Портнягин Н.Н., Пюкке Г.А. Теория и методы диагностики судовых электрических средств автоматизации

Подождите немного. Документ загружается.

Государственный комитет Российской Федерации по рыболовству

Камчатский государственный технический университет

Международная академия наук экологии и безопасности

жизнедеятельности (Камчатское отделение)

ТЕОРИЯ И МЕТОДЫ

ДИАГНОСТИКИ СУДОВЫХ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

АВТОМАТИЗАЦИИ

Петропавловск-Камчатский

2003

УДК 621.382:681.518.54:519.87

ББК 32.973.26-04

П60

Рецензенты:

С.Е. Кузнецов,

доктор технических наук, профессор

начальник кафедры судовых автоматизированных

электроэнергетических систем

ГМА им. адмирала С.О. Макарова,

С.Е. Макаров,

доктор технических наук, профессор

заведующий кафедрой радиоэлектронных систем защиты

информации Санкт-Петербургского государственного

технического университета

Портнягин Н.Н., Пюкке Г.А.

П60 Теория и методы диагностики судовых электрических

средств автоматизации. – Петропавловск-Камчатский: Кам-

чатГТУ, 2003. – 112 с.

ISBN 5–328–00043–9

Книга посвящена основам технической диагностики судовых

электрических средств автоматизации, включая сложное элек-

тронное оборудование. Рассмотрены теоретические и методоло-

гические аспекты диагностики и регулирования судовой элек-

тронной аппаратуры.

Для специалистов в области технической эксплуатации судо-

вых электроэнергетических систем, аспирантов и студентов морских

специальностей вузов.

УДК 621.382:681.518.54:519.87

ББК 32.973.26-04

ISBN 5–328–00043–9 © КамчатГТУ, 2003

CОДЕРЖАНИЕ

Введение ............................................................................... 7

Глава 1. Анализ методов и средств

диагностирования судовых электрических

средств автоматизации … ........................................................ 14

1.1. Задачи и методология технического

диагностирования ....................................................................... 15

1.2. Характеристика судовых электрических

средств автоматизации как объекта диагностирования .......... 21

1.3. Методы технического диагностирования .................. 24

1.3.1. Методы поиска дефектов .......................................... 24

1.3.2. Методы диагностирования, основанные

на использовании функциональных и логических

моделей объекта диагностирования ......................................... 29

1.3.3. Методы диагностирования, основанные на

использовании аналитических диагностических

моделей объекта диагностирования

........................................ 33

1.3.4. Экспериментальные методы разработки

диагностических моделей . ......................................................... 39

1.4. Средства технического диагностирования ................ 41

1.4.1. Анализ и характеристики средств

диагностирования судового электрооборудования ................. 42

1.4.2. Структура и проектирование технических

средств диагностирования ......................................................... 44

1.5. Выводы и постановка задач исследований ................ 49

Глава 2. Разработка метода изоварных характеристик

для диагностирования судовых электрических

средств автоматизации ............................................................ 51

2.1. Построение и анализ диагностических моделей ....... 51

2.1.1. Формирование множества

диагности

ческих параметров .................................................. 52

2.2. Методика диагностирования

(на примере диагностики СИФУ) ............................................. 66

2.2.1. Построение логической модели

диагностики СИФУ .................................................................... 68

2.2.2. Построение алгоритма поиска дефектов

методом изоварных характеристик ........................................... 81

2.2.3. Автоматизация процесса диагностирования

методом изоварных характеристик ........................................... 85

Глава 3 Разработка метода изоварных

характеристик для диагностирования

множественных дефектов ..................................................... 90

3.1. Вероятностная модель оценки состояния ОД

на основе изоварных характеристик ......................................... 90

3.2. Алгоритм и методика построения области

работоспособности ..................................................................... 93

3.3. Диагностика СЭСА методом изоварных

характеристик с примен

ением нейросетей .............................. 98

Заключение .......................................................................... 102

Список использованной литературы ................................. 103

Высокая техническая культура современного производства

немыслима без постоянного совершенствования методов контро-

ля технического состояния объектов промышленности. Отсутст-

вие технических средств контроля и регулирования, их малая эф-

фективность приводят к возникновению аварийных ситуаций

в производстве, низкой эффективности эксплуатации, дополни-

тельным затратам на ремонт.

