Введение к работе
Актуальность темы. Компьютеры, мобильные телефоны, глобальные навигационные системы - непременные атрибуты современной жизни Элемееты этих и других систем являются дискретными объектами (ДО), производство которых непрерывно растет Одним из этапов производства и эксплуатации дискретных объектов чвчястсч этяп проверки исппяинпсти и поиска возможных дефектов Причем от того, насколько быстро выполняются операции по поиску дефектов, зависит, в итоге, стоимость аппаратуры в целом,
Техническая диагностика, как прикладная отрасль знаний, при решении задач диагностирования технических объектов широко применяет математические методы предметной области, к которой относятся сами объекты диагностирования (ОД) В частности при диагностировании средств вычислительной техники используются принципы построения и организации ЭВМ Одним из направлений эволюции ЭВМ является распараллеливание процессов на различных уровнях иерархии, как средство повышения быстродействия В настоящей работе идеи параллельности перенесены на почву технической диагностики
Научно-техническая проблема диссертации формулируется как необходимость создание таких теоретических основ взаимодействия элементов диагностического комплекса, которые обеспечили бы повышение быстродействия систем диагностирования с одновременной возможностью диагностирования разнотипных объектов, и, кроме того, позволили бы добиться независимости процессов диагностирования различных объектов друг от друга При этом достижение сформулированных целей должно обеспечиваться не за счет технических решений, а за счет алгоритмических, методологических принципов, реализация которых не зависит от уровня развития производства и технологий
Отдельные попытки реализации параллельных действий в технической диагностике известны, но они носили локальный характер и решали частные задачи Например — кольцевое тестирование цифровых устройств, но основное внимание в этом случае уделялось генерации тестов Встречаются работы использующие формулировки - параллельная и последовательная конфигурация, но относятся они к процедуре организации участка контроля только одного цифрового функционального модуля
Цель работы. Целью диссертационной работы является создание основ теории параллельного диагностирования, применение которой позволит существенно сократить временные затраты на диагностирование дискретных объектов, снизит зависимость взаимного влияния времени диагностирования каждого объекта на другие объекты и, кроме того, позволит одновременно диагностировать дискретные объекты разных типов
Основные задачи исследования
В соответствии с поставленной целью необходимо было решить следующие задачи
1. Разработать принципиально новую организацию взаимодействия элементов диагностического комплекса
-
Разработать алгоритмическое обеспечение взаимодействия элементов диагностического комплекса
-
Проанализировать дискретный объект, как объект диагностирования, с точки зрения возможного количества и типов возникающих дефектов и разработать новые методы обработки реакций ОД особенно для поиска кратных дефектов.
-
Разработать принципы построения пространства коммутации применительно к новой организации диагностического комплекса.
-
Исследовать эффективность параллельных алгоритмов диагностирования в зависимости от законов распределения множества возможных дефектов по длине теста
Объектом исследования является организация взаимодействия элементов диагностического комплекса
Предметом исследования является алгоритмы, определяющие взаимодействие элементов диагностического комплекса и функционирование самих элементов диагностического комплекса
Методы исследования. Решение рассматриваемых задач производилось на основе методов теории графов, булевой алгебры, теории перманетов, элементов комбинаторики, теории вероятности и регрессионного анализа. При проведении исследований использовалось моделирование с помощью средств вычислительной техники
Научная новизна. Основные новые научные результаты диссертационной работы следующие
сформулированы основные принципы теории параллельного диагностирования дискретных объектов
одновременное диагностирование множества ДО, мощность множества N,
замена множества ДО одним виртуальным, содержащим все дефекты всего множества дефектов всех N ДО,
доказана теорема о равнозначности замены множества диагностируемых объектов одним виртуальным объектом,
сокращение мошности множества дефектов виртуального ДО за счет «поглощение» идентичных дефектов разных объектов, то есть замена суммарного времени их поиска временем поиска всего одного дефекта,
распараллеливание процессов тестирования однотипных объектов,
распараллеливание процессов тестирования одних объектов (или групп)
и вспомогательных операций, то есть процессов установки-снятия других объектов,
- сокращение мощности множества дефектов виртуального ДО (при ис
пользовании v-процедур) за счет «поглощение» одинаковых по порядку
обнаружения дефектов в различных ДО, то есть замена в виртуальном
