Предмет технической диагностики
Объектами технической диагностики могут служить любые технические системы, если они удовлетворяют следующим условиям [1]:
1) могут находиться по крайней мере в двух взаимоисключающих и различимых состояниях: работоспособном и неработоспособном, т.е. в состоянии отказа;
2) в них можно выделить элементы, каждый из которых тоже характеризуется различимыми состояниями.
Требование взаимного исключения состояний (их несовместимости) вытекает из необходимости иметь однозначный ответ на вопрос о состоянии системы в любой фиксированный момент времени. Без требования различимости теряет смысл любая деятельность, направленная на установление состояний системы.
Под системой понимают любое техническое устройство, выполняющее заданные функции. Часть системы, которая выполняет определенные функции в составе целого, называют элементом или блоком. Предполагается, что блок состоит из элементов и что элемент не подлежит уже дальнейшему разделению на части. Иногда под системой понимают не только техническое устройство, взятое изолированно, но и среду, в которой оно функционирует, и обслуживающий персонал. Последние при этом выступают как элементы, или блоки, системы.
Каждая система может характеризоваться рядом параметров, одни из которых выступают как основные, а другие – как второстепенные. Первые характеризуют выполнение системой заданных функций, вторые – удобства эксплуатации, внешний вид и т.д. Система называется исправной, если она соответствует всем предъявляемым к ней требованиям, в частности требованию, чтобы все параметры системы, как основные, так и второстепенные, находились в некоторых заданных пределах. Выход из этих пределов любого параметра означает, что система неисправна.
Система работоспособна, если ее основные параметры находятся в пределах принятой нормы и если она нормально выполняет заданные функции. Утрата работоспособности называется отказом. В равной степени эти соображения относятся и к элементам (блокам) систем.
Отметим, что понятие «отказ элемента» в определенной мере условно. Действительно, работоспособность элемента определяется значениями основных его параметров. В то же время набор этих параметров и зоны их нормальных значений выбираются в зависимости от степени важности функций, выполняемых элементами в данной системе, их доступности при ремонте и т.п.
Следовательно, для двух совершенно одинаковых элементов, используемых в одной и той же системе, понятие отказ может быть сформулировано по-разному. Обоснование зон нормальных значений основных параметров связано с определенными трудностями. Задачи такого типа обычно решают исходя из соображений экономического характера.
Работоспособная система может быть как исправной, так и неисправной. Исправная система всегда работоспособна. Неисправная система может быть как работоспособной, так и отказавшей. Отказавшая система всегда неисправна.
Взаимоотношения приведенных понятий представлены на рис. 4.1: круг А – множество неисправных систем, круг В – множество работоспособных систем. Части кругов обозначают соответственно: 1 – отказавшие системы, 2 – исправные системы, 3 – неисправные, но работоспособные системы.
Рис. 4.1. Соотношение понятий «неисправность»
и «работоспособность»
Выделение в системе только двух возможных ее состояний – «работоспособность» и «отказ» – представляет собой явную идеализацию, исключающую из рассмотрения большой класс устройств, для которых важно предсказание исправной работы на активном участке. Для таких, например, объектов, как летательные аппараты, функцией современных средств контроля становится не только обнаружение, но и предсказание наступления неисправности, что требует выделения особого класса промежуточных состояний, называемых иногда предаварийными.
Специфика технической диагностики состоит в том, что она рассматривает и изучает не только задачи обнаружения неисправностей (задачи контроля), но и задачи поиска и локализации неисправностей (дефектов). Для технической диагностики важны формы проявления и методы поиска отказавших элементов.
Процедуры поиска отказавшего элемента могут иметь различный характер. Например, в зависимости от степени и характера участия человека можно выделить автоматизированный (неавтоматический) и автоматический поиск. В первом случае установление причин отказа системы осуществляется человеком, во втором – техническим устройством, предназначенным для автоматического осуществления процедуры поиска. Такие устройства будем называть в дальнейшем диагностическими системами (рис. 4.2). На рис. 4.2 приняты следующие обозначения: О – объект; Д – деятельность оператора (человека или устройства); П – выявление причины отказа; ДС – диагностическая система; Ф – процесс ее функционирования.
Рис. 4.2. Деятельность человека при автоматической (а) и автоматизированной (неавтоматической) (б) диагностике
Через Д1 и Д2 обозначены различные по характеру виды деятельности человека. Ряд задач, которые решает человек по схеме а, он должен решать и по схеме б. Техническая диагностика рассматривает объект в соответствии с задачами, возникающими как в Д1, так и в Д2.
В качестве непосредственного продукта деятельности человека на приведенных схемах выступает либо диагностическая система, либо информация о причине отказа.
Учитывая сказанное, можно дать следующее определение: техническая диагностика – это научная дисциплина, исследующая формы проявления отказов в технических устройствах, разрабатывающая методы их обнаружения, а также принципы конструирования диагностических систем.