Анализ существующих подходов при организации систем проверки состояний технических объектов

Проверка технического состояния систем любого назначения является неотъемлемой частью процесса их разработки, испытаний и эксплуатации. Основной задачей является получение информации для выработки необходимых воздействий на проверяемую систему или условия ее производства и эксплуатации с целью обеспечения максимального эффекта от использования ее по назначению.

При разработке и изготовлении конкретного объекта ему придается ряд свойств, которые в совокупности определяют качество объекта. Под качеством исследуемого объекта будем понимать способность этого объекта (предмета, системы, процедуры) соответствовать своему назначению [2]. Качество продукции определяется как «совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности

в соответствии с назначением» [3]. Оно охватывает различные параметры изделий: конструктивные, технологические, эксплуатационные, эстетические и многие другие. Надлежащее качество производимой продукции обеспечивается системой менеджмента качества предприятия, деятельность которой строго регламентирована.

Совокупность подверженных изменению в процессе производства и эксплуатации свойств объекта, характеризующую степень его функциональной пригодности в заданных условиях целевого применения или место дефекта в нем в случае несоответствия любого из этих свойств установленным требованиям, называется техническим состоянием объекта. Все возможные технические состояния объекта делятся на виды. Вид технического состояния - это такая его категория, которая характеризуется соответствием (или несоответствием) качества объекта определенным требованиям [5]. Различаются следующие виды технического состояния объекта: исправность и неисправность, работоспособность и

неработоспособность, правильное и неправильное функционирование [1].

В государственном стандарте «Надежность в технике» [6] исправностью объекта называется такое его состояние, при котором он полностью удовлетворяет всем требования, установленным нормативно­технической документацией. Событие, заключающееся в нарушении исправности объекта, называют повреждением. Работоспособностью объекта называют способность его выполнять заданные функции, сохраняя заданные параметры в пределах, установленных нормативно-технической 12

документацией. Свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени называют его безотказностью. Событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта, называют его отказом.

Понятия «исправность» и «повреждение» являются более широкими, чем понятия «работоспособность» и «отказ» соответственно. Работоспособный объект, в отличие от исправного, должен удовлетворять требованиям, которые обеспечивают его функциональность.

Проблема обнаружения дефектов (поиска дефектов) относится к задачам технической проверки, которая считается составной частью процесса анализа технического состояния объекта в соответствии с государственным стандартом [5]. Поиск неисправности - определение ее места с заданной глубиной. Глубина указывается с точностью до составных частей объекта, где должно определяться место дефекта.

Контроль определяется как «опытная процедура, устанавливающая, обладает или не обладает контролируемый объект требуемым качеством» [7­9]. Понятие «контроль» двойственно. Контроль является единичной процедурой, проверяющей кнкретный объект, а также может быть методикой, позволяющей осуществлять проверку всех объектов.

Производственно-технический контроль - комплекс мероприятий по обеспечению потребителя качественной продукцией, который может иметь разные формы и классифицироваться по определенному набору признаков. По классификационным признакам: время проведения, место в технологическом процессе выделяются входной операциональный и приемочный контроль.

По виду воздействия на объект контроль может быть разрушающим и неразрушающим. По наличию в составе контроля процедуры управления 13

различаются активный и пассивный контроль. По степени охвата объема партии проверяемых объектов - выборочный и сплошной. По способу и мере использования технических средств различаются измерительная и регистрационная формы контроля.

Описание специфики математической модели объекта выступает на первый план в научном исследовании контроля.

Объект контроля «может быть предметом научного познания лишь тогда, когда он доступен объективной количественной оценке» [10]. Центральным в теории контроля является понятие количественной определенности объекта, т.е. характеристики, определяющей его (объекта) качество.

Предметное отыскание количественной определенности часто технически невозможно или экономически нецелесообразно. В этих случаях от объекта на вход исследуемой системы подается физическая величина, которую возможно измерить, и несущая о нем количественную информацию. Эта величина называется «контролируемый параметр», иногда «контролируемый признак» [1].

Контролируемый параметр имеет форма связи с количественной определенностью, которая может быть различна. Обычно количественная определенность объекта поддается прямому измерению, являясь самим контролируемым параметром, или же связана с ним определенными зависимостями. Это прямой контроль. Существует косвенный контроль, при котором зависимость между количественной определенностью и контролируемым параметром является вероятностной.

Еще одним классификационным признаком контроля служит тип параметра, подлежащего контролированию. По этому признаку контроль может быть числовой или функциональный. В первом случае контролируемый параметр представляется в виде одного числа (однопараметрический контроль) или вектора чисел (многопараметрический 14

контроль); во втором - в виде скалярной векторной функции.

Функциональный контроль, в отличие от аналитического, «работает с физическими явлениями, процессами» [10]. Дополнительно характеристикой контроля объектов является время, а контролируемый параметр может описываться непрерывной случайной или векторной функцией времени ξ (t).

В зависимости от того, функцией или скалярной величиной отображается количественная определенность объекта, функциональный контроль делится на текущий и свернутый.

Текущий контроль - контроль процесса в реальном времени - имеет различные модификации, различающиеся объемом хранимой информации. Контроль с бесконечной памятью хранит «на текущий момент времени всю предысторию процесса» [10]. В случае хранения только последнего результата измерения - контроль с единичной памятью.

Свернутый контроль в основном используется для оценки качества режима технологического процесса. Результат контроля выдается по окончании интервала наблюдения за процессом и произвольно смещается во времени [11]. Количественная определенность объекта представляется в виде функционала Qξ (t), и этим свернутый контроль схож с числовым.

Числовой контроль в зависимости от числа проводимых циклов разделяется на ряд категорий.