С другой стороны, сложность современных технических сис-

тем требу

ет компьютерной грамотности инженера и использова-

ния персональных ЭВМ, которые практически неограниченно

расширили возможности для эксперимента. Квалификация со-

временного инженера определяется умением использовать вы-

числительную технику, навыками программирования, математи-

ческого моделирования, умением принятия адекватных решений

при конструировании, проектировании и управлении. Творчески

мыслящий, теоретически подготовленный и имеющий достаточ-

ный практический опыт инженер сегодня определяет развитие

нау

ки, техники, внедрение передовых решений в жизнь.

В настоящее время математическое и программное обеспече-

ние, направленное на решение актуальных задач контроля и регу-

лирования технического состояния объектов производства и,

в частности, средств автоматики, отстает от потребностей произ-

водства. Это объясняется недостаточной подготовкой инженеров

данного профиля, низким кадровым обеспеч

ением вузов рыбной

промышленности специалистами в области технической диагно-

стики и компьютерных технологий, а также отсутствием необхо-

димого количества учебных пособий.

Разрешить многие проблемные задачи эксплуатации флота

рыбной промышленности можно, лишь научив инженеров разра-

батывать математические модели диагностических систем и сис-

тем параметрического регулирования, алгоритмы и программы их

расчета, про

ектирования, настройки и оптимизации.

Назрела необходимость готовить во всех вузах рыбной про-

мышленности студентов по специальности «Техническая диагно-

стика и компьютерные технологии в промышленном рыболовстве».

Материал, изложенный в книге, является частичным обобще-

нием опыта авторов, в течение ряда лет занимавшихся вопросами

технической диагностики и параметрического регулирования

средств судовой автоматики.

Авторы надеются, что книга будет полезна сту

дентам и пре-

подавателям вузов, а также инженерам, интересующимся вопро-

сами технической диагностики.

ВВЕДЕНИЕ

Применение электрических средств автоматизации (ЭСА) на

судах современного флота позволяет повысить эффективность

работы различных систем и механизмов, способствует повышению

производительности труда судовых экипажей, дает значительный

экономический эффект, сокращает затраты энергии и материалов.

Современное техническое состояние рыбопромыслового

флота России характеризуется несколькими особенностями, кото-

рые порождены проблемами конкуренции и усилением требова-

ний к технологии добы

чи и обработки морепродуктов и ранее не

проявлялись в такой значительной мере.

Прежде всего, это расширение спектра различных средств

электроавтоматики в сторону мощных электронных устройств, за-

частую эти устройства являются продукцией зарубежных компа-

ний и попадают в состав судового электрооборудования во время

переоснащения, ремонта и модернизаций промысловых су

дов.

Наиболее распространенными являются электрические сред-

ства автоматизации, содержащие аналоговые и цифровые компо-

ненты, комбинационные схемы и элементы с памятью: они при-

меняются практически во всех устройствах автоматики, где

требуется реализовать специальные характеристики, обеспечить

плавность и точность регулирования, повысить производитель-

ность и мощность судовых электроэнергетических систем.

Возросшие возможности мощной полупроводниковой тех

ни-

ки, появление мощных IJBT-транзисторов, способных управлять

токами в сотни ампер и выдерживать напряжения до 1 500 вольт,

а также мощных тиристоров и семисторов, фотосемисторов и других

силовых электронных приборов, использующихся в разработках со-

временных компаний, поставляющих аппаратуру для промысловых

судов, делают актуальным рассмотрение вопросов диагностирова-

ния и параметрического регулирования устройств автоматики.

Усложнение с

остава электрооборудования, рост его количест-

ва и широкое внедрение комплексных средств автоматизации на

судах, как правило, приводит к увеличению интенсивности отка-

зов. Вследствие этого простои судов, вызванные ремонтом обору-

дования, и связанные с ними убытки существенно возрастают.

В настоящее время совокупные затраты на техническое об-

служивание судов за амортизационный срок службы в два-три

раза превышают их строительную стоимость. Расходы, связанные

с ежегодным ремонтом судов, достигают половины сумм, расхо-

дуемых на строительство нового флота. Проблема сни

жения этих

расходов всегда являлась и является одной из важнейших техни-

ко-экономических задач.

