автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Оценка зон достоверности обнаружения событий при автоматическом контроле методом статистических испытаний

ВВЕДЕНИЕ И ОБЩАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ГЛАВА I. СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ КОНТРОЛЯ

ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТОВ ОБЩЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА И ВЫБОР МЕТОДА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ РАСПОЗНАВАНИЯ КАЧЕСТВА СОСТОЯНИЯ ПАРАМЕТРА ОБЪЕКТА.

1.1. Некоторые типовые задачи контроля информации

1.2. Качественная интерпретация задач допускового контроля.

1.3. Выбор метода решения задачи

1.4. Методика построения гистограмм распределения экспериментальных данных

Выводы.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА РЕШАЮЩИХ ПРАВИЛ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ЗОН ДОСТОВЕРНОСТИ ОБНАРУЖЕНИЯ СОБЫТИЙ

2.1. Состояние вопроса и постановка задачи главы

2.2. Решающие правила принятия решения о качестве состояния параметра объекта

2.3. Выбор.оптимального значения показателя точности результатов измерений при контроле информации

2.4. Исследование зависимости зоны неопределенно обнаруживаемых событий от размеров поля технологического допуска

2.5. Зависимость зоны неопределенно обнаруживаемых событий от закона распределения погрешностей измерения.

2.-6♦ Определение оптимального размера показателя точности расчета удельного расхода топлива на выработку электрической и тепловой энергии (на примере работы. ТЭЦ ВАЗа).

Выводы.

ГЛАВА 3. СВОЙСТВА СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ, ФОРМИРУЮЩИЕ КЛАСС НЕОПРЕДЕЛЕННО ОБНАРУЖИВАЕМЫХ СОБЫТИЙ.

3.1. Постановка задачи

3.2. Зависимость класса неопределенно обнаруживаемых событий от корреляционных свойств контролируемого процесса.

3.3. Класс неопределенно обнаруживаемых событий при коррелированности погрешности измерений с контролируемым параметром

3.4. Зависимость класса неопределенно обнаруживаемых событий от смещенности номинального значения поля допуска.

Выводы.

ГЛАВА 4. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНТРОЛЕ ИНФОРМАЦИИ В КЛАССЕ НЕОПРЕДЕЛЕННО ОБНАРУЖИВАЕМЫХ СОБЫТИЙ.

4Л. Постановка задачи.

4.2. Алгоритм пересечения зон.

4.3. Повторный контроль качества состояния параметра . объекта.11,

4.4. Усреднение результатов измерения класса неопределенно обнаруживаемых событий.

Выводы.

ГЛАВА 5. МЕТОДИКА НОРМИРОВАНИЯ ДОПУСТИМОЙ ПОГРЕШНОСТИ

ИЗМЕРЕНИЙ ПРИ КОНТРОЛЕ ИНФОРМАЦИИ

5.1. Состояние вопроса и постановка задачи

5.2. Допустимая погрешность результатов измерения при контроле информации

5.3. Зависимость допустимых значений погрешности измерений от свойств системы контроля . Т

5А. Инженерная методика определения зоны неопределенно обнаруживаемых событий и допустимой погрешности измерений при контроле информации

Выводы.

Решениями ХХУ и ХХУЬ съездов КПСС определено, что решающим фактором повышения эффективности общественного производства и улучшения качества продукции является проведение единой технической политики во всех отраслях народного хозяйства путем, все более интенсивного ускорения научно-технического прогресса, интеграции науки с производством, широкого внедрения прогрессивной техники и технологии, обеспечивающих повышения производительности труда, качества продукции. Оценка качества продукции не обходится без операции контроля параметров объекта, которые обычно постоянно изменяются во времени. Конечным этапом операции контроля является распознавание качества состояния объекта. Общепринято считать, что на достоверность распознавания качества состояния объекта существенное влияние оказывает точность измерения характеризующих его параметров. Эффективная реализация функции контроля крайне затруднительна из-за погрешностей измерения контролируемой величины. Погрешности измерений в системах контроля вообще и автоматического в частности приводит к экономическим потерям. Например, по данным /I/ экономические потери от неточности информации составляют 20-25$ от эффективности внедрения АСУ'ТП; установлено, что неточный учет количества продукции, снижает технико-экономические показатели производства и мало стимулирует использование внутренних резервов производства /2/; при оптимизации технологических режимов за счет погрешности результатов измерений наблюдаются отклонения параметров режима от оптимума, что увеличивает удельные затраты в производстве и влияет на себестоимость продукции /3+5/; погреш

- б ность измерения влияет на достоверность контроля качества продукции. При этом экономические потери от брака контроля образуются от, так называемых, ложного и необнаруженного брака /4,6* 14/. Иными словами экономические потери при контроле образуются за счет того, что система контроля, отображая множества точек пространства контролируемого параметра на множества решений, допускает ошибки.

