автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Алгоритмическое обеспечение базы знаний информационно-аналитической системы подготовки специалистов по анализу отказов аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики

На правах рукописи

КАЙНОВ Виталий Михайлович

АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ БАЗЫ ЗНАНИЙ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ ПО АНАЛИЗУ ОТКАЗОВ АППАРАТУРЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ

Специальность 05.13.06- Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (образование)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2004

ЯООУЧ

ТшГ

А,535503

Работа выполнена в Инстигуге информатизации образования Российской академии образования в лаборатории проблем информатизации профессионального образования

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

БЕЗРОДНЫЙ Борис Федорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

ДАНШПОК Сергей Григорьевич кандидат технических наук, СНС АНДРЕЕВ Александр Иванович

Ведущая организация:

Научно-исследовательский Авиационного оборудования

институт

Защита состоится декабря 2004 г. в 15 ч. на заседании диссертационного совета К 008.004.01 в Институте информатизации образования Российской академии образования по адресу: 119121, г. Москва, ул. Погодинская, д. 8.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Институте информатизации образования Российской академии образования

Автореферат разослан ¿Су> ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, старший научный сотрудник

У

В.Е.ПОТАПОВ

'^с-^У'оиальиля |

П:55П*/ЭТЕЕ1Л || я

Общая характеристика работы

Актуальность темы диссертации. Одной из основных тенденций развития современной железнодорожной техники является активное оснащение ее железнодорожной автоматикой и телемеханикой (ЖАТ). Анализ данных об испытаниях и эксплуатации ЖАТ, показывает, что, несмотря на усилия разработчиков аппаратуры, служб надежности и управления качеством на предприятиях отрасли, в эксплуатацию продолжают поступать образцы, имеющие недостаточный уровень надежности. Поток отказов аппаратуры ЖАТ в сфере ее эксплуатации достигает нескольких тысяч в год и в последние 5-7 лет практически не снижается. Необходимость соответствия функциональных свойств ЖАТ потребностям и задачам, определяемым условиями эксплуатации и современными требованиями потребителей ЖТ, предопределила непрерывность процесса совершенствования технических средств ЖАТ

В условиях комплексного подхода к решению проблемы управления надежностью аппаратуры ЖАТ среди задач, требующих первостепенного внимания и централизованного решения, одними из основных являются задачи анализа и доказательства причин отказов. Таким образом, важнейшим научно-техническим аспектом общей проблемы комплексного управления надежностью аппаратуры ЖАТ является диагностический аспект надежности.

Эффективность управления надежностью аппаратуры ЖАТ во многом зависит от уровня внедрения современных методов анализа и контроля технического состояния. Эффективность практической реализации методов анализа причин отказов и применения диагностических средств во многом определяются успехом целенаправленного обучения инженерно-технического персонала. Только правильный выбор метода исследования, безошибочное применение средств измерения диагностических параметров и анализа физико-технических свойств отказавшего объекта, может гарантировать полноту и достоверность получения диагностической информации, а значит и возможность принятия адекватных мер по управлению как техническим состоянием отдельного комплекта аппаратуры ЖАТ, гак и принятие эффективных решений по управлению надежностью аппаратуры ЖАТ в целом.

Необходимость использования средств информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) в целях совершенствования системы подготовки специалистов различного профиля, в том числе и технического, обозначена трудами многих ученых. Проблемам совершенствования подготовки в области использования средств ИКТ в практических целях рассматривали И.В.Роберт, В.И. Громыко, К.К. Колин, А .Я. Савельев, Б.А. Сазонов, О.А.Козлов, Ю.Г. 'Гатур, С.А. Христочевский и другие специалисты, однако практическое использование результатов перечисленных выше исследований в техническом и естественнонаучном образовании крайне ограничено.

Таким образом, необходимо отметить, что, во-первых, вопросы использования ИКТ для подготовки узконаправленных специалистов технического характера, в такой сложной и специфической сфере знаний как техническая диагностика

практически не исследованы, а, во-вторых, в передовых трудах по искусственному интеллекту1 обозначено новое направление — применение баз знаний как гносеологического инструмента, но вопросы реализации обозначенного подхода остаются недоработанными.

В диссертационной работе с учетом задач технической диагностики был проведен анализ основных методов их решения, разработанных в трудах Яблонского C.B., Пархоменко П.П., Карибского В.В., Согомоняна Е.С., Кострыкина А.И., Павлова A.A., Чипулиса В.П., Биргера И.А., Мозгалевского A.B. Отмеченные методы диагностирования послужили основой для решения задачи автоматизации поиска неисправностей в технических объектах ограниченной сложности. Однако, факторы, определяемые функционирование м аппаратуры ЖАТ и специфика задач анализа и доказательства причин отказа не позволяют непосредственно использовать перечисленные методы при разработке подходов к решению этих задач. При этом одним из возможных путей преодоления имеющихся ограничений является путь поиска возможностей совмещения преимуществ методов физико-технического анализа с универсальностью статистических методов. Отмеченные методы развиты трудами Фомина Я. А., Безродного Б.Ф., Тарловского Г.Р., Савича A.B.

Следует отметить, что хотя задача разработки базы знаний (БЗ) информационно-аналитической системы (ИАС) анализа отказов аппаратуры ЖАТ принадлежит к кругу задач технической диагностики, но ее решение невозможно без применения подходов, искусственного интеллекта, основы которого заложили такие ученые как Заде JI, Кофман А., Попов Э.В., Поспелов Д.А., Нильсон Н., Борисов А.Н. Теоретические и практические вопросы интеллектуализации диагностических методов исследованы в трудах Романенко Ю. А., Данилюка С.Г., Микони C.B.

Обобщая вышеизложенное можно заключить, что научное исследование, направленное на разработку научно-методических основ формирования базы знаний для информационно-аналитической системы образовательного назначения, используемой для подготовки специалистов по анализу и доказательству причин отказов аппаратуры ЖАТ на всех этапах ее замкнутого жизненного цикла, следует признать актуальным и своевременным, т.к. общий уровень областей науки, имеющих непосредственное отношение к данной проблемной области достаточно высок и априорно предполагает возможность ее разрешения.

С учетом проведенного выше анализа может быть определена проблемная ситуация, сущность которой состоит в противоречии между необходимостью подготовки инженерно-технического персонала проведению эффективного анализа причин отказов аппаратуры ЖАТ на основе физико-технических диагностических методов и практической невозможностью ее реализации в рамках существующей системы подготовки с использованием имеющейся автоматизированной системы образовательного назначения.

1 Гавркпова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных сиетем. С Пб.: Питер, 2000. -

384 с.

С учетом результатов анализа состояния решаемой научной проблемы целью диссертации является интеллектуализация информационно-аналитической системы образовательного назначения посредством разработки алгоритмического обеспечения ее базы знаний, отвечающей современным требованиям подготовки квалифицированных специалистов по анализу и доказательству причин отказов аппаратуры ЖАТ в соответствии с комплексным подходом к обеспечению ее надежности.

Таким образом, объектом исследований является информационно-аналитическая система, используемая для подготовки и при работе квалифицированных специалистов по анализу и доказательству причин отказов аппаратуры ЖАТ на всех этапах ее замкнутого жизненного цикла, а предметом -методы анализа причин отказов ЭРИ аппаратуры ЖАТ, а также подходы к интеллектуализации процессов определения технического состояния аппаратуры ЖАТ и построения диагностических баз знаний.

Исходя из сформулированных ранее противоречия и цели исследований решаемая в диссертационной работе научная задача может быть определена как разработка алгоритмов функционирования базы знаний информационно-аналитической системы образовательного назначения, предназначенной для подготовки квалифицированных специалистов по анализу и доказательству причин отказов аппаратуры ЖАТ.

Основными результатами диссертационного исследования, выносимыми на защиту, являются:

1. Математическая модель интеллектуализации процесса управления надежностью на основе внедрения базы знаний информационно-аналитической системы анализа причин отказов аппаратуры ЖАТ.

2. Обобщенный алгоритм проведения физико-технического анализа отказов аппаратуры ЖАТ.

3. Обобщенный алгоритм анализа отказов ЭРИ.

4. Процедура оценки электрических рекомендуемых режимов (РР) элеюгро-радиоизделий (ЭРИ) в виде подсистем расчета и контроля электрических параметров режима (ЭПР).

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, прежде всего, основывается на том, что анализ состояния и путей решения поставленной научной задачи проведен с учетом ее актуальности и потребности. При решении научной задачи, были использованы методологические принципы, разработанные в трудах известных в области надежности, технической диагностики и искусственного интеллекта ученых.

Научная значимость диссертационной работы состоит в том, что в ней обоснованы принципы и критерии эффективного управления надежностью аппаратуры ЖАТ, разработаны алгоритмы и процедуры установления причин отказов устройств на основе физико-технического анализа и моделирования, научно

обоснованы требования к составу технических средств для исследования физических причин отказов.

Практическая значимость диссертационной работы обусловлена тем, что полученные в ходе проведения исследований результаты являются основой для реализации БЗ ИАС образовательного назначения по подготовке инженерно-технического персонала по анализу причин отказов аппаратуры ЖАТ, а также положены в основу нормативно-методические документов позволяющих принимать технически обоснованные меры по обеспечению надежности аппаратуры ЖАТ на всех стадиях жизненного цикла.

Результаты работы нашли применение при проведении практических работ по формированию ТЗ на ОКР по разработке важнейших образцов РЭС ЖТ, при анализе хода и результатов выполнения ОКР, при исследовании причин отказов РЭС и комплектующих ЭРИ, при разработке основополагающих нормативных и методических документов в области задания, контроля и обеспечения требований к надежности РЭС.

Основные положения и методы, составляющие содержание работы, используются разработчиками и изготовителями РЭС для обеспечения заданных требований к надежности создаваемых объектов, отработки эффективных мероприятий по исключению причин и предпосылок к их отказам. Эти методы включены в программы подготовки специалистов по управлению качеством и надежностью РЭС.

По теме диссертации опубликовано 11 работ. Среди наиболее значимых публикаций 5 научно-технических статей в российских научно-технических журналах: «Проектирование и технология электронных средств», «Автоматика, связь, информатика», «Контроль. Диагностика».

Диссертация имеет объем 198 страниц и состоит из списка сокращений, введения, трех разделов, заключения, списка литературы (187 наименований).

Структура и содержание диссертации

Во введении подробно проанализировано состояние проблемы обеспечения надежности аппаратуры ЖАТ, исходя из чего обоснована актуальность темы диссертации, сформулировано противоречие, сформулированы основные научные результаты, которые вынесены на защиту, приведены сведения об их публикации, апробации и реализации, а также описана структура и содержание работы.

В первом разделе проведен анализ направлений развития аппаратуры ЖАТ, который в целом соответствует общим тенденциям совершенствования качества радиоэлектронных средств. Эти тенденции обусловлены, прежде всего, изменением облика элементной базы и повышением сложности аппаратуры. Структура проблемы повышения качества и надежности аппаратуры ЖАТ представлена на рис. 1.

Рис. 1. Направления и проблемы повышения качества и надежности ЖАТ

В условиях комплексного подхода к решению проблемы управления надежностью аппаратуры ЖАТ, суть которого отражает структурно-логическая схема (рис. 2), среди задач, требующих первостепенного внимания и централизованного решения, одними из основных являются задачи анализа и доказательства причин отказов.

с

г

Разработка и проектирование

Внедрение наделкой элементной базы

Изготовление, включая выходной контроль и испытания

Аналнз и корректировка схемотехнических решении

А-

С

ц

Спеш(альные исследования испытания ПКИ

тт

3

Эксплуатация

Повышение уровня технологии производства

Т

Анализ и доказательство причин отказов

Рис. 2. Структура комплексного обеспечения надежности на этапах замкнутого жизненного цикла аппаратуры ЖАТ

При анализе диагностического аспекта комплексного обеспечения управлением надежностью аппаратуры ЖАТ, с учетом рассмотрения конкретных проблем обеспечения функционирования системы управления надежностью аппаратуры ЖАТ и практических аспектов реализации полученных знаний и данных для создания объектов аппаратуры с требуемыми технико-эксплуатационными характеристиками, обоснован комплекс задач диагностического характера, решение которых составило существо исследовательской части диссертационной работы.

Исследование антропотехнических свойств диагностической компоненты обеспечения надежности аппаратуры ЖАТ позволило установить связь между показателями качества диагностического процесса и показателями, характеризующими уровень квалификации специалистов, участвующих в анализе и установлении истинных причин отказов аппаратуры ЖАТ.

В общем случае время анализа причин отказов аппаратуры ЖАТ подчиняется так называемому «-распределению, параметрами которого являются:

""в

ав = — - относительная средняя производительность труда;

А =

-Не*

относительный объем выполняемой работы,

где

та и сг.

^раб

— соответственно

математическое

ожидание

среднеквадратическое отклонение производительности труда; объем выполняемой работы.

Плотность «-распределения определяется формулой

в которой при ав > 2, что обычно имеет место на практике, С~ 1.

Функции/(/) и Ръ(1) для «-распределения представлены на рис. 3

Рис. 3. Функции: а)/((), б) Р(г)

Из рисунка видно, что с момента начала работы проходит некоторое время г„, в течение которого вероятность завершения работы практически равна нулю. Это время тем больше, чем меньше значение ав и чем больше значение /?„, причем зависимость от «о сильнее, чем от Д,. Из этого следует, что для уменьшения времени /„ необходимо повышать производительность труда тп необходимо и уменьшать ее разброс ег„ путем повышения квалификации исполнителей. Желательные значения а

С учетом вышесказанного математическое ожидание времени решения диагностических задач, которые, как правило, не являются тривиальными, можно найти на основании следующего выражения

В качестве направления для преодоления сложившейся проблемы избран подход, в основе которого лежит идея интеллектуализации процесса анализа причин отказов и построения ИАС, реализующей функции подготовки квалифицированных специалистов по диагностике и анализу причин отказов аппаратуры ЖАТ.

