого, вследствие сложности конструкции автомобиля, взаимосвязей между элементами автомобилями и ТЭА, влияния дестабилизирующих факторов среды, а также ограниченных возможностей человека по переработке информации при определении периодичности аналитическими методами прибегают к упрощению, асимптотическим оценкам, применяют различные эвристические правила и гипотезы [93, 96].
Вышеперечисленные проблемы являются причиной использования неполной, неточной и нечёткой, а иногда противоречивой информации при практическом применении аналитических методов. Неполнота информации определяется невозможностью практического сё получения, а неточность порождается в связи с упрощением используемых моделей, использованием асимптотических оценок, ошибками в исходных данных. Использование качественной и субъективной информации приводит к её нечёткости. Например, режимы работы автомобиля, условия эксплуатации, потери, вызванные отказом автомобиля, удобнее описывать качественными характеристиками, также зачастую техническое состояние автомобиля определяется диагностом субъективно по качественным признакам. Другим источником нечёткости информации является размытость некоторых понятий и явлений. Например, понятие отказа для сопряжений, характеризующихся плавной неубывающей функцией изменения параметра технического состояния, в обычной трактовке формулируется как достижение параметром технического состояния предельного значения [48, 129], хотя очевидно, что отказ, за некоторым исключением, для таких сопряжений не наступает мгновенно, а происходит постепенное снижение эффективности их работы [200, 201]. Часто наработку до отказа элементов характеризуют одной из теоретических функций распределения. Однако ясно, что полное совпадение эмпирической функции распределения с теоретической достичь практически невозможно, а поэтому можно говорить лишь о нечётком соответствии функций распределения.
Таким образом, использование неточной, неполной и нечёткой информации, различные упрощения и допущения в аналитических моделях неизбежно опять таки приводит к необходимости использования различных эвристик, эмпирических критериев и оценок.
Семантическая модель эксплуатационной надёжности автомобиля
Иерархическое представление структуры является более универсальным представлением, чем подходы, основанные на последовательно-параллельном соединении элементов. Иерархическое соединение элементов можно рассматривать как последовательное, так как отказ элемента нижнего уровня приводит к отказу элемента верхнего уровня. При желании иерархическое соединение элементов можно рассматривать и как параллельное. В этом случае группу элементов, соединенных параллельно, следует рассматривать как единый элемент. Отказ группы элементов будет определяться в зависимости от различных последствий отказа основного элемента (включение резервного элемента, падение производительности) и типа включаемого резерва.
Исследованию структур сложных технических и организационных систем посвящены работы [146, 151, 184]. Однако пока еще синтез иерархических структурных моделей сложных технических систем осуществляется по эвристическим правилам [87].
Автомобили с точки зрения структурной надежности являются сложной системой. Агрегаты и детали автомобиля имеют значительную вариацию ресурсов, описываемых различными законами распределения - от нормального до экспоненциального законов [112, 115, 181, 221]. Эта особенность автомобильных конструкций предопределяет выбор иерархической структурной модели (ИСМ) автомобиля (агрегата автомобиля) [87]. При синтезе СМ автомобиля необходимо обеспечить выполнение ряда требований: иерархичности, целостности, взаимосвязи, множественности описания, гибкости. СМ позволяет рассматривать сложную техническую систему как систему взаимодействующих элементов, например, система «водитель-автомобиль-дорога-среда» [181], технологический процесс и т. д.
При использовании СМ для решения различных задач (например, моделирование производственно-технической базы предприятия, моделирование технологических процессов, синтез СТОР) требуется обеспечить возможность работы на различных уровнях абстракции (детализации). При моделировании производственно-технической базы предприятия достаточным уровнем абстракции будет детализация на уровне агрегатов и механизмов. При синтезе СТОР достаточно детализироваться до уровня деталей. При моделировании технологических процессов капитального ремонта [91] необходимо абстрагироваться до отдельных поверхностей деталей. Абстракция позволяет рассматривать группу элементов (систему или агрегат автомобиля) как отдельный элемент, либо как систему с дифференциацией на составляющие элементы. Из этого вытекает требование иерархичности, что выполняется применением для описания структуры автомобиля (агрегата автомобиля) ИСМ.
При построении модели необходимо выполнить требование целостности, т. е. охватить все элементы конструкции до заданного уровня абстракции. Исключение какого-либо элемента или группы элементов создаст предпосылки появления некорректных результатов при использовании такой модели. Например, при синтезе СТОР только полный охват всех элементов реальной системы обеспечивает обоснованный расчет технико-экономических критериев разграничения перечней [90, 92], а затем полный перебор возможных вариантов перечней на ТО, на основе которого проектируются режимы ТО.