Исследованию влияния погрешности измерений на качество контроля, повышению достоверности контроля, расчету вероятностей ошибок контроля, расчету требуемой точности измерений при заданных значениях вероятностей ошибок контроля, построению и оптимизации планов контроля посвящена весьма обширная литература /8*43/.

В решении задач оценки и повышения качества функционирования систем контроля и, в частности автоматического, следует отметить заслуги советских ученых, 3 решении вопросов определения качества систем контроля существенный вклад внесли Бородачев H.A., Шенброт И.М., Ицкович Э.Л., Дунаев Б.Б. и многие другие. В работах этих ученых определение качества контроля завершалось оценками вероятностей необнаруженного и ложного брака контроля или вероятностями ошибок первого и второго рода. Существующая практика определения качества измерений в задачах контроля выражалась обычно в том, что по тем или иным техническим, либо экономическим соображениям задавались некоторые разумные величины вероятностей ошибок первого и второго рода, обусловленные погрешностью измерений. При этом процедура контроля строилась так, чтобы обеспечить заданные значения вероятностей ошибок контроля /8*13,15*18,42,43/.

Однако задание ошибок контроля в виде вероятностей отражало скорее статистический, т.е. усредненный показатель качества контроля и не являлось информативным при единичных актах контроля информации. Иными слоеэми, существующая практика метрологического обеспечения измерений при контроле не позволяла дифференцировать отдельные точки пространства контролируемого параметра по достоверности обнаружения событий и лишала тем самым возможности применения статистических приемов обработки к ограниченной совокупности результатов измерений.

В этом плане существенное значение приобретает процедура установления дезинформационного действия погрешности измерений, при которой по информации о погрешности измерений параметра и другим факторам в пространстве контролируемого параметра безошибочно определяются зоны с достоверным и неопределенным обнаружением событий. Существующая теория измерительных устройств, например, не решила до конца эту проблему комплексно. В частности, обоснование значения погрешности с позиции теории информации ограничилось только определением дезинформационного действия погрешности е виде энтропийной мощности помехи, которая зависит лишь от вида закона распределения случайной погрешности измерительного устройства. Поэтому в понятие качества измерений все еще вкладывается лишь одна сторона проблемы, которая скорее отражает измерение как самоцель, чем как средство достижения цели.

Отсюда следует необходимость обоснования качества контроля в неразрывном единстве состояния объекта измерения, цели измерения и метрологических характеристик средств измерения параметров объекта и рассмотреть Еопрос распознавания качества состояния отдельного параметра объекта как системную задачу /44/.

Изложенная краткая характеристика состояния вопроса свидетельствует о том, что разработка новых и совершенствование существующих методов принятия решения, о качестве состояния параметра объекта контроля представляется назревшей и актуальной задачей.

Целью работы является разработка методологии, алгоритмов и программ определения зон достоверности обнаружения событий для принятия решения о качестве состояния параметра объекта контроля.

В общем методологическом плане решения поставленной задачи распознавания качества состояния параметра объекта рассматриваются вопросы:

- определения зоны неопределению обнаруживаемых событий в пространстве контролируемого параметра, где проявляются ошибки контроля;

- установления взаимосвязи класса неопределенно обнаруживаемых событий с качеством измерительной информации и свойств контроля;

- формализации процедуры распознавания классов событий путем использования значений зоны неопределенно обнаруживаемых событий в алгоритме распознавания^ качества состояния параметра объекта;

- определения допустимого значения погрешности измерений параметра, исходя из технологических условий контроля.

