ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ ТЕОРІЇ ТЕХНІЧНОЇ ДІАГНОСТИКИ. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО РОЗПІЗНАВАННЯ ТА ОЦІНКУ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ ОБ′ЄКТА

 

Технічний стан об'єкта - стан, який характеризується в певний момент часу і за певних умов зовнішнього середовища значеннями параметрів, встановлених технічною документацією на об'єкт.

Технічна діагностика - галузь знань, що охоплює теорію, методи та засоби визначення технічного стану об'єктів. Технічну діагностику слід розглядати як розділ загальної теорії надійності.

Мета технічної діагностики - підвищення надійності та ресурсу технічних систем.

Основне завдання - розпізнавання стану технічної системи в умовах обмеженої інформації. Технічна діагноста базується на загальній теорії розпізнавання образів.

Алгоритми розпізнавання в технічній діагностиці частково ґрунтуються на діагностичних моделях, що встановлюють зв'язок між станами технічної системи та їх відображеннями в просторі діагностичних сигналів. Важливою частиною проблеми розпізнавання є правила ухвалення рішень (вирішальні правила).

Рішення діагностичної задачі (віднесення виробу до справних або несправним) завжди пов'язане з ризиком помилкової тривоги або пропуску цілі. Для ухвалення обґрунтованого рішення доцільно використовувати методи теорії статистичних рішень.

Розв’язання завдань технічної діагностики завжди пов'язане з прогнозуванням надійності на найближчий період експлуатації (до наступного технічного огляду). Тут рішення повинні ґрунтуватися на моделях відмов.

Другим важливим напрямом технічної діагностики є теорія контролездатності (рис. 12.1). Контролездатністю називається властивість виробу забезпечувати достовірну оцінку його технічного стану та раннє виявлення несправностей і відмов. Контролездатність утворюється конструкцією виробу та прийнятою системою технічної діагностики.

Завданням теорії контролездатності є вивчення засобів і методів отримання діагностичної інформації. У складних технічних системах використовується автоматизований контроль стану, яким передбачається обробка діагностичної інформації та формування керівних сигналів. В теорії

контролездатності також розробляються алгоритми пошуку несправностей, розробка діагностичних тестів.

Технічне діагностування - визначення технічного стану об'єкту. Завданнями технічного діагностування є: контроль технічного стану; пошук місця та визначення причин відмови; прогнозування технічного стану.

Види технічного діагностування:

- робоче технічне діагностування - діагностування, при якому на об'єкт подаються робочі впливи;

- тестове технічне діагностування - діагностування, при якому на об'єкт подаються тестові впливи;

- експрес-діагностування - діагностування по обмеженому числу параметрів за заздалегідь встановлений час.

Діагностування може виконуватися за допомогою:

- засобів технічного діагностування (апаратура і програми, за допомогою яких здійснюється діагностування);

- системи технічного діагностування (сукупність засобів, об'єкту і виконавців, необхідних для проведення діагностування за правилами, встановленими в технічній документації).

Системи технічного діагностування бувають:

- автоматизовані, які забезпечують проведення діагностування із застосуванням засобів автоматизації та участю людини

- автоматичні, що забезпечують проведення діагностування без участі людини.

Технічне діагностування проводиться згідно з алгоритмом - сукупністю приписів, що визначають послідовність дій при проведенні діагностування.

Контроль технічного стану - перевірка відповідності значень параметра об'єкту вимогам технічної документації та визначення на цій основі одного з заданих видів технічного стану в даний момент часу. Видами технічного стану є, наприклад, справне працездатне, несправне, непрацездатне і так далі.

Контроль функціонування - контроль виконання об'єктом частини (усіх) властивих йому функцій.

Прогнозування технічного стану - визначення технічного стану об'єкту із заданою імовірністю на майбутньому інтервалі часу. Метою прогнозування технічного стану може бути визначення із заданою імовірністю інтервалу часу (ресурсу), протягом якого зберігається працездатний (справне) стан об'єкту та імовірність збереження працездатного (справного) стану об'єкту на заданий інтервал часу.

