КИД РЭС


КИД РЭС.
Литература:
«Диагностирование электронных систем» под ред. Мозголевского;
«Управление качеством электронных средств» Горкина (?)
«Техническое диагностирование РЭУ» Давыдов
Основные определения, задачи технической диагностики.
В процессе технической эксплуатации электронных средств осуществляется управление качеством или управление состоянием РЭС, для реализации которой необходима информация об этом состоянии. Техническое диагностирование как процесс получения информации о состоянии изделия РЭС с определенной точностью является неотъемлемой частью жизненного цикла РЭС.
В настоящее время работа по технической диагностике РЭС проводится по двум направлениям: 1. Разработка основ теории диагностических систем и их проектирование; 2. Применение систем диагностики и контроля при эксплуатации сложных РЭС, оценка их эффективности, основные пути к совершенствованию.
В настоящем курсе будут рассмотрены вопросы второго направления.
Диагностирование РЭУиС рассматривается как неотъемлемая часть процесса технической эксплуатации при управлении состояниям системы. Несмотря на огромное разнообразие электронных систем различного функционального назначения, областей применения, элементной базы, конструктивного исполнения и стоимости, они имеют ряд общих признаков, позволяющих причислить их к одному классу технических систем. К числу основных объединяющих признаков этих систем относят: использование электромагнитных колебаний в качестве носителя информации, электрических сигналов для ее передачи и приема, наличие организованной структуры, относительная автономность системы, динамика их развития и изменение в пределах жизненного цикла, потребность в функциональном управлении состоянием, включая поддержание этих состояний в установленных пределах, то есть потребность в техническом обслуживании и ремонте.
Процесс определения технического состояния объекта с определенной точностью носит название техническое диагностирование. Этот процесс реализуется в системе технического диагностирования (СТД), представляющей собой совокупность средств, объекты диагностирования и исполнителей, подготовленных к проведению диагностирования по определенным методам и правилам, устанавливаемым технической документацией.
Использование диагностирования в эксплуатации является важным резервом повышения срока службы изделия и их функциональной отдачи. Современная техническая диагностика – это отрасль знаний, исследующая техническое состояние объекта диагностирования и проявление этих состояний, разрабатывающая методы определения и принципы построения и организации СТД. Методологической основой диагностирования является системный подход.
Системный подход – это совокупность не жестко связанных познавательных принципов, на основе которых складываются схемы поиска конкретных механизмов, характеризующих целостность объекта, с одной стороны, и его связи с другой, и представления его параметров через операторы, позволяющие сравнивать, сопоставлять, управлять. Системный метод – это исследование РЭС как объекта технической эксплуатации в виде некоторой целостной структуры с многообразными внутренними и внешними связями, динамикой изменения состояния, входными воздействиями и адаптацией. Обычно СТД включает РЭС в свой состав в качестве подсистемы. Возможны случаи, когда СТД является частью РЭС (например, в случае встроенного контроля). В свою очередь РЭС и СТД являются подсистемами технической системы более высокого иерархического уровня, системой технического обслуживания и ремонта (СТОиР). Для успешной реализации задач диагностирования, технического обслуживания и ремонта изделий РЭУиС должны сопровождаться четкими и лаконично изложенными эксплуатационными и ремонтными документами, определяющими логическую последовательность выполнения операций, одновариантность сборок и подключений, определимость и ясность в обозначении точек контроля технического состояния, регулировки, крепления, и обеспечивающих минимальное число профессий исполнителей.
Таким образом, можно сформулировать главную задачу диагностики: это выбор совокупности параметров для определения состояния РЭС, составление рациональных алгоритмов определения этих состояний, прогнозирование состояний.
Системы технического обслуживания РЭС.
Обслуживание и восстановление РЭС осуществляется в системе технического обслуживания и ремонта, под которой понимают совокупность взаимосвязанных средств, документации ТОиР и исполнителей, необходимых для поддержания и восстановления качества изделий, входящих в эту систему.
Системы ТОиР по своему составу и структуре относятся к классу больших организационных технических систем, которые также называют эрготехническими и реже антропогенными системами.

Рис. 1. Системы технического обслуживания и ремонта РЭС.
РЭС – ОТО – РЭС объект технического обслуживания; 1 – документация, 2 - технико-эксплуатационные свойства; 3 – заявки на функционировании РЭС; 4 – воздействия ОТО и ТО на функционирование РЭС; 5 – ТОиР, минимизация затрат труда и времени при заданном качестве; 6 – научные исследования; 7 – техническая диагностика и контроль; 8 – прогнозирование; 9 – ремонт; 10 – запасное имущество и приборы (ЭИП); 11 – средства ТОиР; 12 – методы ТОиР, применение ЭВМ и микропроцессоров; 13 – документация по ТОиР; 14 – операторы и исследователи; 15 – экономика, организация и управление ТОиР.
В соответствии с определение ТОиР в нее входят объект технического обслуживания (ОТО – изделие, обладающее потребностью в определенных операциях ТОиР и приспособленностью к выполнению этих операций); средства ТОиР – средства технологического оснащения и сооружения, предназначенные для выполнения ТОиР, включающие в свой состав средства диагностики и контроля (СрДК), настройки и регулировки, восстановления и ремонта; нормативно-техническая документация (НТД) – определяет нормы и требования к параметрам функционального использования, техническим и эксплуатационным параметрам, а так же правила и порядок выполнения работ по ТОиР; комплект ЗИП – запасные части, инструменты, принадлежности и материалы, необходимые для ТОиР изделий и скомплектованными в зависимости от его состава, структуры, элементной базы и особенностей использования. Кроме того, в систему входят исполнители – это квалифицированные инженерно-технические кадры, специально подготовленные для выполнения операций по ТОиР.
В аспекте расширения внедрения автоматизированных и автоматических систем управления производством исполнители-люди могут заменятся автоматами, а НТД – соответствующими программами.
Стратегии технического обслуживания.