Анализ показал, что основными системами представления знаний являются: продукционные правила, семантические сети, логика предикатов, модель доски объявлений, фреймовые системы, нечеткие системы, системы распознавания образов.

С учетом проведенного анализа разработана концепция построения ИАС анализа причин отказов аппаратуры ЖАТ, обобщенная структура которой представлена на рис. 4.

= 9+ 16.

(2)

Информационно-аналитическая система -

Рис. 4. Обобщенная структура информационно-аналитической системы

Поскольку одним из ее назначений является создание обучающей среды для подготовки квалифицированных специалистов по анализу и диагностике причин отказов аппаратуры ЖАТ, то база знаний должна обладать свойством адаптации и включать две основные составляющие: базу эвристических знаний и базу эмпирических знаний. База эвристических знаний реализует функции по формализации и обработке знаний и опыта специалистов. В рамках базы эвристических знаний также может быть формализована детерминированная информация по анализу причин отказов, содержащаяся в НТД. В свою очередь, реализация прагматического потенциала эмпирической информации физико-технического характера может быть осуществлена в рамках базы эмпирических знаний. Под эмпирическими знаниями понимается полученная в результате диагностических экспериментов информация, отражающая стохастическую взаимосвязь между физико-техническими свойствами и характеристиками отказавшей аппаратуры.

Во втором разделе разработана математическая модель интеллектуализации процесса управления надежностью на основе внедрения базы знаний информационно-аналитической системы анализа причин отказов аппаратуры ЖАТ.

Разрабатывая базу знаний информационно-аналитической системы, используемой для анализа причин отказов аппаратуры ЖАТ, в целях определения общих принципов, априорно определяющих ее эффективность, следует рассмотреть основные закономерности функционирования системы управления надежностью

аппаратуры. Такой подход от общего к частному позволяет обоснованно выявить место разрабатываемой субсистемы в структуре более общей системы, определить критерий качества функционирования систем при условии ограничений на допустимые ресурсы управления.

Соответствующая задаче управления надежностью объективная неполнота знаний и данных, усугубляемая недостаточностью временных и материальных ресурсов, не позволяет вести речь о получении строго оптимального решения указанной задачи. Поэтому предложено решение данной задачи искать в классе эффективных решений, т.е. решений, отклоняющихся от оптимального в некотором допустимом смысле. В соответствии с этим, рассматриваемое в данном разделе исследование системы управления надежностью аппаратуры ЖАТ сформулировано в следующем виде, соответствующем задаче поиска эффективных стратегий управления.

Пусть эффективность системы управления показателями надежности аппаратуры характеризуется многомерным вектором результата управления У, включающим три группы компонентов:

У = {g(«), С(и), Т(и)},

где: g(u) - группа компонентов, характеризующая результативность системы управления в части достигаемых показателей надежности;

С (и) - группа компонентов, характеризующая затраты ресурсов на достижение результата:

Т{и) - группа компонентов, характеризующая временные затраты на достижение результата.

Степень соответствия результата управления Y требуемому Fïp(>6 описывается числовой функцией

р = р(У, Угреб ),

отражающей объективные и субъективные предпочтения лиц, определяющих стратегию управления. В качестве показателя эффективности управления принято математическое ожидание функции р:

JV= Mlp(ï, Утрв5.)].

Требуется найти стратегии управления и', принадлежащие множеству допустимых стратегий и с U, которые удовлетворяют заданному критерию качества управления К:

и" : шах Wiu) .

UdU

В традиционных системах управления принятие решений на этапах жизненного цикла с достаточной степенью правдоподобия можно описать как стратегию минимизации собственных затрат каждым лицом, принимающим решение, в пределах контролируемой им части системы (в пределах конкретного этапа жизненного цикла)

иу : шах Wy = min Cv (и*, ) .

где у — индекс, характеризующий различные составляющие - этапы жизненного цикла, у = 1 на этапе разработки аппаратуры, >> = 2 на этапе изготовления аппаратуры и у = 3 на этапе применения (эксплуатации) в составе объекта техники.

Опыт практической работы показывает, что реализация указанной стратегии приводит к тому, что суммарные затраты в системе

се = с\ + сг + сз, оказываются далекими от оптимума.

Принципиальной особенностью рассматриваемой в данной работе надежностно-ориентированной стратегии управления является характер зависимости суммарных затрат от уровня надежности изделий. При традиционных способах обеспечения надежности, основанных на использовании известных методов (введение структурной, функциональной и других видов избыточности, применение высоконадежных составных частей и элементов, введения дополнительного комплекса испытаний и отбраковки и т.п.), увеличение уровня надежности сопровождается резким повышением уровня затрат на этапе разработки и производства, что приводит к появлению минимума на кривой зависимости суммарных затрат (рис. 5) и, следовательно, ставит экономический предел целесообразному росту уровня надежности изделий К

«* :ттС2[/г(м*)], (3)

где я(и) <Лтах.

На рис. 5 приведены графические зависимости суммарных затрат С£ от уровня надежности изделий Я для традиционной (') и разрабатываемой (") стратегии обеспечения надежности; при этом СI, Сг, Сз — затраты на обеспечение надежности на этапах разработки, производства и эксплуатации аппаратуры ЖАТ; Се - суммарные затраты на надежность на этапах жизненного цикла аппаратуры ЖАТ.

и

с.

ус.1 CA

R, уел ед.

Рис.

5. Зависимость затрат Cj от уровня надежности r

В отличие от этого при реализации разрабатываемой стратегии управления

надежностью ее повышение является следствием устранения источников (предпосылок) отказов и должно

сопровождаться снижением потерь и издержек. Т.е., ставится задача одновременного

повышения уровня надежности и снижения стоимости разработки и производства (зависимость С£ на рис. 5). С точки зрения обобщенного экономического критерия суммарной стоимости Се, рассмотренное выше обстоятельство означает, что кривая зависимости суммарных затрат от уровня надежности компонентов не будет иметь отчетливо выраженного минимума и, значит, экономически возможным и эффективным для производителя будет следование критерию одновременной минимизации суммарной стоимости жизненного цикла, суммарной стоимости разработки, производства и эксплуатации и максимизации уровня r надежности:

и*: min с[я(и*), min ^р(г/)+Сп(и*)+Сэ(и*)}, max ä(«*)] . (4)

Следует отметить, что возможность одновременного удовлетворения всей совокупности указанных критериев реализуется лишь в их динамике, как тенденция при многократном повторении циклов «разработка-изготовление-эксплуатация)». В процессе реализации отдельного цикла или его составляющих может возникнуть конфликт между отдельными компонентами критерия эффективности w. На практике значительно более часто реализуется несколько отличный подход «эффективного управления», связанный с минимизацией суммарных затрат на осуществление цикла «разработка - производство - эксплуатация», при условии удовлетворения некоторых допустимых требований к надежностным характеристикам:

и : min ifp(u)+Cn(u')+C3(u)}, r(u)> rnon. (5)

Различие в достигаемых результатах при реализации стратегий (4) и (5) оказывается незначительным при условии, что снижение затрат на надежность происходит на основе использования разработанных в работе методов управления.

В рамках обеих стратегий принципиальным моментом является минимизация (или не превышение заданного уровня) именно суммарных затрат на цикл разработка-производство-эксплуатация. К решению указанной проблемы предложено подходить, основываясь на информационно-энтропийной концепции процесса управления и

принятия решений в организационно-технических системах. С информационной точки зрения процесс управления надежностью на этапах разработки и производства можно представить как последовательное решение (снятие) неопределенности относительно будущих состояний разрабатываемых и изготавливаемых изделий при заданном наборе параметров конструкции и технологического процесса. Удобной мерой снятия неопределенности (и в то же время качества принимаемых решений) может выступать остаточная энтропия Эост> которая характеризует результирующую неопределенность решения с учетом полученной к моменту его принятия информации. При этом целью системы управления является достижение некоторого требуемого значения Эост треб, обеспечивающего заданное качество управления.

Критерий остаточной энтропии Эост для различных составляющих неопределенностей представлен в стандартном виде: Kv

*„=1

где KV=LV/Av - количество интервалов, на которые разбивается диапазон возможных значений v-ro параметра; L v - длина интервала возможных значений v-ro параметра;

Д „ - допустимый интервал точности описания v -го параметра;

Р^ - вероятность попадания истинного значения v-ro параметра в

к-й диапазон интервалов возможных значений. Величина остаточной информации уменьшается по мере поступления информации за счет улучшения оценок Pkt (значения оценок приближаются либо к

нулю, либо к единице):

Эост {ДО} = Эапр(0) -/(О, где ЭОПр(0) - априорная (начальная) энтропия;

l(t) - количество релевантной информации, полученной к моменту

принятия решения Л В реальных ситуациях принятия решений для большинства факторов неопределенности, характеризуемые их вероятностями Рк</, не могут быть

интерпретированы в терминах классической теории вероятности. Для их определения в этих случаях используются «статистически ненадежные» оценки вероятностей, получаемые на основе экспертных данных, - так называемые субъективные вероятности, или используются нечеткие (размытые) описания. В качестве объективной меры разрешения неопределенности в процессе принятия статистически ненадежных решений предложено использовать точную верхнюю границу остаточной энтропии- sup Э0С1(/):

sup Эост(/) =-\o%Pv, (7)

где PV=AI/IV - геометрическая вероятность попадания истинного значения и-го параметра в произвольный участок длиной ДIv (ДIv -

допустимая точность определения параметра, принадлежащего минимальному интервалу покрытия истинного значения параметра). Из сопоставления (6) и (7) видно, что sup Эост соответствует «наихудшему» случаю с точки зрения оценки энтропии, равной вероятности нахождения истинного значения параметра во всем диапазоне минимального покрытия (все Pkv равны между

собой). В этом случае процесс получения информации и использование субъективных оценок имеют своей целью максимально возможное в пределах выделенных ресурсов «сужение» минимального интервала покрытия /,.. После того как время или выделенные ресурсы на снятие данного вида неопределенности исчерпаны, необходимо сделать выбор истинного значения параметра из минимального материала покрытия. Величина предельной остаточной энтропии и является объективной мерой оценки степени неопределенности, «трудности» принимаемого решения и соответственно качества и эффективности процесса получения и анализа информации по снятию исходной неопределенности.

Зависимость величины неснятой неопределенности sup Эосг от времени, выделенного на получение информации, представлено на рис. 6. Здесь:

Эост.треб - максимально допустимая величина остаточной энтропии, достижимая при данном методе управления;

х* - характерное время снятия неопределенности при максимальном интеллектуальном напряжении системы управления;

fP. ^оп* 'an - длительности периода разработки, опытной эксплуатации, массового (или серийного) производства.

suP3„

sup

suP3oc,(r

При условии

максимального интеллектуального напряжения системы управления (что соответствует интуитивным представлениям о процессе надежностно-ориентированной разработки) характер

рассматриваемой зависимости близок к падающей экспоненте. Существенным при этом оказывается то обстоятельство,

что основной объем неопределенности снимается за некоторое характерное время (эф, определяемое способом

логической организации

процессов управления и имеющимися ресурсами для его информационного обеспечения. Дальнейшее

sup3«=

Рис. 6. Зависимость величины неопределенности от времени накопления (сбора, получения) информации

использование прежнего способа управления при / > г,ф. оказывается менее эффективным в смысле временных затрат, необходимых для существенного снижения степени неопределенности. Более того, для каждого способа управления существует некоторое предельное значение остаточной энтропии sup Эост прсд, которое не может быть далее эффективно уменьшено.

Сказанное позволяет сформулировать некоторые необходимые требования, определяющие условия существования эффективных стратегий управления надежностью аппаратуры ЖАТ. А именно:

3 и cz U: sup Э0С7 „рсдСэф) > sup Эост прел (8)

или в более сильной форме:

3 и с U: sup Эост(?,ф) > sup Э„„ тре6 (9)

Т.е., эффективная система системы управления надежностью должна обеспечивать достижение требуемого решения (принцип гарантированного результата), а также позволять это сделать за время, соответствующее характерному времени ф. Таким образом, показана возможность использования в качестве обобщенного критерия оценки эффективности системы управления надежностью аппаратуры ЖАТ на этапе разработки величины предельной остаточной энтропии sup Эост.

Основываясь на качественном характере динамики разрешения степени неопределенности в процессе отработки конструкции, технологии изготовления и применения изделия, можно представить потери на этапах производства и эксплуатации, связанные с необходимостью доработки изделия и компенсацией потерь от надежности в сфере их применения С,. в виде функции, экспоненциально зависящей от степени усилий на надежностную отработку конструкции на этапе разработки изделия (характеризуемых уровнем затрат - Ср). В этом случае для суммарного уровня затрат на обеспечение надежности на этапах «разработка-производство-эксплуатация» аппаратуры имеем:

-гР 4'р

^Z = ^р = ^р +(Qimax "Quran )'е ' * + ('-'эгпах ~ Qmin )'е * '

(10)

потери от ненадежности аппаратуры на этапах производства и эксплуатации в случае, если бы контроль и отработка надежности на этапе разработки не осуществлялись вообще; затраты на обеспечение надежности на этапах производства и эксплуатации, соответствующие случаю, когда отработка надежности на этапе разработки проводилась в максимально возможном объеме, определяемом действующей системой управления качеством;

эффективный уровень затрат (дающий наибольший прирост уровня надежности) на этапе разработки при данной системе (стратегии) управления.