Задачи, сформулированные выше, являются в постановочном аспекте новыми. Решение их, по нашему мнению, позволит ответить на чрезвычайно важный как в практическом, так и в теоретическом плане вопрос о правомерности использования зоны в пространстве контролируемого параметра, где проявляются ошибки контроля, как показателя качества контроля во взаимоавязи его с погрешностью измерения значений контролируемого параметра. Это позволит выразить, согласно ГОСТ 8.011-72, показатель качества контроля интервальным значением погрешности измерений, при котором пространство контролируемого параметра автоматически: и, безошибочно разбивается на зоны с доатоверным и неопределенным обнаружением событий. Благодаря этому будут созданы объективные предпосылки, в частности, для корректного решения задач нормирования допустимых значений погрешности измерений параметра технологического процесса при контроле по двухстороннему допуску. С этой позиции в работе обосновывается взаимосвязь погрешности измерений параметра при контроле с показателем качества контроля и на основании этого предлагается методика нормирования допустимой погрешности измерений в системе контроля информации о состоянии, объекта.

Задача решается на основе метода статистических испытаний с программной реализацией на ЭВМ законов (моделей) распределения значений контролируемого параметра и погрешностей его измерения, а также способа контроля.

Результаты решения поставленных задач нашли отражение в пяти главах диссертационной работы.

В первой главе анализируются типовые задачи контроля параметра различных отраслей народного хозяйства и обосновывается принятый метод решения задачи. Из всего перечня видов (способов) контроля рассматривается контроль с симметричными, относительно номинального значения контролируемого параметра, заданными значениями порога (допустимое отклонение параметра). Исследуется и разрабатывается методика построения гистограмм распределения случайных величин с оптимальным группированием исходных данных. Приводятся алгоритмы имитации случайных ска

- 10 лярных и векторных погрешностей на ЭЦВМ.

Во второй главе исследуется взаимосвязь числовых характеристик погрешности измерений параметра с зоной неопределенно обнаруживаемых событий в пространстве контролируемого параметра, где проявляются ошибка контроля. Обосновывается выбор оптимального значения зоны неопределенно обнаруживаемых событий при условии некоррелированности, погрешности, измерений с контролируемым параметром» Исследуется зависимость, класса неопределенно обнаруживаемых событий от размеров поля допуска, закона распределения погрешности результатов измерения и. приводится пример определения интервального значения погрешности расчета удельного расхода топлива на выработку электрической и, тепловой энергии на примере работы ТЭЦ Волжского автозавода.

В третьей главе исследуется влияние на значение зоны: неопределенно обнаруживаемых событий степени коррелированности-погрешности результатов измерений и контролируемого параметра, смещенности центра поля допуска относительно математического ожидания контролируемого параметра, а также корреляционных свойств контролируемого параметра.

Задачи повышения уровня достоверности распознавания качества состояния параметра объекта за счет обработки результатов измерений в классе неопределенно обнаруживаемых событий,исследуется в четвертой главе.

Пятая глава посвящена практическому применению теоретических и. методических разработок предыдущих глав, для решения задачи нормирования допустимой погрешности, результатов измерений в допусковом контроле.

В заключении, резюмируются основные результаты и формулируются рекомендации, по их практическому применению.

- II

Установленная взаимосвязь параметров случайной погрешности измерения контролируемого параметра с зоной неопределенно обнаруживаемых событий, где проявляются ошибки контроля, созданные объективные предпосылки для корректного решения задачи определения зон достоверности обнаружения событий, разработанная методология комплексного подхода к решению задачи нормирования допустимой погрешности результатов измерений при контроле информации характеризуют научную новизну диссертационной работы.

Практическая ценность определяется возможностью качественной интерпретации процедуры контроля информации, лишенной субъективности за счет формализованного использования зоны неопределенно обнаруживаемых событий в алгоритме распознавания качества состояния параметра объекта. Разбиение пространства контролируемого параметра на зоны с достоверным и неопределенным обнаружением событий позволяет применять дополнительные приемы обработки информации к ограниченной совокупности результатов измерения и способствует тем самым повышению оперативности и достоверности распознавания. Учет взаимосвязи зон достоверности обнаружения событий с параметрами погрешности измерений и свойств контроля, в алгоритме распознавания., позволяет сузить зону неопределенно обнаруживаемых событий.

Работа выполнена в институте энергетики и автоматики АН УзССР в соответствии с координационным планом НИР по программе 0.Ц.026 "Автоматизация управления технологическими процессами,-производствами, машинами, станками и оборудованием с применением мини-ЭВМ и микро-ЭВМ" (задание 01»08) и комплексной программой по проблеме "Метрологическое обеспечение измерительно-информационных систем" на 1981-85 гг. Госкомитета СССР по стандартам на тему "Прикладные программы по расчету подобласти достоверного обнаружения событий в системах контроля на стадии их проектирования".

