Технология испытаний и прогнозирования технического состояния электронных средств судовых систем управления

F[A(t₁),x] = 0.01x₁ + (4,7t² + 5t + 1,5)x₂ - (4t² - 5t + 10) = 0

Т.е., получаем модель разделяющей классы состояний функции

Результаты вычислений имеют следующий вид:

t₁ = 0 ; F[A(t₁),x] = 0.01x₁ + 11x₂ - 18 = 0

t₂ = 1000 ; F[A(t₂),x] = 0.01x₁ + 30x₂ - 24 = 0

t₃ = 2000 ; F[A(t₃),x] = 0.01x₁ + 60x₂ - 41 = 0

Определяем области работоспособности системы в различных условиях работы, выделим шесть классов состояний:

k₁ - нормальные условия работы;

k₂ - после вибрации;

k₃ - после ударов;

k₄ - в тепле;

k₅ - в холоде;

k₆ - после воздействия влаги.

Построение гиперповерхностей осуществлялось по пяти параметрам:

x₁ - средняя мощность передатчика;

x₂ - средний коэффициент нелинейных искажений передатчика;

x₃ - средняя чувствительность мод. входа передатчика;

x₄ - средний коэффициент нелинейных искажений приемника;

x₅ - средняя чувствительность приемника.

Таким образом, получаем следующие границы классов:

U₁₂ = 1,21x₁ + 2.3x₂ + 1.4x₃ + 2.4x₄ + 2.1x₅ - 2.7 = 0

U₁₃ = 0.78x₁ + 1.4x₂ + 1.7x₃ + 1.5x₄ + 1.8x₅ - 3.5 = 0

U₁₄ = 1.23x₁ + 1.97x₂ + 1.6x₃ + 1.7x₄ + 1.7x₅ - 4.1 = 0

U₁₅ = 1.41x₁ + 2.3x₂ + 1.5x₃ + 1.3x₄ + 1.6x₅ - 3.7 = 0

U₁₆ = 0.93x₁ - 4.5x₂ + 1.4x₃ + 1.4x₄ + 1.3x₅ - 6.2 = 0

U₂₃ = 0.95x₁ + 1.3x₂ + 1.3x₃ + 1.3x₄ - 1.1x₅ - 2.4 = 0

U₂₄ = 0.32x₁ + 1.4x₂ + 2.9x₃ + 1.5x₄ - 0.9x₅ + 1.0 = 0

U₂₅ = 2.41x₁ + 1.27x₂ + 3.7x₃ + 1.75x₄ - 0.2x₅ + 0.9 = 0

U₂₆ = 0.76x₁ + 0.9x₂ + 0.9x₃ - 0.9x₄ + 3.4x₅ - 3.7 = 0

U₃₄ = 0.34x₁ + 0.7x₂ + 0.8x₃ - 0.7x₄ + 4.2x₅ - 3.8 = 0

U₃₅ = -2.4x₁ + 0.4x₂ + 0.3x₃ + 0.8x₄ + 36.2x₅ - 2.1 = 0

U₃₆ = -3.4x₁ + 6.2x₂ + 0.4x₃ + 3.1x₄ + 1.75x₅ - 2.2 = 0

U₄₅ = -1.7x₁ + 3.4x₂ + 0.77x₃ + 2.1x₄ + 3x₅ + 2.3 = 0

U₄₆ = -1.6x₁ + 2.3x₂ + 1.71x₃ + 1.5x₄ + 2x₅ - 2.4 = 0

U₅₆ = -1.8x₁ + 3.1x₂ + 3.4x₃ + 4.1x₄ + x₅ - 2.2 = 0

Зная границы областей была построена матрица переходных состояний, позволяющая принимать решение о состоянии системы. Эта матрица имеет вид:

 где U_ij = 1 при i=j

Экспериментально исследован алгоритм прогнозирования работоспособности судовой электронной техники на конкретных изделиях электронной техники показана эффективность применения линейного программирования к задачам прогнозирования технического состояния.