где

^п maxi сэ тах "

С С

n mm» э mm

Сэф

Нетрудно показать, что минимум суммарных затрат на обеспечение надежностных свойств достигается в случае, если затраты на надежностную отработс^ на этапе разработки равны:

ei: min Cz = min {сэ{ср0р,)+с„{ср0р1)+ср0р1} ; (11)

(^"nmax — ^'птт)"'"(^'этах — ^этт)

Ср 'Сэф-1п

^эф

(12)

Как следует из анализа полученного решения, вложения в надежностную отработку изделия эффективны только в том случае, если используемые при этом методы управления обладают достаточной эффективностью:

(^птах — ^"птт (Озтах — ^этт )

^эф

■»:1. (13)

Введенная мера неопределенности решения о степени соответствия свойств надежности разрабатываемого объекта аппаратуры требованиям по надежности в виде предельной остаточной энтропии sup Эост полностью согласуется с такого рода критерием. Чем больше уровень предельной остаточной энтропии sup Эост после завершения процедур анализа при разработке объекта, тем больше степень нашего незнания о факторах, определяющих формирование и проявление свойств надежности на этапах производства и эксплуатации, и тем больше возможность появления соответствующих проблем на этих этапах. Соответственно те методы и подходы к управлению и обеспечению надежности, которые обладают большей степенью эффективности обнаружения и устранения потенциальных проблем, будут характеризоваться и большей степенью знания (меньшей степенью неопределенности - меньшей энтропией) о факторах, определяющих надежность.

С учетом полученных результатов проведено обоснование условий применения диагностических методов (рис. 7), в основе которых лежит физико-технический анализ причин отказов аппаратуры ЖАТ. Такой подход позволяет получить достоверную информацию о возникновении и развитии деградационных процессов, приводящих к отказам, и как следствие выработке управляющих решений, способствующих, в конечном счете, повышению качественных и надежностных показателей аппаратуры ЖАТ.

Сформулированы общие требования к информационно-аналитической системе в виде совокупности принципов. Формирование этих принципов осуществлено на основе физико-технического подхода к проведению анализа причин отказов аппаратуры ЖАТ, с учетом результатов анализа передовой зарубежной и отечественной практики решения проблем надежности, собственного опыта работы автора, полученного при решении проблем надежности конкретных образцов аппаратуры ЖАТ.

Топологический размер элементов

Топологический размер элементов

Рис. 7. Методы исследования состава, структуры и свойств материалов в элементах конструкции ЭРИ и РЭА и их обобщенные характеристики

Разработан комплекс алгоритмов и методик, реализующий обоснованный выше методологический подход. Он представлен следующими алгоритмами: обобщенным

алгоритмом физико-технического анализа отказов аппаратуры ЖАТ (рис. 8); обобщенным алгоритмом физико-технического анализа отказов ЭРИ (рис. 9).

Рис. 8. Обобщенный алгоритм проведения физико-технического анализа отказов

аппаратуры ЖАТ

Рис. 9. Обобщенный алгоритм анализа отказов ЭРИ

Разработанные алгоритмы анализа отказов представляют собой научно-методическую основу реализации базы знаний информационно-аналитической системы анализа и установления причин отказов аппаратуры ЖАТ.

Сформулированы принципы выбора технических средств и их характеристик для проведения анализа отказов, обеспечивающие необходимую глубину, достоверность и оперативность анализа. Разработаны общие требования к составу технических средств для исследования физических причин отказов, приведены обобщенные технические характеристики средств анализа применительно к различным группам ЭРИ.

Исследованы вопросы организации сбора и обобщения информации о надежности и качестве аппаратуры ЖАТ и ее элементов, в результате чего сформирована структура информации о качестве и надежности аппаратуры ЖАТ с учетом:

1) причинно-следственной цепи развития событий, результатом которых является отказ аппаратуры или ЭРИ;

2) модельного описания отказавшей аппаратуры или ЭРИ;

3) особенностей процесса получения информации об отказе аппаратуры и ЭРИ при анализе;

4) модельного описания процессов разработки, производства и эксплуатации аппаратуры и ЭРИ.

В третьем разделе с целью методического обеспечения разработанных алгоритмов, рассмотрены результаты исследования проблемы выбора и обеспечения допустимых режимов и условий применения ЭРИ в аппаратуре ЖАТ.

В табл. 1 приведены результаты обобщения и анализа данных о характерных нарушениях режимов работы основных групп комплектующих ЭРИ, послужившие причинами их отказов.

Таблица 1 Характерные нарушения электрических режимов работы ЭРИ

' Группа ЭРИ ." • Характерное нарушение ■ Основная причина нарушения , . ~ ,

Аналоговые ИС Превышение допустимых уровней напряжения питания и входных сигналов 1. Использование источников питания с допусками, большими, чем допустимо по ТУнаИС. 2. Неправильный выбор номиналов резисторов делителя, подключаемого к ИС

Цифровые ИС Превышение допустимых уровней входных и выходных сигналов Превышение частоты и емкости нагрузки Не учет различных уровней входных и выходных напряжений ИС различных серий 1. Неправильный выбор динамического режима 2. Неучет емкости подводящих кабелей и элементов схем

Транзисторы Превышение допустимой мощности рассеяния, рабочей частоты и использование схемы включения, не оговоренных НТД 1. Использование высокочастотных транзисторов в цепях стабилизаторов напряжения блоков питания без снижения и,., до рекомендованных значений 2. Работа в условиях повышенной температуры окружающей среды без снижения рассеиваемой мощности

Превышение допустимой плотности тока (мгновенной мощности) в моменты переключения (в схеме ключа) Превышение допустимого значения напряжения Разряд конденсатора фильтра или накопителя через ограничительный резистор с малым сопротивлением либо отсутствие ограничительного резистора в цепи разряда Перераспределение напряжений на транзисторах, включенных последовательно по литанию, из-за неодновременного включения или выключения

Превышение уровня входной 1. Отсутствие схем ограничения и защиты

Группа ЭРИ Характерное нарушение Основная причина нарушения

мощности или напряжения при наличии системы автоматической стабилизации выходной мощности 2 Самовозбуждение высоко-частотных транзисторов в цепях линейных стабилизаторов напряжения либо в схемах эмитгерных повторителей при индуктивной реакции нагрузки

Транзисторы мощные, высокочастот ные Превышение допустимой скорости нарастания напряжения коллектор-эмиттер Неправильный выбор динамического режима

Полупроводн иковые стабилитроны Использование при токах стабилизации, меньших минимально допустимых по ТУ 1. Неправильный выбор номинала резистора в цепи стабилитрона 2. Использование стабилитронов в длительном ждущем режиме

Полупроводн иковые ДИОДЫ 1. Параллельное включение без выравнивающих резисторов 2. Последовательное включение без параллельных выравнивающих резисторов Не учет различия в величинах импедансов диодов одного типа

Конденсатор ы Превышение допустимых напряжений и частоты переменной составляющей напряжения у электролитических и оксидно-полупроводниковых конденсаторов Не уч&г удвоения частоты переменной составляющей при двухполупериодном выпрямлении однофазного тока или увеличения ев в 6 раз при двухполупериодном выпрямлении трехфазного тока

Решения задачи классификации как заключительной процедуры анализа электрических РР ЭРИ, за которой следует документирование результатов анализа,

рассматриваемого варианта схемотехнического применения ЭРИ.

Последовательность получения и

использования результатов в виде схемы взаимосвязи подсистем расчета и контроля ЭПР ЭРИ показана на рис. 10.

Сформулируем задачу, используя понятия и обозначения пространств параметров, принятых в теории

автоматизированного

Рис. 10. Представление основных процедур оценки электрических РР ЭРИ в виде подсистем расчета и контроля ЭПР

позволяет

оценить I--

удовлетворительность

Подсистема расчета "1 экстремальных РР ЭРИ |

Получение данных о ФЗ ЭПР (в схеме)

ФЗ ЭПР

схемотехнического проектирования.

Пусть состояние ЭРИ в аппаратуре характеризуется вектором электрических параметров режима и условий применения (ОМР и УП) Ур,, Ур2,..., УР), ..., Урп, являющихся координатами рабочей точки ЭРИ в п-мерном пространстве ПУР. Пространство ПУр является также скалярным полем априорно заданных, в общем случае нелинейных ограничений

(7/ч, Ург, - , Урр - , Ур»), 1 = йт; т < п, устанавливающих технические требования к электрическим параметрам режима и условий применения (ЭПР и УП) ЭРИ и определяющих границу

V, (Ург, Ург, - , УР), - , Урп) = 0 (14)

допустимой области

УР й = I % (УР) < 0}

Выражение (14) для границ ОМР и УП ЭРИ обобщает заданные в НТД на ЭРИ в виде функциональных зависимостей и графиков (ОМР и УП), типовые структуры расчета ПДЗ ЭПР и другие требования.

Расчет вектора УР подразумевает замену физической модели аппаратуры его математической моделью (ММ).

Пусть ММ аппаратуры представлена системой дифференциальных уравнений

вида

У= <р (V, Ш, 0, (15)

где V - вектор переменных состояний аппаратуры; I - время;

Ж - вектор входных параметров, объединяющий множества внутренних

X и внешних () параметров аппаратуры. Отметим, что в данном случае внутренними параметрами являются параметры ЭРИ и других элементов аппаратуры, а внешние параметры - параметры стимулирующих сигналов, температура, механические и другие воздействия. Внутренние и внешние параметры имеют определенный разброс, который должен быть учтен при отыскании рабочих режимов и условий применения ЭРИ.

При решении системы уравнений (15) могут быть определены для заданных значений входных параметров IV^д временные зависимости переменных состояния И= Ф,(/)|]|'-1Гид (16)

По найденным зависимостям (16) могут быть определены как временные зависимости ЭПР и УП ЭРИ

УР=Ф2(У) = Ф2(Ф,(0 | Г.ПГ„д), (17)

а также временные зависимости выходных параметров аппаратуры }'сх = Ф3(Ю = Ф3(Ф1(/)1и'=;ГзаД)

Назовем задачу расчета вектора Ур задачей р — анализа аппаратуры. Многовариантный р -анализ включает в себя одновариантный анализ и межвариантные модификации IV. В результате многовариантного р -анализа

получаются множества значений векторов УР и Усх, образующие соответствующие рабочие области УрР и УС%Р.

Таким образом, в пространствах ПН', ПУ, ПУР и ЯКсх вьщелены соответствующие рабочие области изменения параметров и переменных IVР, УР, УРР и УСХР, связанные операторами переходов Ф|, Ф2 и Ф3. Технические требования к ПДЗ и УП ЭРИ в виде границы Ч* (УР)Ш=^Узад = 0 выделяют область допустимых значений ЭГ1Р и УП ЭРИ. Очевидно, что условием обеспечения надежности ЭРИ является условие УРР э УР0.

Определение области У РР в результате многовариантного р-анализа и задание допустимой области УрО позволяет сравнивать ЭПР и УП ЭРИ в разных рабочих точках УР е УРР и отмечать экстремальные рабочие точки, в которых ЭПР и УII ЭРИ наиболее «тяжелый». Заметим, что в случае анализа переходных процессов УрР представляет собой траекторию движения рабочей точки ЭРИ в пространстве П УР.

Таким образом, процедуры расчета и контроля ЭПР и УП ЭРИ могут быть сформулированы как задачи построения и количественной оценки взаимного расположения геометрических объектов УРР и УРИ в пространстве П УР и отыскания рабочей точки (для рабочих точек), находящейся внутри области УРВ на минимальном расстоянии от ее границ. Иными словами, экстремальной является рабочая точка, расположенная относительно области УРЭ с минимальными запасами

2}=ТТ;-Ур), (18)

где 2, - запас работоспособности ЭРИ поу'-му ЭПР и УП;

ТТ) - техническое требование (ПДЗ ЭПР и УП) на параметр режима УР1.

Принимая оценку (18) в качестве критерия экстремальности РР и УП ЭРИ. полагаем, что способ определения ТТ3 по заданной границе (14) известен из НТД на ЭРИ.

Для формирования обобщенного критерия введем нормированный запас по му ЭПР и УП

г ЕСЬ.. , (19)

7 7Т,

Тогда минимальный нормированный запас по у-му ЭПР и УП, являющийся локальным экстремумом целевой функции (19), определяется в виде

(20)

Же IV,,

где [/¡, /¡]- отрезок времени переходного процесса.

При выходе рабочей точки за пределы области УР1) смысл минимального запаса (20) сохраняется, так как величина запаса меняет знак (становится отрицательной).

Окончательное решение задачи расчета ЭПР и УП ЭРИ сводится при этом к отысканию экстремума

и соответствующих ему координат рабочей точки ЭРИ.

В случае использования в качестве критерия оценки экстремального режима величины коэффициента нагрузки ЭРИ

задача формулируется в виде

Таким образом, показано, что задача расчета электрических режимов и условий применения ЭРИ в аппаратуре относится к известному классу экстремальных задач схемно-технического и конструкционного проектирования аппаратуры.

Решение задачи выбора рациональных конструкторских решений должно проводиться, как правило, на основе макетирования (физического моделирования) или с использованием методов математического моделирования. Последнее позволяет значительно сократить затраты на отработку аппаратуры и обеспечить получение более полной информации о свойствах анализируемого объекта. Принципы применения методов математического моделирования реализованы в автоматизированной системе «АСОНИКА». Система включает в себя ряд подсистем, к базовым из которых относятся подсистема моделирования электрических процессов «АСОНИКА-Э» и механических и тепловых процессов - «АСОНИКА-ТМ».

Исходя из структуры предметной области о видах и причинах отказов аппаратуры ЖАТ и комплектующих ее ЭРИ, приведенной на (рис.11), сформулированы принципы создания и ведения базы данных о видах и причинах отказов аппаратуры ЖАТ, а также основные требованиями к ним. Рассмотрены вопросы систематизации, классификации и структурирования информации для включения ее в базу знаний.

(22)

1С 6IV,

Рис. 11. Структура предметной области базы знаний по анализу отказов

С учетом предназначения информационно-аналитической системы анализа причин отказов аппаратуры ЖАТ, состоящего в решении диагностических задач; а также в подготовке персонала к проведению работ по анализу причин отказов аппаратуры ЖАТ, обоснованы подходы к использованию базы знаний системы в целях подготовки квалифицированных специалистов:

1) как информационно-справочной системы, реализующей функции предоставления контекстно-зависимого информации,

2) как информационно-поисковой системы, обеспечивающей поиск и извлечение требуемых фактов и объяснения закономерностей по запросу,

3) как дидактического инструмента и формализма представления знаний, позволяющего даже квалифицированному персоналу более глубоко и полно осознать структуру знаний предметной области, связанной с анализом и установлением причин отказов в аппаратуре ЖАТ.

