автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Исследование и разработка методов повышения эффективности распределенных автоматизированных систем для технологических испытаний в приборостроении

На правах рукописи Экз. №

Казак Дмитрии Семенович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ В ПРИБОРОСТРОЕНИИ

Специальность 05.13.06 -"Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами" (в области приборостроения).

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2009 г.

003481859

Работа выполнена на кафедре "Информатика н программное обеспечение вычислительных систем" Московского государственного института электронной техники (технический университет)

Научный руководитель : доктор технических наук, профессор,

Л.Г. Гагарина

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Бондаревский А.С.

кандидат технических наук Каратыгин С.А.

Ведущая организация: ГУП НПЦ «ЭЛВИС».

Защита диссертации состоится " 2. У" 2009 г.

в _часов на заседании диссертационного совета Д.212.134.04 при

Московском государственном институте электронной техники (техническом университете) по адресу : 124498, Москва, Зеленоград, проезд 4806, д.5, МИЭТ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭТ .

Автореферат разослан "_"_2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д.212.134.04 доктор технических наук, профессор

А.И. Погалов

Общая характеристика работы

С ростом требований к качеству продукции высокотехнологичных отраслей промышленности возросли требования к точности и достоверности автоматизированных технологических испытаний (ТИ), при этом первоочередной задачей является определение технического состояния изделия (с указанием при необходимости места, вида и причины возникновения дефектов). Широкий динамический диапазон изменения величин, подлежащих ТИ, влечет за собой увеличение числа операций ТИ, что приводит к увеличению числа определяющих параметров.

Обеспечение высокого качества изделий приборостроения всегда было и остается актуальнейшей задачей. Ее решению во многом способствовало применение вероятностно - статистических методов, на которых основаны методы оптимального статистического контроля, расчета надежности сложных систем, оптимизации технического обслуживания. Однако непосредственный статистический анализ качества возможен далеко не всегда, поэтому значение научного подхода к проблеме повышения качества технологических испытаний в целом неуклонно возрастает.

Кроме того, необходимость повышения качества ТИ требует непрерывного совершенствования методов технической диагностики, а значит, и разработки новых методик испытаний.

Разнообразие номенклатуры, параметров и функций электронных приборов и устройств, дополнительные затраты из-за усложнения и миниатюризации приборов также свидетельствуют о необходимости и своевременности автоматизации ТИ. Необходимость создания высокоэффективных автоматизированных испытательных систем обусловлено отсутствием серийно выпускаемого оборудования для ТИ и современными возможностями агрегатирования устройств вычислительной, измерительной техники и специализированных аппаратных и программных средств.

Одним из важнейших требований, предъявляемых к автоматизированным системам технологических испытаний, является их отказоустойчивость и возможность эффективного выявления отказов. Для АСТИ характерно рассредоточение по узлам (компьютерам) задач и функциональных ресурсов (ФР). В связи с ограниченной кратностью резервирования задач и функциональных ресурсов при обеспечении отказоустойчивости АСТИ должны решаться задачи распределения задач и ФР между компьютерами и их перераспределения в случае возникновения отказов.

Результаты исследований, направленных на создание автоматизированных систем контроля, разработку теоретических основ, методов и средств проведения технологических испытаний изложены в работах отечественных и зарубежных ученых: Петрова Б.Н., Амосова Н.В., Темникова Ф.Е., Орнатского П.П., Новицкого П.В., Цапенко М.П., Бус-ленко Н.П., Ушакова И.А., Бондаревского A.C., Гнеденко Б. В., Данилина Н.С., Сретенского В.Н., Шмидта Н., Барлоу Р. и др. Проблемами развития теории испытаний и созданием контрольно-диагностических систем занимаются ведущие ученые и разработчики НИЦ ЦИАМ, НТЦ «Лидер», ЗАО НПО "Сенсор", "Druck", "Unomat", ФГУП ММПП "Салют", Научно- технический центр «Техническая диагностика и прецизионные измерения», Научно-производственное предприятие "ТестЭлек-тро", ФНПЦ "НИИ комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем" и многие другие.

Несмотря на значительные успехи, достигнутые в этой сфере, можно сказать, что существующие АСТИ не являются универсальными и ориентированы на достаточно узкую сферу применения. Не создан строгий программно-математический аппарат, до сих пор остаются открытыми вопросы, связанные с математической формализацией задачи выбора программно-аппаратной платформы, созданием эффективных механизмов обработки информации при проведении технологических испытаний; разработкой моделей обнаружения отказов и методов тестирования работоспособности систем. Таким образом, актуальными являются исследования, направленные на разработку методов повышения эффективности распределенных автоматизированных систем для технологических испытаний в приборостроении.

Цель работы заключается в развитии теории автоматизированных технологических испытаний, разработке методов и алгоритмов эффективной обработки информации при проведении технологических испытаний, создании методов и средств повышения отказоустойчивости проведения ТИ, разработке имитационных моделей процесса технологических испытаний.

Задачи исследований. Для достижения целей диссертационной работы необходимо решение следующих научных задач:

- разработка формализованного математического аппарата для обоснованного выбора программно-аппаратной платформы АСТИ;

- разработка моделей и алгоритмов эффективной обработки информации при проведении технологических испытаний;

- разработка моделей обнаружения отказов, методик и алгоритмов

тестирования работоспособности систем;

- имитационное моделирование и экспериментальная проверка разработанных научных положений, технических разработок и методов.

Методы исследования. Решение основных задач диссертационной работы основано на использовании методов математического анализа, теории вероятностей, статистических гипотез, массового обслуживания, математической статистики, дифференциального и интегрального исчисления.

Научная новизна. В диссертации содержится совокупность научно обоснованных технических разработок, направленных на создание методов и средств повышения эффективности автоматизированных систем технологических испытаний, имеющих существенное значение для повышения быстродействия и качества обработки информации при проведении технологических испытаний, повышения эффективности проведения тестовых испытаний и выявления отказов.

При проведении исследований в рамках данной диссертационной работы получены новые научные результаты:

- предложена аналитико-математическая четырехуровневая формализация функциональной структуры АСТИ;

- предложен математический аппарат для расчета интенсивности информационных потоков в системе;

- разработаны математические модели оценки производительности центрального процессора, объема оперативной памяти и быстродействия автоматизированных систем, позволяющие обоснованно выбрать программно-аппаратные средства АСТИ по критерию экономической эффективности;

- на основе предложенных моделей разработана методика выбора вычислительных ресурсов системы;

- разработана модель состояний автоматизированных систем для технологических испытаний и обоснована необходимость введения в состав систем непрерывно работающих устройств контроля и диагностики для выявления отказов, а также уменьшения вероятности поступления требований за счет спорадической передачи сообщений;

- предложен способ спорадической передачи информационных сообщений в АСТИ и метод кластеризации датчиков, обеспечивающие снижение интенсивности передаваемой информации на 1-2 порядка;

- на основе концепции редеющих импульсных потоков совместно с теорией регрессионного анализа предложена методика определения ожидаемого числа отказов при технологических испытаниях;

- предложены способ обнаружения и поиска единичного отказа, а также алгоритм полного тестирования элементов системы по критерию минимального времени поиска отказавшего элемента в АСТИ;

- разработана имитационная модель процесса технологических испытаний для шести функциональных компонентов АСТИ и 12 технологических операций, на основе которой определены аппаратные требования к наиболее загруженному компоненту- центральной рабочей станции : процессор Intel Р4 1700 MHz, ОЗУ- 1024 Мб, ПЗУ- 40 Гб;

- разработан контрольно-экспериментальный стенд, предназначенный для динамической автономной поверки и диагностики функциональных устройств АСТИ, и предложена методика поверки и диагностики основных функциональных устройств системы.