Оборудование, поставляемое из-за границы, зачастую посту-

пает без подробной технической документации и без детальной

проработки вопросов электромагнитной совместимости. Кроме

того, недостаточное качество электрической энергии на промы-

словых судах ведет к снижению надежности у

становленного

электронного оборудования и неоправданным экономическим

потерям. Однако судовладельцы идут на риск и продолжают пе-

реоснащение судов электронным оборудованием.

В этой ситуации задачи диагностики и регулирования мощ-

ного судового электронного оборудования выступают на перед-

ний план, так как выход из строя мощных полупроводниковых

приборов во время ведения промысла может приводить к зна

чи-

тельным экономическим потерям, а в случае выхода из строя сис-

тем управления ответственными энергетическими процессами

к потере безопасности мореплавания.

Необходимо также отметить, что в силу уменьшения количест-

венного состава промысловых судов (примерно в 2,5 раза) обостри-

лась проблема повышения качества настройки систем автоматики

СЭС. Участились случаи выхода генераторов из синхронизма из-за

расстройки п

араметров электронной аппаратуры САРН и АРЧ. От-

сутствие эффективной системы регулирования запаса работоспо-

собности аппаратуры приводит к неоправданным временным поте-

рям на межрейсовых стоянках судов. Не уделяется достаточного

внимания и отстройке динамических параметров электронных регу-

ляторов, что оборачивается неминуемыми потерями топлива.

Исследование результатов обработки статистических данных

по флоту Камчатки [8

] показывает, что за период с 1987 по 1998 годы

при систематическом снижении количества судов на флоте отно-

сительный процент аварийности возрастает (рис. В.1). Это свиде-

тельствует о старении оборудования и недостаточной оснащенно-

сти современными средствами контроля и диагностирования тех-

нического состояния устройств, а также о малом количестве но-

вых методов, разработок и устройств, повышающих безаварий-

ность работы.

Процентная зависимость аварийности (рис. В.2), вызванной

навигационными, техническими и экстремальными факторами,

показывает, что доля навигационных и технических факторов вы-

сока и одинакова [8]. Однако динамика процесса во време

ни об-

наруживает тенденцию роста зависимости аварийности, обуслов-

ленной техническими факторами. Это свидетельствует о старении

технического оборудования и необходимости повышения роли

контроля над ним.

Одним из факторов, повлиявших на столь сильный рост тех-

нической аварийности, явилось старение базы флота при отсутст-

вии надлежащего ремонта, технического обслуживания и доста-

точно полной о

снащенности техническими средствами

диагностирования.

Одной из причин увеличения аварийности является субъек-

тивный фактор, например квалификация судового обслуживаю-

щего персонала и его отношение к своим обязанностям. Как от-

мечают специалисты, «эффективность любого управления

требует наличия достоверной и своевременной информации об

окружающей обстановке, о состоянии судна и даже самого эки-

пажа» [3]. Наличие информации должно обес

печиваться непре-

рывным наблюдением, которое ведётся вахтенной службой. Один

вахтенный помощник на мостике или механик в машинном отде-

лении, особенно ночью, в сложных условиях плавания, не спосо-

бен обеспечить непрерывность наблюдения. Именно поэтому на

передний план выступают технические средства контроля и диаг-

ностирования.

Вторым фактором, влияющим на аварийность, является ком-

петентност

ь персонала. Некомпетентные решения или неграмот-

ные действия, особенно в экстремальных условиях, могут поста-

вить в безвыходное положение весь экипаж и судно, а так как

компетентность является субъективным фактором, не подлежа-

щим формализации и объективному учету, то роль успешного

решения задачи технического диагностирования, позволяющей

формализовать часть функций оператора, возрастает. В этой си-

ту

ации уровень требований к обслуживающему персоналу

уменьшается, что повышает составляющую надежности, завися-

щую от субъективного фактора.

Рис. В.1. Диаграмма соотношения количества судов на флоте

и аварийности в период с 1985 по 1998 гг.

Рис. В.2. Диаграмма аварийности, обусловленной различными факторами,

в период с 1985 по 1998 гг.

Журнал «Морской флот» в 1995 году привёл результаты ис-

следований газеты «Ллойдз Лист», направленные на изучение

влияния человеческого фактора на аварийность морских судов.

