Обоснование степени автоматизации диагностирования

Поскольку в процессе диагностирования участвует оператор, то при проектировании ТСД следует определить, какие из операций будут выполняться оператором вручную, а какие автоматически. Повышение степени автоматизации обычно направлено на сокра­щение времени диагностирования и сопровождается возрастанием стоимости.

Каждая операция алгоритма процесса диагностирования может быть охарактеризована временем выполнения , погрешностью реализации и стоимостью с_к.

При решении задач по определению рациональной степени ав­томатизации в системе оператор-техническое средство в настоящее время используют как качественные, так и количественные методы. Основными принципами решения задачи являются качественные методы.

Рассмотрим метод количественной оценки.

Постановка задачи: известен алгоритм процесса диагностирова­ния F_d,реализующий выбранные задачи и методы М_j диагностиро­вания, время диагностирования . Необходимо определить степень автоматизации диагностирования, т.е. фрагменты и операции алго­ритма, реализуемые с помощью технических средств.

Если известны стоимости и затраты времени на выполнение ка­ждой операции вручную или автоматически, то задача формулиру­ется как оптимизационная:

найти min

при ;

где С_ак, С_рк, _ак, _рк - соответственно стоимости и затраты времени на автоматические и ручные операции;

Алгоритм процесса диагностирования представляется ориенти­рованным графом G(F,E),вершинами которого являются операции

, к = а ветви j= указывают связи между операциями (рис.4.14).

В графе G(F,E)имеется определенное число Lвершин f₃, …,

Рис.4.14. Алгоритм процесса диагностирования.

Рис.4.15. Преобразованный граф.

соответствующих операциям принятия решения о состоянии объекта при оценке одного из параметров. Из этих вершин (например, ) вы­ходят две ветви, первая из которых соединяет эту вершину с верши­ной _+s,соответствующей +1 операции принятия решения по оцен­ке следующего параметра, а вторая - с вершиной _+1, соответствую­щей операции, связанной с определением причины недопустимого изменения -го параметра.

Для выполнения анализа граф G(F,E)преобразуется таким об­разом, чтобы операции, связанные с каждым -м, = парамет­ром, следовали одна за другой (рис.4.15). В полученном графе для упрощения устраняются вершины, соответствующие одинаковым операциям.

Задача решается следующим образом (рис.4. 16). По графу G(F,E)строится граф G_pвыполнения алгоритма процесса диагно­стирования вручную, а ниже - граф G_aвыполнения алгоритма авто­матически, причем каждой вершине (операции) графа G_pсопостав­ляются вершины (операции) в графе G_a.Если операции в графе G_pтрудно сопоставить операцию, выполняемую автоматически, то не­сколько операций в графе G_pобъединяют в одну и представляют ее обобщенной вершиной. Вершины графов G_pи G_aсоединяют ветвями по принципу: к-я вершина одного из графов соединяется с к+1-й вершиной другого графа.

Каждой вершине графа сопоставляются стоимостные С_рю С_ак и временные _рк, _ак затраты.

В стоимость операции, выполняемой вручную, включается стоимость используемых при этом измерительных приборов, инди­каторов и схем коммутации.

При автоматическом выполнении операции стоимостные затра­ты рассчитываются по формуле:

С_ак = С_к ,

где С_к - стоимость одного базового и примыкающих к нему элементов;

– число базовых элементов, необходимых для выполнения к-й операции.

Рис. 4.16. Алгоритм процесса диагностирования.

Временные затраты на выполнение операций вручную опреде­ляются с помощью следующей формулы:

= ,

где R- число простых операций (поиск органа управления, включе­ние, переключение и т.п.), из которых складывается к-я операция в алгоритме процесса диагностирования; - затраты времени на j-ю простую операцию.

Затраты времени при выполнении операции подсчитываются автоматически следующим образом:

= ,

где - число операций h-го типа (сложение, вычитание и т.п.), не­обходимых для выполнения к-й операции; L_h- число операций h-го типа, выполняемых в единицу времени.

В предположении, что одновременно за допустимые пределы может выходить значение только одного параметра, затраты време­ни на реализацию алгоритма поиска дефекта определяются с учетом вероятности необходимости выполнения этих операций, которая рассматривается как показатель значимости алгоритма поиска де­фекта. Значимость определяется с помощью выражения:

= ; =1,

где l - число дефектов, приводящих к недопустимому изменению v- го параметра; - вероятность возникновения дефекта i-гoэлемента. С учетом сказанного

= ; = .

Задача по обоснованию рациональной степени автоматизации сводится к выбору из множества возможных простых путей Х={ х_а ,...,х_р}, = , в графе (см. рис.4.16), для которых удовлетворя­ется условие:

одного пути , с наименьшими стоимостными затратами

Решение этой задачи выполняется в два этапа: на первом определяется множество Х, на втором выбирается . Эта процедура может оказаться трудоемкой, если количество операций п в алгоритме велико, поскольку число итераций Nв общем случае равно N= +к. Его можно уменьшить, осуществив перебор следующим образом: выбрать простой путь обладающий наименьшей стоимостью, и проверить для него условие (4.6). Если условие(4.6)удовлетворяется, то - искомый путь. Если же это условие не удовлетворяется, то в пути последовательно по одной заменяются вершины, принадлежащие графу G_p.на вершины, принадлежащие графу G_a (или наоборот), и проверяется условие (4.6). Для упорядочения замер предварительно вычисляется критерий значимости , который характеризует сокращение временных затрат, приходящееся на единицу стоимости:

= .

Производится замена вершины на вершину, обладающую наибольшим значением критерия . Для вновь полученного пути проверяется условие (4.6). Процесс повторяется до получения удовлетворительного решения.

При выполнении условия (4.6) все вершины, вошедшие в путь фиксируются, и определяется коэффициент автоматизации процесса диагностирования

К_а = т/п,

где m- число операций, выполняемых автоматически; п - общее число операций, выполняемых при диагностировании.

Операции, выполняемые автоматически, составляют алгоритм функционирования ТСД, который является основой построения функциональной схемы на принятой элементной базе.