Результаты отдельных этапов работы переданы в Республиканский фонд алгоритмов и программ, во Всесоюзный научно~ис~ следовательский институт метрологии и управляющих систем (ВНИИМиУС), внедрены на ТЭЦ Волжского автозавода, в РЭУ Куй-бышевэнерго, а также опубликованы в центральных и республиканских научно-технических изданиях.

Ожидаемый экономический эффект от правильного использования информации о погрешностях расчета технико-экономических показателей работы ТЭЦ Волжского автозавода в процедуре контроля, составляет 78 тыс.рублей в год.

- 13

3. Основные результаты; достигнутые по нир За счет сокращения диапазона оди> мой результирующей погрешности измерений и определения оптималыюго азателя точности расчета удельных расходов топлива; выявление пара* ров и: наибольшим влиянием на погрешность учета ТЭП и обоснования реендапий по очередности уменьшения их погрешностей

4. Место и сроки предполагаемого внедрения результатов НИР

ТЭЦ Волжского автомобильного завода 1980г.

5. Экономический эффект, ожидаемый от использования работ 78.887 тыс. руб. (Расчет, ожидаемого экономического приведен в отчете екта, проведенный в соответствии с утвержденной методикой, прилагается, являясь неотъемле-частью настоящего акта); 23-ТИТ—79

6. Авторские свидетельства, полученные от Госкомитета по делам изобретений и открытий ета Министров СССР заявка не подавалась!

7. По данной района составлены: г------------------ — Техн. отчет,-нормативн. документы (ГОСТы, СНиПы, инструкции, 'техусловня), чертежи, приспособления, модели, образцы и т. п. • (перечислить) Кому передано Дата пере; Г( , птчет по НГТР за*Т°79-80г Алгоритм и ТЯЦ ВАЗя / ?,9/ХП=1 программа оценки погрешности расчета удельного расхода топлива на выработку РЭУ Куйбышев ф электрической и тепловой энергии и опре- эиерго тг/у-вп деление оптимального показателя точности 1-;- расчета»

8. Сведения по подготовке к публикации

9. Развернутое содержание решения по рассмотрению отчета на секции Ученого совета г комиссий Ученого совета (лабораторного совета отдела или лаборатории), оценка НИР Отчет ПРИНЯТ

10. Причины и основания для прекращения работы (по прекращенным работам) Рябпг окончена.' У»'" . , \ 'I '

1 '1 С! 1 I Иг) ' I

Подписи:

41 с

Председатель секции Ученого совета ' или комиссии Ученого" совета (лабораторного совета)

4 . ч

- I, 'г Г ( • (; ! ' \ I ТМ'П ' ' ' ртвет^венный исполнитель: ( М(<Л«С« УмарОВ Н

Начальник ППО: ♦ ■ ) < '« С Г 1 г Акт составляется в 4 ¿кз.'Дг напра£Ляе^йя:; ' Г. ) 1 и" ' С 1 ,Л< чс., I ■ о ( ' Ь' 'I ; Руководитель работ С

1 ; | '

Заведующий подразделенш— исполнителя

V " . , I . I • I (•

Йаджие два экз. 1

I 1-1

V О один экз. ответственному исполнителю один экз. в Н'Г библиотеку ь с [с, . |ц, .(. ( 'Г с : ( •(

Л I, г

С'1: до I " ,, с о' •• г

I ■ ■

Тип. ТИТЛП—141—10(Х

АКТ ШЕДШИЙ

Настоящий акт составлен в том, что в РЭУ "Куйбншевэнерго'* внедрена работа по хоздоговору Л 15-ЖТ-78 "Исследование и учет погрешностей расходометров газа при расчете технико-экономических показателей работы ТЭЦ"«

Работа выполнена в соответствии с тематическим планом. Начало - февраль 1978 г., окончание « декабрь 1978 г«

Затраты по работе составили Ъ тыс«рублей. Фактический экономический эффект на 1978 г« внедрения не оценивается на стадии НИР,

Определение фактического экономического эффекта, приходящаяся на долю УзНИИЭ и А, в настоящее время не представляется возможным и будет уточнено в последующем.

Представитель внедряющей Представитель организации организации-исполнителя и.о.зав.лаб.ЖТ

А, Та дни с в

Ответственный исполнитель и.о,о*н,с# / '

Р^-^ Макаров Г,Н. ст.инкенер Уиаров И.Н,