Чоха Юрій Миколайович. Методи, моделі та інформаційна технологія прийняття рішень щодо діагностування складних об’єктів авіатехніки

brief description

Чоха Юрій Миколайович. Методи, моделі та інформаційна технологія прийняття рішень щодо діагностування складних об’єктів авіатехніки : Дис... д-ра наук: 05.13.06 2009

Чоха Ю.М. Методи, моделі та інформаційна технологія прийняття рішень щодо діагностування складних об’єктів авіатехніки. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - інформаційні технології. Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського "Харківський авіаційний інститут", Харків, 2008.
Розроблено нові комплексні методи, моделі та інформаційні технології, що забезпечують оперативну оцінку поточного технічного стану сучасних складних динамічних об’єктів авіатехніки, ідентифікацію їх несправних конструктивних вузлів (елементів) без демонтування з цих об’єктів та автоматизовану підтримку прийняття авіаперсоналом коректних експлуатаційних рішень. Методи базуються на використанні розрахункових алгоритмів комбінованих багатопараметричних детермінованих моделей, що описують робочі процеси типових складних об’єктів АТ. Це дозволяє поглибити рівні їх діагностування (до вузла/елемента) та значно підвищити ступені інформатизації процесів діагностування. Застосовані інформаційні технології у вигляді розроблених робочих алгоритмів, програмного забезпечення і нових індикативних засобів подання інформації реалізують запропоновані методи в середовищах автоматизованих систем діагностування і підтримки прийняття рішень типу "ЕКСПЕРТ об’єкт АТ", що забезпечує досягнення високих рівнів якості аналізу параметрів, оперативності діагностування об’єктів АТ і прийняття авіаперсоналом експлуатаційних рішень по кожному їх екземпляру, що діагностують. Реалізація розроблених універсальних методів, моделей та інформаційних технологій прийняття рішень для діагностування конкретних типів складних динамічних об’єктів АТ (типу авіадвигунів) підтверджує їх ефективність і дозволяє здійснювати їх експлуатацію за технічним станом із застосуванням або комплексного інформативно-діагностичного показника технічного діагнозу, або інтегрального показника рівня льотної придатності для кожного окремого екземпляру об’єкта АТ, що діагностують, з оперативною підтримкою прийняття авіаперсоналом конкретних експлуатаційних рішень.