В частности, было отмечено, что «80 % аварийных ситуаций свя-

занны с работой человека на судне. Только 10 % аварийных си-

туаций связаны с отказом и выходом из строя судовой техники

и устройств в чрезвычайных обстоятельствах, когда были нару-

шены проектные нормы».

Факторы аварийности

навигационные, всего

в т. ч. по вине экипажа

технические, всего

в т. ч. по вине экипажа

пожары, всего

в т.ч. по вине экипажа

Рис. В.3. Зависимость состояния аварийности от человеческого фактора

На рис. В.3 приведены шесть временных зависимостей состоя-

ния аварийности судов рыбопромыслового флота Камчатки [8].

Три графика показывают состояние аварийности вообще,

а три других – зависимость аварийности от вины экипажа. Можно

заметить, что кривые категории «по вине экипажа» практически

точно повторяют кривые категории «всего». Это говорит о пря-

мой зависимости состояния аварийности от качест

в субъекта

управления – экипажа и его отдельных членов.

Подводя итог сказанному, можно заключить, что снижение

как технических, навигационных, так и субъективных факторов

аварийности находится в прямой зависимости от оснащенности

флота техническими средствами диагностирования, и успешное

решение проблемы безаварийной эксплуатации в значительной

мере определяется наличием новых подходов, методов и направ-

лений в развитии технической диагн

остики.

Снизить интенсивность отказов электрооборудования на ста-

дии эксплуатации можно за счет регулярного оценивания состоя-

ния и своевременного восстановления работоспособности. Ре-

шить эти задачи позволяет своевременное и рациональное

применение методов и средств диагностирования с последующей

настройкой основных параметров систем.

Разработка диагностического обеспечения является обяза-

тельным условием при проектировании новых объектов, и, как

правило, объект диагностирования (ОД), методы и средства диаг-

ностирования разрабатываются одновременно.

В настоящее время известно множество методов оценки

степени работоспособности и поиска дефектов в судовых ЭСА.

Подробный анализ их эффективности показывает, что наряду с

множеством определенных достоинств они имеют ряд недостат-

ков. Как правило, это методы, предусматривающие процедуру

съема информации с достаточно большого количества кон-

трольных точ

ек ОД. При этом процесс диагностирования пред-

полагает выполнение разветвленных алгоритмов, сложность ко-

торых увеличивается с ростом размерности диагностируемой

электрической цепи.

Методика построения таких алгоритмов основывается либо

на показателях надежности структурных единиц (СЕ), без учета

взаимосвязи между СЕ, либо на логическом анализе, что позволя-

ет обнару

жить одиночные дефекты при съеме информации

с большого количества полюсов ОД и т. д.

Некоторые из существующих методов недостаточно полно

учитывают особенности эксплуатации судового оборудования,

требуют относительно больших затрат времени, сравнительно

большого объема измерений и достаточно высокой квалификации

обслуживающего персонала.

Авторы считают проблему актуальной и в рамках настоящей

работы делают попытку обозначить пу

ти дальнейшего поиска

эффективных методов диагностирования и разработки соответст-

вующих методик и средств диагностирования.

В предлагаемой работе отражены решаемые авторами сле-

дующие основные задачи:

– реализация принципиально нового подхода, включающего

анализ особенностей судовых ЭСА, методов и средств диагности-

рования ЭСА, разработку методов и средств оценки работоспо-

собности ЭСА и пои

ска дефектов в судовых ЭСА с применением

нейросетевых технологий при минимальных затратах на диагно-

стирование;

– построение и анализ новых диагностико-регулировочных

моделей ЭСА для решения задач диагностирования и параметри-

ческого регулирования;

– разработка методов, алгоритмов и методик диагностиро-

вания судовых ЭСА;

– разработка технических средств диагностирования, реали-

зующих предложенный метод диагностирования.

Перечисленные задачи исследования определили содержание

книги. В первой главе выполнен обзор и анализ методов и средств

диагностирования, судовых ЭСА, рассмотрены их достоинства

и недостатки.

Вторая глава посвящена разработке метода изоварных харак-

теристик, применяемого для диагностирования судовых ЭСА при

одиночных дефектах, описана процеду

ра формирования и мини-

мизации основных диагностических признаков, обосновывается

выбор критериев при определении каналов наблюдения за со-

стоянием ОД.

