Воронин Владимир Викторович. Разработка и исследование концептуальной диагностической модели технических объектов

Краткое описание

Воронин Владимир Викторович. Разработка и исследование концептуальной диагностической модели технических объектов : диссертация ... доктора технических наук : 05.13.01, 05.13.17.- Хабаровск, 2006.- 333 с.: ил. РГБ ОД, 71 07-5/476

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Тихоокеанский государственный университет»
На правах рукописи
ВОРОНИН Владимир Викторович
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ КОНЦЕПТУАЛЬНОЙ
ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
Специальность 05.13.01 — Системный анализ, управление и обработка
информации (промышленность)
Специальность 05.13.17 - Теоретические основы информатики
Диссертация на соискание ученой степени
доктора технических наук
Президиум ВАК России
(решение от"і2" 1
присудил ученую степень ДОКТОРА
наук
Начальник управления ВАК России
Хабаровск - 2006

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО ПРОБЛЕМЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ПОИСКА ДЕФЕКТОВ
И КОНКРЕТИЗАЦИЯ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 12
1.1. Анализ существующих подходов представления
знаний в диагностических экспертных системах 12
1.2. Диагностические модели технических систем 22
1.3. Конкретизация цели и задач исследования 40
Выводы 43
2. ОБЪЕКТ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ, ЕГО ДЕФЕКТЫ
И ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ 44
2.1. Системы обеспечения надежности
технических объектов 44
2.2. Классификация объектов диагностирования
и их системные представления 53
2.3. Анализ и классификация дефектов 66
2.4. Множество дефектов, диагностические показатели и
техническое состояние объекта 76
Выводы 92
3. ОТНОШЕНИЯ НА МНОЖЕСТВЕ ВОЗМОЖНЫХ ДЕФЕКТОВ 93
3.1. Временные отношения на множестве
возможных дефектов 93
3.2. Причинно-следственные отношения на множестве
возможных дефектов 106
3.3. Отношения эквивалентности на множестве
возможных дефектов 122
Выводы 140
з
4. СТРУКТУРНЫЕ ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
ОБЪЕКТОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ 141
4.1. Диагностические блоки в структурных моделях 141
4.2. Оценка сложности функциональных
диагностических блоков 149
4.3. Анализ известных способов контроля функциональных
диагностических блоков 157
4.4. Отношения на множестве диагностических блоков и
диагностические цепи 163
Выводы 181
5. АНАЛИЗ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ 182
5.1. Классификация и анализ особенностей
диагностических проверок 182
5.2. Продукционная форма представления результатов
диагностических проверок 190
5.3. Анализ информационной емкости
диагностических проверок 199
5.4. Механизм диагностирования простых цепей 210
5.5. Декомпозиция диагностических моделей
функционального представления 219
Выводы 226
6. ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ БАЗА ДАННЫХ ПОДСИСТЕМЫ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ 227
6.1. Структурные представления
объекта диагностирования 227
6.2. Множество возможных дефектов объекта
диагностирования и его внешнее представление 235
6.3. Фиксация текущего экземпляра
объекта диагностирования 247
6.4. Диагностические цепи 254
6.5. Диагностические проверки
и алгоритмы диагностирования 260
Выводы 273
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 274
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 277
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Возможные классы зависимых дефектов 298
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Результаты моделирования возможных
классов зависимых дефектов 300
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Результаты анализа классов нестрого
эквивалентных дефектов 301
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Экранные формы программного
комплекса 304
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Алгоритмы выполнения диагностических
проверок 311
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Примеры системных представлений
объекта диагностирования 320
ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Акты внедрения результатов работы 329

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В работе решена научная проблема выявления и анализа ба¬зовых положений технической диагностики и разработана концеп¬туальная диагностическая модель технических объектов, которая предлагается в качестве основы для представления знаний о дан¬ном экземпляре ОД в рабочей области ДЭС.
Основные научные и практические результаты диссертацион¬ной работы состоят в следующем:
1) сформулированы теоретико-множественные понятия пол¬ной и частных диагностических моделей, выявлены и проанализи¬рованы пять системных представлений объекта диагностирования;
2) уточнены отношения между объектом диагностирования и системой обеспечения его надежности, разработаны и включены в концептуальную диагностическую модель классификационные схемы объектов диагностирования, их диагностических показате¬лей и диагностических проверок;
3) разработана схема концептуальной диагностической моде¬ли в области технической диагностики, включающая все основные понятия этой предметной области;
4) разработаны методы анализа временных, причинно¬следственных отношений и отношений эквивалентности на множе¬стве возможных дефектов и комплекс программ их реализующий;
5) разработаны методика анализа сложности диагностических блоков, способ контроля блоков и комплекс программ его реали¬зующий;
6) предложено систему продукционных правил использовать для описания результатов диагностических проверок;
7) разработана методика исследования информационной ем¬кости диагностических проверок, реализуемых способом функцио¬нальных проб;
8) разработан формальный способ описания диагностического процесса в рамках простой диагностической цепи и исследован механизм декомпозиции диагностических моделей;
9) полученные результаты применены при разработке диагно-стической базы данных и соответствующего комплекса программ для системы электроснабжения автомобиля.
Теория диагностирования технических объектов в качестве исходного, общего должна взять то, что определяет все процессы и явления, связанные с оценкой текущего технического состояния ОД. В данной работе в качестве отправной точки предлагается не¬однородная система, включающая множество возможных дефек¬тов, множество диагностических элементов и множество возмож¬ных проверок. Отношения и взаимоотношения на перечисленных множествах лежат в основе любой диагностической проблемы.
Одной из главных проблем технической диагностики являет¬ся проблема построения ДМ таких объектов, которые в принципе обладают бесконечной сложностью [64,145,194]. Формальные ди¬агностические модели, посредством которых отображаются ОД, обладают конечной сложностью. Следовательно, в теории и прак¬тике диагностирования приходится преодолевать противоречие, состоящее в том, что бесконечное должно быть выражено посред¬ством конечного.
Неоднородная конечная система (1.1) - это методологическая база для преодоления данного противоречия. В работе исследована лишь небольшая часть возможных отношений на множествах эле¬ментов системы (1.1). Значительная же часть этих отношений только перечислена в табл. 1.1 и ожидает своего рассмотрения в будущих исследованиях.
В работе неоднократно подчеркивалась необходимость соче¬тания в диагностической деятельности формальных и неформаль¬ных методов исследований. Такое сочетание естественным обра¬зом может быть реализовано в рамках гибридных экспертных ди¬агностических систем.
Сформулирована идея о том, что диагностические показатели принадлежат различным уровням системной организации ОД. ДЭС должны отражать пять таких уровней: деградационный, внешний, иерархический, функциональный и конструктивный. Кроме того, теоретическая диагностика, учитывающая перечисленные пред¬ставления ОД, может служить методологической базой такой прак¬тической ветви, как схемотехническая диагностика (встроенные системы диагностирования [63,83,134,202]), так и органолептиче¬ским и инструментальным ветвям диагностики (внешние системы диагностирования [15-16,19,103,235]).
Дальнейшие направления исследований прикладного харак¬тера будут связаны с разработкой действующего макета ДЭС и анализом проблем технической диагностики со смежными облас¬тями, например, с проблемой допусков [2] или с формализацией знаний о системных представлениях [236].
Предлагаемый в диссертации вариант схемы концептуальной диагностической модели в области техники является ее текущей версией и не рассматривается автором как окончательный.
Большинство результатов данной работы опубликовано в мо-нографии [52].
Документы, подтверждающие внедрение результатов диссер-тационной работы, приведены в Приложении 7.