В процессе технической эксплуатации состояние изделий РЭС постоянно меняется, при этом чем сложнее объект ТОиР, тем более сложной является сама система ТОиР, ее составляющие, и тем больше состояний, в которых прибывает объект. Системообразующим параметром СТОиР является состояние работоспособности изделий РЭС (Sр). Целевая функция процесса ТО – это управление состоянием для поддержания работоспособности или состоянием исправности объекта на стадии эксплуатации.
, где - нижнее и верхнее значение предельных состояний, характеризующих работоспособность.
Система правил управления техническим состоянием изделия в процессе ТОиР называется стратегией технического обслуживания и ремонта. Документом, устанавливающим стратегии, количественные характеристики видов ТОиР, порядок их корректировки на протяжении ресурсов или сроков службы является программа ТОиР.
Свойство системы ТОиР выполнять функции по поддержанию и восстановлению исправности или работоспособности изделий с определенными затратами времени, труда и материальных средств носит название эффективность системы технического обслуживания и ремонта.
Различают два основных вида стратегий ТОиР: по наработке и по состоянию.
Стратегия ТО по наработке (ТОН) — определяется как система правил управления техническим состоянием, согласно которой перечень и периодичность выполнения операций зависят от значений наработки изделия с начала эксплуатации или после ремонта. При этой стратегии для всего парка однотипных изделий предусматриваются единые перечень и периодичность операций ТО, в том числе замен элементов с определенной наработкой, независимо от фактической потребности в них каждого объекта. Эту стратегию целесообразно применять для изделий РЭС, имеющих тенденцию к существенному росту параметра потока отказов (или интенсивности отказов) после определенной наработки. Схема процесса ТО по наработке представлена на рис. 2.
Рис.2. Схема процессов ТО по наработке.
1 – функциональное использование РЭС; 2 – демонтаж; 3 – контроль технического состояния; 4 – замена; 5 – регулировка; 6 – восстановление; 7 – контроль технического состояния на нормы технических параметров; 8 – монтаж.
Основными составляющими процесса ТОН являются:
Вывод изделия из функционального использования. Характеризуется временем выполнения работ .
Операции диагностирования и контроля по определению технического состояния. То есть определение его работоспособности и других видов состояний. Характеризуется временем выполнения работ .Операции по замене элементов и проведении восстановительных работ. Характеризуется временем и эффективности программ замен.
Операции по настройке и регулировке, включая в себя операции по стимулировании работы изделия и программного управления процессом регулировки. Характеризуется временем .Операции по контролю обслуживания аппаратуры на соответствие НТП (нормам технических параметров). Характеризуется времени диагностики и контроля .Операции монтажа и проверки изделия перед функциональным использованием. Характеризуется временем .Возможен случай, когда на ТО попадает исправная аппаратура, аппаратура работоспособная, но имеющая повреждения, которые могут перерасти в отказы, аппаратура не работоспособная, но функционирующая. Для последнего случая по результатам диагностирования и контроля в соответствии с программой замен и текущего ремонта назначаются дополнительные работы по заменен и дополнительные работы по регулировке. В процессе диагностирования и контроля устанавливается место отказа или повреждение.
Стратегия технического обслуживания по состоянию (ТОС).
ТОС характеризуется тем, что перечень и периодичность операций по обслуживанию определится фактическим техническим состоянием изделия на момент проведения ТО.
При реализации стратегии ТОС перечень и периодичность операций по ТО, в том числе заменой элементов или изделий, назначаются по результатам контроля технического состояния каждого объекта. Контроль может быть непрерывным или периодическим. Его периодичность устанавливается либо единой для всего парка изделий, либо назначается для каждого изделия по результатам прогнозирования его технического состояния.
Операции замены, регулировки, текущего ремонта назначаются при обнаружении неработоспособного состояния изделия, или его предотказового состояния. В НТД на изделие устанавливается значение параметра, характеризующее предотказовое состояние.
Применение этой стратегии целесообразно только при реализации высокой степени безотказности и контроля пригодности изделия, значения наработок до отказа элементов которого имеет значительный разброс.
Обязательным условием применение стратегии ТОС является отсутствие последствий отказа при его возникновении. Если отказ аппаратуры может вызвать аварию или катастрофу в окружающих условиях, то стратегию ТОС применять нельзя.

Рис.3. Структура применения по стратегии ТОС.
1 – функциональное использование РЭС; 2 – диагностирование; 3 – проверка работоспособного состояния; 9 – регулировка; 4 – демонтаж; 5 – диагностирование; 6 – восстановление; 7 – контроль технического состояния; 8 – монтаж.
Основными операциями стратегии ТОС являются:
Контроль технического состояния изделия на местах его функционального использования.
Определение объема работ по ТО.
Настройка и регулировка на месте функционального использования.
Перевод в режим ТО при обнаружении отказа или предотказового состояния.
Диагностирование с целью обнаружения места повреждения.
Восстановление изделия. контроль состояния на соответствия НТП.
Монтаж и проверка изделия перед функциональным использованием.
Из приведенного перечня работ объем выполнения работ по ТО изделий полностью определяется результатами диагностирования и контроля.

Рис.4. зависимость объема работ по диагностирования и ТО различных стратегий.
Количественный сопоставительный анализ эффективности стратегий ТОН и ТОС может быть проведен путем вычисления и сравнений значений коэффициента технического использования изделий. При стратегии ТОН с периодичностью осуществляется техническое обслуживание изделий в течении времени с заданной наработкой изделия . В случае возникновения отказа изделие восстанавливается за время . Если принять, что вероятность безотказной работы изменяется по экспоненциальному закону, , то выражение для коэффициента технического использования запишется в виде: .
При стратегии ТОС с контролем параметров с периодичностью производится контроль работоспособности с течением времени . При обнаружении отказа изделие восстанавливается. И при прочих равных условиях выражение для коэффициента технического использования запишется в виде: .Сравнение формул для разных стратегий показывает, что при и значения коэффициента .
Техническое обслуживание по состоянию может быть реализовано еще одной модификацией. Контроль работоспособности осуществляется с периодичностью . По достижению наработки Т производится ТО в течении . При возникновении отказа изделие восстанавливается. В этом случае, выражение для Кти записывается в виде: . Такая стратегия носит название смешанная.