Практическая значимость работы состоит в разработке методов повышения эффективности автоматизированных технологических испытаний приборов и систем управления сценическим освещением театральных и концертных сцен, выпускаемых серийно фирмой ООО "Дуэт Ко" под торговой маркой "Green Town Light" (сертификаты соответствия № РОСС RU.AE68.B 11492, № РОСС RU.ME28.B01637, № РОСС RU.ME28.B01639).

Разработанные технические решения делают возможным их применение для создания высокоэффективных автоматизированных систем для технологических испытаний в приборостроении, авиационной промышленности, энергетике, микроэлектронике и др.

Предложенная методика определения ожидаемого числа отказов при технологических испытаниях была апробирована в процессе ТИ микроконтроллеров Infineon 40 МГц, используемых при разработке цифровых диммерных блоков DD12-16A (децимальный номер ЮКМЕ 2.940.33905), DD16-16A (децимальный номер ЮКМЕ 2.940.339-11), обеспечила повышение быстродействия до 25% и позволила обоснованно спланировать гарантийное обслуживание и подтвердить индивидуальный показатель надежности изделий.

Разработана экспериментальная методика и алгоритм контроля основных функциональных характеристик системы и экспериментально подтверждено, что предложенные способы информационных обменов обеспечивают повышение их эффективности примерно в 3 раза.

Достоверность определяется корректным применением теории логического синтеза схемотехнических структур и алгоритмов, подтвержденных данными экспериментальных испытаний АСТИ. Теоретиче-

ские предложения и расчеты автора в соответствии с впервые выведенными соотношениями по повышению эффективности информационных обменов за счет спорадической обработки сообщений характеризуются высокой степенью сходимости с результатами измерений при имитационном моделировании.

Личный вклад автора. Все основные результаты получены автором лично. Главными из них являются:

- формализация функциональной структуры АСТИ, включающая четыре уровнях детализации: функциональных задач, функций системы, общих и частных функций устройств;

- математический аппарат для расчета интенсивности информационных потоков в системе и ее функциональных компонентах;

- математические модели оценки производительности центрального процессора, объема оперативной памяти и быстродействия автоматизированных систем;

- методика выбора вычислительных ресурсов системы по критерию экономической эффективности;

- модель состояний автоматизированных систем для технологических испытаний;

- способ автоматизированного спорадического контроля параметров при проведении технологических испытаний;

- методика определения ожидаемого числа отказов и расчета структуры ЗИП для невосстанавливаемых элементов автоматизированной системы для технологических испытаний;

- способ обнаружения и поиска отказов, а также алгоритм полного тестирования элементов системы по критерию минимального времени поиска отказавшего элемента в АСТИ;

- имитационная модель процесса технологических испытаний;

- контрольно-экспериментальный стенд, предназначенный для динамической автономной поверки и диагностики функциональных устройств системы, методика поверки и диагностики основных функциональных устройств системы.

-автор диссертации принимал активное участие в разработке требований и методик испытаний автоматизированных систем для технологических испытаний светотехнического оборудования. Внедрение результатов работы.

- в контрольно-экспериментальный стенд (децимальный номер ЮКМЕ2.940.400), предназначенный для автономной проверки и диаг-

ностики функциональный устройств системы контроля и диагностики оборудования, выпускаемого предприятием ООО "ЭЛИС ПЛЮС", с использованием тестеров стандартного (DMX-512) цифрового сигнала, тестового ПО и ПЭВМ;

- при разработке и тестовых испытаниях цифровых диммерных блоков DD12-16A (децимальный номер КЖМЕ 2.940.339-05), DD16-16A (децимальный номер ЮКМЕ 2.940.339-11), выпускаемых серийно фирмой ООО "Дуэт Ко" под торговой маркой "Green Town Light", предназначенных для плавного регулирования освещенности на театральных и концертных сценах. Внедрение выполнялось в рамках регламентной эксплуатации в составе системы управления сценическим освещением концертного зала ФГОУ ВПО "Орловский государственный институт искусств и культуры " в соответствии с Госконтрактом №30 от 13.11.2007;

- учебный процесс кафедры ИПОВС Московского государственного института электронной техники.

Все работы по реализации и внедрению проводились под руководством или при непосредственном участии автора.

Диссертационная работа проводилась с целью достижения результатов, соответствующих " Приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники Российской Федерации " и решению проблем " Критических технологий Российской Федерации ". На защиту выносятся :

- формализация функциональной структуры АСТИ;

- методика расчета интенсивности информационных потоков в системе и ее функциональных компонентах;

- математические модели оценки производительности центрального процессора, объема оперативной памяти и быстродействия автоматизированных систем;

- методика выбора вычислительных ресурсов системы по критерию экономической эффективности;

- модель состояний автоматизированных систем для технологических испытаний;

- способ автоматизированного спорадического контроля параметров при проведении технологических испытаний;

- способ эффективного обнаружения и поиска отказов, алгоритм полного тестирования элементов системы по критерию минимального времени поиска отказавшего элемента в АСТИ;

- имитационная модель процесса технологических испытаний;

- контрольно-экспериментальный стенд, методика поверки и диагностики основных функциональных устройств системы;

-результаты имитационного моделирования, экспериментальных исследований и внедрения материалов диссертационной работы .

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены на научно-технической конференции "Пути повышения эффективности создания ГАП в приборостроении и микроэлектронике" (г. Москва, Зеленоград, МИЭТ, 1985 год), научно-практической конференции "Совершенствование теории и практики экономического анализа в промышленности" (г. Донецк, 1985 год), научно-технической конференции "Опыт и перспективы развития ГПС в приборостроении и микроэлектронике" (г. Москва, Зеленоград, МИЭТ, 1986 год), зональной конференции "Функционально-стоимостной анализ в обеспечении качества, снижении себестоимости продукции в ресурсосбережении" (г. Пенза, 1987 год), Всероссийской межвузовской научно-практической конференции "Актуальные проблемы информатизации. Развитие информационной инфраструктуры, технологий и систем" (г. Москва, Зеленоград, МИЭТ, 2008 год), Всероссийской межвузовской научно- технической конференции "Микроэлектроника и ин-форматика-2009" (г. Москва, Зеленоград, МИЭТ, 2009 год).

Публикации. Основные положения диссертационного исследования полностью отражены автором в 20 опубликованных печатных работах, в том числе трех статьях в ведущих научных журналах, утвержденных ВАК. Без соавторов опубликовано 12 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит 182 страницы основного текста, включая 39 рисунков, 10 таблиц, а также список литературы из 113 наименований и 3 приложения. Общий объем работы составляет 213 страниц.

Содержание работы Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются общие проблемы, цели и задачи исследования, научное и практическое значение полученных результатов, рассматривается структура диссертации и взаимосвязь отдельных глав.

В первой главе обзорного характера проведен анализ особенностей современных автоматизированных систем технологических испытаний и показана их роль при управлении качеством продукции. Создание разнообразных высокотехнологичных изделий на базе микро- и нано-технологий с увеличившейся на порядок степенью компонентной инте-

грации, с одной стороны, и повышение уровня автоматизации процессов измерения, контроля и технической диагностики с другой, привели к необходимости обработки огромных массивов информации. Проведение ТИ позволяет оперативно принимать меры по устранению причин, вызвавших появление дефектов. Таким образом, за счет автоматизации ТИ можно значительно повысить качество готового изделия.

В настоящее время вопросы выбора программно-аппаратной платформы автоматизированных систем для технологических испытаний разработаны недостаточно строго. Вместе с тем необходимость наличия аналитических методов решения этой проблемы становится все более актуальной в связи с быстро расширяющимися областями применения АСТИ в технологических процессах и производствах .

