Введение к работе
Актуальность работы обусловлена возросшими в результате интеграции России в мировую экономику требованиями к надежности и эффективности функционирования электротехнических систем.
Развитие электроники и вычислительной техники внесло кардинальные изменения в конструкцию современных электротехнических систем. Значительное уменьшение персонала, обслуживающего электротехнические системы и комплексы, в условиях современной технологий по-новому ставит многие вопросы их эксплуатации, а удешевление ЭВМ, увеличение быстродействия и объема памяти создают новые возможности для решения проблем эксплуатации и поддержания заданного уровня проектируемых объектов.
В настоящее время в связи с возросшими требованиями к эффективности за счет повышения надежности функционирования электротехнических систем приобретают особую актуальность проблемы создания отказоустойчивых структур проектируемых объектов и переноса центра тяжести на раннее выявление "слабых мест" в конструкторских решениях и устранение причин их появления. Встроенные системы технического диагностирования, заложенные в конструкцию станочных модулей на стадии проектирования, как правило, не обеспечивают полной наблюдаемости станочных модулей как в функциональном, так и в параметрическом аспекте ввиду неоптимальной реализации для некоторых подсистем необходимых вход-выходных соотношений (т.е. невозможности однозначной идентификации соответствующих состояний через имеющиеся наблюдаемые выходы). Это приводит к тому, что в настоящее время до 50% всех возникающих в процессе разработки научно-технических проблем выявляется на заключительном этапе проектирования в результате проведения испытаний объектов. Запоздалое выявление большого объема негативных факторов, как правило, требует
проведения серьезных доработок при готовом образце, которые нередко бывают половинчатыми и однозначно влекут за собой увеличение цикла проектирования и материальных затрат.
На стадии эксплуатации это приводит к ситуациям, в которых постепенные ненаблюдаемые изменения параметров элементов одних подсистем вызывают изменение режимов работы элементов других подсистем с перераспределением вероятностей отказов элементов, подверженных внезапным выходам из строя. При этом требуется проведение дополнительных работ, связанных с поиском мест возникновения отказов, что существенно увеличивает суммарное время восстановления работоспособного состояния (до 30% номинального фонда времени).
Цель работы - разработка и внедрение в процесс проектирования методического обеспечения анализа электротехнических систем и распределения встроенных средств обеспечения заданного уровня надежности по структуре объекта, необходимых для обеспечения отказоустойчивости проектируемых объектов.
Новизна научных результатов:
І.Для представления электротехнических' систем предложен вид
многоуровневой модели, описывающей структурные, алгоритмические и
функциональные особенности на стадии проектирования объекта.
Многоуровневая структура модели отражает функциональную и
надежностную значимость составных компонентов объекта и
обеспечивает управление с помощью совокупности предложенных критериев глубиной анализа технического состояния исследуемого объекта.
2. Предложен метод формирования исходного множества признаков, обнаруживающих в реальном времени заданное множество аномальных состояний, по данным моделирования процесса функционирования объекта в критических режимах и условиях.
3. Предложен метод распределения встроенных средств обеспечения заданного уровня надежности по структуре объекта в результате оптимизации процессов самоконтроля, самодиагностирования и поддержания работоспособности, апробированный на ряде электротехнических систем.
Практическая ценность работы 'заключается в применении результатов, полученных в диссертации, в технических разработках при создании электротехнических систем, для обеспечения заданных показателей их надежности; а также в том, что научные результаты объединены с методологией проектирования сложных объектов, предусматривают комплексный анализ разнородных данных, характеризующих техническое совершенство проектируемого объекта, и ориентированы на машинную реализацию методов и формализованных процедур.
Разработанные модели, методы и формализованные процедуры доведены до инженерных методик, которые внедрены и используются разработчиками электротехнических систем на этапах эскизного и технического проектирования, в условиях производства и эксплуатации.
На защиту выносятся научные результаты, полученные лично автором:
1.Методика анализа проектируемых объектов и распределения встроенных средств по структуре объекта, необходимых для обеспечения отказоустойчивости электротехнических систем.
2. Метод управления по заданным критериям и показателям
глубиной анализа электротехнических систем, обеспечивающий
формирование исходного множества аномальных состояний и обоснование
глубины диагностирования на каждом уровне иерархии объекта.
3. Формализованный способ формирования исходного множества
простых и сложных признаков выходных параметров, обнаруживающих'
заданное множество аномальных состояний (в том числе скрытых дефектов) и составляющих основу модели диагностирования объекта.
4. Метод распределения избыточных средств по структуре объекта в результате оптимизации процессов самоконтроля, самодиагностирования и поддержания работоспособности электротехнических систем.
Реализация результатов работы. Разработанные методы, модели и
формализованные процедуры составили основу комплекта
взаимосвязанных инженерных методик, которые по заказам различных
ведомств внедрены в производство на предприятиях: СНИИМ, ФГУП
СНПЦ «РОСДОРТЕХ», ПО «Корпус», ЦНИИИА, АО КБ
«Электроприбор» для решения практических задач на стадии проектирования, в условию; серийнрго производства и эксплуатации сложных технических объектов. Результаты работы задействованы также в учебном процессе СГТУ при чтении курсов: "Информационно-измерительные комплексы", Интеллектуальные системы проектирования автоматизированных комплексов".
Теоретические результаты диссертации использовались, при
выполнении работ по базовой тематике СГТУ (темы СПИ-196, СПИ-256
(Программа технического университета России), СПИ-208, шифр
"Орбита", СГТУ-21). . .,,lS
Разработанный в методах, способах и процедурах формализм обеспечения анализа, действий и выводов, ориентирован на применение его в качестве источника знаний в интеллектуальных методах и средствах решения проблемы надежности электротехнических систем и комплексов.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях по направлению "Актуальные проблемы анализа и обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем" (Пенза 1996-1998) и научно-технических семинарах СГТУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Работа содержит 180 страниц машинописного текста, включая 60 рисунков, 11 таблиц и список использованной литературы из 68 наименований.