Сопоставительный анализ стратегий ТОН и ТОС изделий РЭУ показывает, что стратегия ТОС обладает рядом преимуществ перед стратегией ТОН. При стратегии ТОС уменьшается уровень конкомитантных отказов, то есть отказов, вносимых в изделие РЭС при выполнении работ по ТО, регулировке, демонтаже и монтаже РЭС.
Стратегия ТОС позволяет экономить ЗИП за счет уменьшения числа необоснованных замен. При стратегии ТОС коэффициент технического использования выше чем при стратегии ТОН. Таким образом, стратегия ТОС является основной перспективной стратегией.
Классификация систем технического диагностирования.
Совокупность свойство объекта, подверженных изменению в процессе производства или эксплуатации, характеризуемая в определенной момент признаками, установленными технической документацией носит название техническое состояние объекта.
Видами технического состояния являются состояния исправности, работоспособности, неисправности, неработоспособности, функционирования.
Процесс определения технического состояния объекта с определенной точностью называется техническим диагностированием.
Согласно ГОСТ 20.417-75 «Общие положения о порядке разработки диагностирования» системы технического диагностирования предназначаются для решения одной или нескольких задач: проверки исправности, проверки работоспособности, проверки функционирования, поиска дефектов.
Контроль технического состояния – это определение вида технического состояния.
Для определения вида технического состояния необходимо знание технического состояния, определяемого путем диагностирования, и наличие требований, характеризующих исправное состояние или работоспособное состояние путем задание в технической документации номенклатуры и допустимых значений количественных и качественных свойств объекта. При одном и том же объективно существующим техническом состоянии изделие может быть работоспособным для одних условий применения, и неработоспособным для других (например, параметр чувствительности радиоприемника на борту летательного аппарата должен быть выше аналогичного параметра приемника бытового применения). Поэтому номенклатура свойств изделия, включаемая в техническую документацию, должна содержать диагностические параметры, достаточные для проведения тех видов диагностирования, которые требуются в условиях эксплуатации, то есть для проверки исправного состояния, работоспособного состояния объекта, его правильного функционирования и поиска дефектов с заданной глубиной.
Таким образом, техническое диагностирование как процесс определение технического состояния может быть самостоятельным процессом при исследовании объекта с неустановленными заранее показателями, определяющими вид состояния, и может быть частью процесса при контроле или при прогнозировании технического состояния.
Техническое диагностирование реализуется путем измерения количественных значений параметров, анализа и обработки результатов измерения и управления РЭС в соответствии с алгоритмом диагностирования.
Техническое диагностирование осуществляется в системе технического диагностирования (СТД), которая представляет собой совокупность средств и объекты диагностирования и при необходимости исполнителей. СТД подготавливается к диагностированию и осуществляет его по правилам установленным документацией. Составляющими системы являются: объект технического диагностирования (ОТД), под которым понимают изделие или его составные части, техническое состояние которых подлежит определению, и средства технического диагностирования, под которыми понимают совокупность измерительных приборов, средств коммутации и средств сопряжения с ОТД.
СТД работает в соответствии с алгоритмом технического диагностирования, который представляет собой совокупность предписаний о проведении диагностирования. Условия проведения ТД, включающие в состав часть диагностических параметров (ДП) и их предельно допустимые наименьшее и наиболее предотказовые значения, периодичность диагностирования изделия и эксплуатационные параметры применяемых средств, определяют режим технического диагностирования и контроля.
Диагностический параметр (признак) – параметр, используемый в установленном порядке для определения технического состояния объекта.
СТД могут быть различными по-своему назначений, структуре, месту установки, составу, конструкции, схемотехническим решениям. Они могут быть классифицированы по ряду признаков, определяющих их назначение, задачи, структуру, состав технических средств. Таким образом они классифицируются:
По степени охвата ТД.
По характеру взаимодействия между ОТД и СТДК.
По используемым средствам технического диагностирования и контроля.
По степени автоматизации ОТД.
По степени охвата СТД могут подразделяться на локальные и общие. Под локальными понимают СТД решающие одну или несколько выше перечисленных задач (определения работоспособности или поиск места дефекта). Под общими понимают СТД решающие все поставленные задачи диагностирования.
По характеру взаимодействия СТД с СрТД СТД подразделяются на системы с функциональным диагнозом, в которых решение задач диагностики осуществляется в процессе функционирования ОТД по-своему назначению, и системы с тестовым диагнозом, в которых решение задач диагностирования осуществляются в специальном режиме работы ОТД путем подачи на него тестовых сигналов.
По используемым средствам технического диагностирования СТД подразделяются на системы с универсальными средствами диагностирования и контроля (на базе ЭВМ); системы со специализированными средствами (на базе специализированных ЭВМ с применением стендов, имитаторов и т.п.); системы с внешними средствами (средства контроля и диагностики и объект конструктивно отделены друг от друга); системы со встроенными средствами (ОТД и СТД конструктивно представляют одно изделие).
По степени автоматизации СТД подразделяются на автоматические, процесс получения информации о техническом состоянии ОТД осуществляется без участия человека; автоматизированный (получение и обработка информации осуществляется с частичным участием человека); неавтоматизированные или ручные (получение и обработка информации осуществляется человеком-оператором). Аналогичным образом могут классифицироваться и средства технического диагностирования: автоматические, автоматизированные и ручные. Применительно к объекту технического диагностирования системы диагностики должны предупреждать постепенные отказы, выявлять неявные отказы, осуществлять поиск неисправных узлов блоков сборочных единиц и локализовывать место отказа.
Процесс технического диагностирования в системе управления качеством изделия подразделяют на 3 временные составляющие:
Генезис – процесс определения технического состояния ОТД с определенной точностью на заданном в прошлом временном интервале.
Диагноз – процесс определения технического объекта в данный момент времени.
Прогноз – процесс определения технического состояния ОТД в будущем на конечном временном интервале с заданной достоверностью.
В соответствии с приведенной классификацией техническая диагностика может быть представлена 3-мя разделами: технической кинетики, технической диагностики и технической прогностикой.
Структура системы технического диагностирования.

Рис.5. Структура системы СТД.