В третьей главе приводится разработка метода изоварных ха-

рактеристик в вероятностной постановке для диагностирования

судовых ЭСА при множественных дефектах, рассмотрена мето-

дика проведения исследований.

Глава 1

МЕТОДЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

И ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СУДОВЫХ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ

Судовое оборудование различного назначения может быть

достаточно эффективным только при условии его высокой надеж-

ности, которая закладывается при его проектировании, обеспечи-

вается при производстве и поддерживается в процессе эксплуата-

ции. Поэтому актуальность задачи поддержания высокой

надежности, в том числе пу

тем систематического контроля техни-

ческого состояния автономных технических объектов, а также их

периодического регулирования, давно привлекает к себе внимание

специалистов, работающих в различных областях науки и техники.

В последние годы количество публикаций, посвященных этой

проблеме, заметно увеличилось. Это объясняется возросшими требо-

ваниями к обеспечению работоспособности автономных технических

объектов и, в част

ности, к ЭСА. Применительно к судовому электро-

оборудованию пути и особенности решения задачи оценки работо-

способности и поиска дефектов электротехнических устройств иссле-

дованы и разработаны недостаточно полно. Основное внимание, как

правило, уделяется вопросу повышения качества СЭУ, а возможные

способы регулирования и автоматического контроля технического

состояния объектов недостаточно полно исследованы.

Вместе с тем стру

ктуры СЭУ современных промышленных

комплексов становятся все более сложными. По мнению авторов,

решение проблем диагностирования сложных динамических сис-

тем должно идти по пути построения алгоритмических методов,

сочетающих аналитические и численные методы, связанные оп-

ределенной структурой алгоритмов.

В данной главе выполнен анализ существующих методов по-

иска дефектов и определения степени работоспособности в элек-

трических цепях, даетс

я оценка эффективности использования

и области применения к конкретным типам устройств, а также

анализируются известные методы их реализации. Рассматривают-

ся вопросы параметрического регулирования.

1.1. Задачи и методология технического диагностирования

В большинстве случаев любое СЭУ можно представить как

совокупность взаимосвязанных структурных единиц, а отдельные

узлы как возможные полюсы съема информации с целью прове-

дения диагностирования. При такой постановке задачи разре-

шающим пределом диагностирования является структурная еди-

ница, и поиск дефекта может производиться только с точностью

до стру

ктурной единицы.

Структурными единицами могут быть как отдельные рези-

сторы, конденсаторы, катушки индуктивности, так и многопо-

люсные компоненты: транзисторы, микросхемы и т. п. Это могут

быть усилители, регуляторы-преобразователи, приемники элек-

трической энергии, фрагменты схем и т. д.

Для целей диагностирования любое ЭСА можно представить

как многополюсную систему (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Схема представления судового электротехнического устройства

для целей диагностирования

Одна часть входов системы обычно представляется p-мерным

вектором параметров комплектующих элементов x, которую

можно условно разделить на множество пассивных элементов

и множество активных элементов. Оба полученных множества

можно разделить на множество определяющих элементов (эле-

менты, изменение параметров которых существенно влияет на

изменение выходных параметров устройств) и множество неоп-

ределяющих элементов (рис. 1.2).

Другая часть входов может быть представлена μ-мерным век-

тором входных воздействий z. Этот вектор представляет собой

совокупность управляющих воздействий на СЭУ, каждое из ко-

торых характеризуется своими параметрами.

Кроме того, на СЭУ действует χ-мерный вектор возмущаю-

щих воздействий f, который определяется условиями эксплуата-

ции СЭУ. На выходе устройства наблюдается m-мерный вектор

выходных параметров y.

Связь входов и выходов СЭУ представляется уравнением:

y = W(x, z, f),

где W – оператор связи.

Под условием работоспособности понимается совокупность

неравенств:

j min

≤ y

(x) ≤ y

j max

(1.1.)

где y

(x) – функция работоспособности; y

j max

, y

j min

– наибольшее

и наименьшее значения j-го параметра.

Выходными являются параметры, имеющие определенный

физический смысл (постоянная времени, коэффициент усиления

и т. д.), а также параметры, отражающие определенное режимное

воздействие на устройство.

