8.9.1 Методи тестового та функціонального діагностування

В залежності від способу визначення можливих відхилень контрольованих параметрів розрізняють методи тестового та функціонального діагностування.

При тестовому діагностування па об'єкт подаються спеціальні тестові впливи від засобів діагностування, а за вихідними сигналами об'єкта визначається його реакція на вхідні впливи і приймається рішення про місце і причину відмови. При цьому звичайно об'єкт не використовується за основним призначенням, а працює тільки для задач діагностики.

При функціональному діагностування, а воно здійснюється під час використання об'єкта за призначенням, аналізуються тільки робочі (штатні) впливи, передбачені алгоритмом функціонування об'єкта, по вихідним сигналами об'єкта визначається місце і причина відмови. Таке діагностування дасть можливість негайно реагувати на порушення правильності функціонування об'єкта і шляхом заміни вузлів, які відмовили, включення резерву або операцій перемикання режиму роботи, що дозволяє забезпечити нормальне або прийнятне виконання об'єктом його функцій. Недоліком функціонального діагностування є те, що робочі впливи не можуть вибиратися з умови оптимальності процесу діагностування і не завжди забезпечується необхідна глибина діагностування.

Рисунок 8.33 — Схема тестового діагностування:

ОД — об'єкт діагностування; БУ — блок управління; УСОД — пристрій сполученні з об'єктом діагностування; БДТ — блок діагностичних тестів; ФМ — фізична модель; ИПУ — вимірювально-перетворюючий пристрій; БС — блок порівняння; БПР — блок прийняття рішення

Схема тестового діагностування (рис. 8.33) працює наступним чином: блок управління БУ визначає послідовність проведення елементарних перевірок і формує алгоритм діагностування, видає команди в блок діагностичних тестів БДТ, який задає тестові впливи уі. У відповідності з заданим алгоритмом діагностування впливи у_і, через УСОД надходять на вхід ОД. Одночасно впливи уі надходять па ФМ ОД. УСОД управляється сигналами БУ і комутує канали зв'язку між БТ і ОД. Rj-реакції, які знімають з виходів ОД, надходять па ИПУ, а після вимірювання та перетворення — на вхід БС. На другий вхід БС надходять реакції ФМ на тестові впливи. Результат порівняння в БПР дозволяє визначити місце і причину відмови.

Наявність зв'язку між БПР і БУ залежить від виду алгоритму діагностування. Якщо алгоритм технічного діагностування умовний, то зазначений зв'язок існує. Якщо алгоритм безумовний, то зв'язок між БПР та БУ відсутній.

Схема функціонального діагностування не наводиться, тому що вона відрізняється тільки відсутністю БДТ. Вибір методу діагностування визначається не тільки його перевагами і недоліками, але й умовами, при яких воно здійснюється: до роботи об’єкту чи через деякий час його роботи або весь час при роботі об’єкту.

8.9.2 Критерії та методи розробки алгоритмів діагностування

Число можливих станів об'єкта діагностики визначається кількістю k елементів, з яких складається об'єкт . Один з цих станів — працездатний, а решта непрацездатні. При цьому кожен з k елементів може знаходитися тільки в двох станах: або працездатний, або непрацездатний. Якщо пристрій складається з 1000 об'єктів, то число стані може бути . Розробити алгоритм з такою кількістю тестів не представляється можливим. Для вирішення завдання пошуку відмов доцільно зробити певні обґрунтовані припущення. Одним з таких припущень є те, що на практиці малоймовірні випадки одночасної відмови більше одного елемента в одному і тому ж об'єкті контролю.

Кожну перевірку у процедурі діагностування можна охарактеризувати рядом показників, до числа яких належать: час, необхідний для вимірювання даного параметра; додаткове обладнання, вартість цього обладнання. При розробці системи діагностування оптимізація системи проводиться по одному з цих факторів, а на інші накладаються обмеження.

На практиці часто використовують прості алгоритми діагностування (пошуку відмови).

Найбільш прости є послідовна перевірка справності кожного з елементів об'єкта діагностування. При цьому імовірність відмов та інші фактори не враховуються. Максимальна кількість перевірок буде . Цей метод практично не застосовується, за винятком зовнішнього огляду об'єкта.

Послідовна перевірка в порядку зменшення ймовірності відмови — перевіряється елемент, вірогідність відмови якого максимальна. Якщо він справний, то перевіряється наступний і т. д. В цьому випадку кількість перевірок і час їх проведення значно скорочується.

Перевірка з урахуванням імовірності відмови і часу пошуку — може забезпечити скорочення часу пошуку місця відмови. Нехай є система, що складається з елементів, один з яких несправний. Імовірність відмови і часу перевірок кожного елемента дорівнює відповідно та де . Якщо вибирається послідовність перевірок елементів у відповідності з їх нумерацією, то математичне очікування часу пошуку по цій програмі

Якщо послідовність перевірок обрана інша, наприклад: 2, 1, 3, 4,... , то математичне очікування часу перевірки

Перша програма буде ефективніше другої, якщо математичне очікування

, тобто або

Таким чином, побудувавши послідовність перевірок у відповідності з нерівністю

ми отримали мінімальну математичне очікування часу перевірок. Можливо побудувати метод пошуку відмови на основі обліку імовірності відмови і вартості перевірки, тоді замість часу підставляють вартість.

Простий половинний поділ (розбивка). Ланцюжок послідовно з'єднаних елементів, при допусканні рівної імовірності їх відмов, розбивають на дві приблизно рівні частини (рис.8.34).

Рисунок 8.34 — Схема методу половинного поділу

Виявивши відмову в одній з частин схеми, ще раз здійснюється розбивка до виявлення відмови.

Алгоритм пошуку елементу, що відмовив, наведено на рис.8.35, представлено у вигляді дерева відмов, де «1» означає справний стан, а «0» — несправний.

Рисунок 8.35 — Граф алгоритму пошуку відмов

Поділ системи на дві частини з рівними ймовірності відмов дозволяє значно зменшити час пошуку відмови. Якщо всі елементи об'єкта діагностування мають рівну надійність, то застосування даного методу виправдано, оскільки дає значний виграш у скороченні кількості перевірок. Наприклад, при кількості елементів об'єкта 100, кількість перевірок скорочується приблизно в 12 разів. Метод широко застосовується при пошуку несправності в електричних колах.