Функциональными элементами СТД являются: 1 – датчики сигналов; 2 – линии связи; 3 – коммутаторы; 4 – преобразователи; 5 – измерительный прибор; 6 – индикатор; 7 – устройство сравнения; 8 – поле допусков; 9 – индикатор вида технического состояния (может использоваться как регистрирующее или запоминающее устройство); 10 – устройство управления; 11 – регуляторы; 12 – прогнозирующее устройство.
В основе СТД находятся объект технического диагностирования и средства диагностики и контроля.
Первой операцией процесса диагностирования является выведение сигналов, параметры которых характеризуют состояние системы. Эта операция осуществляется с помощью датчиков информации. По средствам линии связи информация транслируется в средства технического диагностирования. Главной подсистемой СрТД является измерительное устройство, обеспечивающее заданную точность диагностирования. Так как измерительное устройство не может измерять все виды параметров сигналов РЭС, составными элементами СрТД являются коммутаторы и преобразователи. На выходе измерительного устройства формируется информация о техническом состоянии РЭС. Эта информация путем различных способов отображения может быть представлена оператору или может быть автоматически обработана для дальнейшего использования.
Важным элементом обработки информации является операция сравнения представленной информации с полем допусков для принятия решения о виде технического состояния изделия. После принятия решения выполняются еще две операции: первая – операция управления качеством изделия; вторая – операция стимулирования. Прогнозирующие устройства позволяют определиться состояние изделия в будущем посредством обработки информации о текущем и прошлом состоянии системы. В результате процесса диагностирования и контроля принимается решение о виде технического состояния, то есть работоспособно или неработоспособно диагностируемое изделие. Работоспособное состояние определяет возможность использования изделия по своему функциональному назначению. Количественной характеристикой показателей диагностирования должны быть представлены вероятностями состояния объекта и средств диагностирования и вероятностями принятия решений о техническом состоянии.
Показатели систем технической диагностики.
Процесс технического диагностирования сложных систем является неотъемлемой частью процессов ТОиР, поэтому ряж показателей качества, характеризующих надежность РЭС и ее отдельных составляющих могут являться одновременно показателями РЭС как объекта технического диагностирования, или совпадать с ними. С другой стороны, диагностирование объекта осуществляется в СТД, а это в свою очередь означает, что многие параметры системы и объекта диагностирования неотделимы друг от друга. Параметры РЭС как объекты технического диагностирования условно разделяют на группы, которые характеризуют:
Потребности РЭС в техническом диагностировании
Диагностируемость РЭС
Конструктивную приспособленность РЭС к диагностированию и контролю
Потребности РЭС в техническом диагностировании определяются стратегиями ТОиР, в процессе которых осуществляется управление техническим состоянием изделий. Показателями объектов в данном случае являются:
– периодичность проведения диагностирования
– среднее время проведения диагностирования. В данном случае является функцией наработки.
Диагностируемость РЭС характеризуется совокупностью параметров, их допусков и производных, определяющих виды технического состояния изделия. Важнейшим показателем диагностируемости является совокупность параметров для контроля работоспособности. Количественно этот показатель может быть определен множеством параметров :
Вторым показателем диагностируемости является коэффициент полноты проверки работоспособности . Количественно определяется из выражения. Здесь – суммарный параметр потока отказа контролируемых составных частей изделия. – суммарный параметр потока отказов всех составных частей изделия. Если параметры потока отказов неизвестны, то может определиться приближенно, при помощи выражения:
, где – число диагностических параметров, – число параметров технического состояния, использование которых обеспечивает методическую достоверность проверки.
Поиск места отказов в процессе диагностирования характеризуется глубиной поиска дефектов, которую задают указанием составной части объекта с точностью, до которой определяется место дефекта. Количественно глубину поиска дефекта оценивают коэффициентов глубины поиска дефекта , который определяется выражением:
, где – число однозначных различимых составных частей объекта на принятом уровне деления с точностью, до которых определяется место дефекта, – общее число составных частей объекта с точностью, до которой требуется определить место дефекта.
Конструктивная приспособленность РЭС к проведению диагностирования и контроля заданными средствами характеризуется свойством контролепригодности, а количественно – показателями диагностирования и контролепригодности. К таким показателям относят:
– средняя оперативная продолжительность диагностирования. На практике задается математическим ожиданием оперативной продолжительности однократного диагностирования.
– среднеоперативная трудоемкость диагностирования
– среднеоперативная стоимость диагностирования.
– коэффициент унификации устройств сопряжения со средствами диагностирования. Количественно определяется выражением:
, где – число унифицированных устройств, – общее число устройств сопряжения.
– коэффициент унификации параметров сигналов изделия. Количественно определяется выражением:
, где – число унифицированных диагностических параметров, – общее число параметров.
– коэффициент трудоемкости подготовки изделий к диагностированию. Количественно определяется выражением:


- средняя трудоёмкость подготовки изделия к диагностированию,
- основная трудоёмкость диагностирования.
- коэффициент использования специальных средств диагностирования

- объем серийных средств диагностирования, - объем специальных средств диагностирования.
Принятие решения о состоянии РЭС и отнесение его к одному из видов (работоспособному или неработоспособному) может быть осуществлено только в процессе измерения и сопоставления с нормами диагностических параметров, характеризующих это состояние.
Диагностические параметры.
Диагностический параметр (ДП) – это параметр или признак объекта диагностирования, используемый в установленном порядке для определения технического состояния объекта.
Для каждого изделия РЭУ может быть указано множество параметров, характеризующих его техническое состояние. Большинство ДП по своему назначению могут иметь двойственную природу являясь одновременно диагностическими и техническими параметрами (ТП). Техническими могут называться параметры функционального использования (ПФИ). Именно эти параметры поддаются непосредственному измерению, и для них могут быть установлены нормы и допуски, выход за пределы которых характеризует отказ РЭУ. К ПФИ обычно относят рабочую область действия (например, значение азимута, угла места, высоты, дальности, количество измеряемых координат, точность измерения, оперативность, пропускная способность, разрешающая способность, безотказность, эффективность, масса, габариты, потребляемая мощность). ТП – это технические параметры РЭС, представляющие инженерные решения, обеспечивающие реализацию заданных ПФИ. ТП описывает РЭС как изделия радиоэлектроники. К ТП могут относится диапазон радиоволн, метод модуляции, метод измерения, форма диаграммы направленности, мощность передатчика, коэффициент шума, чувствительность приемника, полоса пропускания приемника, конструкция, элементная база, выходные характеристики.
