Основы технической диагностики

В общем случае структура системы диагностирования сложного объекта зависит от его специфики. Однако не всегда можно ОД разбить на части, соответствующие рассмотренным типовым структурам или свести к одной их них.

2. Показатели диагностирования

Элементы системы диагностирования взаимодействуют в процессе оценки состояния технических объектов, обеспечивая требуемую достоверность диагноза. Для того чтобы можно было сравнить различные системы диагностирования между собой и оценить достигнутый ими эффект, используют целый ряд показатслей, основные из которых строго определены (ГОСТ 27518-87).

Поскольку система диагностирования предназначена для оценки состояния ОД, то качество диагностирования в первую очередь определяется вероятностью правильного диагностирования D. Вероятность получения правильного диагноза зависит от ошибок, допускаемых при диагностировании. Поэтому ее величину определяют через вероятности ошибок при диагностировании

.

где - вероятность ошибок диагностирования, то есть вероятность того, что объект находится в i-м состоянии, а в результате диагностирования он определяется j-м состоянии; m - число состояний ОД.

При контроле работоспособности значения индексов i и j соответствуют состояниям ОД, то есть m = 2:

-при правильной оценке

i=1 (j= 1) - объект работоспособен;

i = 2 (j = 2) - объект неработоспособен;

-при наличии ошибок :

i=1 (j = 2) -объект работоспособен, оценивается неработоспособным;

i = 2 (j = 1) - объект неработоспособен, оценивается работоспособным.

Значения вероятностей ошибок при диагностировании зависят от состояния, в котором находятся средства диагностирования, и вычисляются по формуле

.

где k - число состояний средств диагностирования; - априорная вероятность нахождения средств диагностирования в состоянии l (для работоспособного состояния - вероятность безотказной работы); - условная вероятность получения результата "ОД находится в состоянии l” при условии, что средства диагностирования находятся в состоянии l; -- условная вероятность нахождения объекта диагностирования в состоянии i при условии, что получен результат "объект находится в состоянии j" и средства диагностирования находятся в состоянии l. На практике рассматриваются три состояния СТД:

l = 1 - СТД работоспособны, т. е. правильно оценивают состояние объекта;

l = 2 - СТД неработоспособны и фиксируют работоспособность ОД независимо от того, в каком состоянии он находится;

l = 2 - СТД неработоспособны и фиксируют неработоспособность ОД независимо оттого, в каком состоянии он находится.

Судовое оборудование представляет собой в основном сложные объекты диагностирования, состояние которых характеризуется совокупностью независимых признаков. Когда состояние объекта диагностирования определяется совокупностью из n независимых признаков, вероятность правильной оценки с учетом погрешности измерения е и допусков ? на признаки вычисляется следующим образом

.

где - вероятность того, что v-й признак находится в допустимых пределах, а считается находящимся в недопустимых пределов при условии нахождения СТД в состоянии l (ошибка 1-го рода); ; - вероятность того, что v-й признак находится вне допустимых пределов, а считается находящимся в допустимых пределах при условии нахождения СТД в состоянии l (ошибка 2-го рода); ;

Механизм их возникновения проиллюстрирован на рис. 3.6. для равномерного закона распределения.

Допуск ?_v на v-й параметр определяется как разность верхнего и нижнего допустимых значений параметра. За счет погрешности измерения е действительное значение в результате измерения примет измеренное значение , т. е. . В результате по v-му параметру появляются ложный и необнаруженный отказы. Последнй -- более опасен. На практике чаще всего используют равномерный и нормальный законы распределения значений параметров в пределах допуска и погрешности измерения. Более объективные оценки дает нормальный закон.

Рис. 3.6. Равномерный закон распределения.

Так как вероятности б и в характеризуют одновременное наступление двух событий , а значение диагностического параметра и результат его измерения рассматриваются как случайные величины, имеющие свои плотности распределения, то вероятности б и в можно определить по совместной плотности распределения диагистического параметра и результата измерения

Априорно б и в находятся численными методами. При этом должны быть известны допуск , среднеквадратичное значение погрешности измерения и стандартное отклонение значений диагностического параметра . При апостериорном определении вероятности ложного и необнаруженного отказа и вычислябтся по результатам обработки измерений.

При проектировании систем диагностирования, естественно, надо стремиться уменшать вероятность появления ошибок в процессе оценивания состояния объектов и, сооветственно, увеличить вероятность получения правильного диагноза. Однако при этом следует учитывать, что всякое увеличение D связано с опрелёнными затратами. Затраты на диагностирование оцениваются по продолжительности, стоимости и трудоёмкости.

Средняя оперативная прдолжительность диагностирования определяется как математическое ожидание продолжительности однократного диагностирования и вычисляется по формуле

где - оперативная продолжительность диагностирования ОД, ноходящегося в состоянии , при условии, что СТД находится в состояний ; - априорная вероятность нахождения ОД в состоянии , которая находится методами, известными в теории надежности (для работоспособного состояния -- вероятность безотказной работы ).

При контроле работоспособности объекта работоспособными средствами с учетом этой формулы затрачиваемое время будет опредсляться следующим образом

Следует заметить, что время, отводимое на диагностирование, является весьма важным ограничением и в ряде случаев определяет принятие решений, связанных с организацией процесса диагностирования. Так, если для диагностирования объект должен быть выведен из рабочего режима, то время на диагностирование должны стремиться свести к минимуму, поскольку в этот промежуток времени ОД не может быть использован по своему прямому назначению. Время диагностирования во многом определяет степень готовности объекта диагностирования. Поэтому для таких судовых объектов, как РЛС, системы управления и движения, требуется осуществлять диагностирование в течение коротких промежутков времени. Для объектов непрерывного использования продолжительность диагностирования ограничивается временем, отводимым на профилактику ОД.

Средняя стоимость диагностирования определяется как математическое ожидание стоимости однократного диагностирования и рассчитывается по формуле

где -- стоимость диагностирования ОД, находящегося в состоянии i, при условии, что СТД находятся в состоянии l. В стоимость диагностирования включаются затраты на эксплуатацию СД и износ СТД и ОД в период диагностирования.

Чтобы определить стоимостные характеристики для проектирования системы диагностирования и выбрать предпочтительный вариант, необходимо знать зависимость стоимости от других показателей, характеризующих диагностирование. Получить эту зависимость достаточно сложно, так как для этого необходимо иметь аналоги и нормативы деятельности человека-оператора при диагностировании. В связи с этим обычно, исходя из специальных технических и экономических концепций, определяют область возможных или допустимых стоимостей. Затем вводят дополнительные ограничения, характеризующие задачи, решаемые системой диагностирования и учитывающие возможности изготовителя.

Средняя оперативная трудоемкость диагностирования определяется как математическое ожидание оперативной трудоемкости проведения однократного диагностирования и рассчитывается по формуле

где -- оперативная трудоемкость диагностирования ОД, находящегося в состоянии i, при условии, что СТД находится в состоянии l.

Для выполнения диагностирования судового оборудования п условиях судна существенными являются трудозатраты при оценке состояния оборудования. Это легко объяснить, если учесть малочисленность экипажа судна и стесненность в помещениях для размещения оборудования. В связи с этим естественным является требование уменьшения трудоемкости диагностирования. В этих условиях повышается роль приспособленности к диагностированию судового оборудованию и автоматизации диагностирования.

Показатели диагностирования позволяют сравнивать различные варианты систем диагностирования и в соответствии с установленными требованиями должны включаться в техническое задание на разработку судового оборудования

Размещено на Allbest.ru