Одноступенчатый (традиционный) контроль основывается на однократном выполнении проверки каждого изделия. В случае совпадения (или несовпадения) контрольной зоны с технологической нормой он может быть типовым или гарантийным.

Для типового контроля характерно существование единой технологической нормы. Изделия, контролируемый параметр которых принадлежит этой норме, принимаются как годные, остальные - отвергаются.

При гарантийном контроле вводится дополнительная контрольная зона, находящаяся внутри контрольной зоны.

15

Составной контроль является видом контроля, при котором поток проконтролированных объектов, идентифицированных контролируемой системой годными (либо негодными - в зависимости от поставленной задачи) подвергается повторной проверке.

Последовательный, подвид составного, контроль также состоит из ряда повторяющихся процедур. Повторным проверкам подлежат изделия, принятые контролем на предыдущих этапах. На каждом шаге можно изменить как точность технических средств контроля, так и контрольные допуски. В концепцию последовательного контроля вписывается многоэтапный контроль, при котором повторные проверки проводятся в несколько этапов, различными контролирующими органами и на различном оборудовании.

Числовой контроль, который в процессе работы разделяет изделия на три категории: годные, негодные и спорные, назван многоступенчатым. На первом этапе такого контроля проверяются все изделия партии, затем (шаг второй, третий и т.д.) - только спорные. Все изделия, оставшиеся спорными и на заключительном этапе, считаются годными.

В разлинчных источниках встречается классификация измерительного контроля по признаку кратности измерений. В дополнение к основанному на однократном измерении варианту контроля, имеется многократный контроль, «базирующийся на n-кратном (n ≥ 2) измерении контролируемого параметра (компонент контролируемого параметра) изделия с последующим усреднением результатов измерения» [7].

По терминологии, используемой в работе [12], все рассмотренные ранее задачи (проверка исправности, работоспособности, поиска

неисправности) являются частными случаями общей задачи проверки технического состояния объекта. В диссертационной работе используем термин «проверка объекта», понимая под ним подачу на объект определенных возмущающих воздействий (входных сигналов) и многократное измерение и анализ ответных реакций (выходных сигналов) 16

объекта на эти воздействия [1]. Возмущающие воздействия на объект поступают от средств контроля либо являются внешними (по отношению к системе контроля) сигналами, определенными рабочим алгоритмом функционирования объекта. Назовем первые воздействия тестовыми (стимулирующими), а вторые - рабочими (тестовое и функциональное диагностирование соответственно).

Тестовые воздействия подаются как в процессе проверки объекта, когда он не используется по назначению, так и при выполнении им своих рабочих функций. Во втором случае тестовыми воздействиями могут быть лишь сигналы, не нарушающие нормальной работы объекта. Рабочие воздействия поступают только на основные входы объекта, обеспечивая функционирование объекта в соответствии с заданным алгоритмом и одновременно используемые для контроля его технического состояния (в частности, для контроля правильности его функционирования и поиска дефектов в нем). Рабочие воздействия целенаправленно изменяются как по величине, так и по составу для получения желаемого качества функционирования объекта, а также для того, чтобы повысить эффективность контроля его технического состояния. Это и есть отличие от тестовых воздействий, исходя из условий эффективной организации процесса проверки работоспособности. Функциональное диагностирование осуществляется не только в натурных условиях при целевом использовании объекта, но и при испытаниях его в лабораторных условиях, и на специальных стендах, когда возможна имитация рабочих воздействий.

Алгоритм контроля (алгоритм диагностирования) - это совокупность формальных предписаний, задающих состав элементарных проверок, их порядок, правила обработки и анализа результатов этих проверок с целью определения вида технического состояния, в котором фактически находится объект. Алгоритм проверки, в котором результат очередной элементарной проверки анализируется сразу же после ее выполнения, и каждая последующая проверка выбирается в зависимости от результатов 17

предшествующих проверок, называется условным алгоритмом. Существует алгоритм проверки, в котором последовательность элементарных проверок делается после их выполнения, при этом очередность элементарных проверок не имеет существенного значения, и она определяется в основном техническими возможностями системы (в частности, проверки могут выполняться одновременно).

Диагностирование технического состояния объекта выполняется с помощью требуемых средств. В последних выделяют технические и программные средства. Взаимодействующие между собой объект и средства диагностирования образуют систему, осуществляющую процесс, который в включает в себя следующие действия:

- подачу на входы объекта последовательности входных воздействий, необходимых для обнаружения и поиска неисправности;

- измерение реакций объекта на последовательности входных воздействий;

- анализ и обработку измеренных значений;

- выдачу заключения о техническом состоянии объекта диагностирования [12].

В диссертационной работе в качестве объекта проверки рассматриваются панели приборов, относящиеся к классу электронных индицирующих приборов, содержащих стрелочные приборы, жидкокристаллические дисплеи, светодиодные или световые индикаторы. Рассмотренные принципы организации процесса проверки технических объектов находят также применение для функционального диагностирования электронных индицирующих приборов. В этом случае контроль технического состояния объекта подразумевает определение количественной меры для совокупности всех его контролируемых параметров, в качестве которых выступают «индицируемые параметры». Данные параметры доступны для считывания и проверки как в ручном режиме с помощью оператора, так и в автоматическом режиме с помощью оптико-электронных средств

распознавания изображений.

Таким образом, для осуществления проверки показаний панелей приборов необходимым требованием является наличие в составе системы диагностирования оператора либо технических средств, осуществляющих автоматическое выполнение операций оптического считывания индицируемых параметров.

Рассмотрим далее существующие аппаратно-програмные решения в области систем обработки изображений электронных индицирующих приборов (индикаторов панелей приборов).

1.2