Выбор аппаратной платформы для информационных систем должен основываться на комплексном решении следующих задач: анализа функциональной структуры АСТИ с целью определения потребности системы в различных вычислительных ресурсах, необходимых в процессе ее функционирования; анализа технической структуры АСТИ с целью определения возможных для использования обрабатывающих устройств; синтеза рациональной технической структуры АСТИ, обеспечивающего необходимые для ее функционирования ресурсы при определенных ограничениях на показатели качества.

С ростом требований к качеству продукции возросли требования к точности и достоверности ТИ и первоочередной задачей является определение технического состояния (ТС) изделия (с указанием места, вида и причины возникновения дефектов). Важным требованием, предъявляемым к АСТИ, является их отказоустойчивость, что делает необходимым создание эффективных механизмов обработки информации, разработку моделей обнаружения отказов и методов тестирования работоспособности систем.

Проведенный анализ показал, что существующие АСТИ не являются универсальными и ориентированы на достаточно узкую сферу применения. Не полностью решены вопросы математического обеспечения систем, задачи синтеза структуры АСТИ с точки зрения оптимизации технико-экономических параметров и программно-аппаратной платформы. Таким образом, цель работы заключается в разработке новых подходов к повышению эффективности автоматизированных систем для технологических испытаний.

Во второй главе разработан формализованный математический аппарат для обоснованного выбора программно-аппаратной платформы

АСТИ по критерию экономической эффективности.

В работе предложена аналитико-математическая формализация функциональной структуры АСТИ, представляющая взаимосвязь функций четырех уровней детализации: функциональных задач (ФЗ), функций системы (ФС), общих и частных функций устройств.

Анализ функций каждого класса производится с точки зрения потребности в ресурсах обрабатывающих устройств (ОУ) и интенсивности потоков сообщений по всему информационному тракту АСТИ. Получены математические выражения для расчета интенсивностей потоков информации в АСТИ. Интенсивность потока ввода сообщений для У обслуживаемых объектов и /-типов ФЗ ввода определяется как:

I ] к к Ичи

Яв/ = 21 (2 + коп + кдп)х^^{Т1) + х1Щ" +—^ + , (1)

1=1 У=1 о(, V'

где коп- коэффициент ошибок оператора; х,- частота квантования сигналов от одного источника; ю,(7])- частота решения г-й функциональной задачи; кдп- коэффициент неправильного ввода информации с диспетчерского пульта, Л^ -общее количество сигналов, -количество источников аналоговой информации на у'-м объекте; - количество источников дискретной информации на у'-м объекте; 6- разрядность считываемой информации; /, -длительность вводимого импульса; кИК- разрядность накопителей числа импульсов, входящих в состав устройства ввода числоимпульсных сигналов; кк„- число каналов выдачи числоим-

пульсных сигналов одним счетчиком; /V,™ -количество источников

число-импульсных сигналов ; Ц'и -время ввода число-импульсных сигналов; куп- степень уплотнения информации.

Суммарная интенсивность вывода сообщений для V обслуживаемых объектов и /-типов ФЗ вывода определяется, как:

¿Г = ' (2)

(=1 >>=1

где -количество источников выводимой информации. Интенсивность потока сообщений обработки данных определяется, как: 2Ыдс

хобР +£»дх1М1усо1(Т1), (3)

где е"д - доля данных, требующих статистическую обработку. Интенсивность потока управляющих воздействий определяется, как:

= (4)

где £™'д - доля данных, отображающих обслуживаемые объекты, изменивших свое состояние и требующие управляющих воздействий.

Количество ОУ, способы распределения объектов и ФЗ, типы обрабатывающих устройств выбираются при синтезе структуры АСТИ. Среди всех параметров устройств ОУ выбирается по одному наиболее важному параметру каждого вида устройств по критерию экономической эффективности. Для центрального процессора (ЦП) таким параметром является его быстродействие фу, для ОЗУ— объем памяти У„. Требуемую производительность у-го типа ЦП Л-го ОУ можно определить по оценке загрузки систем с одним прибором обслуживания:

Риу = Л/Лу , (5)

Хь - средняя интенсивность поступающего на обслуживание потока заявок; - среднее время обслуживания одной заявки в V -м типе ЦП /г-го ОУ. Производительность ЦП для обработки прикладных задач системы определяется из следующего выражения:

где Хф ¿¡[ ,оу - средняя интенсивность потока сообщений, средняя длина сообщений, трудоемкость обработки бита информации и производительность используемого типа ЦП соответственно; Д- общее количество ФЗ; Fi - общее количество видов ФС, Н-общее количество ОУ. Для приближенных расчетов можно принять, что все функции управления выполняются при обработке каждого сообщения. Тогда затраты производительности на функции управления определяются, как

ЕЕ

{¡Щ/еЪ Н

Е °7о

1/ое^о

(7)

оуо - интенсивность и трудоемкость выполнения функции управления, Рв - количество функций управления. Параметр требуемой производительности /г-го ОУ, определяется как:

упр

Общий коэффициент загрузки /г-го ОУ о - ^

Фн>

г \ е

1упР

Е

Я

I °7о

^/о^о

(9)

где ф^ - производительность выбираемого типа ЦП. Из соотношения (9) можно сформулировать необходимое условие выбора типа ЦП /г-го ОУ АСТИ: производительность выбираемого типа ЦП должна быть не меньше отношения требуемой производительности

Фи

и коэффициента загрузки ЦП, т.е. ф1т

Рш

Общий объем необходимой ОП /г-го ОУ АСТИ определяется, как:

УА =У^Н+У£т+У^, (10)

где Т^ , У;,"1, Т^— области памяти для хранения сообщений и организации буферов; организации стеков программ; размещения программ, считываемых с внешних устройств.

Объем памяти, требуемой для хранения данных, можно оценить из следующей зависимости:

У

дан

?ср обр,счет %ср выв 104 выв 'А +дк 'А

(И)

где ¿?р~обрХр-

средние длины обрабатываемых и выводи-

мых сообщений; - среднее число заявок в системе, находящихся на обслуживании и в очереди; ¡°ч-выв среднее число заявок, находящихся в очереди к устройствам вывода. Опуская промежуточные формульные зависимости, имеем:

£ I

У

дан — «е/* /е^

1 ^ ^^ ^^

. _ Д. А'1 ¡е1„ /еЪ

Г 11/уРку ^

+ри> Е

/• -1 выв,выв\Ми

мн

I

мк\мк

1-

1 выв.выв г_п

Ми

/ о выв .выв\к \Лк 'И )

к\

/ 1 выв .вЫв^Ми

'А )

МАМ г

1 —

Мг.

где ¡ф, - среднее время обслуживания заявок /-го типа, — число объектов, обслуживаемых /г-м обрабатывающим устройством

Я?

н

средняя интенсивность выводимых сообщений,

^ср_выв

С'в = —--среднее время вывода сообщений, 8е?-выв -средняя

длина выводимых сообщений; 0к - пропускная способность к- го типа устройства вывода,^ — двоичное число, показывающее связь ФС вида/с ФУ вида g; ¿¡^ -связь ФУ с устройствами определенного вида.

Объемы памяти для организации стеков пропорциональны количеству программ:

(13)

•уст

№

где Г}т - объем памяти, который требуется для организации стека для

выполнения программы /-го вида ФС.

Область ОП, необходимая для хранения программ, вызываемых с внешних устройств, определяется из зависимости:

ТГ = тах(2/+17), (14)

*

где — подмножество видов ФС /г-го ОУ, программы которых хранятся во внешней памяти.