Между элементами исследуемой конструкции существуют различные виды связей, например, функционально-конструктивные связи, логические связи, кинематические связи, динамические связи и другие виды связей. Это свойство модели учитывается требованием взаимной связи элементов. Взаимодействие элементов системы происходит не только между собой, но и с окружающей средой. Учёт тех или иных связей в исследуемой системе диктуется целями исследования и уровнем нашего знания о системе.
При построении модели возникает необходимость рассматривать сё с разных точек зрения, рассматривать различные аспекты поведения модели в зависимости от целей исследования. Это требование -множественность или многоаспектпость описания - связано с требованиями иерархичности и целостности, и его выполнение позволяет добиться адекватности модели при выполнении широкого спектра исследований различной направленности и на её основе получать корректные результаты.
Однако требование множественности описания не предусматривает настройки модели на конкретные задачи исследования. Учёт или, наоборот, игнорирование определенных аспектов поведения модели в зависимости от целей исследования достигается за счет выполнения требования гибкости модели.
Синтез ИСМ автомобиля (агрегата или системы) может осуществляться нисходящим, восходящим или двунаправленным методами (рис. 2.5-2.7). Синтез нисходящим методом осуществляется сверху вниз, от системы в целом к элементам (рис. 2.5). При восходящем методе синтез структурной модели происходит, наоборот, снизу вверх, от элементов к системе в целом (рис. 2.6). С помощью двунаправленного метода структурная модель синтезируется по двум направлениям - от системы в целом к элементам и от элементов к системе в целом (рис. 2.7).
Сложность синтеза ИСМ заключается в том, что методы синтеза являются «слепыми». Оценка вариантов СМ простейшими качественными методами без глубокого количественного анализа может привести к грубым просчётам. Обоснованный выбор варианта СМ возможно произвести при имитационном моделировании [185].
До настоящего времени еще не разработаны общепризнанные показатели качества СМ [185]. Качество синтезируемой модели и её пригодность для решения задач проектирования нормативов СТОР на этапе синтеза СМ определяется в основном интуицией разработчика. Обычно в качестве критериев качества принимают следующие показатели: число вершин t/, число Задача синтеза СМ имеет нетривиальный характер. Одна и та же система может быть представлена разными СМ, отличающимися между собой составом и числом компонент. Поэтому процедура синтеза СМ имеет итерационный характер. Для достижения желаемого вида модели её требуется многократно подвергать анализу и модификации. Использование формальных подходов при синтезе, анализе и модификации СМ затруднено. Поскольку априорная информация о структуре исследуемой системы трудно поддастся формализации, здесь пока господствуют экспертные методы [146]. Синтез, анализ и модификация СМ автомобильных конструкций осуществляется на основе ряда эмпирических правил, отражающих косвенную связь критериев качества СМ с целями исследования. Ряд таких правил был предложен в работе [87]. Перед началом синтеза СМ необходимо изучить функционирование технической системы от начала процесса до его окончания с охватом всех составляющих деталей и определить уровень декомпозиции N.
Экспериментальные исследования по определению эксплуатационной надёжности автомобиля ВАЗ-21093 (-099)
Каждый модуль работает со своей БД. Деление это достаточно условно. БД модулей составляют глобальную БД.
Модуль структурной модели служит для создания, хранения и модификации СМ автомобиля или агрегата (системы). В состав модуля входят: БД, в которой хранится СМ; процедуры и функции для создания и модификации СМ (например, добавление и удаление элементов).
Модуль модели эксплуатационной надёжности служит для создания, храпения и модификации МЭН того объекта, которых описан СМ. В состав модуля входят: БД, содержащая информацию о проектных, технологических и эксплуатационных параметрах элементов структурной модели; процедуры и функции для создания и модификации МЭН (например, добавления или удаления какой-либо информации, находящейся в БД).
Модули СМ и МЭН сложно отделимы друг от друга. БД модулей МЭН и СМ представляют физически одну БД, но обращаются к различной информации. Так модуль СМ определяет только структуру исследуемого, моделируемого объекта, а модуль МЭН определяет только ту информацию, которая необходима для моделирования эксплуатационной надёжности. Различие происходит и из-за этапов создания МЭН. Вначале создается СМ объекта, а затем уже МЭН. Хотя вполне реально производить синтез МЭН параллельно СМ, но для этого необходимо иметь информацию об эксплуатационной надёжности.