объекте суммарного времени поиска «первых», «вторых» и т д дефектов
иід дефектов,
доказана теорема о превосходстве v-процедуры по сравнению с последовательной и параллельной процедурами поиска дефектов,
сокращение временной избыточности тестирования при использовании процедур с неполным реверсом теста и замена суммарного времени поиска всех дефектов величиной, не превышающей две длины теста,
разбиение множества диагностируемых объектов на группы для одновременного диагностирования разнотипных объектов при использовании конвейерно-параллельной и поточной организации,
Практическая ценность работы заключается в следующем
-
Создан новый подход к представлению диагностического комплекса, как единого пространства параллельного диагностирования и восстановления одновременно множества разнотипных дискретных объектов
-
Разработано алгоритмическое обеспечение.диагностического комплекса в виде параллельных, v-процедур, конвейерного и поточного диагностирования
-
Разработаны модели предложенных и проанализированных процедур в виде графов и аналитических выражений
4. Формализовано представление процесса обработки реакций дискретных объектов на базе булевых матриц, определены их возможные вырождения - «амплитудные» и «фазовые», что позволило предложить метод суммарного вектора и метод суммарных векторов для проверки работоспособности ОД и поиска одиночных дефектов,
-
Для поиска кратных дефектов предложен метод сравнения неисправных объектов
-
Разработаны принципы организации пространства коммутаций на базе параллельного подключения, что позволило сократить число коммутаций и повысить надежность коммутатора в целом
-
Исследована эффективность параллельных процедур в зависимости от законов распределения моментов обнаружения всего множества возможных дефектов по длине используемого теста
-
Доказана принципиальная возможность формализовано управлять стратегией диагностирования дискретных объектов конкретного типа в зависимости от законов распределения дефектов по длине теста с целью сокращении суммарных временных затрат
Внедрение результатов работы
1 Основные принципы теории параллельного поиска дефектов в дискрет
ных объектах включены в учебный процесс подготовки специалистов современ
ных радиоэлектронных систем управления с 2006/2007 учебного года на кафедре
«Радиоэлектронные системы управления» на следующих специальностях
- 21 03 04 «Радиоэлектронные системы» по дисциплине «Радиоэлектрон
иые и радионавигационные системы»,
- 23 02 01 «Информационные системы и компьютерные технологии» по дис-
циплине «Надежность информационных систем»
2 Метод поиска многократных дефектов в нескольких однотипных объек
тах - метод сравнения с неисправным объектом внедрен в работу эксперимен
тально-опытного завода БГТУ «Военмех». Неоднократно подтверждена его высо
кая эффективность с точки зрения быстродействия
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы докладывались
на IY Всесоюзной межвузовской конференции «Надежность систем и средств управления», 1975, Л ,
на Ш Всесоюзном совещании по технической диагностике, Минск, 1975,
на YII Ленинградской конференции «Повышение надежности промышленных изделий», 1978;
на семинаре «Методы контроля в комплексной системе управления качеством», Л., ЛДНТП, 1978,
на всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы повышения надежности изделий судовой техники», Л., 1978,
на семинаре «Практика проектирования технических средств диагностирования», Л,, ЛДНТП, 1979,
на всесоюзном научно-техническом совещании «Проблемы создания и использования высокопроизводительных информационно-вычислительных машин», Кишинев, 1979.
на всесоюзном совещании «Высокопроизводительные вычислительные системы», Тбилиси, М, 1981,
на научно-техническом семинаре «Обеспечение надежности и качества систем методами технической диагностики», Челябинск, Уральский Дом НТП, 1983,
на семинаре «Техническое обеспечение ремонтопригодности и диагностика промышленных изделий», Л , ЛДНТП, 1983,
на семинаре «Средства диагностирования и отладки микропроцессорных систем», Л, ЛДНТП, 1984,
на научно-технической конференции «Диагностическое обеспечение РЭА на этапах проектирования и производства», Л, 1990,
на научно-технической конференции «Техническое диагностирование - 93» СПб,
на научно-технической конференции «Техническое диагностирование - 94» СПб;
на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГАСУ, 2000-2006.
ііТімкіпацініі aav/ ivmv Mitwupіицмишіvn puuuіш uiijivmiiiivuuuiiv ь/ь/ iiviuiiidia
работ, в том числе 3 монографии, 3 брошюры, 15 авторских свидетельств Основные результаты диссертационной работы получены автором лично.
Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, восьми разделов, заключения, списка литерагуры и 4 приложений Она содержит 306 страниц, в том числе 270 страниц основного текста, 71 рис., на 50 стр, 29 таблиц, 9 страницы списка литературы и 27 страниц приложений Список литературы включает 78 наименований
