Основные понятия и терминология технической диагностики

ЛЕКЦИЯ 1

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ  И ТЕРМИНОЛОГИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ 

    Техническая диагностика – область знаний о распознавании состояния технических систем (объектов), исследующая формы проявления технического состояния, разрабатывающая методы и средства его определения.

    Техническое диагностирование (ТД) – процесс контроля и прогнозирования технического состояния объекта диагностирования.

    В качестве объекта технического диагностирования понимаются судовые технические  средства (СТС) и конструкции, состояние  которых подлежит определению. В  понятие СТС включаются главные  и вспомогательные двигатели, вспомогательные  механизмы и устройства.

    Техническое состояние (ТС) – совокупность признаков (параметров), характеризующих изменение свойств объекта в процессе эксплуатации (также испытаний после изготовления или ремонта), установленных нормами технического диагностирования (НТД).

    Виды  ТС – исправное (объект соответствует всем требованиям установленным НТД); неисправное (объект не соответствует хотя бы одному из требований НТД); работоспособное (выполнение всех заданных функций); неработоспособное (одна из заданных функций не выполняется).

    В теории диагностики принято, что  объект имеет множество состояний (классов состояний). Однако можно  полагать, что объект имеет ограниченное число классов состояния, если они  будут связаны с определенным объемом работ по контролю ТС, проведению ТО и их периодичности. В практике приняты четыре класса (категории) ТС: I – хорошее (ТО и ремонт не требуются); II – удовлетворительное (осуществляется контроль ТС с сокращенной периодичностью); III – неудовлетворительное (проводится ТО или ремонт); IV – аварийное (немедленная остановка, проводится ТО или ремонт).

    Стандарт  ИСО 2372, относящийся к вибрационной диагностике, регламентирует следующие классы ТС: хорошее, приемлемое, допустимое (ограниченно) и недопустимое. Регистр характеризует ТС СТС как: годное, ограниченно годное и негодное. Взаимосвязи классов и видов ТС с параметрами, их характеризующими, приведены в таблице 1.1. 

    Таблица 1.1 Характеристика ТС

    СТС может быть неисправным, но работоспособным. Например, дизель может развивать  мощность и обеспечивать ресурс при  плохой приемистости или повышенном уровне шума. С другой стороны, отдельные  параметры, характеризующие работоспособность, могут иметь отклонения в пределах, определяющих, что СТС неисправно, но частично работоспособно (например дизель развивает только частичную мощность).

    Виды  ТС могут быть отнесены к СТС в  целом и к его отдельным  узлам, системам и элементам.

    Понятие «класс» является синонимом «образ», соответственно «классификация» - отнесение  объекта к определенному классу состояния синоним «распознавания образа».

    Контроль  ТС – процедура ТД, включающая определение вида ТС, объекта и поиск места и причин неисправности. Эти процедуры можно проводить последовательно (т.е. определение ТС по обобщенному параметру, а затем поиск неисправности) или определять вид ТС на основе поиска наличия (или отсутствия) неисправности. Контроль ТС осуществляется периодически или непрерывно.

   Прогнозирование ТС — определение вида ТС объекта или параметров, характеризующих ТС с некоторой (иногда заданной) вероятностью на предстоящий интервал времени (ресурс) или установление интервала времени с определенной вероятностью, в течение которого сохраняется работоспособность объекта или наступит отказ.

   Виды  неисправностей — повреждения, нарушения функционирования и дефекты. Повреждения относятся к нарушению исправного состояния в эксплуатации, неправильное функционирование — нарушение алгоритмов функционирования в эксплуатации и при изготовлении. Дефект относится к определению качества изготовления. Дефектация при ревизии после постройки или ремонта—поиск дефекта; перед ремонтом — поиск повреждений. В ряде руководств по диагностике понятие неисправность отожествляется с понятием дефект. Диагноз — результат контроля ТС — установление определенной неисправности в объекте диагностирования или отнесение объекта к определенной категории (классу) технического состояния.

   Диагностическая модель — формализованное описание объекта ТД необходимое для решения задач диагностирования. .Представляется в аналитической, табличной, векторной и графической формах.

   Диагностический параметр (признак) —параметр (признак) объекта, количественно или качественно характеризующий ТС объекта (как правило, совокупность параметров). Диагностические параметры имеют следующие .градации: номинальный, пред дельно допустимый, предельно возможный и аварийный.

   Контролепригодность (диагностируемость) — приспособленность объекта диагностирования к измерению диагностических признаков (параметров) средствами диагностирования.

   Средство  диагностирования — аппаратура и программы, с помощью которых осуществляется -диагностирование.

   Система диагностирования —; совокупность средства (средств) диагностирования и распознающего устройства, классифицирующего принадлежность параметров (признаков) определенному классу состояния объекта диагностирования. Различают следующие виды СТД:

   в зависимости от участия человека в определении и классификации параметров диагностирования — ручные, автоматизированные и автоматические;

   по  расположению — встроенные (полностью встроенные в объект диагностирования или имеющие .встроенные в объект диагностирования преобразователи, в том- числе периодически подключаемые к объекту, и стационарно установленное внешнее измерительное устройство или внешние (переносные);

   по  охвату типов объектов — специализированные и универсальные;

   по  охвату элементов объекта — локальные и общие.

   Виды  ТД: функциональное, осуществляемое во время функционирования объекта, на которое поступают только рабочие воздействия (к нему относят, также, анализ выходящих из объекта сред—анализ проб в специализированных лабораториях); тестовое, осуществляемое путем подачи на объект тестового воздействия, в том числе неразрушающий контроль без разборки или с частичной разборкой объекта диагностирования.