В дисертаційній роботі вирішено актуальну й важливу для авіаційної галузі науково-прикладну проблему, сутність якої полягає у підвищенні ефективності контролю параметрів та якості аналізу параметричної інформації шляхом створення теоретичних основ прийняття рішень щодо діагностування складних динамічних об’єктів АТ, які за допомогою новітніх інформаційних технологій забезпечують оперативну підтримку прийняття авіаперсоналом коректних експлуатаційних рішень як у польоті, так і у міжпольотний період при виконанні технічного обслуговування. Для цього виконано наступне:
1. На основі проведеного аналізу сучасних методів, моделей та інформаційних технологій прийняття рішень щодо типових складних динамічних об’єктів АТ, що експлуатуються, обґрунтована розробка методологічних основ створення і використання автоматизованої системи діагностування і підтримки прийняття авіаперсоналом експлуатаційних рішень за даними параметричної інформації штатних вбудованих систем контролю без їх конструктивних доопрацювань.
2. Обґрунтовано і розроблено універсальний комплексний контрольно-розрахунковий метод, що реалізовано у вигляді прикладної інформаційної технології оперативного автоматизованого діагностування й підтримки прийняття авіаперсоналом експлуатаційних рішень в умовах регулярного використання за призначенням складних об’єктів АТ. Цей метод забезпечено узагальненим алгоритмом вирішення задачі поточного діагностування типових складних об’єктів АТ, методиками побудови спеціалізованих баз знань, програмною реалізацією та індикативним засобом відображення інформації для авіаперсоналу, які адаптовані до середовища АСД ППР типу "ЕКСПЕРТ об’єкт АТ". Практична реалізація та апробація даного методу для різнотипових складних об’єктів АТ (на прикладі сучасних авіадвигунів) демонструє його ефективність і дозволяє підвищити рівні параметричної інформативності їх штатних СКД та якості аналізу параметрів приблизно удвічі, критерії рівнів автоматизації процесів діагностування приблизно втричі, а критерії ефективності штатних систем контролю на 62% для авіадвигунів типу Д-30КП та на 149% для авіадвигунів типу АІ-25. Це приводить до значного зниження критеріальних показників тривалості та працеємності процесів діагностування складних об’єктів АТ (а саме сучасних силових установок ПС приблизно у 5-8 разів). Крім того, реалізація цього методу в середовищах АСД ППР типу "ЕКСПЕРТ об’єкт АТ" та його застосування у процесах технічного обслуговування авіаційних силових установок дозволяє суттєво поліпшити основні показники їх експлуатаційної технологічності.
3. Розроблено новий комбінований функціонально-тестовий метод, моделі та інформаційна технологія його реалізації для оперативної ідентифікації виду поточного технічного стану як окремих екземплярів складних об’єктів АТ, що діагностують, в цілому, так і їх конструктивних вузлів без демонтування в умовах регулярного використання за призначенням. Цей метод забезпечено новими розрахунково-функціональними алгоритмами і тестовими вирішальними правилами для рішення задачі ідентифікації виду поточного ТС типових складних об’єктів АТ, методиками формування спеціалізованих баз знань, програмною реалізацією та індикативним засобом відображення інформації для авіаперсоналу, які адаптовані до середовища АСД ППР типу "ЕКСПЕРТ об’єкт АТ". Практична реалізація та апробація даного методу для різнотипових складних об’єктів АТ (на прикладі сучасних авіадвигунів) демонструє його ефективність і дозволяє достовірно та оперативно ідентифікувати несправний вузол складного об’єкта АТ без його розбирання на ранніх стадіях розвитку несправності та виробляти в автоматизованому режимі коректні рішення-рекомендації авіаперсоналу щодо технології усунення несправності й подальшої безпечної експлуатації цього екземпляру об’єкта АТ.
4. Обґрунтовано і розроблено нову аналітичну модель та прикладну інформаційну технологію для автоматизованої розрахунково-інформаційної системи моніторингу поточного рівня льотної придатності об’єктів АТ. Вона базується на комбінованому використанні нових аналітичних співвідношень для формування комплексних показників оцінки поточного технічного діагнозу, технологічної якості технічного стану та динамічної якості функціонування екземпляру об’єкта АТ, за якими оцінюється величина інтегрального показника поточного рівня ЛП цього об’єкта і приймається конкретне експлуатаційне рішення. Розроблену систему забезпечено розрахунковими алгоритмами, програмами та індикативними засобами відображення інформації для авіаперсоналу, які адаптовані до середовища АСД ППР типу "ЕКСПЕРТ об’єкт АТ". Апробація роботи розробленої системи для різнотипових об’єктів АТ (на прикладі сучасних авіадвигунів) демонструє її практичну ефективність і дозволяє удвічі розширити інформативний критеріальний простір й оперативно в автоматизованому режимі здійснювати поточну оцінку рівня ЛП при діагностуванні кожного окремого екземпляру як об’єктів АТ в цілому, так і на поглиблених рівнях їх конструктивних вузлів/елементів, за трьома основними експлуатаційними діапазонами зміни рівня ЛП ("достатній", "допустимий" та "недопустимий"). Це допомагає розкрити авіафахівцям фізичну суть одержаної поточної оцінки рівня ЛП для конкретного екземпляру АТ, що діагностують, і пояснити логіку запропонованих рекомендацій, вироблених в середовищі автоматизованої системи для підтримки прийняття конкретного експлуатаційного рішення.
5. Розроблено науково-практичні рекомендації щодо ефективного застосування нових методів, моделей та інформаційної технології прийняття рішень у сучасних системах діагностування різнотипових об’єктів АТ. Для цього, на прикладі сучасних авіаційних силових установок, продемонстровано практичне удосконалення наступних прикладних методик:
- побудови дослідного зразка спеціалізованої автоматизованої інформаційно-аналітичної системи діагностування та підтримки прийняття рішення типу "ЕКСПЕРТ об’єкт АТ" у якості інформаційної надбудови до штатних систем контролю авіадвигунів низького рівня контролепридатності та структурування її бази знань із застосуванням дуальної або тріадної концепцій проектування такого середовища;
- синтезу достатньо адекватних аналітичних багатопараметричних інформативно-діагностичних моделей та розрахункових алгоритмів робочих процесів типових авіадвигунів із використанням повної системи нелінійних рівнянь для кардинального розширення параметричної бази і більш глибокої оцінки зміни поточного технічного стану конструктивних вузлів без їх демонтування в умовах регулярного використання за призначенням;
- поточної оцінки ТС конструктивних елементів (таких як робочі паливні форсунки камер згоряння ГТД) екземплярів авіадвигунів без їх демонтування із використанням розробленого спеціального розрахункового алгоритму та вирішальних правил для оперативної оцінки виду технічного діагнозу щодо ступеня несправності цих елементів за поточним значенням узагальненого аналітичного показника і виробленням конкретних рекомендацій для підтримки прийняття авіаперсоналом експлуатаційного рішення. Це забезпечує суттєве зниження тривалості (у 60-80 разів) технологічного процесу діагностування та ефективне застосування моніторингу поточного ТС важливих конструктивних елементів у міжпольотний період оперативного технічного обслуговування кожного окремого екземпляру авіадвигуна, що діагностують;
- ефективного застосування інформаційних технологій в середовищі гібридних динамічних АСД ППР типу "ЕКСПЕРТ об’єкт АТ" у вигляді індикативних інформативно-діагностичних сигналізаторів, що забезпечують оперативне надання авіаперсоналу кількісної та якісної інформації щодо поточного ТС окремих екземплярів об’єктів АТ, що діагностують, і конкретних технологічних рекомендацій для прийняття експлуатаційних рішень по режимах та технологіях їх подальшої безпечної експлуатації.