Типовые структуры и показатели систем диагностирования

Система диагностирования объединяет объект диагностирования, средства технологического диагностирования и человека-оператора. В зависимости от назначения, специфики использования и расположения объекта, система диагностирования может иметь различную структуру.

Структура системы – устойчивая упорядоченность в пространстве и во времени её элементов и связей. Все возможные структуры с учетом использования ТСД можно свести к небольшому числу типовых структур. Одна из типовых структур приведена на рис. 3

Рисунок 3 – Структурная схема системы рабочего диагностирования

Рисунок 4 – Другая структурная схема

 

Диагностирование осуществляется в период выполнения объектом его рабочих функций ТСД играет пассивную роль при диагностировании, они только воспринимают от объекта и обрабатывают информацию, характеризующую качество выполнения им рабочих функций, т. е. является рабочим. Человек-оператор не имеет непосредственного контакта с объектом диагностирования. Он взаимодействует с ТСД, воспринимает информацию, управляя диагностированием, и принимает решение об использовании ОД. Такую структуру система диагностирования имеет в том случае, когда по характеру использования прервать работу ОД для диагностирования невозможно, когда ОД расположен в труднодоступных местах и когда введение в ОД тестовых воздействий с целью диагностирования недопустимо.

Системы автоматики, используемые периодически, диагностируются. Как правило, в специальных режимах диагностирования. В этом случае диагностирование, обычно, выполняется перед или после использования объекта по назначению. Кроме того, подобное диагностирование может выполняться в отрезок времени между использованием ОД. Такая структура системы диагностирования приведена на рис.4.

ТСД выполняет те же функции, что и в предыдущем случае. Человек-оператор имеет доступ к объекту для его включения и выключения, а также при необходимости соответствующих переключений для диагностирования. Эта особенность и отличает рассматриваемую структуру от предыдущей. ЧО, как и в предыдущем случае, имеет двухстороннюю связь с ТСД: воспринимает информацию и управляет диагностированием. Объект диагностирования не участвует в рабочем процессе.

При тестовом диагностировании объекта структура СД существенно изменяется, что объясняется разделением средств на две характерные части: ТСД-1 и ТСД-2. ТСД-1 активные средства, представляющие собой генераторы тестовых воздействий, которые по команде ЧО или по заданной им программе вырабатывают специальные сигналы, поступающие в объект диагностирования и вызывающие его реакцию. Тестовые воздействия могут копировать рабочие сигналы, обычно поступающие в ОД при его использовании, или быть специфическими, предназначенными только для диагностирования ОД. ТСД-2 –пассивные средства, которые выполняют функции восприятия и обработки информации о состоянии ОД, заключенной в его реакции на тестовые воздействия.

На рис 5 приведена структурная схема СД для этого случая.

Рис.5. Структурная схема системы тестового диагностирования.

 

Из рис.5 видно, что ТСД-1 и ТСД-2 связаны между собой, чтобы согласовать режимы их работы. Согласованию могут подлежать время включения и выключения, параметры тестовых сигналов. Уровни схем сравнения и т.п. При этом ЧО не имеет контакта с ОД, его функции сводятся к управлению активными средствами диагностирования ТСД-1 и к восприятию с пассивных средств диагностирования ТСД-2 информации о состоянии ОД. Такая структура характерна для СД, предназначенных для ОД, допускающих перевод в специальный режим диагностирования, но расположенных в труднодоступных для ЧО местах.

На рис 6 приведена разновидность структуры системы при тестовом диагностировании устройств автоматики. В этом случае ЧО может непосредственно управлять ОД в процессе диагностирования (штриховая стрелка). Естественно, такая возможность у ЧО открывается только тогда, когда к ОД имеется свободный доступ. Возможность непосредственного доступа к ОД позволяет устранить непосредственную связь между частями средств диагностирования ТСД-1 и ТСД-2. На рис.6 сплошной стрелкой указана еще одна возможная связь между ОД и ЧО.

Рис. 6. Структурная схема системы тестового диагностирования.

Такая связь обеспечивает непосредственный съем информации о состоянии ОД, что может повысить достоверность диагноза и позволяет в ряде случаев упростить ТСД. Естественно, что такая структура СД возможна только в том случае, когда ОД размещен в таком месте, в котором ЧО может свободно наблюдать за ним.

Рассмотренные выше структуры СД охватывают практически все случаи, когда ОД рассматривается как единое целое. В общем случае структура СД сложного объекта зависит от его специфики.

Элементы системы диагностирования взаимодействуют в процессе оценивания состояния технических объектов, обеспечивая требуемую достоверность диагноза. Для того чтобы можно было сравнить различные системы диагностирования между собой и оценить достигнутый ими эффект, используется целый ряд показателей.

Так как система диагностирования предназначена для оценивания состояния ОД, то качество диагностирования в первую очередь оценивается достоверностью диагноза, которая определяется вероятностью правильного диагностирования D. Вероятность получения правильного диагноза зависит от ошибок, допускаемых при диагностировании.

Соответственно её величину определяют через вероятности ошибок при диагностировании:

где P _ij – вероятность ошибок диагностирования (вероятность того, что объект находится в i -м состоянии, а в результате диагностирования он определяется в j -м состоянии: m – число состояний ОД).

Оперативная продолжительность диагностирования τ_Д определяется как продолжительность однократного диагностирования и вычисляется по формуле:

,

где τ _il – продолжительность диагностирования ОД, находящегося в состоянии i при условии, что ТСД находится в состоянии l; – априорная вероятность нахождения ОД в состоянии i, которая находится методами, известными в теории надежности (для работоспособного состояния – вероятность безотказной работы P ₀).

Время, отводимое на диагностирование, важный критерий, зачастую определяющий решения связанные с процессом диагностирования.

Стоимость диагностирования C_Д – стоимость однократного диагностирования, рассчитывается по формуле:

,

где – стоимость диагностирования ОД, находящегося в состоянии i, при условии, что ТСД находится в состоянии l. В стоимость диагностирования включаются затраты на эксплуатацию СД и износ ТСД и ОД в период диагностирования.

Оперативная трудоемкость диагностирования S_Д – определяется как трудоемкость проведения однократного диагностирования и рассчитывается по формуле:

,

где S_il – трудоемкость диагностирования ОД, находящегося в состоянии i, при условии, что ТСД находится в состоянии l.