Характеристикой отказов является выход за пределы допуска одного ТП. Решение о работоспособном состоянии сложного РЭУ принимается на основе измерения совокупности ТП, причем, это совокупность тем больше, чем сложнее устройство. Определение состояния на основе оценки совокупности ТП является сложной задачей, которая включает в себя операции: выбор совокупности ТП, выбор допусков на каждый ТП, измерение текущих значений параметров и другие рассмотренные выше операции включая прогнозирование. Если значения ТП не поддаются непосредственному измерению, то эти значения могут быть найдены путем обработки других параметров, связанных с искомыми прямыми функциональными зависимостями. Совокупность диагностических параметров - предназначается для определения работоспособности , поиска места отказа или дефекта , и прогнозирования технического состояния . находятся из области U.
На практике в большинстве случаев представление 3 подмножества совокупностей ДП являются пересекающимися. Совокупность ДП должна определять полноту контроля, возможности поиска дефектов, оптимизацию алгоритмов поиска, возможность прогнозирования возникновения отказа и, главное, чувствительность к изменению состояния отдельных устройств РЭС и их составных частей к ходу течения деградационных процессов.
При выборе совокупности ТП необходимо учитывать экономические затраты на техническую диагностику и контроль, и поэтому эта совокупность ДП следует минимизировать уменьшая ее информационную избыточность при сохранении определенного качества диагностирования (качество диагностирования определяется полнотой контроля, достоверностью, возможностями поиска, контроля, чувствительности). Таким образом процесс выбора совокупности ТП можно разделить на следующие этапы:
Определение множества состояний S;
Выбор совокупности ТП , при этом , .
Минимизация совокупности U(S);
Синтез рациональных алгоритмов проверки работоспособности и поиска места отказов;
Установление рациональных допусков на нормы технических параметров (НТП).
Формализованные методы выбора совокупности ТП предусматривают построение и анализ построения математических моделей ОД и моделей его возможных дефектов.
Построение модели позволяет устанавливать взаимосвязь между состояниями РЭС, условиями и режимами его работы, входными сигналами и параметрами выходных сигналов.
Определение диагностических параметров.
Выбор совокупности ДП для решения диагностических задач определяется многими факторами, основными из которых являются: целевая функция объекта диагностирования, стратегии технического обслуживания, время диагностирования, стоимость средств диагностирования, стоимость процесса диагностирования с учетом простоев РЭС в режиме диагностирования.
Выбор диагностических параметров может осуществляться на двух стадиях жизненного цикла РЭС:
На стадии проектирования когда производится первичное определение целей и задач проектируемой РЭС, стратегий, методов и средств ТО и ремонта.
На стадии технической эксплуатации, когда возникает необходимость совершенствования функционального использования или улучшения показателей ТО или необходимости повышения надежности в условиях эксплуатации.
Совокупность ДП зависит от тех режимов диагностирования, в которых последние производятся. Поэтому на практике говорят о совокупности ДП:
Для определения состояний (функционирование, работоспособности, поиска дефекта, локализации места отказа при ремонте, поиска места отказа);
Для контроля работоспособности после проведения всех восстановительных и монтажных работ.
Главным фактором при выборе совокупности ТП является информативность, то есть полнота проверок, которая характеризуется коэффициентом . Так же важным фактором является стоимость технической диагностики и контроля (ТДК), стоимость диагностирования и средств диагностирования. Так как в результате ТДК РЭС может быть признана неработоспособной, то большое внимание при формировании совокупности ДП занимает проблема выбора номинальных значений и назначения допусков. Если в качестве ДП выбираются ПФИ, до допуск назначаются из тактических соображений.
Совокупность параметров для определений работоспособности.
Среди задач диагностирования определение работоспособного состояния является наиболее важной. В качестве совокупности ТП для контроля работоспособности обычно используется ПФИ и ряд технических параметров. На совокупность параметров, определяющих работоспособное состояние задаются нормы, которые в эксплуатационно-технической документации называются нормы технических параметров (НТП). Часть диагностических параметров РЭС поддается прямым электрическим измерениям. Эти электрические параметры образуют множество прямых параметров . Измерение этих параметров должно давать однозначный ответ работоспособно или нет диагностируемая система. На практике множество , i = 1...N заменяется подмножеством, так как не все параметры поддаются прямым измерениям. В этом случае для получения более полной информации о работоспособном состоянии подмножество дополняется подмножеством косвенных параметров , задачей которого является компенсировать образовавшуюся разность , которая обусловлена трудностями прямых измерений.
В качестве критерия эффективности введения косвенных параметров может быть использована норма вектора чувствительности, определяемая выражением .
После ряда преобразований может быть получено выражение для норм вектора, по которой производят упорядочение совокупности косвенных параметров

, - совокупности точек номинальных значений прямых и косвенных диагностических параметров,.Достаточность совокупностей прямых и косвенных ДП для оценки состояния РЭС с заданной или определенной достоверностью определяется величиной вероятности правильного диагностирования, которая определяется выражением . и - коэффициенты значимости того или иного параметра, и - стоимости определения к-ого параметра в процессе диагностирования.
Представленные выражения позволяют решать задач в общем виде и на любом уровне. Последнее выражение представляет совокупность ДП прямых и косвенных, которая должна перекрывать все информационное поле, характеризующее состояние объекта и его возможные изменения.
Допуски диагностических параметров.
Заключение о работоспособном или неработоспособном состоянии РЭС выносится после того, как зафиксирован выход ДП за пределы допуска , и – верхнее и нижнее значение контролируемого параметра.