Синтез структуры ОУ, используемых в составе АСТИ, производится при заданном количестве ФЗ, решаемых АСТИ. Функция цели задачи синтеза представляет собой минимизируемые годовые приведенные затраты на /г-е ОУ йэ-го типа при ЬИ -м варианте распределения ФЗ между Я ОУ; ТУ^ находится в виде суммы затрат на подсистемы обра-

ботки данных (ПОД) и на все возможные типы подсистем взаимодействия с объектом (ПВО) обслуживаемых объектов данным ОУ:

где IV^ - приведенные годовые затраты на у-го типа подсистему взаимодействия с у-м объектом обслуживаемым с ¡г/э-го типа ОУ; И^д - приведенные годовые затраты на подсистему обработки данных -го ОУ (й-го типа при -м распределении ФЗ между Я ОУ; У^ - множество возможных видов устройств ввода - вывода (типов подсистем взаимодействия с о бъ е кто м); 7- м н о же ств о ПВО; х^ - двоичная переменная, которая равна 1, если выбирается у-й тип _у-го объекта для с/э-го типа ОУ, и 0 в противном случае.

В третьей главе разработаны методы и средства повышения эффективности АСТИ при обработке информационных потоков технологических испытаний и выявлении отказов.

Для анализа возможных путей повышения эффективности АСТИ разработана ее обобщенная вероятностная математическая модель состояний, как объекта технологических испытаний. Состояние системы ограничим пятью возможными вариантами^/хи х2, х3, х4, х5} с соответствующими вероятностями Р={ рх1, рх2, рхз, рХ4, Рх5 }, где хг состояние исправности аппаратуры, требования ее перевода в рабочее состояние отсутствуют; х2- состояние исправности, система занята обслуживанием принятого требования; х3- состояние неисправности, которая обнаружена средствами контроля и диагностики, производится ремонт, требования перевода в рабочее состояние отсутствуют; х4- состояние неисправности, необнаруженной средствами диагностики, ремонт не проводится, требования перевода в рабочее состояние отсутствуют; хг состояние неисправности во время поступления требования перевода в рабочее состояние, возможно искажение информации.

Считая потоки требований простейшими, отобразим их соответствующими интенсивностями: Лт- интенсивность потока требований на информационное использование системы; вт- интенсивность потока обслуживания требований; Л- интенсивность общего потока неисправностей, причем: Л- Л0 +Л„, где Л0- интенсивность потока обнаруживаемых неисправностей, а Лн- интенсивность потока необнаруживаемых неисправностей; вв- интенсивность потока восстановления.

(15)

Модель состояния системы представлена в следующем виде Рх 1 (0 = Ыт + Л)Рх 1 (0 + втРх 2 (0 + ввРхЪ (О Рх 2 (0 = ("А + ^)Рх2 (0 + ЛЛ1 (О

■ Аз (0 = ("Л + + . (16)

¿4 (О = ~КРх 4 (0 + (О

Л5 (О = ЛяЛз (О + ЛяЛс4 (О + ¿Рх 2 (О

Решая систему (16), определим среднее время Гср нахождения в состоянии

Т _ + Л/У <ШЧ,)2

%(лтл+ллг ик^т

Исследование функции Тср=/ (Хс/Х) при различных значениях (0</Лщ) и постоянном Л, показало, что увеличения отказоустойчивости ОТИ, т.е. интервалов времени между попаданием в состояние "отказ" можно добиться при (Л(/Л)>0,9, т.е. при обнаружении АСТИ почти всех возникающих в устройствах отказов и при Лт«0в, т.е. при уменьшении вероятности перевода системы в состояние обслуживания требований. Таким образом, можно сделать выводы о необходимости введения в состав систем непрерывно работающих устройств контроля и диагностики, уменьшения вероятности поступления требований за счет спорадической передачи сообщений.

Разработанный в работе способ спорадической передачи информационных сообщений делает ненужным последовательный непрерывный контроль всех параметров объектов; достаточно спорадически опросить лишь те, которые передали требование установки связи, чем существенно уменьшаются непроизводительные потери времени. Предложенный способ можно охарактеризовать следующими признаками: все датчики разделяются на подгруппы; указателем включения в сообщение данных подгруппы является сигнал «1», предшествующий передаче информации; если бит указателя равен «О», информация от датчиков соответствующей подгруппы не включается в сообщение; вслед за указателем, равным «1», передаётся позиционный код - идентификатор включения в сообщение информации от отдельных датчиков данной подгруппы; за позиционным кодом передаются коды зафиксированных данных для

каналов, включаемых в сообщение. Для разработанного способа коэффициент эффективности передачи информационного сообщения, определяемый как отношение средних длин передаваемых сообщений при традиционном и предложенном способах, составляет :

Кэфф -

1 т

к + — + <з +• 2к 4

т

: + — + д ,

-Ц-1+* + % + 2 д

1-4

тд

(18)

где т - общее количество датчиков, ¿-количество подгрупп датчиков, д- разрядность кода представления данных каждого канала.

В работе обосновано, что эффективный способ группировки датчиков обеспечивается при следующей зависимости к = у]0,75т и #=12. На рисунке 1 представлены графические зависимости К3фф (т) для т=16, 24,32, 64, 96 и 128.

Кэфф

25т

Рисунок 1- Зависимость коэффициента эффективности передачи информационного сообщения от количества каналов измерения

Из представленного графика видно, что разработанный способ передачи информационных сообщений обеспечивает уменьшение длины передаваемого сообщения на 1-2 порядка.

Для разработки методики определения ожидаемого числа отказов применена теория редеющих потоков совместно с регрессионным анализом при следующих предпосылках: вероятность обнаружения отка-зовой ситуации (ОС) равна 1; вероятность внесения новой ОС в процессе восстановления равна 0; поток отказов пуассоновский. Ожидаемое количество отказов М0 определяется следующим образом:

М0= (1 —е~А<м'м' )5от еЬо1'т1Во1 £ (пох ~ 1) — (д<м ~ Ам + 0 .-¿»'он".» (¡9)

п<ц-Во1 Ам

где nos — общее (начальное) число отказовых ситуаций, заложенных в изделие (я); bos — мгновенное значение интенсивности отказов редеющего потока; Bos - количество отказов на наблюдаемом интервале

времени [0, г ]. Принимая е Ь°*'01' = Xnw, получим:

М0=——. (20)

Дм

Предложенная методика определения ожидаемого числа отказов при технологических испытаниях была апробирована в процессе ТИ микроконтроллеров Infineon 40 МГц, используемых при разработке цифровых диммерных блоков DD12-16A (децимальный номер ЮКМЕ 2.940.339-05), DD16-16A (децимальный номер ЮКМЕ 2.940.339-11), выпускаемых серийно ООО "Дуэт Ко" под торговой маркой "Green Town Light", предназначенных для плавного регулирования освещенности на театральных и концертных сценах. Полученные результаты сведены в табл. 1.

Таблица 1 - Результаты технологических испытаний Infineon 40 МГц

Число прошедших ТИ изделий, шт. Количество ОС (брака), шт. Инт-сть потока отказов Ожидаемое число ОС

6284 285 2.99 300

1522 73 1.55 92

674 59 2.61 63

4760 195 2.60 210

3478 90 2.50 98

4541 82 2.09 93

4975 97 1.97 112

8608 137 2.35 151

Продолжительность ТИ для всех ОТИ составляла один час. Расчетным путем получены следующие данные: ожидаемое число ОС, мгновенное значение интенсивности потока отказов bos, математическое

ожидание времени полного истощения потока отказов T{nos). Полученные результаты позволяют оценить эффективность ТИ, анализируя зависимость T(n0S)=J{n0S, bos), а также решить две существенные задачи: подтвердить индивидуальный показатель надежности изделия; обоснованно спланировать его гарантийное обслуживание.