Обоснован комплекс направлений использования диагностической информации, обеспечиваемой информационно-аналитической системой анализа и установления причин отказов ЖАТ, для выработки управляющих решений в рамках комплексного подхода к повышению качества и надежности аппаратуры ЖАТ на различных этапах ее жизненного цикла.

Основные результаты

С учетом сформулированных противоречия и цели исследований решаемая в диссертационной работе была решена научная задача разработки алгоритмов функционирования базы знаний информационно-аналитической системы образовательного назначения, предназначенной для подготовки квалифицированных специалистов по анализу и доказательству причин отказов аппаратуры ЖАТ. При этом были получены следующие результаты теоретического и практического значения:

1. Проведен анализ и определены направления совершенствования действующей системы обеспечения надежности аппаратуры ЖАТ, связанные с получением и эффективным использованием информации о физических причинах отказов аппаратуры и комплектующих ЭРИ.

2. Обоснован подход, в основе которого лежит идея интеллектуализации процесса анализа причин отказов и построения ИАС, реализующей функции подготовки квалифицированных специалистов по диагностике и анализу причин отказов аппаратуры ЖАТ.

3. Разработана концепция построения базы знаний ИАС анализа причин отказов аппаратуры ЖАТ, назначением которой является создание обучающей среды для подготовки квалифицированных специалистов по анализу и диагностике причин отказов аппаратуры ЖАТ.

4. Разработан комплекс алгоритмов и процедур, составляющие основу формироваййя базы знаний информационно-аналитической системы образовательного назначения.

5. Разработаны подходы к использованию информационно-аналитической системы анализа причин отказов аппаратуры ЖАТ в целях подготовки квалифицированных специалистов.

Апробация и реализация результатов диссертации

РД РЖД 04.07 - 2004 ЛУ «Положение о порядке поставки электрорадиоизделий' заводам-изготовителям аппаратуры сигнализации, централизации и блокировки»,

РД 32 ЦШ 01.003 - 2004 ЛУ «Положение о перечне электрорадиоизделий, разрешенных к применению при разработке (модернизации), производстве и эксплуатации аппаратуры сигнализации, централизации и блокировки»,

РМ РЖД 04.10 - 2004 ЛУ «Положение о порядке комплектации электрорадиоизделиями серийно выпускаемой и разрабатываемой по заданию департамента автоматики и телемеханики аппаратуры СЦБ».

Предложены основные направления технической политики в области надежности аппаратуры ЖАТ и пути их реализации в рамках разработанной с участием автора «Программы технического и технологического перевооружения хозяйства сигнализации, централизации и блокировки железных дорог на период 2002 -2005 г.г.».

Кроме этого, результаты диссертационных исследований (разработанные математические модели и методики, обобщенная структура базы знаний информационно-аналитической системы диагностирования и методика ее использования для подготовки инженерно-технического персонала) реализованы в следующих научных организациях и учебных заведениях:

4) Научно-исследовательском институте Авиационного оборудования,

5) Серпуховском Вй РВ в учебном процессе на кафедре № 32 при проведении лекционных и групповых занятий по дисциплине «Техническая диагностика»,

6) Серпуховском ВИ РВ в учебном процессе на кафедре № 32 при проведении групповых занятий по дисциплинам «Эксплуатация специальных технических объектов» и «Автоматизированные системы контроля».

Основные публикации по теме диссертации

1. Кайнов В.М., Безродный Б.Ф. Обеспечение надежности аппаратуры ЖАТ физико-техническими методами // Проектирование и технология электронных средств. - 2003. - № 4. - С. 11 - 19.

2. Кайнов В.М., Безродный Б.Ф. Системный подход к обеспечению надежности аппаратуры ЖАТ на основе комплексного анализа ее отказов // Автоматика связь информатика. - 2003. - № 4. - С. 20 - 22.

3. Кайнов В.М., Новиков В.Н., Безродный Б.Ф. Методические основы входного контроля комплектующих электрорадиоизделий при изготовлении аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики // Контроль. Диагностика. -2004,-№8.-С. 62-64.

4. Кайнов В.М., Новиков В.Н., Безродный Б.Ф. Обоснование методики входного контроля комплектующих ЭРИ при изготовлении аппаратуры ЖАТ / МО РФ Сб. тезисов докладов XXII Межведомственной научно-технической конференции РВ «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных технических систем». - Ч. 4. - Серпухов: СВИ РВ, 2003. - 495 с. - С. 281 -285.

5. Кайнов В.М., Новиков В.Н., Безродный Б.Ф. Оценка требуемой безотказности элементов защиты от электроперегрузок // Контроль. Диагностика. -2004.-№ 10.-С. 51 -52.

6. Кайнов В.М., Новиков В.Н., Безродный Б.Ф. Подход к оценке требуемой безотказности элементов защиты от перегрузок / МО РФ Сб. тезисов докладов XXII Межведомственной научно-технической конференции РВ «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных технических систем». -Ч. 4. - Серпухов: СВИ РВ, 2003. - 495 с. - С. 277 - 280.

7. Кайнов В.М., Новиков В.Н., Безродный Б.Ф. Факторы эксплуатационной надежности аппаратуры ЖАТ/ МО РФ Сб. тезисов докладов XXII Межведомственной научно-технической конференции РВ «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных технических систем». -Ч. 4. - Серпухов: СВИ РВ, 2003. - 495 с. - С. 286 - 291.

8. Кайнов В.М., Новиков В.Н., Безродный Б.Ф., Торопов Ю.А. Вопросы создания баз знаний о видах и причинах отказов аппаратуры ЖАТ/ МО РФ Сб. тезисов докладов ХХШ Межведомственной научно-технической конференции РВ «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных технических систем». - Ч. 6. - Серпухов: СВИ РВ, 2004. - 314 с. - С. 193 - 197.

9. Кайнов В.М., Новиков В.Н., Безродный Б.Ф., Торопов Ю.А. Методический подход к установлению причин отказов аппаратуры ЖАТ и комплектующих ее электрорадиоизделий/ МО РФ Сб. тезисов докладов ХХШ Межведомственной

научно-технической конференции РВ «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных технических систем». - Ч. 6. — Серпухов: СВИ РВ, 2004. - 314 с. - С.188 -192.

10. Каинов В.М., Розенберг E.H., Безродный Б.Ф. Обоснование подхода к повышению качества разработки аппаратуры ЖАТ/ МО РФ Сб. тезисов докладов XXII Межведомственной научно-технической конференции РВ «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных технических систем». - Ч. 4. - Серпухов: СВИ РВ, 2003. - 495 с. - С. 292 - 298.

П.Кайнов В.М., Розенберг E.H., Безродный Б.Ф. Пути повышения качества разработки аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики // Контроль. Диагностика. - 2004. - № 10. - С. 17 -19.

РНБ Русский фонд

2007-4 18171

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ И ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ АСПЕКТОВ; ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ АППАРАТУРЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ.

1.1. Анализ тенденций развития аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики.

1.2: Анализ отечественной практики обеспечения надежности аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики

1.3. Диагностические аспекты комплексного подхода к управлению надежности аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики.

1.3.1. Обоснование комплекса диагностических задач при комплексном' управлении надежностью аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики.

1.3.2. Оценка антропотехнических свойств диагностической компоненты, обеспечения надежности аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики.

1.4. Анализ проблемы использования информационных и коммуникационных технологий для интенсификации подготовки специалистов по анализу причин отказов аппратуры железнодорожной автоматики и телемеханики40 1.5. Анализ подходов к построению баз знаний интеллектуальных систем технического диагностирования

1.5.1. Продукционные правила.

1.5.2. Семантические сети.

1.5.3. Логика предикатов.

1.5.4. Модель доски объявлений.

1.5.5. Фреймовые системы.

1.5.6. Нечеткие системы.

1.5.7. Системы распознавания.

1.5.8. Выводы по результатам анализа.

1.6. Концепция построения базы знаний информационно-аналитической системы анализа причин отказов аппаратуры ЖАТ.

Выводы.

РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ ОСНОВ ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БАЗЫ ЗНАНИЙ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ АНАЛИЗА ПРИЧИН ОТКАЗОВ АППАРАТУРЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ.

2.1. Выбор и обоснование критериев эффективности системы контроля технического состояния и управления надежностью аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики.

2.2: Обоснование принципов ■ контроля технического состояния и управления надежностью аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики:.

2.2.1. Принцип специфичности физико-технических свойств.

2.2.2. Принцип скоординированности исследований надежности с этапами жизненного цикла аппаратуры.

2.2.3. Принцип исчерпывающего поэлементного подхода.

2.3. Разработка методики установления причин отказов устройств на основе физико-технического анализа и моделирования:.

2.4. Обоснование требований к составу технических средств для исследования физических причин отказов.

2:5: Организация сбора ш обобщения диагностической информации о надежности аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики:.

Выводы.

ПРИМЕНЕНИЕ ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ ОБ

ОТКАЗАХ АППАРАТУРЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И

ТЕЛЕМЕХАНИКИ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ;ЕЕ НАДЕЖНОСТЬЮ.

3.1. Диагностический аспект реализации управления процессами разработки аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики:.

3.2. Диагностический аспект реализации управления процессами производства аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики:.

3:3■ Диагностический аспект реализации управления номенклатурой применяемой в аппаратуре железнодорожной; автоматики и телемеханики элементной базы.

3.3.1. Ограничение и оптимизации- номенклатуры ЭРИ для- применения в аппаратуре ЖАТ.

3.3.2. Выбор предприятий-поставщиков комплектующих ЭРИ, обеспечивающих поставку качественной продукции.

3.3.3. Проведение в. специализированных испытательных технических центрах входного контроля комплектующих ЭРИ, отбраковка потенциально ненадежных и последующая поставка комплектующих ЭРИ предприятиям-разработчикам или изготовителям аппаратуры ЖАТ.

3.5. Организация базы знаний информационно-аналитической системы анализа причин отказов аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики и ее применение в образовательных целях.

Выводы.

Обоснование актуальности темы диссертации. Повышение качества и надежности продукции является одной из важнейших проблем на современном этапе развития общества. Именно качество и надежность продукции в первую очередь определяет сегодня конкурентоспособность выпускаемых изделий [153].

Анализ данных об испытаниях и эксплуатации аппаратуры аппаратурой железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) показывает, что несмотря на усилия разработчиков аппаратуры, служб надежности и управления качеством на предприятиях отрасли, в эксплуатацию продолжают поступать образцы, имеющие недостаточный уровень надежности [79]. Вместе с этим одной из основных тенденций в развитии объектов современной техники различных классов является их интенсивное насыщение радиоэлектронными средствами. Данная закономерность отчетливо проявляется для железнодорожной техники (ЖТ), которая в условиях возрастающих требований к уровню функциональности и потребительского качества активно оснащается ЖАТ. Поток отказов аппаратуры ЖАТ в сфере; ее эксплуатации достигает нескольких тысяч в год и в последние 5 - 7 лет практически не снижается несмотря на значительные вложения материальных и финансовых средств в совершенствование процессов разработки, производства и эксплуатации аппаратуры.

Поэтому проблема обеспечения требуемых показателей надежности аппаратуры ЖАТ на основе комплексного и всестороннего совершенствования системы управления надежностью на всех стадиях жизненного цикла априорно относится- к актуальным и имеет большую научную и практическую значимость.

Необходимость соответствия функциональных свойств ЖАТ потребностям и задачам, определяемым условиями эксплуатации и современными требованиями потребителей ЖТ, предопределила непрерывность процесса совершенствования технических средств железнодорожной автоматики и телемеханики. Для выявления основных тенденций отмеченного процесса целесообразно рассмотреть этапы совершенствования аппаратуры ЖАТ.

Следует отметить, что основным критерием при определении этапов Развития ЖАТ является технологический уровень ее производства, который собственно предопределяет уровень качества (функциональные и эксплуатационные характеристики) аппаратуры. Первое поколение ЖАТ было построено на релейных устройствах и электровакуумных приборах (РУ и ЭВП). Ко второму поколению относится ЖАТ, построенная на полупроводниковых приборах. Аппаратура ЖАТ, в основе которой были интегральные микросхемы (ИС) с малой степенью интеграции и микромодули, является аппаратурой третьего поколения. Четвертое поколение аппаратуры ЖАТ характеризуется применением больших интегральных схем и микропроцессоров (БИС и МП).

Таким образом, развитие средств ЖАТ в области программно-аппаратного обеспечения осуществлялось и продолжает осуществляться по пути наращивания управляюще-вычислительного потенциала [138].

В Программе ускоренного технического и технологического перевооружения хозяйства сигнализации, централизации и блокировки железных дорог на 2002 — 2005 г.г. [138] поставлена задача увеличения объемов производства технических средств ЖАТ более чем в 3 раза. При этом выдвигается требование о необходимости организации производства аппаратуры ЖАТ и их компонентов на новой микропроцессорной элементной базе. Осваиваемые в настояI щее время новые виды аппаратуры ЖАТ (электронные модули и узлы для линейных пунктов ДЦ «ТРАКТ»; УВК РА для микропроцессорной электрической централизации; электронные блоки микропроцессорной диспетчерской; централизации ДЦ «Юг»; микропроцессорная г универсальная система автоблокировки АБ-Е; микропроцессорная электрическая централизация в транспортабельных модулях; электронные модули комплекса локомотивных устройств безопасности КЛУБ-У; цифровая аппаратура оперативно-технологической связи ОТС-ЦМ и др.) должны-разрабатываться с учетом современных методов конструирования радиоэлектронных средств с использованием достижений отечественной и зарубежной микроэлектроники.