Модуль моделирования служит для общего управления моделированием. Он, во-первых, производит подготовку данных для моделирования, во-вторых, производит моделирование СТОР, в-третьих, реализует алгоритмы двух стратегий эксплуатации — моделирование эксплутациошюй надежностью без профилактики и с профилактикой. Модуль имеет свою БД, служащую для временного хранения данных, необходимых для моделирования, сохранения промежуточных и окончательных результатов.
Существует несколько типов моделей данных [105, 177]: иерархическая, сетевая и реляционная. СМ автомобиля представляется в виде иерархической структурной модели. Автомобиль в целом, системы и агрегаты, составляющие автомобиль, сборочные единицы, входящие в состав систем и агрегатов, детали, как составные части сборочных единиц, представляют различные уровни иерархии. Поэтому для описания структуры автомобиля необходимо использовать иерархическую модель данных [94],
Но здесь появляются трудности чисто технического характера [94]. Для иерархической БД необходимо самостоятельно описать не только структуру БД, но и создать процедуры для элементарных операций. Более того, такая БД не будет совместима с широко распространенными форматами.
Модель данных одного типа можно преобразовать к модели данных другого типа [177]. По ряду причин более приемлемым является использование модели данных реляционного типа. К основным её преимуществам можно отнести следующие [94,105, 177]: широкая популярность реляционных моделей (практически все широко распространенные СУБД для ПК, например, dBase, FoxPro, Paradox, Clipper, Oracle, R:base и другие [105], поддерживают модель данных реляционного типа); наличие готовых, стандартных процедур обработки данных, которые встроены во многие современные языки программирования; возможность легкого конвертирования структуры БД из одной СУБД в другую; простота редактирования существующих таблиц (изменения структуры модели); легкость подключения и использования пакета в новых разрабатываемых системах и ряд других. При принятом нами реляционном подходе БД представляет собой набор обычных двумерных таблиц (их иногда называют плоскими). Отсюда основной проблемой при создании БД будет задача преобразования иерархической структуры в несколько плоских таблиц, но без потери всей необходимой информации. Иерархическая структура, или дерево, — это связный неориентированный граф, который не содержит циклов [177]. В иерархической СМ автомобиля, обычно, выделяют корень дерева, элемент самого верхнего уровня (например, автомобиль, система или агрегат в сборе). В этом случае граф становиться ориентированным, а ориентация обычно определяется от корня. Таким образом иерархическую СМ можно определить следующим образом: имеется единственная особая вершина, называемая корнем, в которую не заходит не одно ребро; во все остальные вершины заходит только одно ребро, а исходит произвольное количество ребер; нет циклов. Для преобразования иерархической структуры в формат реляционной базы даны необходимо определить уникальные номера вершин - ID Element, для обозначения которых будем использовать целые положительные числа, причём не может быть вершин с одинаковыми уникальными номерами. Далее, необходимо для каждой вершины определить родительскую вершину Parent (вершину, из которой исходит единственное входящее в данную вершину ребро). У корня нет родительской вершины, поэтому в этом случае присвоим Parent отрицательное число, например, - 1.
Преобразование иерархической структуры в двумерную таблицу, изображено на рис. 3.2. В результате преобразования получается таблица, содержащая два столбца ID Element и Parent. Такое преобразование требует избыточности данных.
Построение иерархической структуры по данным, содержащимся в таблице, осуществляется следующим образом. Ищется элемент, у которого поле Parent имеет отрицательное значение, в нашем случае -1. Этот элемент является корневой вершиной. Далее ищутся элементы, у которых поле Parent равно полю ID Element корневой вершины. Эти элементы являются дочерними по отношению к корневой вершине. Затем для каждого элемента х определяются дочерние элементы у, путем проверки равенства Parent (у) ID Element (х). Если у элемента нет дочерних элементов, то этот элемент является терминальным.
Методические рекомендации по совершенствованию методики автоматизированного проектирования нормативов системы ТО и ремонта
Каждая комбинация элементов представляет альтернативу А}, Среди полученных таким образом альтернатив могут быть тавтологии, т. е. повторение сочетаний. Другой проблемой может быть включение в альтернативу таких элементов, между которым существует связь «родитель-потомок», то есть, по сути, опять же тавтология. Понятно, что воздействия по восстановлению или поддержанию работоспособности элемента s также предполагают воздействия по восстановлению или поддержанию работоспособности всех элементов {s,ml, s+\ ... , -С+1}, составляющих в совокупности элемент s. Здесь т-уровень иерархии элемента, а /-порядковый номер элемента. Обратная схема, когда совокупность элементов {sf , s \ ..., s } представляетэлемент s более высокого уровня иерархии, может привести также к появлению тавтологии.