При проведении технологических испытаний сложных комплексов

актуальной является задача быстрого выявления отказа одного элемента. Задачи диагностики состояния сложных систем весьма затруднены, поэтому их целесообразно рассматривать как объект технологических испытаний. Тогда система представима в виде совокупности п составляющих ее элементов (множество П), соединенных между собой функциональными связями. Совокупность тестов удобнее задать в виде

матрицы Я,- = |/гу|, строки которой соответствуют имеющимся тестам,

а столбцы- элементам множества О. Алгоритм поиска единственного отказавшего элемента состоит в следующем.

- Определяются -условные вероятности отказау'-го элемента.

- Для каждого теста А, вычисляется вероятность неуспешного исхода в

проверяемом подмножестве: Q¡j = 1^ , находят связанные с ним за}

траты 2у и определяются величины g¡j = / Qij.

- Выбирается такой тест /г*„ для которого минимальна.

- Фиксируется новая последовательность примененных тестов Я!+1, которая содержит предыдущую последовательность Я, и последний примененный тест /г*,: Нм ={Я,-,А*; }.

- Процедура проверки продолжается до тех пор, пока на шаге к не сформируется подмножество , состоящее из единственного элемента.

Таким образом определяется порядок последовательного применения группы тестов так, чтобы среднее значение суммарной стоимости проведения процедуры поиска одного отказавшего элемента было минимальным. В ходе проведения тестовых испытаний различных устройств время поиска отказавшего элемента уменьшилось на 0-25 % в зависимости от сложности устройства.

В четвертой главе представлены результаты имитационного моделирования и экспериментальных исследований эффективности АСТИ. Синтез эффективной структуры АСТИ предполагает обоснованный выбор параметров ее аппаратной платформы, в частности центрального процессора, и более эффективного распределения загрузки обрабатывающих устройств системы.

Для ее успешного решения в работе разработана имитационная модель информационных потоков АСТИ.

На рисунке 2 показана модель процесса технологических испытаний.

Приведенный процесс реализуется на системе из шести компонентов, представленной на рисунке 3.

I- Съем информации с датчиков. 2- Измерение параметров ТИ. З-Контроль параметров ТИ. 4-Вывод дискретных сигналов состояния ОТИ. 5-Вывод аналоговых сигналов состояния ОТИ. 6-Формирование управляющих тестовых воздействий. 7-Контроль работоспособности аппаратуры АСТИ. 8-Промежуточная обработка информации. 9- Декодирование информации. 10-Передача информации по каналам связи.

II-Анализ и обработка информации на ЦРС. 12- Отображение информации.

А-Центральная рабочая станция (ЦРС).В- Контроллер магистрали ЦРС. С-Устройство ввода аналоговых сигналов. Б-Устройство ввода дискретных сигналов. Е-Устройство формирования команд управления. Б-Контроллер магистрали устройств связи с объектом

Рисунок 2- Информационная модель процесса ТИ

Рисунок 3- Компонентная модель процесса ТИ

Составим систему линейных уравнений сохранения потока, описывающих процесс технологических испытаний:

х2 = Р12Я] = 1 2 -^о Л3 - Р2Т,Л2 = /01^12^23^0 Л4 = /34Л3 = •/01^12/23/34^0 = /35-^3 = /01/12/23/35^0 Л; = -Рцб^П = /,11б(-Р01-Р12^2П + /01/12/23/311 +/1011 (■Ро1/,12/,2з/з4/410 +

+ /о 1 2 Р23 ?35 10 ))Л>

Л-7 = ^47^4 + 57^5 + /117^11 = (Л) 1А23^34^47 +/о^г^З^^)^ +

•^П^П = (^01/12/23/34/47 +/>01'Р12/23'Р35/57)-г0 +/шС^/л^П +

+ />01/>12/>2з/з11 + АоП (/01/12^23/34/410 +/>01/>12/>23-Рз5-'510))/'-0

Л-8 = ^48^4 + ^58^5 = (РоЛ2Р23РЗАР4Ъ + Р0\Р\гР23Р3%Р5Ъ

Я9 = Рм9ЯИ = /*] 19 (/01-/12/*211 + /01-Р12^23^311 +/1011 (/01/12/23/34/410 +

+ /01/>12/2з/>35/5ю))/:1О

¿10 = /410^4 + /510^5 = (/01/12^23^34/410 +/01/12/23 ^35/510)^0 ^11 = Лоп^Ю + /211^2 = /01/12/21Л +/'1011(/01/'12/2з/з4/410 + + /01/12/23/35/510)^0 = (/01/12/211 + /1011 (/о 1/^2-^23-^34/410 +

^23^35^510

Л-12 = /1012^10 .(21)

^о = /оп^о

На основании (21) рассчитаем интенсивность потока заявок для каждой технологической операции - Лк ; частоты обращения к компонентам - а, ; среднее время работы компонентов при одном обращении - Т0,', загрузку компонентов р[ . После подстановки числовых значений вероятностей в (21) и решения системы линейных уравнений Л, = а:Лд, определяем значения а, : а, =а2 =1; а3=0,5; а4 =а5 =а8=0,25; <7^=0,05; а7 =0,3; ар=0,34; а10=Ъ,\15 а/;=0,65; аа=0,02. Вычисляем а, - частоты обращения к компонентам: а1 = £ ак | ш.

а1 = а2 +аъ + а1 +а9 +ап + ап =2,81; а2 = «ю =0,175; а3 = а-у + а5 + а7 + а& = 1,8 ; а4 = а^ + а4 + а7 + а8 = 1,8 ; а5 = а6 = 0,05; а6 = а10 = 0,175 .

Определяем среднее время работы компонентов системы при одном об-

ращении: T0j = ■¿tÎÎQl | ш .При заданных t0i : t0]= 20 с; t02= 15с; t03= 25с; / oct

t0r 10 с; t0f 0,5 с; t0<r 20 с; t0f= 2 с; t08= Ю с ; t09= 15 с ; tw= 0,3 с; t„= 30 с, tj2= Юс, имеем

J = + а3?03 + д7?07 + <Vo9+fll\Ч1+д12?12 =15 2? с . 01 otj

Го2 = Вок в 0> 3 с. т = M)lWo5+^07+V08 = 12j 89 с; а2 . аъ

Го = «Ми + a4t04 + *7f07 + astog = 14> 2 с; г .Sfeg. s ц с;

«4 «5

Гоб=^шк=0,зс. «6

Загрузку компонентов вычисляем исходя из формулы: Pj=Aj7oj={XjTojXo. ccj=x/Хо ; Я/= а,Я0.

С учетом среднестатистического значения Яо=0,015 с"1 для типовой АСТИ имеем:

Р\ = «ЛЛ = 0.66 ; Рг = = 0,0008 ; ръ = a3r03^ = 0,34;

рА =a4r04^ = 0,38;р5 =a5r05^ =0,015; р6 = a6r06^ = 0,0008.

Таким образом, загрузка первой компоненты системы, тот есть ЦРС достаточно высока (р/=0,66). Для разгрузки этой компоненты и системы в целом целесообразно использовать оптимизацию вычислительных ресурсов: в первую очередь, центрального процессора и оперативной памяти. Применив математический аппарат, представленный во второй главе, определены минимальные требования для вычислительных ресурсов ЦРС АСТИ: Intel Р4 1700 MHz, память 1024 Мб, жесткий диск 40 Гб с учетом снижения ее загрузки до приемлемого значения 0,5.

Для подтверждения положительных свойств предложенных подходов в работе была создана экспериментальная установка для проверки основных функциональных характеристик АСТИ. Испытания проводились в нормальных условиях эксплуатации системы, а также при имитации основных факторов, влияющих на эффективность передачи информации: затухания рабочих сигналов в каналах связи; мешающего действия помех в каналах связи, цепях связи с датчиками и исполнительными устройствами.

