Лекция 5 Построение графических моделей

1. Общие сведения о структуре диагностического процесса на основе графических моделей

Практика показывает, что длительность устранения отказов до сих пор определяется главным образом длительностью процесса отыскания неисправного элемента, т.е. диагностического процесса. В среднем для сложных систем диагностика занимает до 80% времени восстановления работоспособности объекта при наличии запасных частей, соответствующего оборудования и квалифицированного личного состава. Процесс восстановления непременно связан со взаимодействием человека с машиной, т.е. имеет прежде всего эргономический характер. Из этого следует, что успеха в ускорении диагностического процесса можно добиться только при условии обеспечения человека эффективной методикой действий на всех этапах этого процесса.

Диагностический процесс содержит операции получения и логической обработки информации о состоянии отказывающего изделия с целью установления причины его отказа. Такое изделие обеспечивает обслуживающий персонал комплексом симптомов (признаков) отказа, признаков нормальной работы отдельных его элементов (признаков нормы) и неопределенностей, т.е. информацией о внешнем проявлении состояния изделия. Эта информация появляется в момент отказа и может быть получена в последующем за счет специальных испытаний или, как иногда говорят, тестов.

Симптомом отказа изделия является любая информация, которая свидетельствует о его переходе из работоспособного в неработоспособное или ограниченно работоспособное состояние.

Чаще всего симптомами отказов являются ненормальные показания (состояния) средств отображения информации на пультах управления объекта. Но симптомом является также необычный шум работающего двигателя, запах горелой изоляции и т.п. Здесь подчеркивается возможность поступления информации о состоянии объекта не только через визуальный канал человека.

Признаком нормы является любая информация, которая свидетельствует о сохранении хотя бы одним элементом изделия работоспособного состояния. Так, вольтметр может информировать об исправном состоянии блока питания, в то время как некоторый потребитель энергии перестает выполнять свои функции.

Неопределенностями являются такие состояния информационных элементов (средств отображения информации и исполнительных элементов), которые не являются ни симптомами отказов, ни признаками нормы, поскольку в момент отказа изделия эти элементы находятся в нерабочем состоянии.

Для простоты будем считать, что в объекте имеется только один отказавший элемент. В большинстве случаев такое допущение справедливо. Тогда очевидно, что некоторые неопределенности можно заменить признаками нормы. Речь идет о тех информационных элементах, которые незадолго до наступления отказа изделия работали нормально, и в соответствии с программой отключились вместе элементами, о которых они дают информацию. Неработающий элемент, во-первых, отказать не может, а во-вторых, если бы в нем и появился дефект, то он не повлиял бы на работоспособность изделия. Другая часть неопределенностей, которая относится к системам изделия, еще не вступившим в работу, содержит потенциальную информацию о его состоянии. Чтобы узнать, будут ли это симптомы отказа или признаки нормы, следует попытаться привести такие системы в рабочее состояние, не забывая, естественно, о требованиях безаварийной работы.

Диагностический процесс удобно и практически целесообразно делить на три этапа. На первом этапе логически обрабатывается диагностическая информация, которая поступает к оператору (человеку, обслуживающему машину) в момент отказа изделия. Результатом первого этапа должно быть образование области поиска - множества элементов минимального объема, внутри которого находится отказавший элемент. На втором этапе сужают область поиска, извлекая информацию из неопределенностей. С целью ускорения диагностического процесса второй этап может быть совмещен по времени с первым. Но третий этап должен выполняться только после завершения первого и второго. На третьем этапе диагностического процесса получают и логически обрабатывают информацию, испытывая элементы изделия одновременно с его демонтажом. Разборка изделия во время поиска неисправного элемента допустима только в том случае, когда исчерпаны все возможности установить причину отказа без разборки. Большим недостатком современных методов диагностики является именно отсутствие рекомендаций о том, когда следует переходить к разборке изделия. Довольно часто поиск неисправного элемента пока еще начинается с разборки пневмо-, гидросистем, кабельной сети, приборов и пультов без анализа исходной диагностической информации.

Чтобы делать правильные логические выводы в ходе диагностики, необходимо уметь правильно относить элементы изделия к четырем состояниям: к состоянию исправных, отказавших, нормально функционирующих и ненормально функционирующих элементов.

Элемент считается работоспособным, если состояние сигналов (физических носителей информации) на его входе и выходе нормальное, обозначаемое символом «I» (рис. 4).

Элемент считается отказавшим (неработоспособным), если на его выходе состояние сигналов ненормальное, обозначаемое символом «0», а на входе нормальное.

Элемент считается нормально функционирующим (НФ), если на его выходе состояние сигналов нормальное, а на входе неопределенное, обозначаемое только на этом рисунке символом «?». В дальнейшем знак вопроса заменим символом «2».

Элемент считается ненормально функционирующим, если на его выходе состояние сигналов ненормальное, а на входе неопределенное.

Распространенной ошибкой в диагностике является идентификация ненормального функционирования с отказом. Состояние элемента или изделия в целом должно устанавливаться с учетом его входа и выхода, чтобы не оказаться дезинформированным.

Так, например, сильно изношенный неисправный электродвигатель можно принудить вращаться с номинальным числом оборотов за счет увеличения тока в обмотке возбуждения. По выходному параметру он будет нормально функционировать, но абсурдность такого «метода» эксплуатации очевидна.

Способы логической обработки информации находятся в прямой зависимости от вида модели изделия. Одни модели допускают формализацию, а значит, алгоритмизацию и автоматизацию решения логических задач, другие - нет.

Распространение получили описательные (на естественном языке), буквенно-логические, матричные и графические модели изделий. Описательные модели громоздки, не имеют наглядности, не позволяют формализовать обработку диагностической информации.

Буквенно-логические модели содержат символы элементов и логических связей между ними (типа логического умножения - конъюнкции и логического сложения - дизъюнкции). Они компактнее, нагляднее, чем описательные, но формализовать процесс обработки информации на их основе затруднительно.

Матричные модели устанавливают зависимости между состояниями информационных элементов и всех остальных элементов объекта. Они позволяют формализовать обработку диагностической информации, автоматизировать этот процесс, но составление матриц и работа с ними при отсутствии ЭВМ весьма затруднительны и требуют много времени.

Графические модели наглядны, компактны, позволяют легко формализовать обработку информации вручную и сравнительно просто автоматизировать на их основе диагностический процесс.