Существующая до настоящего времени практика обеспечения и управления показателями надежности; в ходе разработки, производства и эксплуатации аппаратуры ЖАТ, сложилась под воздействием нормативно-технической документации (НТД), разработанной в 60 — 70-х годах. В соответствии с указанными нормативными актами; основными процессами в системе обеспечения надежности являются»процессы задания требований к надежности создаваемого объекта, обеспечения надежности и; контроля (оценки) достигнутого уровня надежности. Рассогласование между фактическим и требуемым уровнями надежности объекта служит основой для принятия управленческих решений по коррекции функционирования системы обеспечения надежности. Анализ такой системы управления надежности показывает, что ей присущи принципиальные недостатки. Основным недостатком является недостаточная оперативность (запаздывание) в выработке корректирующих воздействий, что впоследствии негативно проявляется в неэффективном использовании временных и материальных ресурсов.

Преодоление недостатков отмеченной системы управления надежностью? должно происходить на основе международной системы стандартов ИСО 9000, среди основных идей которых особую практическую ценность (применительно к. рассматриваемой в диссертационной работе проблеме) имеют требования; о• принятии корректирующих и упреждающих действий, основываясь на фактах. Указанные требования при детальном рассмотрении могут быть с учетом научного подхода к разработке аппаратуры ЖАТ и практического опыта ее эксплуатации уточнены в виде принципа формирования оперативных управляющих решений по результатам данных о фактических физических причинах отказов аппаратуры.

Актуальность и важность задачи комплексного управления надежностью аппаратуры ЖАТ на всех этапах ее жизненного цикла определяется тем, что ее решение позволит существенно снизить остроту фундаментального противоречия между объективным ростом сложности аппаратуры ЖАТ (в силу расширения множества выполняемых ею функций) и ужесточением требований, предъявляемых к надежности и безопасности аппаратуры при ограниченных темпах роста надежности комплектующих электрорадиоизделий, а также между возможностями повышения надежности аппаратуры за счет ее удорожания и ограничениями на допустимую стоимость образцов аппаратуры, обусловленных требованиями экономической целесообразности.

В условиях комплексного подхода к решению проблемы управления надежностью аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики, суть которого отражает структурно-логическая схема, приведенная на рис. В.1, среди задач, требующих первостепенного внимания и централизованного решения, одними из основных являются задачи анализа и доказательства причин отказов [16, 78].

Внедрение надежной элементной базы

Л У

Анализ и корректировка схемотехнических решений

Разработка и проектирование

Изготовление, включая выходной контроль и испытания

L V Специальные исследования и I испытания ПКИ

ГИГ

Эксплуатация

Анализ и доказательство причин отказов

Повышение уровня технологии] производства

Рис. В.1. Структура комплексного обеспечения надежности на этапах замкнутого жизненного цикла аппаратуры ЖАТ

Декомпозиция комплекса отмеченных задач позволяет сгруппировать их по следующим пяти основным направлениям:

1. Локализация отказов, демонтаж отказавших элементов.

2. Физико-технический анализ отказавших электрорадиоэлементов:

3; Моделирование отказов электрорадиоизделий.

4. Доказательство причин отказов электрорадиоизделий:

5. Определение уровня перегрузок отказавших электрорадиоизделий.

Таким образом, важнейшим научно-техническим аспектом общей проблемы комплексного управления надежностью аппаратуры ЖАТ является ди агностический аспект надежности. Повышение (управление) надежностью аппаратуры ЖАТ во многом зависит от уровня внедрения современных методов анализа и контроля технического состояния изделий электронной техники. Эффективность практической реализации отмеченных методов и применения соответствующих диагностических средств во многом определяются успехом целенаправленного обучения руководителей, инженерно-технического персонала. Ведь только правильный выбор метода исследования, безошибочное применение действительно необходимых в сложившейся ситуации средств измерения диагностических параметров и анализа физико-технических свойств отказавшего объекта, может гарантировать полноту и достоверность получения диагностической информации, а значит и возможность принятия адекватных мер по управлению как техническим состоянием отдельного комплекта аппаратуры ЖАТ, так и принятие эффективных решений по управлению надежностью аппаратуры ЖАТ в целом:

Используемая в настоящее время в целях подготовки квалифицированных специалистов по анализу причин отказов ЭРИ аппаратуры ЖАТ информационно-аналитическая система; которая является подсистемой глобальной автоматизированной системой управления надежностью аппаратуры ЖАТ, должна быть построена с учетом новых требований, обусловленных потребностью решения практических задач.

Необходимость использования средств информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) в целях совершенствования системы подготовки специалистов различного профиля, в том числе и технического, обозначена трудами многих ученых. Проблемы обучения информатике в высшей школе рассматривали В.И.Громыко, К.К. Колин, А.Я.Савельев, Б.А.Сазонов, Ю.Г. Татур, С.А. Христочевский и другие специалисты, однако практическое использование результатов перечисленных выше исследований в техническом и естественнонаучном образовании крайне ограничено.

Более проработанными являются вопросы обучения информатике студентов педагогических вузов (работы А.А. Абдукадырова, Ю.С. Брановского, В.И: Горовой, С.Р. Домановой, М;И. Жалдака, В.А. Извозчикова, В.И. Кузнецова, Э.И. Кузнецова, М.П. Лапчика, И.В. Марусевой, И.А. Румянцева, М.В. Шведского и других авторов).

В последнее время в связи с заметно выросшим потенциалом средств ИКТ в сфере образования существенно5 увеличилась доля научно-исследовательских работ, в прямой постановке посвященных разработке методических подходов к подготовке специалистов. В числе значимых работ отмеченного плана только за последнее время можно отметить следующие работы [6, 54, 91, 109, 166].

Вместе с этим необходимо отметить, что, во-первых, вопросы использования ИКТ для подготовки узконаправленных специалистов технического характера, тем более в такой сложной и специфической сфере знаний как техническая диагностика практически не исследованы, а, во-вторых, в передовых трудах по искусственному интеллекту [12] обозначено новое направление — применение баз знаний как гносеологического инструмента, но вопросы реализации обозначенного подхода остаются непроработанными.

Таким образом, применение баз знаний для организации современной подготовки квалифицированных специалистов по анализу причин отказов аппаратуры ЖАТ является априорно новым и неразработанным направлением как в области искусственного интеллекта [12], так и в сфере научных исследований образовательной направленности [109].

Научное исследование является актуальным, если современная наука обладает достаточным потенциалом для? исследования в рамках сформулированной темы [89]. Подвергнем анализу методы и модели технической диагностики как методологической основы исследования причин отказов электрорадиоизде-лий и электрорадиоэлементов аппаратуры ЖАТ. Кроме этого следует оценить пригодность существующей нормативно-методической базы анализа и доказательства причин отказов > для подготовки специалистов; по контролю технического состояния железнодорожной автоматики и телемеханики и управлению ее надежностью.

Основной целью технической диагностики [124]; является организация эффективных процессов диагностирования технических объектов. Эффективность диагностирования в большой?мере зависит от оптимальности алгоритма диагностирования, в основе которого лежит метод диагностирования. О роли методов диагностирования и их месте в структуре предметов исследования технической диагностики можно судить по классификации [124], представленной на рис. В.2.

Современный уровень развития технической диагностики характеризуется многообразием методов [3, 15, 18, 19> 36, 38, 47, 61, 97, 103, 117 -f- 119, 124, 149, 164, 171], применяемых для организации процессов определения технического состояния объектов. Значительный вклад в развитие теоретических основ технической диагностики внесли советские и российские ученые Яблонский С.В. [169 -ь 171], Пархоменко ГШ. [90, 124, 131, 151], Карибский В:В. [90, 124], Согомонян E.G. [90, 124], Дмитриев А.К. [61, 62], Кострыкин А.И. [97], Мозгалевский А.В. [3, 117 119], Клюев В.В. [151], Калявин В.П. [151], Чипу-лис В.П! [38, 164], Артеменко Е.А. [11], Гуляев В.А. [42], Глазунов Л.П. [3, 36], Ксенз С.П: [103] и др. В зависимости от задач, решаемых при диагностировании, методы технической диагностики можно разделить на две основные группы: методы определения работоспособности и методы поиска места и определения причин отказа. Достаточно широко и систематично те и другие представлены в работах [18, 38, 61, 119, 124].

Рис. В.2. Классификация основных задач технической диагностики

Вопросы анализа особенностей объектов диагностирования и построения математических моделей исследованы в работах [36, 42, 124, 164, 171]. В зависимости от природы диагностируемых объектов, от характера изменения их параметров, объекты, а соответственно И; методы их диагностирования можно разбить на две группы: методы диагностирования непрерывных объектов и методы диагностирования дискретных объектов. Вопросы диагностирования * непрерывных объектов всесторонне рассмотрены в работах Мозгалевского А.В. [118, 119], Дедуса Ф.Ф. [54, 56]. Математический базис для развития методов диагностирования дискретных объектов во многом был обеспечен; благодаря трудам Яблонского С.В! [169-s- 171]. Большой вклад в развитие методов диагностирования дискретных объектов внесен работами Пархоменко П.П. [130], Кострыкина А.И. [97], Гуляева В.А. [42], Соловьева Н.А. [149].

По характеру используемой информации методы диагностирования делятся на две большие фуппы: статистические и детерминированные. Исследованию статистических методов посвящены труды Биргера И.А. [ 18], Волкова

Л.И. [31], Шибанова Г.П. [94], Беляева Ю.К. [15], Мозгалевского А.В 1[3],.Глазунова Л.П. [3, 36].

Применение статистических методов основано на использовании классифицирующего правила, обеспечивающего в среднем наименьшую вероятность ошибочного решения при диагностировании или наименьшее значение некоторой функции потерь. При: детерминированных методах диагностирования решение о принадлежности распознаваемого образа к одному из классов принимается по результатам вычислений некоторой функции расстояний от этого образа до эталонных в пространстве измеряемых признаков [18]. Главным достоинством детерминированных методов, диагностирования является простота их алгоритмической и технической реализации. Вопросы диагностирования на базе детерминированных методов освещены в работах [18, 36, 119, 124, 149, 164].

Отмеченные выше методы диагностирования послужили основой для решения задачи автоматизации поиска неисправностей в различных технических объектах ограниченной сложности. Однако, факторы, определяемые функционирования i аппаратуры ЖАТ и специфика задач анализа и доказательства причин отказа, являющихся, как отмечалось выше, приоритетными в рамках комплексного подхода к управлению надежностью, не позволяют непосредственно-использовать перечисленные методы при разработке подходов к решению этих задач. При этом одним из возможных путей, преодоления имеющихся ограничений является путь поиска возможностей совмещения,, с одной стороны, преимуществ методов физико-химического анализа к физической сущности диагностируемого объекта, с силой1 абстрактности и универсальности статистических методов.

Обобщая вышеизложенное можно заключить, что научное исследование,, направленное на разработку научно-методических основ формирования базы знаний для информационно-аналитической системы образовательного назначения, используемой для подготовки специалистов по анализу и доказательству причин- отказов аппаратуры^ ЖАТ на всех этапах ее замкнутого жизненного цикла, следует признать актуальным и своевременным, т.к. общий уровень областей науки, имеющих непосредственное отношение к данной проблемной области достаточно высок и априорно предполагает возможность ее разрешения.

С учетом проведенного выше анализа может быть определена проблемная ситуация, сущность которой состоит в противоречии между необходимостью подготовки инженерно-технического персонала к проведению эффективного анализа причин отказов аппаратуры ЖАТ на основе физико-технических диагностических методов и практической невозможностью ее реализации в рамках существующей системы подготовки с использованием имеющейся автоматизированной системы образовательного назначения.

С учетом результатов анализа состояния решаемой научной проблемы целью диссертации является интеллектуализация информационно-аналитической системы образовательного назначения посредством разработки алгоритмического обеспечения ее базы знаний, отвечающей современным требованиям подготовки квалифицированных специалистов по анализу и доказательству причин отказов аппаратуры ЖАТ в соответствии с комплексным подходом к обеспечению ее надежности.

Для достижения указанной цели необходимо провести исследование: по следующим направлениям:

1. Провести анализ состояния с надежностью аппаратуры ЖАТ, опыт смежных отраслей по решению проблем надежности? ответственных образцов радиоэлектронных систем, выявить основные факторы, влияющие на надежность перспективных и создаваемых образцов аппаратуры и на этой основе обосновать актуальные направления совершенствования системы управления надежностью аппаратуры ЖАТ.

2. Разработать научно-методологические основы построения системы управления надежностью аппаратуры ЖАТ, обосновать критерии эффективности, обосновать структуру и состав "системы, определить функции основных ее звеньев.

3. Разработать требования к информационно-аналитической системе анализа отказов аппаратуры ЖАТ, включающие требования к структуре и содержанию информации, необходимой для решения задач подготовки квалифицированных специалистов по анализу и доказательству причин отказов аппаратуры ЖАТ, методы ее получения, обобщения и использования.

4. Разработать научно-методические основы выполнения физических исследований, позволяющих формировать базу знаний информационно-аналитической системы, используемой для подготовки и при работе квалифицированных специалистов по анализу и доказательству причин отказов аппаратуры ЖАТ на всех этапах ее замкнутого жизненного цикла.

5. Разработать подходы, позволяющих использовать базу знаний информационно-аналитической системы для подготовки и при работе квалифицированных специалистов по анализу и доказательству причин отказов аппаратуры ЖАТ на всех этапах ее замкнутого жизненного цикла.

6. Разработать требования к составу и содержанию нормативных документов, регламентирующих организационно-методические принципы функционирования системы управления надежностью на стадиях жизненного цикла аппаратуры ЖАТ.

Таким образом, объект ом исследований является информационно-аналитическая система, используемая для подготовки и при работе квалифицированных специалистов по анализу и доказательству причин отказов аппаратуры ЖАТ на всех этапах ее замкнутого жизненного цикла, а предметом — методы анализа причин отказов ЭРИ аппаратуры ЖАТ, а также подходы к интеллектуализации процессов определения технического состояния аппаратуры ЖАТ и построения диагностических баз знаний.

Исходя из сформулированных ранее противоречия и цели исследований решаемая в диссертационной работе научная задача может быть определена как разработка алгоритмов функционирования базы знаний информационно-аналитической системы образовательного назначения, предназначенной для подготовки квалифицированных специалистов по анализу и доказательству причин отказов аппаратуры ЖАТ.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней на основе анализа системы управления надежностью аппаратуры ЖАТ^Ззра^отгл!! и исследованы научные основы построения диагностической базы знаний образовательной информационно-аналитической системы,, обоснованы ее структура и состав, критерии эффективности; определены функции основных элементов

Научная значимость диссертационной работы состоит в том, что в ней обоснованы принципы и критерии эффективного управления надежностью аппаратуры ЖАТ, разработана методика установления причин отказов устройств на основе физико-технического анализа и моделирования, научно обоснованы требования к составу технических средств для исследования физических причин отказов.

Практическая значимость диссертационной работы обусловлена тем, что полученные в ходе проведения исследований экспериментальные и^ теоретические результаты, методы, алгоритмы и методики, а также разработанные нормативно-методические документы позволяют принимать технически обоснованные меры по обеспечению надежности аппаратуры ЖАТ на всех стадиях жизненного цикла.

Результаты работы нашли применение при проведении практических работ по формированию ТЗ на ОКР по разработке важнейших образцов РЭС ЖТ, при анализе хода и результатов выполнения ОКР, при исследовании причин отказов РЭС и комплектующих ЭРИ, при разработке основополагающих нормативных и методических документов в области задания, контроля и обеспечения требований к надежности РЭС [138, 139; 140, 141, 146].

Основные положения и методы, составляющие содержание работы, используются разработчиками и изготовителями РЭС для обеспечения заданных требований к надежности создаваемых объектов, отработки эффективных мероприятий по исключению причин и предпосылок к их отказам. Эти методы включены в программы подготовки специалистов по управлению качеством и надежностью РЭС.

Методы находят применение при сертификации систем качества продукции предприятий отрасли.

В дальнейшем результаты работы целесообразно использовать в практической работе по управлению надежностью важнейших объектов ЖТ, а также при создании комплекса руководящих документов, направленных на обеспечение качества и надежности РЭС.

Основными результатами диссертационного исследования, выносимыми на защиту, являются:

1. Математическая модель интеллектуализации процесса управления надежностью на основе внедрения базы знаний информационно-аналитической системы анализа причин отказов аппаратуры ЖАТ.

2". Обобщенный алгоритм проведения? физико-технического анализа отказов аппаратуры ЖАТ.

3. Обобщенный алгоритм анализа отказов ЭРИ.

4. Процедура оценки электрических рекомендуемых режимов (РР) элек-тро-радиоизделий (ЭРИ) в виде подсистем1 расчета и контроля электрических параметров режима (ЭПР).

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, прежде всего, основывается на том, что анализ состояния» и путей' решения поставленной научной задачи проведен с учетом ее актуальности и потребности, обусловленных необходимостью решения важной проблемы, состоящей в повышении; надежности аппаратуры ЖАТ. Поставленная * научная задача не противоречит общим законам природы. При формировании единого научно-методического подхода, составляющего основу решаемой задачи, были использованы методологические принципы, разработанные в трудах известных в области надежности и технической диагностики ученых. В процессе исследований раскрыты внутренние противоречия, характерные для. современного состояния средств и методов контроля и диагностирования. При проведении исследований использованы основополагающие концепции современной математики — теоретико-множественная и логико-алгебраическая.

Достоверность полученных результатов подтверждается логическим обоснованием принципов и положений разработанных научно-методических основ; строгой математической формулировкой задач исследования. Основные результаты исследований опубликованы в ряде научных статей и освещались в докладах на научно-технических конференциях.

Реализация результатов исследований. Основные результаты диссертационной работы нашли отражение при разработке «Программы технического и технологического перевооружения хозяйства сигнализации, централизации и блокировки железных дорог на период 2002 - 2005 г.г.», одним из важнейших разделов, которой является техническое: и технологическое перевооружение предприятий отрасли.

С целью организации работ по проведению в специализированных испытательных технических центрах (ИТЦ) централизованного входного контроля комплектующих ЭРИ, отбраковки потенциально ненадежных и последующей поставки комплектующих ЭРИ предприятиям-разработчикам или изготовителям аппаратуры ЖАТ при участии автора разработан руководящий материал РМ РЖД 04.10 — 2004 ЛУ «Положение о порядке комплектации электрорадио-изделиями, серийно выпускаемой и разрабатываемой по заданию департамента автоматики и телемеханики аппаратуры СЦБ».

С целью ограничения и оптимизации номенклатуры ЭРИ для применения в аппаратуре ЖАТ при участии автора разработан руководящий документ РД РЖД 04.07 - 2004 ЛУ «Положение о порядке поставки электрорадиоизделий заводам-изготовителям аппаратуры сигнализации, централизации и i блокировки», регламентирующий порядок выбора и комплектования ЭРИ (РФ,- СБЗ и СДЗ),, обеспечивающих требуемые качество и надежность аппаратуры ЖАТ при ее разработке (модернизации) и производстве. Кроме этого с участием автора разработан руководящий документ РД 32 ЦШ 01.003 — 2004 ЛУ «Положение о перечне электрорадиоизделий, разрешенных к применению при разработке (модернизации), производстве и эксплуатации аппаратуры сигнализации, централизации и блокировки». Положение разработано в отрасли впервые, направлено на использование при разработке и производстве аппаратуры ЖАТ преимущественно перспективной элементной базы и предназначено для всех предприятий-разработчиков и изготовителей аппаратуры сигнализации, централизации и блокировки Министерства путей сообщения Российской Федерации. Оно соответствует требованиям ОСТ 32.146-2000, дополняя и конкретизируя их по отдельным вопросам, связанным с обеспечением требований к эксплуатации аппаратуры ЖАТ, с учетом ее специфики.

Кроме этого, результаты диссертационных исследований (разработанные математические модели и методики, обобщенная структура базы знаний информационно-аналитической системы диагностирования и методика ее использования для подготовки инженерно-технического персонала) реализованы в следующих научных организациях и учебных заведениях::

1) Научно-исследовательском институте Авиационного оборудования,

2) Серпуховском ВИ РВ в учебном процессе на кафедре № 32 при проведении лекционных и групповых занятий по дисциплине «Техническая диагностика»,

3) Серпуховском ВИ РВ в учебном процессе на кафедре № 32 при проведении групповых занятий по дисциплинам «Эксплуатация специальных технических объектов» и «Автоматизированные системы контроля».

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на Международных, Всероссийских и отраслевых конференциях и научно-технических семинарах, а также на научно-технических советах [81, 83, 84, 85, 86, 87].

Публикации по теме. По теме диссертации опубликовано 11 работ. Среди наиболее значимых публикаций 3 научно-технических статьи в российских научно-технических журналах: «Проектирование и технология электронных средств» [78], «Автоматика, связь, информатика» [79], «Контроль. Диагностика» [80, 82, 88].

Структура диссертационной работы. Работа состоит из введения, трех разделов, заключения.

Результаты работы докладывались и обсуждались на межведомственных и отраслевых конференциях и научно-технических семинарах, среди которых следует выделить XXII Межведомственной научно-технической конференцию

РВ «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных технических систем».

По теме диссертации опубликовано 1 Г работ. Среди наиболее значимых публикаций 5 научно-технических статей в российских научно-технических журналах: «Проектирование и технология электронных средств» [78], «Автоматика, связь, информатика» [79], «Контроль. Диагностика» [80, 82, 88].

Результаты научного исследования в рамках данной диссертации и при ее подготовке составили научно-методическую основу ряда нормативно-технических документов, разработанных с участием автора. К ним относятся следующие документы:

РД РЖД 04.07 - 2004 ЛУ «Положение о порядке поставки электрорадио-изделий заводам-изготовителям аппаратуры сигнализации,, централизации и блокировки»,

РД 32 ЦШ 01.003 - 2004 ЛУ «Положение о перечне электрорадиоизделий, разрешенных к применению при разработке (модернизации), производстве и эксплуатации аппаратуры сигнализации, централизации и блокировки»,

РМ РЖД 04.10 -2004 ЛУ «Положение о порядке комплектации электро-радиоизделиями,серийно выпускаемой и разрабатываемой по заданию департамента автоматики и телемеханики аппаратуры СЦБ».

Предложены основные направления технической политики в области надежности аппаратуры ЖАТ и пути их реализации в рамках разработанной с участием автора «Программы технического и технологического перевооружения хозяйства сигнализации, централизации и блокировки железных дорог на период 2002 - 2005 г.г.».

Подготовлены предложения в Программу освоения новой техники и модернизации выпускаемой продукции на 2002-2005 г.г., предложения по внедрению передовых технологий при производстве аппаратуры ЖАТ, разработаны рекомендации по повышению качества выпускаемой продукции и организации гарантийного и послегарантийного сервисного обслуживания аппаратуры ЖАТ.

Результаты диссертационных исследований (разработанные математические модели и методики, обобщенная структура базы знаний информационно-аналитической системы диагностирования и методика ее использования для подготовки инженерно-технического персонала) реализованы в следующих научных организациях и учебных заведениях:

1) Научно-исследовательском институте Авиационного оборудования,

2) Серпуховском ВИ РВ в учебном процессе на кафедре № 32 при проведении лекционных и групповых занятий по дисциплине «Техническая диагностика»,

3) Серпуховском ВИ РВ в учебном процессе на кафедре № 32 при проведении групповых занятий по дисциплинам «Эксплуатация специальных технических объектов» и «Автоматизированные системы контроля».

На основании полученных результатов целесообразно продолжить исследования по совершенствованию научно-методической базы информационно-аналитической системы анализа отказов аппаратуры ЖАТ по следующим научным направлениям:

Исследование принципов формализации знаний и опыта высококвалифицированных специалистов по анализу причин отказов аппаратуры ЖАТ, с целью разработки эффективных процедур формализации информации предметной области.

Дальнейшая проработка вопросов, связанных с программно-аппаратным обеспечением функционирования базы, знаний информационно-аналитической системы анализа отказов аппаратуры ЖАТ.

Разработка интеллектуальных датчиков, способных получить и выполнить первичное преобразование диагностической информации в форму, пригодную для обработки в информационно-аналитической системы анализа отказов аппаратуры ЖАТ.

Детальная проработка вопросов практической реализации разработанных математических методов и методик.

Дальнейшая проработка вопросов использования информационно-аналитической системы анализа отказов аппаратуры ЖАТ для решения задач подготовки квалифицированных специалистов по анализу и доказательству причин отказов аппаратуры ЖАТ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей диссертационной работе представлены материалы решения поставленной научной задачи разработки научно-методических положений как научной и практической основы при формировании баз знаний информационно-аналитической подсистемы образовательного назначения АСУ надежностью аппаратуры ЖАТ.

Свойственное современному состоянию процесса разработки аппаратуры ЖАТ противоречие, состоящее в диспропорции между высокими темпами роста сложности систем, оцениваемой количеством применяемых в них «активных» комплектующих ЭРИ и ограниченными темпами роста надежности комплектующих изделий, обуславливает высокую актуальность проблемы обеспечения надежности аппаратуры ЖАТ.

Трудности* в обеспечении требуемой надежности аппаратуры ЖАТ возрастают вследствие повышенной чувствительности планируемой к широкому внедрению в аппаратуру ЖАТ микропроцессорной - элементной базы к режимным и эксплуатационным факторам, а также к недопустимым технологическим» воздействиями.

Важнейшим научно-техническими аспектами проблемы комплексного управления надежностью аппаратуры ЖАТ являются вопросы, связанные с анализом и установлением истинных причин отказа элементов аппаратуры ЖАТ, накопления диагностической информации и использования ее в целях выработки управляющих (компенсационных) воздействий, направленных на повышение (поддержание) требуемого уровня надежности. Эффективность реализации отмеченного подхода во - многом зависит от уровня внедрения современных методов анализа и контроля технического состояния изделий электронной техники и целенаправленности обучения руководителей, инженерно-технического персонала их использованию.

При анализе диагностического аспекта комплексного обеспечения управлением надежностью аппаратуры ЖАТ, с учетом- рассмотрения- конкретных проблем обеспечения функционирования системы управления надежностью' аппаратуры и практических аспектов реализации полученных знаний и данных для создания объектов аппаратуры с требуемыми технико-эксплуатационными характеристиками, обоснован комплекс задач диагностического характера, решение которых составило существо исследовательской части диссертационной работы.

Исследование антропотехнических свойств диагностической компоненты обеспечения надежности аппаратуры ЖАТ позволило установить связь между показателями качества диагностического процесса и показателями, характеризующими уровень квалификации специалистов, участвующих в анализе и установлении истинных причин отказов аппаратуры ЖАТ [соотношения (1.3), (1.4)].

С учетом достигнутых результатов исследования в качестве направления для преодоления сложившейся проблемы избран подход, в основе которого лежит идея интеллектуализации процесса анализа причин отказов и построения ИАС, реализующей функции подготовки квалифицированных специалистов по диагностике и анализу причин отказов аппаратуры ЖАТ.

В результате решения обоснованного в диссертации . комплекса задач автором получены следующие результаты.

Произведена классификация интеллектуальных систем по различным признакам. Анализ показал, что к настоящему времени основными системами; представления знаний являются: продукционные правила, семантические сети, логика предикатов, модель доски объявлений, фреймовые системы, нечеткие системы, системы распознавания образов.

С учетом результатов анализа основных способов реализации интеллектуальных систем (см. п. 1.4) разработана концепция построения базы знаний; ИАС анализа причин отказов аппаратуры ЖАТ, одним из назначений которой является создание обучающей среды для подготовки квалифицированных специалистов по анализу и диагностике причин отказов аппаратуры ЖАТ. В соответствии с нею база знаний должна обладать свойством,адаптации ивключать две основные составляющие: базу эвристических знаний и базу эмпирических знаний. База эвристических знаний реализует функции по формализации и обработке знаний и опыта специалистов. В рамках базы эвристических знаний также может быть формализована детерминированная информация по анализу причин отказов, содержащаяся в НТД. В свою очередь, реализация прагматического потенциала эмпирической информации; физико-технического характера может быть осуществлена в рамках базы эмпирических знаний; Под эмпирическими знаниями понимается полученная в результате диагностических экспериментов информация, отражающая стохастическую взаимосвязь между физико-техническими свойствами и характеристиками исследуемого объекта.