Программой проведения эксперимента учитывалась возможность

появления задержек при формировании и передаче информации по всей трассе от датчиков до исполнительных устройств; вероятностные характеристики реальных объектов технологических испытаний. В таблице 2 представлены данные эксперимента по определению коэффициента эффективности информационных обменов и его зависимости от мешающего действия помех в канале связи.

Таблица 2- Данные эксперимента по определению коэффициента эффективности информационных обменов.___

Интервал времени 1_____ Относительный уровень помех в цепи связи с датчиками Относительный уровень помех в канале связи Общая эквивалентная длина информационных сообщений ЬобЩ1, байт | Эквивалентная длина собственно информационных сооб-щений!„„ф , байт Коэффициент эффективности информационных обменов

11 мая 1/7 1/7 1010808 293840 3,44

12 мая 1/6 1/7 968768 292679 3,31

13 мая 1/5 1/7 934562 292966 3,19

14 мая 1/4 1/7 913426 292765 3,12

15 мая 1/3 1/7 887658 288201 3,08

17 мая 1/2 1/7 845642 286658 2,95

18 мая 1/6 1/6 946534 293955 3,22

19 мая 1/5 1/6 934532 294805 3,17

20 мая 1/4 1/6 898976 291875 3,08

21 мая 1/3 1/6 870878 288370 3,02

23 мая 1/6 1/5 920082 295846 3,11

24 мая 1/5 1/5 905654 296698 3,05

25 мая 1/4 1/5 865643 289512 2,99

26 мая 1/3 1/5 806432 283954 2,84

Из представленной таблицы видно, что предложенные способы информационных обменов обеспечивают повышение их эффективности примерно в 3 раза, т.е. результаты экспериментальных исследований хорошо согласуются с теоретически полученными, что доказывает достоверность диссертационных исследований и высокую эффективность предложенных в работе решений. В рамках работ по повышению эффективности и работоспособности АСТИ был разработан контрольно-

экспериментальный стенд (КЭС), предназначенный для автономной поверки и диагностики функциональных устройств системы. Структура КЭС представлена на рис.4.

Рисунок 4- Структура контрольно-экспериментального стенда

Структура каркаса, в котором размещается аппаратура стенда, идентична стандартным конструктивам устройств, эксплуатирующихся на реальных объектах. Контроллер внутренней магистрали КВМ-1 регулирует обмен информацией по шинам МВИ - межмодульного внутреннего интерфейса. Линейный контроллер ЛК-02М является преобразователем протокола МВИ в 118-232, поддерживаемый СОМ портом ПЭВМ. Адаптерная плата КК используется для реализации внешних соединений между устройствами, которые необходимы для нормальной работы стенда.

Повышение качества поверки и диагностики в стенде достигается установкой динамического режима работы поверяемого устройства, идентичного рабочему режиму.

Таким образом, результаты имитационного моделирования и экспериментальных исследований подтвердили высокую эффективность предложенных в работе методов, моделей и методик.

В заключении приведены основные теоретические и практические результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы .

В приложениях представлены документы, подтверждающие внедрение и качество полученной научно-технической продукции, а также фрагмент программного обеспечения.

Основные результаты работы В ходе выполнения диссертационной работы получены следующие основные результаты :

1. Формализована функциональная структура АСТИ, включающая четыре уровня детализации: функциональных задач, функций системы, общих и частных функций устройств. Предложен математический аппарат для расчета интенсивности информационных потоков в системе.

2. Разработаны математические модели оценки производительности центрального процессора, объема оперативной памяти и быстродействия АСТИ, позволяющие обоснованно выбрать программно-аппаратные средства систем по критерию экономической эффективности.

3. Разработана модель состояний автоматизированных систем для технологических испытаний. Сделан вывод о необходимости динамической диагностики и уменьшения вероятности поступления требований за счет спорадической передачи сообщений.

4. Предложен способ спорадической передачи информационных сообщений в АСТИ и обоснованный способ кластеризации датчиков, обеспечивающие снижение интенсивности передаваемой информации на 1-2 порядка.

5. Предложены методика определения ожидаемого числа отказов при технологических испытаниях, способ обнаружения и поиска единичного отказа, алгоритм полного тестирования элементов системы по критерию минимального времени поиска отказавшего элемента. Результаты были апробированы в процессе ТИ микроконтроллеров Infineon 40 МГц при внедрении автоматизированной системы испытаний светотехнического оборудования торговой марки GTL и обеспечили повышение быстродействия до 25%.

6. Разработана имитационная модель процесса технологических испытаний, проведен анализ производительности и определены аппаратные требования к наиболее загруженному компоненту - центральной рабочей станции : процессор Intel Р4 1700 MHz, ОЗУ- 1024 Мб, ПЗУ- 40 Гб.

7. Разработана экспериментальная методика и алгоритм контроля основных функциональных характеристик системы. Экспериментально подтверждено, что предложенные способы информационных обменов обеспечивают повышение их эффективности примерно в 3 раза.

8. Разработан контрольно-экспериментальный стенд, предназначенный для динамической автономной поверки и диагностики функциональных устройств системы с использованием тестового программного обеспечения и ПЭВМ. Предложена методика поверки и диагностики основных функциональных устройств системы.

9. Результаты работы внедрены в контрольно-экспериментальный стенд (децимальный номер ЮКМЕ2.940.400), при разработке и тестовых испытаниях цифровых диммерных блоков DD12-16A (децимальный номер ЮКМЕ 2.940.339-05), DD16-16A (децимальный номер ЮКМЕ 2.940.339-11), выпускаемых серийно фирмой ООО "Дуэт Ко" под торговой маркой "Green Town Light", учебный процесс Московского государственного института электронной техники.

Результаты диссертации опубликованы в следующих основных работах

1. Казак Д.С. Централизованный контроль параметров при проведении автоматизированных технологических испытаний// Известия ВУЗов. Электроника.-М.: МИЭТ, 2009.-№4.-С.66-71.

2. Казак Д.С. Разработка информационной потоковой модели процесса автоматизированных технологических испытаний// Оборонный комплекс- научно-техническому прогрессу России: Межотр. науч.-техн. журнал/ВИМИ-М.: ФГУП "ВИМИ", 2009, №3,- С.21-26.

3. Проскуряков Д.Ф., Кравченко В.Ф., Казак Д.С. Гибкость производственных систем: методология анализа и оценки// Вестник машиностроения, 1986.-№3 .-С.63-68

4. Кравченко В.Ф., Казак Д.С. Функциональный подход к оценке гибкости производственных систем // Материалы научно-технической конференции "Пути повышения эффективности создания ГАП в приборостроении и микроэлектронике".- М.: МИЭТ, 1985.-С.18-20.

5. Казак Д.С. Выбор программно-аппаратной платформы для распределенных автоматизированных информационных систем// Материалы второй всероссийской межвузовской научно-практической конференции "Актуальные проблемы информатизации. Развитие информационной инфраструктуры, технологий и систем".-М.:МИЭТ, 2008.-С.118.

6. Гагарина Л.Г., Казак Д.С. Некоторые подходы к классификации светотехнического оборудования// Оборонный комплекс- научно-

техническому прогрессу России: Межотр. науч.-техн. журнал/ВИМИ-М.: ФГУП "ВИМИ", 2008.-№4.- С. 106-108.

7. Казак Д.С., Кравченко В.Ф. Интегральная оценка уровня гибкости ГПС// Материалы научно-технической конференции "Опыт и перспективы развития ГПС в приборостроении и микроэлектронике".- М.: МИЭТ, 1986.-С.81-82.

8. Казак Д.С., Масляный Д.А. Использование элементов функционального анализа при конструировании схвата робота// Материалы научно-технической конференции "Опыт и перспективы развития ГПС в приборостроении и микроэлектронике",- М.: МИЭТ, 1986.-С.83-85.