На стадиях проектирования, изготовления и эксплуатации на РЭС воздействуют различные факторы. В процессе конструирования и производства РЭС не всегда возможно учесть все условия эксплуатации и представить, как будут изменяться параметры в процессе функционального использования. Таким образом, допуски на параметры РЭС подразделяются на три группы: 1. Производственные ; 2. Эксплуатационные ; 3. Ремонтные . Производственный допуск устанавливаются техническими условиями или нормативно технологическими документами на параметры РЭС. Эксплуатационные допуски устанавливаются инструкцией по эксплуатации или эксплуатационными документами, а также технологическими указаниями по выполнению регламентных работ. Поле эксплуатационных допусков обычно шире поля производственных допусков, а число регламентируемых документацией ДП меньше, чем при производстве РЭС.
Ремонтные допуски устанавливаются в ремонтной документации или с производственно-технологической документацией для всех РЭУиС подлежащих ремонту. Так как большинство видов ремонта РЭС в стационарных условиях предусматривает полное или частичное восстановление ресурсов ремонтные допуски по своим значениям ближе к производственным, и могут отличаться в большую сторону.
Установление допусков тесно связано с вопросами обеспечения с заданной точностью функционирования РЭС, а также с вопросами выбора точностных характеристик и средств диагностики и контроля. Диагностические параметры на которые устанавливаются допуски могут быть разделены на две группы:и . К первой группе относятся ДП, которые являются одновременно ПФИ и могут быть непосредственно измерены. Допуски на эти диагностические параметры устанавливаются исход из целевого назначения изделия и самого параметра. К диагностическим параметрам второй группы относятся такие параметры, которые тоже определяют ПФИ, но в отличие от предыдущего их величина является функцией внутренних параметров . При этом анализ и синтез точности параметров производится через параметры А.
Рассмотрим установление допуска на параметры второй группы (так как допуски на параметры первой группы устанавливаются из тактических соображений).
Если зависимость U от параметров А известна и известны характеристики рассеяния А от а, то поле рассеяния U определяется выражением , где частная производная при номинальных значениях; - половина поля рассеяния параметра а, где и наибольшее и наименьшее значение соответственно; - коэффициент относительного рассеяния, - СКО - относительное СКО для отдельного распределения, обычно . Это соответствует Гаусовскому распределению с предельным отклонением .
Координата середины поля рассеяния параметра U относительно его номинального значения будет определяться выражением .
Часть лекции.
Достоверность диагностирования ...
На практике указанной информации бывает не всегда достаточно, чтобы судить о состоянии объекта и допустить его к функциональному использованию. Наиболее полной характеристикой СДК в оценке эффективности принимаемых решений является достоверность полученной диагностической информации. Чем полнее и точнее эта информация, тем больше уверенность в том, что объект диагностирования работоспособен и правильно допущен к функциональному использованию, или ОД не работоспособен и должен пройти этап восстановления.
Информационный подход к понятию достоверность хорошо раскрывает ее содержание. Количественно достоверность может быть представлена произведением двух составляющих: методической достоверности и инструментальной достоверности .
Методическая достоверность определяется совокупностью контролируемых параметров, полнотой контроля, методикой контроля и принятыми критериями оценки технического состояния.
Инструментальная достоверность определяется свойствами контура контроля диагностических параметров (собственно параметрами средств диагностики и контроля).

Основной составляющей является полнота контроля , которая определяется информативностью проверок i-ого параметра.
, где n – общее число диагностических параметров, определяющих техническое состояние РЭС, - число контролируемых параметров, - информативность i-ого параметра, - множество контролируемых параметров.
Инструментальная достоверность может быть представлена через апостериорные вероятности работоспособного состояния. Информация в i-ой проверке относительно работоспособного состояния может быть определена по формуле: .Так как для каждого отдельного случая измерение информации . В соответствии с этим вероятность того, что объект диагностирования признанный работоспособен действительно работоспособен определиться выражением, ,где - вероятность пребывания объекта диагностирования в рабочем состоянии, P(0) – вероятность пребывания объекта в неработоспособном состоянии, - условна вероятность того, что работоспособный объект признается работоспособным, - условная вероятность того, что отказавший объект диагностирования признается работоспособным, - условная вероятность признания работоспособного объекта отказавшим, - условная вероятность того, что отказавший объект диагностирования признан неработоспособным.
Средства технической диагностики и контроля.
Средства технической диагностики и контроля (СрДК) являются основной частью СДК, определяют эксплуатационно-технические характеристики этих систем и предоставляют всю необходимую информацию потребителям о техническом состоянии диагностируемых РЭС. В диагностировании они играют роль оконечных устройств, являясь источниками информации для потребителя и одновременно приемником и устройством обработки диагностической информации. СрДК относится к широкому классу информационно-измерительных систем (ИИС), выступает в роле оконечных устройств СДК и ИИС своими параметрами определяют все выходные параметры системы. Если объект диагностирования позволяет реализовывать определённую глубину поиска места отказа, а СрДК для этого не приспособлены, то эта операция не может быть осуществлена на требуемом уровне.
Средства технической диагностики и контроля.
Таким образом, главным требованием к СрДК выдвигается необходимость обеспечения соответствия возможностей и параметров СрДК возможностям и параметрам объекта диагностирования. Кроме того, современные информационные измерительные системы для контроля и диагностирования РЭС являются сложными радиомеханическими системами, характеризующими совокупность параметров функционального использования (ПФИ), техническим и эксплуатационным параметрам. С этой точки зрения СрДК могут рассматриваться как объекты диагностирования и объекты метрологического обеспечения.
Являясь неотъемлемой частью СТД, СрДК определяют контроляпригодность объекта диагностирования, которая является свойством изделия, характеризующая его приспособленность к проведению диагностики и контроля заданными средствами. Следовательно, при анализе в СТД для любой сложной РЭС, СрДК должны или задаваться заранее, или проектироваться совместно с объектом диагностирования.

Рис. 6. Классификация СрДК.
Признаки: 1 – по характеру уникальных задач; 2 – по способу связи и расположению; 3 – по назначению и виду обработки информации; 4 – по режиму контроля объекта диагностирования и кратности применения; 5 – по способу обработки информации и представления результатов; 6 – по виду программирования, индикации и регистрации; 7 – по степени унифицированности и автоматизации.