При этом удалось не только сократить время производственных испытаний и затраты, связанные с ними, но и определить «точечную» оценку наработки изделий на отказ. Композиционный метод прогнозирования проверен на моделях прогнозирования сохраняемости стабилитронов. В результате прогнозирования сохраняемости на 12 лет процент правильного распознавания составил 86%, что является хорошим результатом для такого класса объектов, как высоконадежные изделия электронной техники.

Экспериментально подтверждена возможность применения линейного программирования к оценке технического состояния изделий электронной техники для случая более двух классов состояний. на примере оценки работоспособности элементов радиотехнических систем удалось построить модель, которая позволяет принимать решение о состоянии работоспособности в различных условиях эксплуатации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе на основании выполненных исследований осуществлено теоретическое обобщение и решение крупной научной проблемы построение подсистемы испытаний и прогнозирования технического состояния изделий электронной техники для АСУ качеством.

Поставлены вопросы о необходимости определения места подсистемы испытаний и прогнозирования в общей классификации АСУ и необходимости выявления специфических особенностей и проблем, возникающих при их создании.

Показано, что необходимость большого объема испытаний в процессе производства, в том числе испытаний на надежность, вызвана тем, что производственно-технологические операции все еще не поддаются строгому управлению. Физико-химические свойства материалов, качество поверхностного слоя, свойства внутренних областей, точность геометрических размеров, прочность соединений и другие характеристики, определяющие надежность изделия, получаются различными при одних и тех же условиях, предписанных технологической документацией. Поэтому необходим контроль, проверки и испытания и на отдельных этапах производства готовых изделий.

Выявлено, что одной из важнейших задач совершенствования производственного процесса является внедрение таких систем автоматизированного и автоматического управления технологическими процессами, которые устраняли бы их случайный характер. Тогда роль и значение испытаний готовых изделий будет снижаться. Известно, например, что внедрение автоматизации проектирования вычислительных машин существенно снижает объем контрольных операций. Однако на данном этапе производства эта задача далеко еще не решена.

Доказано, что производственные испытания играют чрезвычайно важную роль в решении проблемы обеспечения качества изделий. Одним из важнейших направлений совершенствования производственных испытаний является повышение их информативности с помощью методов прогнозирования.

Сделано общее, заключение по рассмотренным методам испытаний, содержащим элементы прогнозирования, которое можно сформулировать следующим образом:

- основная идея прогнозирования в процессе испытаний заключается в увеличении информативности испытаний, в использовании кроме числа зафиксированных отказов, закономерностей изменения прямых и косвенных параметров, обусловливающих возникновение отказов. Прогнозирование в процессе испытаний позволяет проводить испытания малого числа объектов и даже одиночных объектов, а также существенно сократить либо число испытуемых объектов, либо время испытаний в условиях массового производства.

Показано, что автоматизированную систему испытаний и прогнозирования технического состояния электронной техники можно рассматривать как специфический процесс управления качеством, цель которого прогнозирование состояния с помощью целенаправленных управляющих воздействий.

Решение этой проблемы осуществлено на основе использования новых технологий и новых методов оптимизации основанных на сочетании методов математического программирования и интеллектуальных нейронных сетей - машины опорных векторов.

В ходе анализа предметной области, научных и прикладных исследований получены следующие результаты:

1.Дана классификация систем испытания и прогнозирования технического состояния судовой электронной техники и определено их место в АСУ сложными объектами, к которым относится судовые автоматизированные системы управления.

2.Разработана методика ускоренного самообучения моделей классификации изделий электронной техники для судовых АСУ на основе использования метода многомерной экстраполяции.

Эта методика позволяет сократить продолжительность производственных испытаний более чем в два раза, тем самым позволяет сократить как затраты на измерение параметров, так и время самих испытаний.