   Алгоритм  диагностирования — совокупность . предписаний,' определяющих последовательность действии при проведении ТД.

   Программа диагностирования состоит из множества алгоритмов, объединяемых единой целью оценки состояния технического объекта. В принципе, в процессе диагностирования в зависимости от условий его выполнения и особенностей технического объекта решают следующие задачи:

   определяют, может ли технический объект по своему состоянию выполнять возложенные  на него функции;

   определяют  характер дефекта, возникшего в объекте;

   предсказывают момент времени, когда диагностические  показатели достигнут определенного  значения или когда объект потеряет работоспособность.

   Первую  из задач — определение работоспособности объекта,— как правило, обязательно решают при диагностировании объектов любого назначения. Если объект утратил работоспособность или работоспособность его значительно снизилась, в процессе диагностирования решают вторую задачу — поиск возникшего дефекта. Целесообразность решения этой задачи определяется возможностью восстановления объекта, т. е. устранения возникшего дефекта. В свою очередь, устранить возникший дефект можно только тогда, когда объект ремонтопригоден, т. е. приспособлен к устранению возникающих в нем дефектов, и обслуживающий персонал имеет средства и время для восстановления объекта. Поиск дефекта начинают, как правило, если известно его наличие, но неизвестно, какой именно дефект возник. Однако бывает ситуация, когда осуществляют поиск возможного дефекта, и такую задачу называют проверкой исправности объекта. Решение этой задачи характерно для диагностирования объекта в процессе производства.

   Третью  задачу называют прогнозированием изменения состояния объекта. При ее решении изучают характер изменения диагностических показателей под влиянием внешних и внутренних воздействий и на основе сформировавшихся тенденций предсказывают значения показателей в определенный момент времени.

   Наиболее  распространены следующие сочетания  задач, решаемых в процессе диагностирования: определение работоспособности (степени  работоспособности) и поиск возникшего дефекта; определение работоспособности (степени работоспособности) и прогнозирование  изменения состояния; определение  работоспособности, поиск возникшего дефекта и прогнозирование изменения  состояния.

   Первое  сочетание возможно тогда, когда  диагностируют восстанавливаемый  объект. В этом случае на основе полученного  диагноза обслуживающий персонал восстанавливает  работоспособность объекта. Второе сочетание соответствует случаю невосстанавливаемого объекта, когда  обслуживающий персонал, учитывая диагноз, принимает решение об использовании  или режиме использования объекта. Третье сочетание, когда при диагностировании решают все три основные задачи диагностирования, характерно для восстанавливаемого объекта при необходимости установления срока безотказного его функционирования. Такое положение типично для диагностирования высокосложных и особо ответственных объектов.

   Процесс формирования технического диагноза предусматривает  следующие процедуры: при положительном  результате определения работоспособности  объекта — выдачу заключения о  работоспособности объекта; определение  степени работоспособности объекта  и выдачу заключения о состоянии  объекта; прогнозирование изменения  состояния объекта и выдачу заключения о состоянии объекта; при отрицательном  результате проверки работоспособности  объекта — выдачу заключения о  неработоспособности объекта; поиск  возникшего дефекта и выдачу заключения о состоянии объекта. 

   ПРИНЦИПЫ  ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СТС

   Логическая  структура ТД. Под логической структурой понимаются последовательность и способы решения для построения систем технического диагностирования (СТД) и проведения собственно диагностирования. Безразлично, к какой СТД будет относиться эта последовательность — к ручной, полуавтоматической, автоматической или просто будет использоваться «диагностическое» мышление в практике технической эксплуатации.

   Прежде всего выбирается подход к задаче распознавания —логический (детерминистский) или вероятностный (стохастический). В первом случае необходимо иметь совокупность логических признаков, определенным (детерминированным) образом .характеризующих состоящие СТС. Во втором случае совокупность признаков должна характеризовать состояние СТС с определенной вероятностью.

   Логические  признаки распознаваемых классов (подклассов) состояний рассматриваются как элементарные высказывания, принимающие два значения истинности вида «ДА» или «Нет» при отнесении к соответствующему классу состояния.

   Логические  признаки могут быть двух видов — количественные и качественные.

   Суть  вероятностного метода заключается в  том, что для данного объекта известна вероятность появления определенной неисправности при появлении определенного признака. При наличии возможности получения детерминированной модели распознавания решение задач ТД значительно упрощается. В то же время вероятностная модель позволяет производить распознавание случайных признаков в условиях наличия шумов, ошибок и при недостаточности данных, но требует значительного накопления статистической информации, равносильной информации по надежности и установления периодичности обслуживания по регламенту. В диагностике СТС преобладает логический (детерминистский) подход.

   Построение  СТД начинается с составления  диагностических моделей: моделей неисправностей (в том числе работоспособности объекта в целом и правильности его функционирования) для оценки состояния и поиска неисправностей; моделей развития неисправностей для прогнозирования состояния и определения оставшегося ресурса.

   Диагностические модели (модели неисправностей) строятся на базе моделей объектов и их элементов (т. е. объект диагностирования рассматривается в целом или разбивается на элементы), выбора диагностических параметров и словаря неисправностей. Словарь неисправностей представляет перечень возможных неисправностей и их характеристик.

   Далее разрабатываются методы распознавания (решающие правила) в зависимости от возможности их реализации в формальной или неформальной системе распознавания.

   Под формальной системой диагностирования понимаются системы основанные на использовании базы данных, а под неформальной системой - системы, использующие базы данных и базы знаний. Строго говоря, и в первых системах используются базы знаний. Однако при реализации на ПЭВМ такое деление проступает более четко, так как во второмром случае предусматривается манипулирование над базой знаний и система превращается в так называемую экспертную систему.