9. Казак Д.С. Математическая модель оценки производительности центрального процессора распределенной автоматизированной системы для технологических испытаний// научно-технический журнал " Техника и технология " М.: Изд-во ООО "Компания Спутник+",- 2008, №5.-С.37-38.

Ю.Кравченко В.Ф., Казак Д.С. Анализ функций и затрат при отработке изделий на экономичность// Материалы научно-практической конференции "Совершенствование теории и практики экономического анализа в промышленности",- Донецк, 5-7 сентября 1985.-С.120-121.

11. Казак Д.С. Методика контроля работоспособности автоматизированных систем для технологических испытаний в приборостроении// научно-технический журнал " Техника и технология " М.: Изд-во ООО "Компания Спутник+",- 2008, №5.-С.39-40.

12. Казак Д.С. О выборе критерия качества функционирования автоматизированных систем для технологических испытаний в приборостроении// научно-технический журнал " Аспират и соискатель " М.: Изд-во ООО "Компания Спутник+",- 2008, №5.-С.140-141.

13.Казак Д.С. Оценка быстродействия распределенных автоматизированных систем для технологических испытаний в предметной области// научно-технический журнал " Аспирант и соискатель " М.: Изд-во ООО "Компания Спутник+",- 2008, №5.-С. 142-143.

14. Казак Д.С. Диагностическая модель выявления предвестников отказов в приборостроении// научно-технический журнал " Актуальные проблемы современной науки " М.: Изд-во ООО "Компания Спут-ник+",- 2008, №6.-С. 164-165.

15. Казак Д.С. Формализация задачи синтеза топологической структуры распределенных автоматизированных систем для технологических испытаний // научно-технический журнал " Актуальные проблемы современной науки " М.: Изд-во ООО "Компания Спутник+",- 2008, №6.-

С.166-167.

16. Казак Д.С. Способ передачи информационных сообщений при контроле объектов технологических испытаний// Микроэлектроника и информати-ка-2009: Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция: Тез. докл. -М.: МИЭТ, 2009.

17. Казак Д.С., Магденко A.M. Особенности построения дерева функций при ФСА ГПС// Тезисы доклада зональной конференции "Функционально-стоимостной анализ в обеспечении качества, снижении себестоимости продукции в ресурсосбережении".- Пенза,12-13 октября 1987.- С.50-53.

18. Казак Д.С., Кравченко В.Ф. Гибкость производственных систем и ее оценка// Материалы научно-технической конференции "Пути повышения эффективности создания ГАП в приборостроении и микроэлектронике",-М.: МИЭТ, 1985.-С.12-16.

19. Казак Д.С. Методика синтеза структуры обрабатывающих устройств распределенных автоматизированных// Оборонный комплекс- научно-техническому прогрессу России: Межотр. науч.-техн. журнал/ВИМИ-М.: ФГУП "ВИМИ", 2009.-№1,- С. 21-24.

20. Казак Д.С. Модель для оценки отказоустойчивости автоматизированных устройств контроля и диагностики// Известия ВУЗов. Электро-ника.-М.: МИЭТ, 2009.-№1.-С.89-92.

Подписано в печать:

Заказ № _. Тираж экз . Уч.-изд.л.

Формат 60x84 1/16. Отпечатано в типографии МИЭТ. 124498, Москва, Зеленоград, проезд 4806, д.5, МИЭТ.

Выводы по главе 4

1. Рассмотрены общие принципы моделирования информационных потоков АСТИ основанные на теории сетей массового обслуживания и законе сохранения потоков.

2. Разработана имитационная модель процесса технологических испытаний для шести функциональных компонентов АСТИ и 12 технологических операций.

3. Проведен анализ производительности АСТИ и определены аппаратные требования к наиболее загруженному компоненту — центральной рабочей станции : процессор Intel Р4 1700 MHz, ОЗУ- 1024 Мб, ПЗУ- 40 Гб.

Разработана экспериментальная методика и алгоритм контроля основных функциональных характеристик системы. Экспериментально подтверждено, что предложенные способы информационных обменов обеспечивают повышение их эффективности примерно в 3 раза. Разработан контрольно-экспериментальный стенд, предназначенный для динамической автономной поверки и диагностики функциональных устройств системы с использованием тестового программного обеспечения и ПЭВМ. Предложена методика поверки и диагностики основных функциональных устройств системы.

Заключение

1. Формализована функциональная структура АСТИ, включающая четыре уровнях детализации: функциональных задач, функций системы, общих и частных функций устройств. Предложена формализация задачи синтеза топологической структуры АСТИ и математический аппарат для расчета интенсивности информационных потоков в системе и ее компонентах.

2. Разработаны математические модели оценки производительности центрального процессора, объема оперативной памяти и быстродействия автоматизированных систем, позволяющие обоснованно выбрать программно-аппаратные средства АСТИ по критерию экономической эффективности.

3. Разработана модель состояний автоматизированных систем для технологических испытаний. Сделан вывод о необходимости введения в состав систем непрерывно работающих устройств контроля и диагностики, которые могли бы обнаруживать практически все отказы; уменьшения вероятности поступления требований за счет спорадической передачи сообщений.

4. Предложен способ спорадической передачи информационных сообщений в АСТИ, обеспечивающий снижение интенсивности передаваемой информации на 1-2 порядка.

5. Предложены методика определения ожидаемого числа отказов при технологических испытаниях, способ оптимального обнаружения и поиска отказов, алгоритм полного тестирования элементов системы по критерию минимального времени поиска отказавшего элемента. Результаты были апробированы в процессе ТИ микроконтроллеров Infineon 40 МГц при внедрении автоматизированной системы испытаний светотехнического оборудования торговой марки GTL.

6. Разработана имитационная модель процесса технологических испытаний и проведен анализ производительности АСТИ и определены аппаратные требования к наиболее загруженному компоненту — центральной рабочей станции : процессор Intel Р4 1700 MHz, ОЗУ- 1024 Мб, ПЗУ- 40 Гб.

7. Разработана экспериментальная методика и алгоритм контроля основных функциональных характеристик системы. Экспериментально подтверждено, что предложенные способы информационных обменов обеспечивают повышение их эффективности примерно в 3 раза.

8. Разработан контрольно-экспериментальный стенд, предназначенный для динамической автономной поверки и диагностики функциональных устройств системы с использованием тестового программного обеспечения и ПЭВМ. Предложена методика поверки и диагностики основных функциональных устройств системы.

1. Петров Б.Н. и др. Принципы построения и проектирования самонастраивающихся систем.- М.: Наука, 1972.- 433 с.

2. Темников Ф.Е., Афонин В.А., Дмитриев В.Ф. Теоретические основы информационной техники. М.: Энергия, 1979.- 598 с.

3. Орнатский П.П. Теоретические основы информационно-измерительной техники. Издательское объединение "Вища школа".-Киев, 1976.- 432 с.

4. Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы. Издательское объединение "Вища школа".-Киев, 1980.- 560 с.

5. Новицкий П.В. Электрические измерения неэлектрических величин.-М.: Энергия, 1975.- 534 с.

6. Цапенко М.П. Измерительные информационные системы.- М.: Энергия, 1974. 483 с.

7. Корячко В.П., Скворцов С.В., Телков И.А. Архитектуры многопроцессорных систем и параллельные вычисления.- М.: Высшая школа, 1999.-235 с.

8. Корячко В.П. Конструирование микропроцессорных систем контроля радиоэлектронной аппаратуры. М.: Радио и связь, 1987.- 160 с.

9. Согомонян, Е.С. Аппаратное и программное обеспечение отказоустойчивости вычислительных систем / Е.С. Согомонян, И.В. Шагаев // Автоматика и телемеханика. 1988. - № 2. — С. 3-39.