3.Разработана методика построения динамической модели прогнозирования с учетом «дрейфа» классов технического состояния изделий в пространственно-временных координатах, основанный на введении фактора времени в само решающее правило.

Что позволяет не только производить прогнозирования по замерам параметров в начальный момент времени, но и значительно сократить объём самих испытаний. Кроме того, построенная модель прогнозирования позволяет определить «точечную» границу срока службы каждого изделия судовой электронной техники.

4.Разработан композиционный метод для подсистемы испытаний и прогнозирования работоспособности судовой электронной техники, основанный на сочетании методов математического программирования и искусственных нейронных сетей - машины опорных векторов.

5.Обоснован подход, позволяющий в рамках испытаний для задач дискриминантного анализа применять аппарат линейного программирования и интеллектуальные информационные системы к оценке технического состояния судовой электронной техники.

6.Разработан алгоритм построения разделяющей классы составляющей классы состояния гиперповерхности методом частично-целочисленного программирования для прогнозирования технического состояния судовых электронных изделий

Указанный алгоритм приспособлен для решения задач прогнозирования при пересекающихся собственных областях классов работоспособности, что является типичным для большинства электронных приборов.

7.Разработана методика выбора наиболее информативных параметров, т.е. минимизация пространства описания состояния изделий с целью формирования информационной базы для системы прогнозирования в АСУ.

8.Осуществлена реализация теоретических исследований и внедрение разработанных математических моделей при проведении научно-исследовательских работ в НПО «Лазерные системы»,ОАО «Радиоавионика»,ОАО «Ленпромгаз», в учебном процессе СПГИЭУ при подготовке инженеров по специальности 230201 «Информационные системы и технологии»

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ НАУЧНЫХ ПУБЛИКАЦИЯХ

Монографии: 1. Голоскоков К.П. Прогнозирование технического состояния изделий судовой электронной техники. Монография, 000 «ПаркКом», СПб, 2007.

2. Голоскоков К.П., Бугорский В.Н., Котляров И.Д. Экономика и технологии информационного сетевого пространства. Монография, Выборгский филиал СПбГИЭУ, Выборг, 2009.

Учебные пособия:

3. Голоскоков К.П. Надежность информационных систем. Уч.пособие, СПбГИЭУ, 2007.

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК для докторантов:

4. Голоскоков К.П.,Гаскаров Д.В.,Шкабардня А.В. Применение математического программирования в дискриминантном анализе для решения задачи прогнозирования. Автоматика и телемеханика, N7, 1988, с. 174-181.

5. Голоскоков К.П., Гаскаров Д. В., Зозанян С. И. О композиционном подходе к прогнозированию долговечности изделий ЭТ. Электронная техника. серия 8 , вып. 3, 1988,с. 6-9

6. Голоскоков К.П. Об одном методе прогнозирования сохраняемости приборов. Надежность и контроль качества, N 12, 1987, с.23-26.

7. Голоскоков К.П. Прогнозирование и оценка технического состояния сложных систем. Научно технические ведомости СПбГПУ, №1, 2008г., с. 164-168.

8. Голоскоков К.П. Анализ методов прогнозирования технического состояния изделий электронной техники., Экономика и Управление, № 3, 2008г., с. 210-215.

9. Голоскоков К.П., Малюк В.И. Оценка влияния уровня трудового потенциала на продуктивность промышленного производства, Вестник ИНЖЭКОНА, №2, 2008г., с.45-53.

10. Голоскоков К.П, Барщевский Е. Г. Выбор информативных параметров при прогнозировании технического состояния судовой электронной техники., Речной транспорт XXI век, №3, 2008г.

11. К. П. Голоскоков. Использование аппарата линейного программирования в прогнозировании технического конструирования электронной техники., Экономика управление, № 6 2008г. с. 201- 205

12. Голоскоков К.П., Прогнозирование технического состояния изделий электронной техники нейронными сетями на основе машины опорных векторов, Прикладная информатика, №1, 2009г., с.45-53.

13. Е.Г. Барщевский, К.П. Голоскоков. Влияние асинхронной нагрузки на качество напряжения в судовой электрической системе. "Речной транспорт (XXI век)", №5, 2008г.

14. Голоскоков К.П.Автоматизированная система испытаний, как составная часть системы управления качеством. Научно технические ведомости СПбГПУ, №6, 2008г., с. 113-118.

15. Голоскоков К.П. Формирование информационной базы для прогнозирования качества продукции. Инновации, №1, 2009г.

Статьи:

16. Голоскоков К.П., Ястребов М.Ю. О выборе параметров в модифицированном методе экспоненциального сглаживания.В кн. Организация и планирование водного транспорта. Сб.тр.ЛИВТ,1977, с. 193-196.

17. Голоскоков К.П. Решение задачи прогнозирования надежности и долговечности приборов с помощью метода динамического программирования. В кн. Электроэнергетические установки водного транспорта и их автоматизация. Сб. тр. ЛИВТ, 1985, с. 89-92.

18. Голоскоков К.П. Выбор наиболее информативных параметров судовых систем методами математического программирования.В кн. Электрооборудование и автоматизация объектов водного транспорта. Сб. тр. ЛИВТ, 1986, с. 137-139.

19. Голоскоков К.П., ГольдбергПД., Кайданов Л.А, ШкабардняА.В. Об оценке эволюции качества выпускаемых двигателей. В кн. Вопросы автоматизация и применение ЭВМ в решении задач водного транспорта. Cб. тр. ЛИВТ, 1988, с. 87-92.

20. Голоскоков К.П., Айрапетян АБ.,Бучко А.А. Об одном методе оценки технического состояния радиотехнических систем. В кн. Вопросы автоматизации и применение ЭВМ в решении задач водного транспорта. Сб.тр. ЛИВТ, 1988, с. I50-154,

21. Голоскоков К.П., Голоскоков П.Г. Об оценке последовательности алгебраических полиномов, удовлетворяющих однородным граничным условиям.В кн. Резервы пропускной способности судоходных и несущей способности портовых сооружений и рационализация методов ведения путевых работ в газонефтедобывающих районах Сибири. Сб. тр ЛИВТ, 1988, с 104-107.

22. Голоскоков К.П., Голоскоков П.Г. Дисперсия числа выбросов случайного процесса на данном интервале. В кн. Повышение надежности и совершенствование эксплуатации высокопроизводительных портовых перегрузочных установок. Сб.тр. ЛИВТ, 1989, с. 134-138.

23. Голоскоков К.П., Голоскоков П.Г. О многочленах, удовлетворяющих однородным граничным условиям. В кн. Вопросы гидродинамики, прочности и проектирования судов речного флота. Сб. тр. ЛИВТ, 1989, с. 189-193.

24. Голоскоков К.П., Карих С.М. Об условии стационарности потенциальной энергии. Сборник научных трудов Совершенствование технической эксплуатации, проектирования и расчетов гидротехнических сооружений и технологии путевых работ на реках", ЛИВТ, 1990 г.,Ленинград.

25. Голоскоков К.П., Голоскоков П.Г. О вариантах замены вероятностного процесса детерминированным. Сборник научных трудов "Совершенствование перегрузочных высокопроизводительных комплексов и повышение надежности и производительности портовых подъемнотранспортных машин", ЛИВТ, 1991г., Ленинград.

26. Голоскоков К.П., Достаточные условия для замены вероятностного процесса детерминированным. Сборник научных трудов "Совершенствование перегрузочных высокопроизводительных комплексов и повышение надежности и производительности портовых подъемнотранспортных машин ЛИВТ, 1991г., Ленинград.

27. Голоскоков К.П., Голоскоков П.Г. Оптимальный запас груза перерабатывающего пункта. Сборник научных трудов "Совершенствование проектирования реконструкции и содержания воднотранспортных гидротехнических сооружений, организации и производства путевых работ",СПбГУВК,1994г.

28. Голоскоков К.П., Голоскоков П. Г. О расчетных формулах Гауссовского стационарного процесса. Сборник научных трудов "Гидромеханические и прочностные качества судов речного флота",СПбГУВК, 1996г.,

29. Голоскоков К.П., Голоскоков П.Г. Об условии согласованности дискретных вероятностных процессов. Сборник научных трудов "Гидромеханические и прочностные качества судов речного флота", СПбГУВК, 1996г.,Спб.

30. Голоскоков К.П. Организация моноканалов.Сборник ''Экономика и информационные технологии''. СПбГИЭУ, 2001 г.

31. Голоскоков К.П. Защита данных и идентификация пользователей вычислительных систем. Сборник ''Новые информационные технологии в экономике и образовании''. СПбГИЭУ, 2001 г.

32. Голоскоков К.П. Способы описания загрузки ресурсов вычислительных систем. Сборник ''Экономика и информационные технологии''. СПбГИЭУ, 2001 г.

33. Голоскоков К.П. Безопасность в распределенных системах. Сборник “Экономико-организационные и программно-технические вопросы обработки информации”, СПбГИЭУ, СПб, 2003.

34. Голоскоков К.П., Голоскокова А.К., Голоскокова Н.К. Выбор наиболее информативных параметров при построении нейронных сетей. Сборник научных трудов «Проектирование информационных систем», СПбГИЭУ, 2006.

Труды Всесоюзных, Международных, отраслевых научно-технических и научно-методических конференций

35. Голоскоков К.П., Гаскаров Д.В. Решение задачи прогнозирования работоспособности изделий методом математического программирования.Тез. докл. в.н.т. симпозиума "Надежности и качества в приборостроении и радиоэлектронике" ч.2, 1986, с.25.

36. Голоскоков К.П., Гаскаров Д.В. О модели сокращения испытаний высоконадежных изделий.Тез. докл. II в.н.т. конференции "Моделирование отказов и имитация на ЭВМ статистических испытаний изделий электронной техники".1985.

37. Голоскоков К.П. Прогнозирование с использованием машины опорных векторов. Тезисы докладов 5-й международной конференции «Авиация и космонавтика-2007», Москва, 2007.

38. Голоскоков К.П., Голоскокова А.К. Возможности нейросетей в задачах прогнозирования. Сборник докладов 1 научно-практической конференции «Современные проблемы прикладной информатики, СПбГИЭУ, 2005.

39. Голоскоков К.П., Голоскокова А.К. Сравнение результатов нечеткого оценивания надежности. Сборник докладов 1 научно-практической конференции «Современные проблемы прикладной информатики, СПбГИЭУ, 2005.

40. Голоскоков К.П., Голоскокова А.К. Перспективы развития транспортной логистики. Сборник докладов 1 научно-практической конференции «Современные проблемы прикладной информатики, СПбГИЭУ, 2005.

41. Голоскоков К.П. Применение нейронных сетей в задачах прогнозирования и проблемы идентификации моделей прогнозирования на нейронных сетях. Сборник докладов 1 научно-практической конференции «Современные проблемы прикладной информатики, СПбГИЭУ, 2006.

42. Голоскоков К.П., Фомин В.И. Проблемы идентификации моделей прогнозирования на нейронных сетях.Тезисы докладов 5-й международной конференции «Авиация и космонавтика-2006», Москва, 2006.

43. Голоскоков К.П., Голоскокова А.К. Модели автоматизации управления запасов.Тезисы докладов 5-й международной конференции «Авиация и космонавтика-2006», Москва, 2006.

44. Голоскоков К.П. Прогнозирование с использованием машины опорных векторов. Тезисы докладов 6-й международной конференции «Авиация и космонавтика-2007», Москва, 2007

Размещено на Allbest.ru