Рис. 1.2. Классификация множества комплектующих

элементов судового электротехнического оборудования

Множество комплектующих элементов {X

}

Множество определяющих элементов {X

}

Множество

неопределяющих

элементов {X

но

}

Множество

пассивных

элементов {X

}

Множество

активных

элементов {X

}

Множество

настраиваемых

элементов {X

}

В том случае, если выходные параметры включают в себя не-

сколько показателей качества в виде функционалов, ограничения

на их предельные значения устанавливаются на основе опыта

проектирования и эксплуатации или в результате использования

метода экспертных оценок.

Определяются весовые коэффициенты для каждого показате-

ля, позволяющие ранжировать показатели качества по степени

важности. На основании полу

ченных значений весовых коэффи-

циентов показатели разделяют на группы. В каждой группе пока-

затели имеют одинаковый весовой коэффициент μ

, который оп-

ределяется как среднее арифметическое весовых коэффициентов

показателей, составляющих группу.

Как правило, для учета степени важности каждого показателя

качества при диагностировании ЭСА производят нормирование

по группе, имеющей наименьший весовой коэффициент μ

, и оп-

ределяют новые пределы ограничений на отдельные показатели:

(φ

j min

≤ φ

j max

) μ

/ μ

, при j = 1, …, L,

где L – количество показателей качества в виде функционалов.

Неравенство (1.1) определяет область работоспособности

D устройства в пространстве выходных параметров. Область D

имеет форму m-мерного гиперпараллелепипеда, однако она с не-

скольких сторон может быть незамкнутой, т. к. отдельные выход-

ные параметры могут иметь только односторонние ограничения.

Ограничения на входные параметры устройства

– X

i min

) (X

i max

– X

) ≥ 0, при i = 1, …, n,

следуют из области работоспособности устройства D.

Каждое j-е неравенство

(X) – Y

j min

][Y

j max

– Y

(X)] ≥ 0, при j = 1, …, m,

в n-мерном пространстве X определяет область Мj. Область

∏

ММ

представляет собой множество значений входных па-

раметров, при которых удовлетворяется система неравенств (1.1).

Ограничения на входные параметры устройства определяют об-

ласть

P {X

i min

≤ X

i max

}. Здесь X

i min

, X

i max

– соответственно наи-

меньшее и наибольшее рабочие значения

i-го входного параметра.

Область

Р имеет форму гиперпараллелепипеда размерностью n.

Пересечение областей

Р и М в пространстве входных пара-

метров определяет область работоспособности

К работе судовых ЭСА предъявляются различные противоре-

чивые требования. В состав ЭСА входят устройства, которые от-

личает большое схемное разнообразие. Изменчивые и тяжелые

условия эксплуатации приводят к дрейфу входных параметров.

Например, отклонения от среднего значения сопротивления рези-

сторов доходят до 60 %, емкости – до 80 %, коэффициента усиле-

ния по току и обратного тока коллектора тр

анзистора –

до 100 %.

Изменчивые условия эксплуатации судового электрооборудо-

вания, широкое использование для построения ЭСА полупровод-

никовых элементов и микросхем, имеющих повышенные скорости

изменения своих параметров, а также автономность работы ЭСА

выдвигают задачу обеспечения периодического контроля работо-

способности и поиска возникших дефектов как одну из главных.

Состояние ОД, как правило, оценивают по диагностически

параметрам, определяющим состояние объекта. Каждому состоя-

нию ОД соответствует свое значение диагностических парамет-

ров. Изменение диагностического параметра недопустимым обра-

зом говорит о том, что в ОД мог возникнуть дефект. Можно

говорить о дефектах, приводящих к частичной потере работоспо-

собности. При наличии такого дефекта ОД сохраняет работоспо-

собность за счет избыточности (структу

рной, временной, инфор-

мационной) или за счет того, что потеря работоспособности

элементов приводит не к потере работоспособности ОД, а к сни-

жению степени работоспособности ОД и, следовательно, к повы-

шению вероятности его отказа в дальнейшем.

Методология технической диагностики основана на следую-

щих исходных положениях:

1. Допущение о том, что ОД может находиться в конечном

множест

ве состояний

2. Состояние ОД под воздействием внешних факторов и вслед-

ствие внутренних необратимых процессов постоянно изменяется.

3. Во множестве

S может быть выделено два непересекаю-

щихся подмножества

S1 и S2, где S1 – подмножество работоспособ-

ных состояний;

S2 – подмножество неработоспособных состояний.