Види засобів технічного діагностування (контролю технічного стану):

- вбудоване (є складовою частиною об'єкта);

- зовнішнє (виконано окремо від об'єкта);

- спеціалізоване (призначене для діагностування одного або групи однотипних об'єктів);

- універсальне (призначених для діагностування об'єктів різних типів);

- автоматизоване;

- автоматичне.

Розпізнавання стану системи - віднесення стану системи до одного з можливих класів (діагнозів). Число діагнозів (класів, типових станів, еталонів) залежить від особливостей завдання та цілей дослідження.

Часто необхідно здійснити вибір одного з двох діагнозів (диференціальна діагностика або дихотомія); наприклад, "справний стан" і "несправний стан".

Сукупність послідовних дії в процесі розпізнавання називається алгоритмом розпізнавання. Істотною частиною процесу розпізнавання є вибір параметрів, що описують стан системи. Вони мають бути досить інформативними, щоб при вибраному числі діагнозів процес розпізнавання був здійсненним.

Стан об'єкту може бути описаний за допомогою:

- сукупності ознак (дискретний опис);

- сукупності параметрів (безперервний опис).

Припустимо, що при описі об'єкту використовується комплекс ознак:

, (12.1)

де - ознака, що має розрядів.

Наприклад:

. (12.2)

Нехай ознака є трьохрозрядною ознакою (=3), що характеризує температуру обмотки двигуна: нормальна , підвищена , неприпустимо висока . Кожен розряд (інтервал) ознаки позначається , =1, 2, 3.

Фактичний стан обмотки відповідає певній реалізації ознаки, що відзначається верхнім індексом *. Наприклад, при підвищеній температурі реалізація ознаки = .

У загальному випадку кожен екземпляр об'єкта відповідає деякій реалізації комплекса ознак:

. (12.3)

Якщо система описується сукупністю параметрів , які є безперервними величинами, то такі параметри зручно представити як точку в -мірном просторі:

. (12.4)

Відповідність між безперервними параметрами та дискретними ознаками встановлюється у табл. 12.1.

Таблиця 12.1

Відповідність між безперервними параметрами та дискретними ознаками

Параметр	Трьохрозрядна ознака	Температура обмотки
<70°		Нормальна
70°<120°		Підвищена
120°		Неприпустимо висока

 

В даному випадку за допомогою ознаки маємо дискретний опис, тоді як параметр дає безперервний опис. При безперервному описі зазвичай необхідно значно більший об'єм попередньої інформації, але опис виходить точнішим.

Принципових відмінностей при описі системи за допомогою ознак або параметрів немає.

Існують два основні підходи до завдання розпізнавання:

- імовірнісний;

- детерміністський.

Постановка завдання при імовірнісних методах розпізнавання наступна. Нехай є система, яка знаходиться в одному з випадкових станів , які називають діагнозами. Відома сукупність ознак (параметрів), кожен з яких з певною імовірністю характеризує стан системи. Необхідно сформулювати вирішальне правило, за допомогою якого сукупність ознак, що діагностується, була б віднесена до одного з можливих станів (діагнозів). Бажано також оцінити достовірність прийнятого рішення та міру ризику помилкового рішення.

При детерміністських методах задачу розпізнавання зручно формулювати на геометричній мові. Якщо система характеризується v-мірним вектором X, то будь-який стан системи є точкою в v-мірном просторі параметрів (ознак). Передбачається, що діагноз відповідає деякій області даного простору ознак. Необхідно знайти вирішальне правило, відповідно до якого пред'явлений вектор X* буде віднесений до певної області діагнозу. Таким чином, завдання зводиться до розподілу простору ознак на області діагнозів. Області діагнозів зазвичай вважаються такими, що не "перетинаються", тобто імовірність одного діагнозу (у область якого потрапляє точка) дорівнює одиниці, імовірність інших дорівнює нулю. Так само передбачається, що кожна ознака або зустрічається при цьому діагнозі, або відсутня.

Імовірнісний та детерміністський підходи не мають принципових відмінностей. Більш загальними є імовірнісні методи, але вони часто вимагають і значно більшого об'єму попередньої інформації. Детерміністські підходи коротше описують суттєві сторони процесу розпізнавання, менше залежать від надлишкової, малоцінної інформації, більше відповідають логіці мислення людини.