Для каждой альтернативы As определяется степень принадлежности zqil которая записывается в поле AltGrade. Так как для каждой ступени формируется свой объект типа TAltList, то на моделирование назначаются только те альтернативы Ah у которых соответствующее им значение поля AltGrade превышает значение поля Limit.
Поиск оптимального перечня представляет собой сложную процедуру, состоящую из нескольких этапов и требующую значительных вычислитель-пых ресурсов. Поэтому совершенствование прикладных методов формирования перечней ступеней ТО и поиска оптимального перечня является перспективным направлением исследований.
Структура системы ТО и ремонта будет представлять отдельный самостоятельный класс TSysTOR. Класс TSysTOR имеет подкласс ТТо, который моделирует ступень ТО. Описания классов TSysTOR и ТТо даны в прил. 5. Рассмотрим более подробно поля и методы класса ТТо, С помощью признака Executable можно гибко модифицировать структуру системы ТО и ремонта между сеансами моделирования, например, включать и временно исключать ступени ТО. Кроме того, если для каждой ступени ТО установить признак Executable в «ложно», то ни одна ступень выполняться не будет, и тогда от моделирования эксплуатационной надёжности с профилактикой перейдем к моделированию эксплуатационной надёжности без профилактики. Такой подход позволяет на одном программном модуле реализовать два алгоритма. Программно признак Executable может быть изменен с помощью метода SetExecutablet а получен с помощью GetExecutable.
Поле IntervalTO хранит наработку выполнения ступени ТО. Ее значение может быть получено вызовом метода GetlntervalTO. Если имеется необходимость моделировать случайные моменты выполнения ступени ТО, то IntervalTO может принимать случайные значения. С помощью соответствующего «датчика» определяется случайное значение периодичности ступени ТО и запоминается в поле IntervalTO с помощью метода SetlntervalTO.
При выполнении моделирования эксплуатационной надежности при фиксации особого состоянии «выполнение очередного ТО» моделирование передается модели СТОР, которая определяет очередную ступень ТО и запускает метод ExecuteTO соответствующей ступени ТО. Метод ExecuteTO просматривает перечень операций ТО, моделирует выполнение соответствующих операций и вычисляет наработки на отказ, затраты по обслуженным элементам перечня ступени ТО. Перечень храниться в поле CheckList. Формирование перечня осуществляется с помощью метода GetCheckList, который не только заносит необходимые данные в поле CheckList, но и проверяет дублирование операций в перечне и удаляет их. Данные, хранимые в поле Check-List, могут быть модифицированы. Для этого служат два метода AddCheckList, с помощью которого можно добавить операцию к перечню, и DeleteCheckList, с помощью которого можно удалить операцию из перечня. 1. Выполнено проектирование прототипа программно-информационного комплекса, реализующего методику автоматизированного проектирования нормативов СТОР, и отражающего основные этапы проектирования (синтез структурной модели, модели эксплуатационной надёжности, проектирование нормативов), который помимо собственно проектирования нормативов осуществляет хранение и подготовку информации, что позволяет повысить эффективность методики; 2. Разработана структура базы знаний. В качестве основной модели знаний используются правила продукций. Сформулированы принципы взаимодействия экспертной системы с моделью эксплуатационной надёжности, заключающиеся в том, что параметры модели эксплуатационной надёжности элемента модифицируются в соответствии с правилами экспертной системы и тем самым формируют различные исходы в реализациях; 3. Разработанное программное обеспечение осуществляет моделирование эксплуатационной надёжности по двум стратегиям — без профилактики и с профилактикой. Алгоритм моделирования эксплуатационной надёжности без профилактики служит для определения предельных, «наихудших» показателей функционирования системы, алгоритм моделирования эксплуатационной надёжности с профилактикой служит для поиска оптимальных перечней ступеней ТО и других нормативов системы ТО и ремонта; 4. Программная реализация модели эксплуатационной надёжности автомобиля была осуществлена на основе принципов объектно-ориентированного программирования, основная идея которого заключается в объединении данных с алгоритмами их обработки в единое целое, что позволяет при совершенствовании методики автоматизированного проектирования нормативов системы ТО и ремонта также совершенствовать разработанное ПО без значительных затрат ресурсов.
