Концептуальна модель оцінки технічного стану електронного обладнання дискретного і безперервного функціонування.

План лекції

1. Експлуатаційні характеристики засобів вбудованого контролю.

2. Сутність оптимізації техніко-економічних характеристик засобів вбудованого контролю.

3. Методика побудови концептуальної моделі системи «об’єкт контролю-засіб вбудованого контролю».

Для реалізації ефективного процесу діагностування складних як дискретних, так і безперервних блоків ЕА застосовуються на конструктивному рівні засоби вбудованого самоконтролю.

Для ефективного впровадження засобів вбудованого контролю (ЗВК) необхідно розробити концептуальну модель оцінки технічного стану зазначених блоків.

Наприклад. На підприємстві експлуатується медичне обладнання, до складу якого входять електронні й електротехнічні блоки (модулі) як дискретного, так і безперервного функціонування. Для забезпечення необхідного рівня ефективності блоки медичного обладнання (МО) мають у своєму складі автоматизовані вбудовані засоби контролю. За допомогою цих засобів контролю виконується оперативне оцінювання технічного стану блоків, за результатами якої робимо висновки:

- усі блоки МО знаходяться в працездатному стані (режим контролю працездатності);

- один із блоків МО відмовив і цей блок локалізований (режим діагностування);

- один із блоків МО знаходиться в передвідмовному стані (режим прогнозування).

Інформація про технічний стан блоків відображається на інженерному пульті індикації.

Необхідно отримати оптимальне значення технічних характеристик засобів вбудованого контролю. До функцій ЗВК належать: контроль працездатності, діагностування і прогнозування. Природа фізичних відмов блоків має випадковий характер. Тому ефективність засобів вбудованого контролю в багатьох випадках визначається рівнем вірогідності процесу вимірювання інформації щодо ТС блоків з подальшим її обробленням. При цьому блоки класифікуються як об’єкти контролю.

У свою чергу, рівень вірогідності Р(Д) результатів оцінки ТС залежить від рівня надійності R_s елементів ЗВК, а також від ступеня оптимізації процесів збирання, оброблення і зберігання інформації щодо технічного стану ОК. Згідно з цим, елементну базу ЗВК можна умовно розділити на дві частини: одна частина – вимірювальна, інша – сукупність елементів, які реалізують збирання, оброблення і зберігання інформації. Відповідно до сучасного рівня розвитку напівпровідникової і мікропроцесорної техніки не існує принципових складнощів апаратної реалізації функцій ЗВК. Проте в процесі проектування і розроблення ЗВК фахівці вимушені знаходити рішення оптимізаційних завдань щодо визначення ефективних значень Р(Д) і R_s. Справа в тому, що під час схемного виконання ЗВК визначений рівень Р(Д) може бути забезпечено шляхом збільшення кількості елементів, а що приводить до зменшення рівня R_s. Проте за існуючих нормативів ефективності рівень надійності ЗВК повинен бути, як мінімум, на порядок вищим від рівня надійності об’єкта контролю. Не менш суттєвим параметром, який визначає ефективність ЗВК, є глибина контролю К технічного стану ОК. У процесі проектування ЗВК у технічному завданні надається перелік контрольних параметрів { } і значення К. При максимальному значенні параметра К = 1, а рівень вартості ЗВК стає співвіднесеним із вартістю самого об’єкта контролю. Встановлено, що ефективним вважається використання ЗВК в тому випадку, якщо вартість ЗВК складає не більше 1% від вартості об’єкта контролю. Виконуючи вимоги щодо вартості ЗВК, в ОК виявляють ті елементи, які мають великі рівні значення імовірностей відмов. Для розрахунків значень імовірностей використовується статистика відмов елементів ОК. Такими діями можна суттєво зменшити значення К без суттєвого впливу на значеннях ефективності ЗВК в цілому. Для розраховування значення К визначається оптимальний склад контрольних параметрів { }, за результатами виміру яких і здійснюється оцінка технічного стану об’єкта контролю. Значення К = 0 визначає ситуацію, за якою в ОК має місце відмова елемента, але на початковій множині параметрів { } ця відмова не ідентифікується. У цьому випадку початкова множина { } доповнюється деякою кількістю параметрів контролю, створюючи при цьому нову множину контрольних параметрів{ }.

Отже для створення ефективних засобів вбудованого контролю, які використовуються в блоках МО, необхідно на етапі проектування і розроблення визначити оптимальні значення таких параметрів, як: надійність елементів ЗВК(R_s); вірогідність результатів оцінки ТС[Р(Д)]; глибина контролю (К). Параметри R_s і Р(Д) – сутність технічних характеристик засобів вбудованого контролю; параметр К характеризує рівень контролепридатності об’єкта контролю.

Для визначення якісних і кількісних характеристик зазначених параметрів побудуємо концептуальну модель системи “об’єкт – засіб вбудованого контролю”.

Оскільки зазначені параметри оптимізації мають спільні ймовірнісні ознаки, то для визначення їхніх значень на конкретному рівні необхідно побудувати модель подій системи: об’єкт контролю – засіб вбудованого контролю. Структуру такої концептуальної моделі подано на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Концептуальна модель системи «ОК-ЗВК»

На структурі концептуальної моделі зображено:

– подія, яка характеризує можливість ідентифікації початкової множини працездатних станів ОК;

– подія, яка характеризує можливість ідентифікації початкової множини станів відмови ОК;

– подія, яка характеризує можливість оцінки працездатності стану ОК на де – якій множині контрольних параметрів { };

– подія, яка характеризує неможливість виконати оцінювання працездатного стану ОК на множині параметрів { };

– подія, яка характеризує виконання оцінку працездатного стану ОК на деякій множині контрольних параметрів { };

– подія, яка характеризує неможливість проведення оцінки працездатності ОК на множені параметрів { };

– подія, яка характеризує працездатність ОК;

– подія, яка характеризує відмову ОК;

– множина працездатних станів ОК;

– множина станів несправностей (часткові відмови) ОК;

– множина станів повної відмови ОК;

– подія, яка полягає в реалізації ствердження “об’єкт працездатний”;

– подія, яка полягає в реалізації ствердження “об’єкт відмовив”;

– подія, яка характеризує працездатний стан елементів вимірювальної частини ЗВК;

– подія, яка характеризує стан відмови елементів вимірювальної частини ЗВК;

– подія, яка характеризує працездатний стан елементів системи збирання, оброблення і зберігання інформації про ТС об’єкта контролю.

– подія, яка характеризує стан відмови елементів системи збирання, оброблення і зберігання інформації про ТС об’єкта контролю.

Очевидно, що зазначені події мають випадковий характер, тому для математичного опису функціонування моделі подій використовуються методи та засоби теорії ймовірностей. Враховуючи те, що результати оцінки технічного стану ОК залежать як від технічного стану елементів ЗВК, так і від технічного стану елементів ОК, тому для розраховування ймовірностей кожної з наведених подій необхідно використовувати формулу повної ймовірності (формулу Байєса).

Контрольні питання

1. Поясніть, в чому полягає сутність застосування засобів вбудованого засобу контролю?

2. Поясніть, чому задача визначення параметрів ЗВК носить оптимізаційний характер?

3. Поясніть, в чому полягає методика побудови концептуальної моделі системи «ОК-ЗВК»?

Література: [2]; [3].