10. Отказоустойчивость систем передачи данных / Г. И. Шакун, П. И. Трофимов, В. П. Алтарев, 144 с. ил. 21 см, М. Радио и связь 1984.

11. Сабинин, О.Ю. Статистическое моделирование технических систем. -С.-Пб.: СПбГЭТУ, 1994.

12. Погребинский, С.В. Проектирование и надежность многопроцессор-ных ЭВМ.- М.: Радио и связь, 1988 -168 с.

13. Проектирование отказоустойчивых микропроцессорных информационно-измерительных систем / Б.Ю. Волочий, И.Д. Калашников, Р.Б. Мазепа,Б.А. Мандзий, Львов: Вища шк. Изд-во при Львов, ун-те, 1987. — 152с.

14. Reliability Estimation of Fault-Tolerant Systems: Tools and Techniques / K.S. Triverdi, R. Geisti // Computer. 1990. - vol. 23, № 7, pp. 52-61.

15. Johnson, A.M. Survey of software tools for evaluating reliability, availability, and serviceability //ACM Computing Surveys. -1988. vol. 20, № 4, pp. 227-269.

16. Analysis of typical fault-tolerant architectures using HARP / S J Bavuso, J.B. Dugan, K.S. Triverdi, E.M. Rothman, W.E. Smith // IEEE Transactions on Reliability, 1987. vol. R-36, № 2, pp. 176-185.

17. Reliability modeling using SHARPE / R.A. Sahner, K.S. Triverdi // IEEE Transactions on Reliability. 1987. - vol. R-36, №. 2, pp. 186-193.

18. Butler, R.W. The SURE approach to reliability analysis / R.W. Butler // IEEE Transactions on Reliability. 1992. - vol. 41, №. 2, pp. 210-218.

19. Czeck, E.W. Effects of transient gate-level faults on program behavior / E.W. Czeck, D.P Siewiorek // Fault-Tolerant Computing (FTCS-20): Proceedings. International Symposium. — 1990. — pp. 236-243.

20. Казак Д.С. О выборе критерии качества функционирования автоматизированных систем для технологических испытаний в приборостроение/научно-технический журнал «Актуальные проблемы современной науки» № 6, 2008.

21. Казак Д.С. Методика контроля работоспособности автоматизированных систем для технологических испытаний в приборостроении// научно-технический журнал «Актуальные проблемы современной науки» № 6, 2008.

22. Казак Д.С. Диагностическая модель выявления предвестников отказов в приборостроении// научно-технический журнал «Техника и технология» № 5, 2008.

23. Казак Д.С. Оценка быстродействия распределенных автоматизированных систем для технологических испытаний в предметной области// научно-технический журнал «Техника и технология» № 5, 2008.

24. Казак Д.С. Математическая модель оценки производительности центрального процессора распределенной автоматизированной системы для технологических испытаний// научно-технический журнал «Аспирант и соискатель» № 5, 2008.

25. Казак Д.С. Формализация задачи синтеза топологической структуры распределенных автоматизированных систем для технологических испытаний// научно-технический журнал «Аспирант и соискатель» № 5, 2008.

26. Казак Д.С. Методика синтеза структуры обрабатывающих устройств распределенных автоматизированных распределенных систем// Оборонный комплекс научно-техническому прогрессу России

27. Проскуряков Д.Ф., Кравченко В.Ф., Казак Д.С. Гибкость производственных систем: методология анализа и оценки// Вестник машиностроения.-1986.-№3.-С.63-68

28. Казак Д.С., Кравченко В.Ф. Интегральная оценка уровня гибкости ГПС// Материалы научно-технической конференции "Опыт и перспективы развития ГПС в приборостроении и микроэлектронике".- М.: МИЭТ, 1986.-С.81-82.

29. Казак Д.С., Масляный Д.А. Использование элементов функционального анализа при конструировании схвата робота// Материалы научно-технической конференции "Опыт и перспективы развития ГПС в приборостроении и микроэлектронике".- М.: МИЭТ, 1986.-С.83-85.

30. Управляющие вычислительные комплексы : Учеб. пособие/ Под ред. H.JI. Прохорова.- М.: Финансы и статистика, 2003.-352 с.

31. Егоров Г.А., Красовский В.Е., Прохоров H.JI. и др. Управляющие ЭВМ: Учеб. пособие,- М.: МИРЭА, 1999.- 312 с.

32. Р ы ж к и н А.А., С л ю с а р ь Б.Н., Ш у ч е в К.Г. Основы теории надежности: Уч. пос. — Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2002.

33. Алымов В.Т., Тарасова Н.П. Техногенный риск: Анализ и оценка: Учебное пособие для вузов. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2004.

34. Статистические методы анализа безопасности сложных технических систем: Учеб./ Под ред. В.П. Соколова. М.: Логос, 2002.

35. ГОСТ 27. 301-95 Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения.

36. ГОСТ 27. 310-95 Надежность в технике. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Основные положения.

37. Бартсекас Д., Галлагер Р. Сети передачи данных.-М.: Мир, 1989. -544с."

38. Дорф Д., Бишоп Р. Современные системы управления. Издательство Лаборатория Базовых Знаний.-М., 2002.-833 с.

39. Шаркшанэ А.С. и др. Оценка характеристик сложных автоматизированных систем.- М.: Машиностроение, 1993.- 271 с.

40. Купер Д.ж., Макгиллем К. Вероятные методы анализа сигналов и систем.- М.: Мир, 1989.-376 с.

41. Уолрэнд Дж. Введение в теорию сетей массового обслуживания.-М.: Мир, 1993.-335 с.

42. Новиков О.А., Петухов С.И. Прикладные вопросы теории массового обслуживания.-М.: Советское радио, 1969.- 400 с.

43. Кокс Д.Р., Смит У.Л. Теория очередей.- М.: Мир, 1966.-218 с

44. Крылов В.И., Бобков В.В., Монастырный П.И. Вычислительные методы.- М.: Наука, 1976, t.I.-ЗОЗ с.

45. Пранявичюс Г. И. Модели и методы исследования вычислительных сис-тек.- Вильнюс: Мокслас, 1982.- 227 с.

46. Месарович М., Макс Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем.- М.: Мир, 1975 344 с.

47. Драммонд М. Методы оценки и измерений дискретных вычислительных систем.- М.: Мир, 1977.- 381 с.

48. Смирнов Ю. М., Воробьев Г. Н. и др.; Под редакцией Смирнова Ю. М. Проектирование специализированных . информационно-вычислительных систем.- М.: Высшая школа, 1984.- 360 с.

49. Вейцман К. Распределение системы мини- и микроЭВМ.- М.: Финансы и статистика, 1983.- 376 с.

50. Петров В.Н. Черненький В. М., Шкатов П. Н. Математические модели вычислительных и информационных систем.- М.: МВТУ 1976- 146с

51. Бережная Е.В., Бережной В.И. Математические методы моделирования экономических систем: Учебн. Пособие. — М.: Финансы и статистика, 2001. — 368 с.

52. Емельянов А.А., Власова Е.А., Дума Р.В. Имитационное моделирование экономических процессов: Учебное пособие / под ред. А.А. Емельянова. — М.: Финансы и статистика, 2004 г. — 368 с.

53. Шеннон Р.Е. Имитационное моделирование систем: наука и искусство. — М.: Мир, 1978 г.-420 с.

54. Лычкина Н.Н. Современные тенденции в имитационном моделировании. Вестник университета, серия Информационные системы управления №2 -М.: ГУУ, 2000 г.

55. Лычкина Н.Н. Компьютерное моделирование социально-экономического развития регионов в системах поддержки принятия решений — III Международная конференция «Идентификация систем и задачи управления» SICPRCT 04 М.: ИЛУ РАН, 2004 г.