1 признак: 8 – контроль работоспособности; 9 – контроль и диагностика; 10 – диагностика; 11 – прогнозирование работоспособности; 12 – контроль прогнозирования; 13 – контроль управления;
2 признак: 14 – встроенные; 15 – внешние; 16 – смешанные; 17 – неподвижные; 18 – подвижные;
3 признак: 19 – оперативные; 20 – предстартовые; 21 – профилактические; 22 – технологические; 23 – специализированные; 24 – универсальные;
4 признак: 25 – со статическим режимом; 26 – с динамическим режимом; 27 – с непрерывным контролем; 28 – с периодическим контролем; 29 – с последовательным поиском неисправности; 30 – с комбинированным поиском неисправности;
5 признак: 31 – аналоговые; 32 – дискретные; 33 – аналого-дискретные; 34 – с допусковой оценкой результатов; 35 – с количественной оценкой результатов;
6 признак: 36 – с внешним программированием; 37 – с внутренним программированием; 38 – с централизованной индикацией и регистрацией; 39 – со смешанной индикацией и регистрацией; 40 – с автономной индикацией;
7 признак: 41 – унифицированные; 42 – неунифицированные; 43 – полуавтоматические; 44 – автоматические.
Классифицируя СрДК как составную часть средств их можно подразделить на следующие средства:
универсального применения (на базе ЭВМ) и средства специализированного применения (стенды диагностирования);
встроенного контроля и средства с внешним контролем;
автоматические (свыше 90% операций выполняются автоматически), автоматизированные (40% - 90% операций выполняются автоматически) и ручные.
Классификация СТД позволяет дать описание назначения средств контроля, способов контроля и связи с объектом, способов получения и обработки информации.
Наиболее широкое распространение имеют СТД оценивающие технические состояние объекта в момент контроля (перспективным является СТД с прогнозированием работоспособности).
Параметры СрДК.
СрДК как средства технической эксплуатации РЭС можно классифицировать на
информационно-измерительные приборы общего применения (вольтметры, амперметры, осциллографы, генераторы и тому подобное);
имитаторы и измерители параметров систем (различные тестеры);
имитаторы сигналов отдельных типов РЭС;
комплексные приборы для проверки работоспособного состояния РЭУиС;
комплексные стенды диагностирования, контроля, регулировки и восстановления РЭУиС;
диагностические комплексы для настройки сложных систем;
автоматические и автоматизированные устройства и системы контроля на базе ЭВМ.
Основными параметрами СрДК являются: точность измерения, точность воспроизведения эмитируемых сигналов, информационная производительность, инструментальная достоверность, разрешающая способность, степень автоматизации. Все перечисленные параметры относятся к ПФИ СрДК. Технические параметры СрДК это те же технические параметры, которые рассматривались для РЭУиС (учитываются условия эксплуатации, параметры надежности).
Средства диагностирования являются так же объектами технической эксплуатации и объектами диагностирования, для этого в них предусматривается режимы самоконтроля, которые реализуются с помощью встроенных или внешних систем средств контроля и диагностики.
Точность средств измерений можно оценивать мерой точности , где - среднеквадратическая погрешность. Основную долю погрешности измерений вносят первичные преобразователи и элементы измерительного тракта. В общем случае определяется выражением: , где - среднеквадратическая погрешность преобразователей, - СКП нормализаторов, - СКП коммутаторов, - СКП собственно измерительного прибора.
Точность воспроизведения имитационных сигналов характеризуется погрешностями электрических или технических и функциональных параметров. Производительность СрДК задается средней оперативной продолжительностью диагностирования или количеством РЭУиС диагностируемых за заданные интервал Т: , где - продолжительность диагностирования. Производительность СрДК зависит от емкостей входов, а также от времени готовности средств к диагностированию. Под емкостью входов понимают максимальное количество диагностических показателей, которые могут определяться в процессе диагностирования. Разрешающая способность СрДК характеризует составляющую выходной информации, определяющую возможности раздельного воспроизведения данных от двух различных источников (сигналы одного блока или сигналы о состоянии двух различных блоков). Степень автоматизации показывает количество автоматизированных операций относительно их общего числа, является отношением . В качестве показателей СрДК могут применяться коэффициент технического использования СрДК () и его различные модификации.
Методы диагностики цифровых устройств.
В основе диагностирования ЦУ лежат две группы методов: неразрушающие физические методы и методы, базирующиеся на контрольных логических тестах. Основными методами диагностировании физического состояния ЦУ являются: электрофизический метод, теплофизический метод, инфракрасный метод, рентгеновский метод, оптический, радиационный, методы растровой электронной микроскопии.
Тестовое диагностирование РЭУ.
Физические методы контроля состояния цифровых РЭС имеют недостаточную достоверность не смотря на их многообразие и глубину.
Для достоверности определения работоспособного состояния цифровых РЭУ наиболее эффективно используются тестовые методы диагностики и контроля. В основе тестового контроля лежит тестовый сигнал, подаваемый на ЦУ и вызывающий такую реакцию на входной сигнал, которая свидетельствует о том, что ЦУ находится в работоспособном состоянии. Контрольный тест формально определяется как последовательность входных наборов и соответствующих им выходных наборов, обеспечивающих контроль исправного состояния цифрового узла. Контрольные тесты составляются таким образом, что позволяют обнаружить одиночные константные неисправности в статическом режиме.
Работоспособность контролируется следующим образом. На вход ЦУ подаются наборы контрольного теста, снимаемые с ЦУ выходные наборы сравниваются с эталонными. При совпадении каждого из выходных наборов теста с эталонными наборами ЦУ считается работоспособной. Контрольные тесты составляются на базе анализа принципиальных схем ЦУ. В случае несовпадения сигналов контрольного и эталонного наборов дальнейшая подача тестов прекращается и на этом наборе диагностируется отказ. Диагностирование отказа начинается с того выхода ЦУ, на котором зафиксировано контрольного и эталонного наборов.