Проведено обоснование необходимости применения диагностических методов, в основе которых лежит физико-технический анализ причин отказов аппаратуры ЖАТ. Такой подход позволяет получить достоверную информацию о возникновении и развитии • деградационных процессов, приводящих к отказам, и как следствие выработке управляющих решений; способствующих, в конечном счете, повышению качественных и надежностных показателей аппаратуры ЖАТ.

Сформулированы общие, требования к. системе в виде совокупности принципов. Формирование этих принципов осуществлено на основе физико-технического подхода к проведению анализа причин отказов аппаратуры ЖАТ, с учетом результатов анализа передовой зарубежной и отечественной практики решения проблем надежности, собственного опыта работы автора, полученного при решении проблем надежности конкретных образцов аппаратуры ЖАТ.

Разработан комплекс алгоритмов и методик, реализующий обоснованный выше методологический подход. Алгоритмы проведения анализа отказов аппаратуры ЖАТ и комплектующих ее ЭРИ и методика анализа отказов ЭРИ, обеспечивающая установление видов и физических механизмов отказов ЭРИ, представляют собой научно-методический базис реализации базы знаний информационно-аналитической системы анализа и установления причин отказов аппаратуры ЖАТ.

Сформулированы принципы выбора технических средств и их характеристик для проведения анализа отказов, обеспечивающие необходимую глубину, достоверность и оперативность анализа. Разработаны общие требования к составу технических средств для исследования физических причин отказов, приведены обобщенные технические характеристики средств анализа применительно к различным группам ЭРИ.

Рассмотрены вопросы организации сбора и обобщения информации о надежности; и качестве аппаратуры ЖАТ и ее элементов. Предложена структура информации о качестве и надежности аппаратуры ЖАТ с учетом:

1) причинно-следственной цепи развития событий, результатом которых является отказ аппаратуры или ЭРИ;

2) модельного описания отказавшей аппаратуры или ЭРИ;

3) особенностей процесса получения информации об отказе аппаратуры и ЭРИ при анализе;

4) модельного описания процессов разработки, производства и эксплуатации аппаратуры и ЭРИ.

Сформулированы принципы создания и ведения; базы данных о видах и причинах отказов аппаратуры ЖАТ, а также основные требованиями к ним. Рассмотрены вопросы систематизации, классификации и структурирования информации для включения ее в базы данных. Предложена структура предметной области о видах и причинах отказов аппаратуры ЖАТ и комплектующих ее ЭРИ, объединяющей базы данных по накопленной информации об отказах; аппаратуры ЖАТ и комплектующих ее ЭРИ.

С учетом предназначения информационно-аналитической системы анализа причин отказов аппаратуры ЖАТ, состоящего в решении диагностических задач, содержание которых может быть определено как формирование по ряду косвенных признаков стратегии физико-технического исследования отказавшей аппаратуры ЖАТ и установление причины неисправности ее отказа на основании анализа полученной в ходе этого исследования диагностической информации; а также в подготовке персонала к проведению работ по анализу причин отказов аппаратуры ЖАТ, определены основные принципы построения и функционирования базы знаний информационно-аналитической системы анализа отказов аппаратуры ЖАТ. Ими являются: принцип- прецедентности при. получении диагностической; информации, принцип адаптивности при сборе, классификации и систематизации диагностической информации в базе знаний информационно-аналитической системы анализа причин отказов аппаратуры ЖАТ, принцип: открытости системы, предусматривающий возможность совершенствования и пополнения базы знаний, принцип модульности при построении, предусматривающий реализацию отдельных алгоритмов функционирования системы в виде функционально независимых модулей, принцип когниктив-ности при обучении; предусматривающий в составе системы наличие процедур дружественного и конструктивного взаимодействия:

Обоснованы подходы к использованию базы знаний информационно-аналитической системы анализа и установления причин отказов в целях подготовки квалифицированных специалистов: как информационно-справочной системы, реализующей функции предоставления контекстно-зависимого информации, как информационно-поисковой системы, обеспечивающей поиск и извлечение требуемых фактов и объяснения закономерностей по запросу, как дидактического инструмента и формализма представления знаний, позволяющего даже квалифицированному персоналу более глубоко и полно осознать структуру знаний предметной области, связанной с анализом и установлением причин отказов в аппаратуре ЖАТ.

Обоснован комплекс направлений использования диагностической информации, обеспечиваемой информационно-аналитической системой анализа и установления причин отказов ЖАТ, для выработки управляющих решений в рамках комплексного подхода к повышению качества и надежности аппаратуры ЖАТ на различных этапах ее жизненного цикла.

1. Автоматический поиск неисправностей / Мозгалевский А.В., Гаскаров Д.В.^Глазунов Л.П., Ерастов В.Д. Л.: Машиностроение, 1967.-265 с.

2. Адаптивные фильтры: Пер. с англ. / Под ред. К.Ф.Коуэна и П.М.Гранта. М.: Мир, 1988. - 392 с.

3. Аксенов В.Е. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Серпухов: СВВКИУ РВ, 1988. - 451 с.

4. Аксянов И.М. Инновационные, информационные и коммуникационные технологии в подготовке специалистов (в системе среднего профессионального образования). Москва: Изд-во РАО, 2004. — 100 с.

5. Алгоритмы и программы восстановления зависимостей / Под ред. В.Н.Вапника. М.: Наука, 1984. - 816 с.

6. Александровская Л.Н., Афанасьев А.П., Лисов А.А. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем. — М.: Логос, 2003. 208 с.

7. Александровский Н.М., Егоров С.В., Кузьмин А.В. Адаптивные системы автоматического управления сложными технологическими процессами. — М.: Энергия, 1978. 272 с.

8. Арбиб М.А., Мейс Дж.Э. Основание теории систем, разложимые системы. Математические методы в теории систем: Пер. с англ. / Под ред. Ю.И.Журавлева. М.: Мир, 1979. - С. 5 - 48.

9. Артеменко Е.А. Основы построения автоматизированных систем контроля и управления сложными техническими объектами. М.: МО СССР, 1975.-304 с.

10. Базы знаний интеллектуальных систем / Т.А.Гаврилова, В.Ф.Хорошевский. СПб.: Питер, 2000. - 384 с.

11. Безродный Б.Ф. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Серпухов: СВВКИУ РВ, 1997. - 306 с.

12. Безродный Б.Ф., Талалаев В.И. Пути повышения качества и надежности выпускаемой аппаратуры СЦБ и технологической связи // Автоматика связь информатика. 2002. - № 6.

13. Беляев Ю.К. Вероятностные методы выборочного контроля. — М.: Наука, 1975.-266 с.

14. Бережной В.П., Дубицкий Л.Г. Выявление причин отказов РЭА. М.: Радио и связь, 1983. - 232 с.

15. Бессонов А.А., Загашвили Ю.В., Маркелов А.С. Методы и средства идентификации динамических объектов. Л.: Энергоатомиздат, 1989. -280 с.

16. Биргер И.А. Техническая диагностика. М.: Машиностроение, 1978; -240 с.

17. Богомолов A.M., Твердохлебов В.А. Диагностика сложных систем. — Киев: Hayкова Думка, 1974.

18. Бонгард М.М. Проблема узнавания. М.: Наука, 1967. — 320 с.

19. Браверман Э.М., Мучник И.Б. Структурные методы обработки эмпирических данных. М.: Наука, 1983. - 464 с.

20. Браун Р., Мэзон Р. и др. Исследование операций: Пер. с англ. М.: Мир, 1981.-Т. 2.-677 с.

21. Броудай И. Мерей Дж. Физические основы микротехноогии. Пер. с англ. М.: Мир, 1995. - 496 с.

22. Буков В.Н. Адаптивные прогнозирующие системы управления полетом. -М.: Наука, 1987.-232 с.

23. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978. -400 с.

24. Вапник В.Н. Восстановление зависимостей по эмпирическим данным. -М.: Наука, 1979.-448 с.

25. Васильев В.И. Распознающие системы: Справочник. 2-е изд., перераб. и доп. - Киев: Наукова думка, 1983. - 424 с.

26. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: Учеб. для вузов. М.: Высш.шк., 1998.-576 с.

27. Верхаген К., Дейн Р., Грун Ф. и др. Распознавание образов: состояние и перспективы / Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1985. - 104 с.

28. Видениекс П.О., Вентиньш Я.Я., Кривченков А.А. Проблемно-ориентированные микропроцессорные системы в производстве РЭА. М.: Радио и связь, 1987. - 296 с.

29. Волков Л. И. Управление эксплуатацией летательных комплексов: Учеб. пособие для втузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1987. -400 с.

30. Волосов С.С., Гейлер З.Ш. Управление качеством продукции средствами адаптивного контроля. М.: Изд-во стандартов, 1989. -263 с.

31. Выявление экспертных знаний (процедуры и реализации) / О.И. Ларичев, А.И. Мечитов, Е.М.Мошкевич, Е.М.Фуремс. М.: Наука, 1989. - 128 с.

32. Гаврилова Т.А., Червинская К.Р. Извлечение и структурирование знаний для экспертных систем. М.: Радио и связь, 1992. - 200 с.

33. Глазунов Л.П., Смирнов А.И. Проектирование технических систем диагностирования. -Л.: Энергоатомиздат, 1982. 168 с.

34. Глудкин О.П. Методы и устройства испытаний РЭС и ЭВС. М.: Высш. шк., 1991.-332 с.

35. Гольдман Р.С., Чипулис В.П. Техническая диагностика цифровых устройств. М.: Энергия, 1976. - 224 с.

36. Горелик А.Л., Скрипкин В.А. Методы распознавания. М.: Высш. шк., 1984.-208 с.

37. Гренандер У. Лекции по теории образов: В 3-х томах / Пер. с англ. М.: Мир, 1979.-Т. 1.-383 е., 1981.-Т. 2-448 е., 1983.-Т. 3 -430 с.

38. Гришин В.Н., Дятлов В.А. и др. Модели, алгоритмы и устройства идентификации сложных систем. Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 104 с.

39. Гуляев В.А., Кудряшов В.И. Автоматизация наладки и диагностирования микроУВК. М.: Энергоатомиздат, 1992. - 256 с.

40. Данилюк С.Г. Автоматизированные системы контроля. Учебное пособие. Серпухов: МО РФ, 1998. - 96 с.

41. Данилюк С.Г. Вероятностно-лингвистический метод диагностирования. Учебное пособие. Серпухов: МО РФ, 1998. - 96 с.

42. Данилюк С.Г. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Серпухов: СВИ РВ, 2000. - 467 с.

43. Данилюк С.Г. Метод абдуктивного контроля качества функционирования сложных технических систем / Сб. докладов V Международной научно-технической конференции. Воронеж: НИИ Связи, 1999. - С. 1318 -13231

44. Данилюк С.Г., Романенко Ю.А. Метод формализации нечеткой информации для диагностической экспертной системы аппаратуры радиосвязи // Электросвязь. 1997. - № 1. - С. 32 - 34.

45. Данилюк С.Г., Романенко Ю.А. Теоретические основы применения лингвистических переменных в диагностических моделях дискретных объектов // Измерительная техника. — 1997. № 1. - С. 13 — 16.

46. Деду с Ф.Ф. Обобщенный спектрально-аналитический метод обработки информационных массивов. М.: Машиностроение, 1999.

47. Дедус Ф.Ф., Воронцов В.Б. Диагностика непрерывных систем с использованием ортогональных фильтров/ Техническая диагностика. -«Труды I Всесоюзного совещания по технической диагностике». М.: Наука, 1972.-С. 103 - 108.

48. Деев В.В., Плюснин А.Ю., Тенетко В.А. Основы построения распознающей многофункциональной системы контроля и диагностики состояний корабельной техники. М.: Изд-во Академ. Военных наук, 1998. -221 с.

49. Диагностирование изделий. Общие требования: ГОСТ 27518.87. Введ. 01.01.89. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 6 с.

50. Диллон Б., Сингх Ч. Инженерные методы обеспечения надежности систем: Пер. с англ. М.: Мир, 1984. - 318 с.

51. Дисперсионная идентификация / Под ред. Н.С.Райбмана. М:: Наука, 1981.- 336 с.

52. Дмитриев А.К., Мальцев П.А. Основы теории построения и контроля сложных систем. JL: Энергоатомиздат, 1988. - 192 с.

53. Дмитриев А.К., Юсупов P.M. Идентификация и техническая диагностика. -JL: ВИКИ им. Можайского, 1987.-521 с.

54. Долгов В.А., Касаткин А.С., Стретенский В.№ Радиоэлектронные автоматические системы контроля (системный анализ и методы реализации). Под ред. В.Н.Стретенского. М.: Сов. радио, 1978 — 384 с.

55. Дружинин В.В., Конторов Д.С. Проблемы системологии (проблемы теории сложных систем). — М.: «Советское радио», 1976. 296 с.

56. Ежкова И.В., Поспелов Д.А. Принятие решений при нечетких основаниях. I. Универсальная шкала // Изв. АН СССР. Техн. . кибернетика: 1977. -№ 6. - С. 3 - 11.

57. Емелин Н.М., Новиков Н.Н., Павлов А.А. и др. Подход к построению автоматизированных систем контроля сложных объектов / Цифровые модели в проектировании и производстве РЭС. Межвуз. сб. научн. тр. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2000. - Вып. 9. - 260 с.

58. Журавлев Ю.И. Об алгебраическом подходе к решению задач распознавания или классификации. Проблемы кибернетики. — М.: Наука, 1978. — Вып. 33.

59. Заде JT.A. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений. М.: Мир, 1976. - 168 с.

60. Защита радиоэлектронной аппаратуры от влияния климатических условий / Под ред. Г.Юбиша, пер.с нем. — М.: «Энергия», 1970. — 368 с.

61. Искусственный интеллект: Справочник: в 3-х кн. / Под ред. Э.В.Попова. -М.: Радио и связь, Кн.1: Системы общения и экспертные системы. — 1990. -440 с.

62. ИСО 9000 — 4: 1993. Стандарты в области административного управления качеством. Часть 4. Руководство по управлению программой обеспечения надежности.

63. Испытания радиоэлектронной, электронно-вычислительной аппаратуры и испытательное оборудование: Учебное пособие для вузов7 О.П.Глудкин, А.Н.Енгалычев, А.ШСоробов, Ю.В.Трегубов; под ред. А.И.Коробова. М.: Радио и связь, 1987. - 272 с.

64. Каган Б.М., Мкртумян И.Б. Основы эксплуатации ЭВМ. — М.: Энергоатом-издат, 1988.-432 с.

65. Кайнов В.М., Новиков В.Н., Безродный Б.Ф. Методические основы входного контроля комплектующих электрорадиоизделий при изготовлении аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики // Контроль. Диагностика. — 20041 — № 8. — С. 62 64.

66. Кайнов В.М., Новиков В.Hi, Безродный Б.Ф. Оценка требуемой безотказности элементов защиты от электроперегрузок // Контроль. Диагностика. 2004. - № 10. - С. 51 - 52.

67. Калман Р., Фалб П., Арбиб М. Очерки по математической теории систем: Пер. с англ. М.: Мир, 1971. - 400 с.

68. Карибский В.В., Пархоменко П.П:, Согомонян Е.С. Техническое диагностирование объектов контроля. — М.: Энергия, 1967. 80 с.

69. Коллакот Р. Диагностика повреждений: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. — 512 с.

70. Контроль и функционирование больших систем / Под. ред. Г.П.Шибанова. М.: Машиностроение, 1977. - 360 с.

71. Концепция сертификации систем обеспечения надежности сложной наукоемкой продукции/ В.В.Барабанов, М.Г.Захаров, Н.П.Крель идр.// Проблемы продвижения продукции и технологий на внешний рынок. Спец. вып., 1997.

72. Концепция стандартизации в области надежности// Надежность и контроль качества. 1997, № 1.

73. Кострыкин А.И. Диагностика дискретных устройств логическими методами. МО СССР, 1973. - 71 с.

74. Коутиньо Дж. де С. Управление разработками перспективных систем. М. Машиностроение, 1982.

75. Кофман А. Введение в теорию нечетких множеств. М.: Радио и связь, 1982.-432 с.

76. Ксенз С.П. Диагностика и ремонтопригодность радиоэлектронных средств. М.: Радио и связь, 1989. - 248 с.104: Кузнецов П.И., Пчелинцев Л.А. Последовательное обучение систем диагностики. -М.: Энергоатомиздат, 1987. 112 с.

77. Ларичев О.И., Стернин МЛО. Человеко-машинные методы решения многокритериальной задачи о назначениях: Моделирование поведения и интеллекта // Автоматика и телемеханника. 1998. - № 7. С. 135 - 156.

78. Лорьер Ж.-Л. Системы искусственного интеллекта: Пер. с франц. М.: Мир, 1991.-568 с.

79. Майоров А.В. и др. Безопасность функционирования автоматизированных объектов / А.В.Майоров, Г.К.Москатов, Г.П.Шибанов. — М.: Машиностроение, 1988.-264 с.

80. Макино Т., Охаси М., Докэ X., Макино К. Контроль качествах помощью персональных компьютеров: Пер. с японск. А.Б.Орфепова; Под ред Ю.Б.Адлера. М.: Машиностроение, 1991. - 224 с.

81. Мелихов А.Н., Берштейн Л.С., Коровин С.Я. Ситуационные советующие системы с нечеткой логикой. М.: Наука. Гл.ред. физ.-мат. лит., 1990.- 272 с.

82. Микони С.В. Общие диагностические базы знаний вычислительных систем. СПб.: СПИИРАН, 1992. - 234 с.

83. Мозгалевский А.В: Диагностирование электронных систем. — Л.: Судостроение, 1984.-224 с.

84. Мозгалевский А.В. Техническая диагностика: Непрерывные объекты: Учеб. пособ. для втузов. / А.В.Мозгалевский, Д.В.Гаскаров. М.: «Высш. шк.», 1975. - 207 с.

85. Мозгалевский А.В. Технические средства диагностирования. — Л.: Судостроение, 1984.— 207 с.

86. Мукаидоно М. Нечеткий вывод резолюционного типа // Нечеткие множества и теория возможностей. Последние достижения / Под ред. Р.РЛгера.- М.: Радио и связь, 1986. 408 с.

87. Нейлор К. Как построить свою экспертную систему: Пер с англ. — М.: Энергоатомиздат, 1991. 286 с.

88. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта / Под ред. Д.А.Поспелова. М.: Наука, 1986. - 312 с.

89. Основы технической диагностики. В 2-х книгах. Кн. 1. Модели объектов, методы и алгоритмы диагноза / В.В.Карибский, П.П.Пархоменко, Е.С.Согомонян и др.; под ред П.П.Пархоменко. М.: «Энергия», 1976.464 с.

90. Основы технической диагностики. В 2-х книгах. Кн. 1. Модели объектов, методы и алгоритмы диагноза / В.В.Карибский, П.П.Пархоменко, Е.С.Согомонян и др.; под ред П.П.Пархоменко. -М.: «Энергия», 1976. -464 с.

91. Основы эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры/ А.К.Быкадоров, Л.И.Кульбак, В.Ю.Лавриненко и др. Под ред. В.Ю.Лавриненко.- М.: Высш. шк., 1978. 320 с.

92. Осуга С. Обработка знаний: Пер. с япон. — М.: Мир, 1989. — 293 с.

93. Отчет о работе по теме: «Исследование и испытания элементной базы, анализ и контроль технологии изготовления аппаратуры СЦБ». — М., 2002 г.

94. Пампуро В.И. Прогнозирование стабильности информационных устройств. Киев.: «Техшка», 1978. - 248 с.

95. Пархоменко П.П. Диагноз технического состояния дискретных устройств методом выделения подозреваемых неисправностей // Автоматика и телемеханика. 1971.-№ 6.-С. 126- 137.

96. Пархоменко П.П. О технической диагностике. М.: Знание, 1969.-64 с.

97. Перечень Международных стандартов и проектов МС, разрабатываемых МЭК/ ТК 56 «Надежность» / Надежность и контроль качества. 1998, № 9.

98. Попов Э.В. Экспертные системы. М.: Наука, 1987. - 288 с.

99. Поспелов Д.А. Логико-лингвистические модели в системах управления. -М.: Энергоатомиздат, 1981. — 231 с.

100. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: Теория и практика. — М.: Наука, 1986. -284 с.

101. Прикладные нечеткие системы: Пер с япон. / К.Асаи, Д.Ватада, С.Иваи и др.; под ред. Т.Тэрано, К.Асаи, М.Сугэно. М.: Мир, 1993. - 386 с.

102. Программа технического и технологического перевооружения хозяйства СЦБ железных дорог на период 2002 2005 г.г. Приложение 4. «Анализ состояния безопасности движения поездов в хозяйстве СЦБ». - М., 2001 г.

103. РД 32 ЦШ 01.003 2002 «Положение о техническом надзоре разработчика и изготовителя за ходом эксплуатации вновь разработанных систем железнодорожной автоматики и телемеханики».

104. РД 32 ЦШ 01.003 2004 ЛУ «Положение о перечне электрорадиоизделий, разрешенных к применению при разработке (модернизации), производстве и эксплуатации аппаратуры сигнализации, централизации и блокировки».

105. РД РЖД 04.07 2004 ЛУ «Положение о порядке поставки электрорадиоизделий заводам-изготовителям аппаратуры сигнализации, централизации и блокировки».

106. РДВ 319.01.04 00 «Аппаратура, приборы, устройства, оборудование военного назначения. Методы математического моделирования при проектировании».

107. РДВ 319.01.07-94 «Принципы применения математического моделирования при проектировании аппаратуры».

108. РДВ 319.01.09 94 «Руководство по оценке правильности применения комплектующих ЭРИ в аппаратуре».

109. РДВ 319.02.24 99 «Аппаратура, приборы, устройства, оборудование военного назначения. Методы отбраковочных испытаний».

110. РМ РЖД 04Л0 2004 ЛУ «Положение о порядке комплектации электрора-диоизделиями серийно выпускаемой и разрабатываемой по заданию департамента автоматики и телемеханики аппаратуры СЦБ».

111. Северцев Н.А. Надежность сложных систем в эксплуатации и отработке: Учеб. пособие для вузов. М.: Высш.шк., 1989. - 432 с.

112. Соловьев Н.А. Тесты (теория, построение, применение). Новосибирск: Наука, 1978.- 189 с.

113. Технические средства диагностирования: Справочник / В.В.Клюев, П.П.Пархоменко, В.Е.Абрамчук и др.; Под общ. ред. В.В.Клюева. — М.: Машиностроение, 1989. 672 с.

114. Толковый словарь по искусственному интеллекту / А.Н.Аверкин, М.Г.Гаазе-Раппопорт, Д.А.Поспелов. М.: Радио и связь, 1992. — 256 с.

115. Управление качеством электронных средств: Учеб. для вузов / О.П.Глудкин, А.И.Гуров, А.И.Коробов и др.; под ред. О.П.Глудкина. -М.: Высш. шк., 1994.-414 с.

116. Федулов А.А., Федулов Ю.Г., Цыгичко В .Н. Введение в теорию статистически ненадежных решений. М.: Статистика, 1979. - 279 с.

117. Фокин Ю.Г. Оператор-технические средства: обеспечение надежности. — М.: Воениздат, 1985. 192 с.

118. Фомин Я.А., Безродный Б.Ф. Адаптивные системы контроля изделий микроэлектроники на ПЭВМ. — М.: Издательство стандартов, 1993. 204 с.160: Фомин Я. А., Савич А.В1 Оптимизация распознающих систем. М.: Машиностроение, 1993. — 288 с.

119. Фомин Я.А., Тарловский Г.Р. Статистическая теория распознавания образов. — М.: Радио и связь, Л986. — 264 с.

120. Фролов В.Н., Львович Я.Е., Меткин Н.П. Автоматизированное проектирование технологических процессов и систем производства РЭС. -М.: Высш. шк., 1991. -463 с.

121. Чипулис В.П., Шаршунов С.Г. Анализ и построение тестов цифровых программно-управляемых устройств. М.: Энергоатомиздат, 1992. - 224 с.

122. Эволюция МЭК/ ТК 56 «Надежность» / Надежность и контроль качества. 1997, №1.

123. Эффективность и надежность сложных систем. — М. Машиностроение, 1977.

124. Яблонский А.И. Процесс усложнения системы // Системные исследования. Методологические проблемы. М.: Наука, 1984. — С. 52 - 65.

125. Яблонский С.В. Введение в дискретную математику: Учебное пособие. -М.: Наука, 1979.-272 с.

126. Яблонский С.В., Чегис И.А. Логичекие способы контроля работы электрических схем: Труды математического института им. В.А.Стеклова, т. 51, изд. АН СССР, М., 1958, с. 270 - 360.

127. A prototyp expert system for fault diagnosis in electronic device / Wawryn K., Zinka W. // Eur. Conf. Circuit Theory and Des., Brighton, 5-8 Sept., 1989.: ECCTD'89. London, 1989. - P. 677 - 680.

128. An expert systems for diagnosis of electronic equipment using structural model and troubleshooting neuristics / Ng C.K., Chow K.P. // TENCON'89.: 4th1. J *)

129. EE Reg, 10 Int. Conf. "Inf. Technol. 90's: E с , Energy, Electron., Comput., Commun.", Bombay, 22 24 Nov, 1989. - New York (N.Y.), 1989. - P. 669 -673.

130. Bodie J. Automated Satellite Carrier Monitoring Systems. — MTTS 85, London, 1985, P. 128- 132.

131. Dubois D., Prade H. Towards the Analysis and the Synthesis of Fuzzy Mappings // Fuzzy Sets and Possibility Theory: Recent Developments / Ed. R.R.Yager. N.Y.: Pergamon Press, 1982. - P. 316 - 326.

132. Fuzzy Logic und neuronale Netze in der Maschinendiagnose / Kruger J., Su-walski I. // ZwF. 1992. -№11. - P. 611 - 615.

133. Geyer-Schulz A. On learning in a fuzzy rule-based expert system // Kyber-netika. 1992: -№ 2. - P. 33 - 36.

134. Kickert W., Mamdani E.H. Analysis of a fuzzy logic controller// Fuzzy Sets and Systems. 1978.-V. l.-P. 29 -44.

135. Les systemes experts de diagnostic // Rev. polytechn. 1991. - № 11. - Pi 1185 -1189.

136. Mizumoto M., Zimmermann H.I. Comparison of fuzzy reasoning methods // Fuzzy Sets and Systems. 1982. - V. 8. - P. 253 - 283.

137. Modern approaches to system/sensor fault detection and diagnosis / Tzafestas S., Watanabe K. // Journal A. 1990. - 31, № 4. - P. 42 - 58.

138. Neural networks and fuzzy logic, tools of promise for controls / Mc Cusker Tom // Contr. Eng. 1990. - 37, № 6. - P. 84 - 85.

139. Padmini S., Diwakar M., Rathod N., Bairi B. Expert system development (ESD) shell // BARC Rept. / Gov. India. Bhabha Atom. Res. Cent. -1991. -№ E010. P. 1 -40.

140. Sistemi esperti per la diagnostica / Zoly Giorgio // Autom. oggi. 1991. - 9, № 110-P. 110-118.

141. Snouresht R. Learning and decision-making for intelligent control systems // Proc. Amer. Contr. Conf., San Diego, Calif., 1990. Vol. 1. P. 985 - 987.

142. Fukami S., Mizumoto M., Tanaka K. Some considerations on fuzzy conditional inferences // Fuzzy Sets and Systems. 1980. - V. 4. - P. 243 - 273.

143. Zadeh L.A. Approximate reasoning in fuzzy logic // Proc. Int. Conf. on Artif. Intell. Tokyo, 1979.