4. Решение задач оценки состояния ОД сводится к анализу

подмножеств

S1 и S2.

5. В процессе диагностирования участвуют в общем случае

ОД, техническое средство диагностирования и человек-оператор.

6. Возникший дефект приводит к тому, что ОД из одного со-

стояния переходит в другое состояние (необязательно неработо-

способное), т. е. работоспособный ОД может иметь дефект, так

же как и неработоспособный. Следовательно, заключение о том,

что ОД рабо

тоспособен, не означает, что в нем дефекты отсутст-

вуют. С другой стороны, если ОД неработоспособен, то в нем

обязательно имеется дефект.

Процесс диагностирования предусматривает наличие обосно-

ванной методики и заданных алгоритмов диагностирования, т. е.

совокупности предписаний о выполнении определенных дейст-

вий в процессе диагностирования [15–17].

При диагностировании могут решаться следующие основные

зада

чи:

Z1 – контроль технического состояния (КТС);

Z2 – поиск дефектов (ПД);

Z3 – прогнозирование технического состояния (ПТС).

Какие из этих задач решаются, зависит от условий выполне-

ния процесса диагностирования и особенностей судового обору-

дования. Контроль технического состояния предполагает провер-

ку соответствия значений диагностических признаков ОД

требованиям технической документации и, как правило, произво-

дится при диагностировании объектов любого назначения.

В том случае, когда ОД утратил работоспособность или зап

ас

работоспособности значительно снизился, при диагностировании

может решаться задача поиска дефектов. Целесообразность ре-

шения ее определяется возможностью восстановления ОД, т. е.

при достаточно высокой ремонтопригодности ОД.

При решении задачи ПТС изучается характер изменения ди-

агностических параметров под влиянием внешних и внутренних

воздействий и на основе сформировавшихся тенденций предска-

зываетс

я значение параметров в будущий момент времени.

Наиболее распространенными сочетаниями задач, решаемых

в процессе диагностирования, являются

Z1 и Z2; Z1 и Z3; Z2 и Z3.

При построении системы диагностирования необходимо ре-

шить задачу организации взаимодействия элементов, участвую-

щих в процессе диагностирования. Постановка этой задачи и пути

ее реализации подробно описаны в работах [28, 31, 36–38, 53, 71],

где для решения задач организации выбирается критерий, кото-

рый характеризует связь основных показателей элементов (объ-

ект, техническое средство, оператор) с показателями процессов

использования и диагностирования объекта.

Такой критерий представляет собой функцию

К = К (П1, П2,

П3, И, Д)

, где П1, П2, П3 – показатели-векторы ОД, ТСД и операто-

ра;

И – показатель-вектор, характеризующий организацию исполь-

зования объекта;

Д – показатель-вектор, характеризующий органи-

зацию процесса диагностирования объекта. Показатели-векторы

П1,

П2, П3 включают показатели, характеризующие безотказность, ре-

монтопригодность элементов системы диагностирования.

Необходимо отметить, что в процессе оценки состояния ОД,

при решении задач определения работоспособности, поиска де-

фектов и прогнозирования должны быть обеспечены заданные

значения показателей диагностирования (вероятность ошибки

диагностирования

, апостериорная вероятность ошибки диагно-

стирования

, вероятность правильного диагностирования D,

средняя оперативная продолжительность диагностирования

средняя стоимость диагностирования

, средняя оперативная

трудоемкость диагностирования

, глубина поиска дефекта L).

Каждую из задач можно решать различными методами, при-

чем любой метод для своей реализации предъявляет определен-

ные требования к ОД. Каждый метод решения задачи диагности-

рования характеризуется двумя совокупностями величин,

значениями показателей диагностирования и значениями показа-

телей, характеризующих ОД.

Для каждой задачи диагностирования характерны свои пока-

затели. Так, при определении работоспособности необходимо

уч

итывать вид объекта, наличие неконтролируемых случайных

возмущений, количество диагностических признаков, наличие

контроля, возможность тестового воздействия, избыточность.

При поиске возникшего дефекта рассматривают тип ОД, тип

схемы, число выходов, число элементов, избыточность схемы,

степень резервирования, приспособленность к диагностированию,

объем априорной информации о надежности элементной базы.

При решении задач прогнозирования изменения состояния ОД

уч

итывают тип модели процесса изменения состояния, вид модели,