На том логическом элементе схемы, который связан с этим выходом, измеряется выходной сигнал U и входные сигналы , где k – число входов элементов цифрового устройства. По суммарным значениям входных сигналов в соответствии с алгоритмом функционирования определяют - то значение выходного сигнала, которое должно быть .
В случае неравенства отказавшим считается контролируемый элемент или гальваническая связь от его выхода. При равенстве определяются существенные входы логического элемента, а затем те элементы, которые связаны с этими выходами.
Вход существенный – это такой вход элемента, на котором изменение логического сигнала приводит к изменение сигнала на выходе.
Описанные измерения выполняются для всех элементов, связанных с существенными входами. Измерения выполняются до определения неисправности или до соответствующих входов цифрового узла. В случае, если в качестве элемента схемы ЦУ выступают триггеры, то ля него U определяется выражением: . - предыдущее состояние триггера.
Таким образом определяется не на каждом наборе.
На практике, помимо диагностирования ЦУ по принципиальной схеме широко применяется диагностирование по таблицам. По этой методике для каждого набора контрольного теста составляются диагностические таблицы: полная и сокращенная. Полная диагностическая таблица рассчитана на кратные неисправности, сокращенная таблица – на одиночные неисправности. Сокращенная диагностическая таблица включает только те элементы ИМС, которые не проверены не на одном из предыдущих наборов контрольного теста.
Диагностирование отказов по таблице проводится следующим образом. Сокращенная таблица выбирается по номеру набора, на котором обнаружено несовпадение. Начинают диагностирование с того выхода ЦУ, на котором зафиксирован неверный результат, и производят его последовательно по каждой строке диагностической таблицы. Для каждого из элементов строки таблицы сравнивают значения логических сигналов на входах и выходах в соответствии с контрольными значениями в таблице. На элементе, у которого информация на выходе не совпадает с контрольной, необходимо остановиться. Отказавшим будет либо этот элемент, либо один из элементов, входы которого соединены с выходом этого элемента, либо печатный проводник, соединяющий выход элемента со входами других элементов, источником питания, корпусом и другими узлами.
Эффективность диагностирования.
Оценка эффективности диагностирования РЭС позволяет количественно судить о том, на сколько полезно оказалось применение или внедрение СТД. Понятие эффективности связано с использованием изделия по назначению, то есть с получением эффекта в результате работы системы.
Эффективность – это комплексное свойство процесса использования данной систем по назначению в определенный момент времени с определенным результатом.
Эффективность использования РЭС это комплексное понятие, объединяющее: качество системы, качество эксплуатации системы и эксплуатационные ситуации.
Качество системы – это совокупность свойств системы, обуславливающих ее пригодность удовлетворять определенным потребностям в соответствии с ее назначением.
Качество эксплуатации – совокупность свойств процесса эксплуатации системы, от которых зависит соответствие этого процесса и его результатов установленным требованиям.
Эксплуатационная ситуация включает в себя обстоятельства, обуславливающие влияние внешней среды, цели и режимы функционального использования системы, а также спрос на систему и результаты ее функционирования. эффективность и качество систем оцениваются совокупностью соответствующих показателей.
Показателем эффективности использования РЭС называют количественную характеристику степени достижения полезных результатов при использовании системы в конкретной эксплуатационной ситуации с учетом эксплуатационных затрат.
Показатель качества – количественная характеристика одного или нескольких свойств системы составляющих ее качество, рассматривая применительно к определенным условиям ее создания и применения.
Показатели качества систем подразделяют на интегральные, единичные и комплексные.
Интегральный показатель качества близок по смыслу к показателю эффективности использования системы и определяется как отношение суммарного полезного эффекта от эксплуатации системы к суммарным затратам на ее создание и эксплуатацию.
Единичный показатель качества – это параметры функционального использования, технические и эксплуатационные: безотказность СТД, долговечность СТД.
Комплексный показатель качества системы характеризует совместно несколько простых свойств или одно сложное свойство системы (например, коэффициент технического использования КТИ). Другим примером комплексного показателя качества является вероятность правильного диагностирования СТД, определяемая соотношением: .
Интегральный показатель качества СТД может быть вычислен по формуле , где Э – суммарный полезный эффект от функционального использования системы; - суммарные затраты на создание и эксплуатацию системы.
К интегральному показателю качества и показателю эффективности использования применяют один термин – показатель качества и эффективности СТД (Кэ).
Основным выражением для Кэ является определение эффективности использования СТД, поэтому, для представления Кэ в чистом виде должны быть сформулированы оцениваемые элементы полезного эффекта СТД. Такими элементами полезного эффекта от применения СТД могут являться: повышение безотказности РЭС, сокращение времени восстановления РЭС, увеличение коэффициента технического использования, уменьшения вероятности отказов РЭС в период функционального использования, повышение надежности РЭС в целом, улучшение точностных характеристик РЭС за счет своевременных регулировок, повышение объема информации в системе информационного обеспечения средств управления. Из приведенного перечня очевидно, что совокупность оцениваемых элементов полезного эффекта почти полностью определяется назначением РЭС, ее ПФИ и ТП.
Расчет коэффициента качества и эффективности.
Эффективность операции диагностирования и контроля в общем виде можно представить разностью , , где – эффективность объекта диагностирования при условии что в момент приведено его техническое диагностирование и обслуживание, - эффективность объекта диагностирования при условии, что ТО не проводилось.
Нормированный показатель эффективности использования определится выражением . При этом результат применения СТД можно использовать в двух вариантах.
1. Для измерения безотказности изделия РЭС путем проведения работ ТО по данным диагностирования.
2. Для определения временного интеграла в течении которого РЭС сохранит свое работоспособное состояние с заданной вероятностью . Если представить , где – эффективность идеальной в смысле безотказности РЭС; - вероятность безотказной работы, выступающая как мера снижения эффективности, то коэффициент эффективности использования определится выражением . То есть Кэ определяется через показатели безотказности, а эффект от использования СТД выражается в повышении безотказности объекта диагностирования.
Другим характерным показателем оценки эффективности СТД является коэффициент технического использования РЭС при наличии диагностирования и его отсутствии.

Приложенные файлы

  • docx 8927956
    Размер файла: 415 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий