автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Математические модели человеко-машинных автоматизированных систем контроля и управления и алгоритмизация решения задач профилактического обслуживания



ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

^^¿т^циз. I

На правах рукописи

ЦЕСЕЛЬСКИ ТОМЛШ

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ И АЛГОРИТМИЗАЦИЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПРОФИЛАКТИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

05.13.06 — Автоматизированные системы управления

Автореферат диссертации па ссглсканне ученой степени кандидата технических наук

('»мм |1гн:|>(>у||Г 1У')2

Работа выполнена в Свентошиском политехническом институте (г.Кольце, Польская республика) и в Ленинградском оцаена Трудового Красного Знамени институте водного транспорта.

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор ПРАЕЕВСКА Кечислава

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель неуки и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор ЫОЗГАЛЕВСКИЙ Анн рей Васильевич

кандидат технических наук, доцент АРЕФЬЕВ Игорь Борисович

Ведущая организация: Санкт-Петербургский институт авиационного приборостроения

Зашита состоится 19 июня 1992 г. в 1022 час. в ауд.255 на заседании специализированного совета ДП6.01.03 в Ленинградском ораена Трудового Красного Знамени институте водного транспорта по адресу: 196055, Санкт-Петербург, ул.Двинская, 5/7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " " мая 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета ДП6.01.03 доктор технических наук -

Ю.М.ШИБАНОВ

I. ОЫдЛЯ ХЛРЛКГЕРИСГИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Во многих ситуациях принятия сложных решении в экономических, общественных и технических системах длл изучения Альтернативных решения и возможных результатов необходимо объединение усилии человека п ЭВМ, т.е. необходимо создавать интеллектуальную систему. Автоматизированные системы контроля, диагностирования и управления технологическими процессами являются именно такими системами. При исследовании подобных систем возникает множество аспектов, которые требуют подробного рассмотрения в зависимости от назначения систем, условий функционирования и от тех конечных результатов, которые необходимо получить на основе вырабатываемых решений. Из всех аспектов можно выделить такие, как взаимодействие человека (интеллекта) и техники, а такие математическую, алгоритмическую и программную поддержки принятия оптимального решения*

Так как объектами исследования интеллекта являются сложно-структурные процессы отображения реальной действительности высокоорганизованно Я материи (иными словами, "интеллектуальные модели"), а математика есть линь один из способов отображения, то для понимания интеллектуальных процессов наибольший интерес представляют не сами математические методы отображения, а способы анализа их свойств, пути их возникновения и развития. В этой связи слоду-ет отметить тот факт, что исходя из системных представлений гла -венстпущим после процесса познания является процесс использования и наиболее активная и целенаправленная из всех процедур использования - управление.

Среди советских ученых, которые внесли заметный вклад в исследование проблемы человек - машина, следует выделить Б.Э.Локова, З.Ф.Ванда, А.И.Губинского, Г.Г.Мзныаина, В.И.Николаева, В.Б.Павлова, В,Д.Тарана, Ю.Г.Фокина и других. Среди ученых западных стран в этой области успейю работали Д.Мойстер, Дж.Рабидо, Т.Б.Шеридан, У.Р.йеррел, С.С.Стиввнс, К.Б.Де-Грин, Л.Дт.ЗЬгель, К.Ф.Марролл, Е.Дя.Мак-Кормик, Н.Мэнтдаллен и другие.

Другой аспект б человеко-машинном комплекса, упомянутый вы-и<з, - это система поддержки принятия ресеннЯ. Здесь необходимо проядо всего исследовать различные стороны этой системы: математи-ко-теорстичзснуп, алгоритмически и программную. Все это объясняется тем, что возросли требования к системам планирования, проек-'.■чровснил и управления в различных функциональных областях чало -

вечаской деятельности, привели к необходимости повышения эффек-тишгссти использования вычислительной техники в процессах принятия решений. Это, в свою очередь, потребовало построения научно обоснованных принципов создания основ поддержки принятия решений 011ЛР, особенно в автоматизированных системах контроля, диагностирования, упреждения и управления с участием в системе одного или нескольких лиц, принимающих решение (Л11Р), Эти основы должны оказывать Л11Р помощь в лучшем понимании решаемой задачи, в непосредственном решении этой задачи и анализе решения. При этом 011ПР выполняет различные функции на всех этапах процесса принятия решений:

распознавание ситуации принятия решений (оценка работоспособности и технического состояния всех подсистем человеко-машинного комплекса) ;

формирования альтернативных вариантов решений в создавшейся ситуации (варианты профилактического обслуживания; сроки, объем замены и ремонта оборудования) ;

оценка различных свойств выбираемых решений (время и стоимость ремонта) ;

генерация решений с допустимыми значениями и желаемыми для Л11Р свойствами (прогнозирование технического состояния, оценка надежности подсистем комплекса, подбор комплектующих подсистем комплекса с заданной надежностью) ;

формализация модели, редактирование, параметрический анализ, выбор мэделей (математическое обеспечение автоматизированной системы) ;

моделирование, выбор методов решения, выполнение требуемых вычислений (алгоритмическое и программное обеспечение).

Таким образом, рассмотрение вышеперечисленных вопросов ъ рамках автоматизированного интеллектуального человеко-машинного микропроцессорного комплекса является, несомненно, актуальным и заслуживает отдельного [««смотрения. Все это поолу.дилз причиной выбора темы данного научного исследования.

Основной цель» исследования диссертации является разработка в рамках автоматизированной оиотом.и контроля и управления формализованного описания сложного человеко-машинного микропроцессорного комплекса с том, чгобп на основе машинного моделирования осуществить алгоритмизацию определения оптимального обмыл и с|юкои профилактического обслуживания этих

КОМИ ЛИСПОМ.

II ою гвчгс сини с поставленной цолми исследования в работе

решаются следующие основнио задачи:

разработка модели (графической и математической) человеко-машинного микропроцессорного комплекса, обеспечивающая речение вопросов оптимального профилактического обслуживания;

разработка математической модели поведения Ч;ШК во времени для оценивания работоспособности комплекса и расхода его ресурса ;

алгоритмизация процедуры принятия решения при многокритериальной задачо контроля и технического обслуживания и выбор вариантов решения ;

исследование количественного влияния оператора (лица, принимающего решение) на работоспособность всего ЧШК, формализуя описание ЛПР в виде разнообразных моделей ;

обобщить методы оценивания Технического . состояния кикропро-цэссорного комшнкса в процессе''его "функциош1рования. как для одномерного, так и многомерного.случая ;

организовать проведение вычислительного эксперимента для построения математических моделей, их апробации, прэводзния моделл-рования и поиска оптимальных решений.

Предмет исследования в диссертации составляют методы и алгоритм (формального описания отдельных подсистем и системы в целом человеко-мззиннсго :г.п;ропроцессорюго комплекса контроля н диагностирования в целом.

Методы исследования. Методологической основой и общетеоретической базой диссертационного исследования служат принципы вороятностно-стохастичасггого аналитического описания ЧМПК и его подсистем, Используются методы коррзляциожюгс и регрессионного анализа, теории алгоритмизации и программирования, теории дкффэрэнциального иечяелзаия, погоды математического а имитационного моделирования.

Исследование опирается на материалы Свентоютского политэх-ь'ччзсяого института (г. ¡Сельцо, Республика Полым) н институт а водного транспорта (г,Санкт-Петербург) по контролю и определении работоспособности микропроцессорных устройств, в частности накопите/: я,1 ги гибких магнитных дисках ШГВД), специальную математическую и техническую литературы.

Научная новизна полученных в диссертации результатов заключается в следующем:

I. Построены математические модели ЧМПК и его подсистем (технологический процесс, микропроцессорный комплекс контроля и ЛПР) на основе вероятностного подхода к их описанию, причем полу-

з

чеки модели длл статического состояния комплекса, а также модели, учитывающие динамические процессы изменения технического состояния ЧШК.

2. Исследованы алгоритмы получения наилучшего варианта технического обслуживания ЧШШ с применением функций полезности и поиска согласованного оптимума в многокритериальной конфликтной ситуации.

3. Разработан метод повышения эффективности функционирования ЧМПК на основе применения алгоритмов прогнозирования изменения состояния работоспособности подсистем ЧМПК путем решения задачи упреждающего контроля, минимизируя ошибки первого и второго рода.

4. Получены алгоритмические основы для применения процедур машинного моделирования по определению распределения ресурса ЧШК среди его подсистем и его расходования в процессе эксплуатации.

Практическая ценность. В результате исследовании создан комплекс методического, алгоритмического и программного обеспечения по оценке технического состояния человеко-машинного микропроцессорного комплекса в рамках автоматизированной системы контроля и диагностирования технологического процесса сборки.

Реализация работы. Разработанные в диссертации методики и алгоритмы построения вероятностных моделей оце -нивания технического состояния ЧМПК и его подсистем, а также программный продукт, были проведены в процессе, вычислительных экспериментов по реальным данным.на Предприятиях Польской Республики и внедрены на кафедре вычислительной техники и математических методов исследования операций Ленинградского института водного транспорта.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях и семинарах:

П-м польско-советском семинаре "Моделирование процессов эксплуатации ... и, г.Кельце, IIP, 1990 г. ;

Всесоюзной нэучно-техничйской конкуренции "Надежность и вы-coкoнaд9^ыlocть',, г.Симферополь, апрель, 1991 г. ;

семинаре "Методы моделирования и микропроцессорные средства автоматизации судоных комшыксов", Судпром, Ленинград, 1У91 г.

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 6 пубчнкчциях.

•Структура и объем работы. Диссертация

состоит но введения, четырех глав, заключения. Содержит ма-

шинописных страниц основного текста, таблиц, рисунков, список использованной литературы из наименований.

П. ООД-РДАШ РАБОТЫ

Во введении раскрывается актуальность темы диссертации, сформулированы цель и основные задачи исследования.

В первой главе рассматриваются отдельные подсистемы человеко-машинного микропроцессорного комплекса. Прежде всего исследуется технологический процесс и система управления им. Изучение начинается с рассмотрения структурных схем производственного процесса, как объекта контроля и управления, т.е. следуя принципу "объект - первичен, система контроля и управления - вторична". В связи с этим вначале показано, что исследуомый обьект-накопитель на гибких магнитных дисках (НЩЦ) является структурно важным элементом автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ 111). Производственный процесс сборки НЩЦ раскрыт с наиболее важной стороны: информационно-измерительной и инструментальной сторон. Приведены шесть структурных схем измерения пара -метров накопителя с помощью контрольно-измерительного стенда с включенным в него тестером фирмы "ТЕЛС" (США) и персональной микро-ЭВМ, что составляет основу автоматизированной системы контроля и управления (ЛСКУ). Приведен перечень из 50 параметров, которые подвергаются измерению, создавал таким образом информационное обеспечение для контроля производственного процесса.

Роль профилактического обслуживания микропроцессорного комплекса, какими являются как АСДО, так и объект производственного процесса, весьма важна. При этом выделяются три основные задачи профилактического обслуживания: определение сроков проведения профилактики ; определение содержания (объема) профилактических работ ; организация (процедура) выполнения профилактик. В последние годы возобладала более экономическая точка зрения на определение сроков профилактических работ - это стратегия эксплуатации по техническому состоянию, в отличие от регламентного принципа профилактики. В рассмотрение включены все вопросы, которые следует решать при исследовании всех упомянутых задач и какую стратегию эксплуатации принимать. На определение сроков профилактических работ безусловно влияет качество и надежность объекта контроля,»» задачу его профилактического обслуживания необходимо рассматривать как оптимизационную задачу эксплуатации объекта. И .для ее решения

сейчас получил распространение вероятностный подход к оценке состояния объекта с точки зрения его предстоящего ремонта и восстановления. При этом в процессе решения нообходимо рассматривать такие вопросы как: выбор минимально необходимого числа контролируемых параметров ; обоснование допустимых областей изменепия выбранных для контроля параметров ; разработка алгоритмов математического обеспечения для обоснования гемограммы эксплуатации по состоянию; создание технических средств контроля и диагностики.

Поскольку ЛИР входит в АС1{У как составная часть, несущая интеллектуальное начало, то она заслуживает отдельного рассмотрения. Это объясняется тем, что многочисленные системы контроля и профилактического обслуживания становятся взаимосвязанными благодаря наличию такого основного звена, как человек. С другой стороны, в пола зрения исследований находятся отказы оборудования, вызываемые ошибками, человека; и-лх влияние на надежность и качество функционировании объектов, и евнзд. с-этнм состояние оператора или его надежность оценивается также вероятшетцеп В.главе рассматриваются: характер ошибок человека ; виды ошибет, допускаемых человеком ; создание банка данных об ошибках человека ; функция надежности работ;; человека и оценивание ошибок человека. При этом ошибки человека подразделяются на ошибки проектирования, ошибки изготовления, ошибки технического обслуживания, операторские ошибки, внесенные ошибки и ошибки контроля. Многие ошибки, совершенные по вине человека, не влияют на функционирование оборудования, но влияют на выполнение поставленной задачи. Банки данных об ошибках человека можно разделить на следующие три категории: банки экспериментальных данных (результаты лабораторных экспериментов) ; банки эксплуатационных данных ; банки субъективных данных (составляются на основе экспертных оценок). Приведен известный подход к оценке на-деапюстн человека в непрерывной временной облаоти в виде решения дифференциального уравнения ^

КьМ^ехр ¿ер)** «>

гдэ вероятность безошибочной работы человека;

частота появления ошибок по вине человека в момент времени . Здесь «о анализируется метод оценки частоты ошибок человека ТТ~1£ЦР, основанный на классическом анализе.

Автоматизированное исследование человеко-машинных комплексов предполагает прежде всего формализации описании как объекта контрили, технических средств участвующих в контроле, так и человека-

оператора. Рассмотрении этих вопросов посвящена вторая глава. Человеко-машинный комплекс представлен в в идо трех подсистем: технологический процесс - объект контроля (ОК) ; технические средства контроля - микропроцессорный комплекс (М11К) ; человек-оператор, лицо, принимающиеа решение (ЛПР)) (рис.1).

4

ох,

Ст>

о/с 1

^Мг-(н)

АПР

ЪнурЪну) РисЛ.

Р(*лн)

В приведенной граф-модели ЧЫПК £не, $ у*, ~ соответственно означают состояния трех под-

систем: работоспособное, неработоспособное и восстанавллваеизе ;

Ло, У л ёл*, ¿Л у , уЧ* - интенснз-

ности переходов- подсистем из работоспособного состояния в отказное, из ртказного в ремонтируемое.и из оемонтируемого в рзботоспо-собное ; Т<?', / "Р«« и стой-

мость переходов подсистем из с -го состояния в у -в; "( /^(•Ьч^ -Р/^л) - вероятности нахождения подсистем в том или иной состоянии.

Вероятностное оценивание состояния подсистем принято в связи с тем, что быяо показано - АСКУ представляет собой стохастическую систему. Анализируются типы отказов, которые могут наблюдаться у всех подсистем: аппаратурные отказы и сбои ; информационные или программные отказы; биологические отказы и сОии. Рнсом.тгриваетоя

возможная природа их возникновения и выражения для их оценки. Обобщая их можно записать модель концепции системной безотказности ЧМПК:

где соответственно вероятности безотказной работы системы вцелом,

ОК, МШ{ и ЛПР, .прлчанлйслсднйя складывается из информационной, операционнйД н;'бйоя9гнческо(1'вёроятиоОтей безотказной работы.

В процесса 'исСЛодйвашШ Оил организован эксперимент с целью идентификации области работоспособности МЛН и создания информа- ' ционной базы в 1ШН. Эксперимент позволил подучить базу данных для оценки зависимостей:

где XI, и } Уг, Уг,.... - соответственно входные и выходные параметры первого, второго и т.д. блоков объекта контроля. Поскольку техническое состоншю системы о процессе эксплуатация меняется, то по своэцу характеру она является динамической и может быть описана в конкретный временной момент вероятностями!

| 1и ни ^ииигу ли^иши^ V*!« ма ^шилш

быть описана в конкретный временной момент вероятш

& {н ¿л

Р^М

Ли Ю- { Рзл* V, Рь* ю> Ауг Ы} .

(3)

Система (3) имеет большое значение для описания эксплуатационных свойств всей системы. В работе вводится понятие переходных вероятностей из одного состояния одной подсистоиы в некоторое состояние другой подсистемы и определены матрицы:

Ом п У

где / е./ * ~ соответственно вероятности перехода из с -го

состояния в подсистемах 01С и ШК в состояние в МПК и

ЛИР.

В связи со стохастическим изменением состояния системы во времени этот процесс можот быть с успехом описан по схеме марковского процесса,и модель системы, записанная в виде дифференциальных уравнений Колмогорова, имеет вид: для объекта контроля

а

. ■ ^ -Ло вА Рй*. ^

Аналогичного типа системы уравнений записываются для МП1С и ЛЛР.

Интегрирование этих систем дает искомые вероятности состояний подсистем как функции времени.

Далее в глава предложены теоретические аспекты и алгоритмы информационного анализа массива данных, полученных в результате эксперимента, включающие в себя корреляционный-и ковариационный анализ, одномерный и многомерный вероятностный анализы. При этом использованы оценки многомерных плотностей распределения для определения степени работоспособности объекта контроля.

Формализация функционирования ЛПР, чвллющегосл элементом ЧМПК, предполагает в первую очередь моделирование его рабочего процесса. Очевидно, что в реальных условиях приходится считаться с наличием разного рода ошибок оператора как одного из звеньев управляющей системы. Полная вероятность ^реализации -го

управляющего воздействия на дискретном интервале времени, соответствующем £ -му восприятию сигнала оператором, определяется выражением

где ^~ условная вероятность ^• -го управляющего воздействия при Лу -м входном событии. Индекс £ здесь под -черкивает свойство нестационарности. функциональную способность ЛПР описывает матрица

которая является специфической для ка-здого оператора.

Для оценки э^^ктивности деятельности оператора используются частные и комплексный показатели:

где соответственно текущие значения контролируемого и

допустимого отклонений у -го параметра на £-м этапе контроля;

' ~ соотватств9НШ значения контролируемого и

нормативного (допустимого) отклонений /^гЛ производной^/*-го параметра на -и интервале. При идеальных действиях оператора = О.

Одниу из способов минимизации числа и последствий ошибок оператора является применение алгоритмов прогнозирования изменения технического состояния подсистем ЧМ1К. Оператор может совершать ошибки первого - с?С и второго рода - ув • Если учесть, что оценивается состояние трех подсистеи и они могут находиться в трех состояниях, то существует девять пар ошибок /]/ и £» гдо с^-1 - ошибка, возникающая при принятии решения, что подсистема находится в ином состоянии, когда она была в состоянии С ;

- ошибка, когда принимается решение, что подсистема находится в состоянии I , хотя она находится в другом состоянии.

Модель прогнозирования выходной характеристики контролируемого объекта V выбирается вида

где X - параметры родсистем, ув - неизвестные коэффициенты, - ошибки.

Оценки коэффициентов определяются методом наименьших квад-153100 3= (ТТГ'/ГТ) (9,

При этом разработаны алгоритмическое и программное обеспечение прогнозирования технического состояния подсистем.

В третьей главе обобщены некоторые положения решения задач с многокритериальными целевыми функциями при принятии решения в ЧШ1К. Для выбора наилучяего из множества возможных способов действия ЛИР рассматривается функция полезности. После рассмотрения общих моментов, в частности, функции полезности в одномерном случае в аддитивной форме большое внимание было уделено построение двумерных функций полезности в виде:

а) квазиадцитивного построения

X) .¿Л^^Л (Ю)

функция полезности для переменных^и £ , образующих альтернативные решения ; у?¿¿о - фиксированные значе-

где

фиксированные

ния переменных; - эмпирически оцениваемая константа, определяемая выражением

(Ш

б) использования кривых рапных полезностей ;

в) представления функции в форме произведения;

г) аддитивной функции.

Для множества частных целевых Функций рассмотрены многомерные функции полезности вида

иЮ =2: р^у,

где вероятность альтернативы ( у?, ... ) ;

¿//У^ь.^Ун.) - функция полезности этой же альтернативы. Так для случая трех переменных ( ^ => 3) функция полезности имеет следующий вид:

¿/(уфу;= £' £ & ^/ ^ « / £ул/у;//уу;+ £ +/¿/¿¿умуу)*

/¿г

где // - постоянные коэффициенты.

Не трудно понять при наличии множества критериев, оптимизация которых требуется при решении задачи, всегда существует конфликтная ситуация, когда необходимо принимать компромиссное решение. Как правило, оптимума в классическом смысле в многокритериальной ситуации нет, так как что оптимально по одному критерию не оптимально для других. В связи с этим возникает т роими ситуация, карда нужно найти согласованный оптимум.

Так при наличии двух целевых функций

X Оь; & - к > >

f-.no С/г, -* параметры технологических операций объекта конт-

роля (нервы-.! и второй игрок).

Естественно, при изменении оператором параметров одной операции, другой оперотор на своей операции также должен изменить соот-ечтстпрнно свои параметры, т.е.

/>•№; р-р'М

Таким образом, точка равновесия г^ рассматриваемой ситуации удовлетворяет условиям

ул^/у; /у).

Для многопарамотрического случая определяются градиенты целе-

пнч функций сначала

|-цч ,// - соответственно /-й шаг движения к согласованному оптимуму первого и второго оператора. Уелопие согласованного оптимума имеет вид:

м *; -о. (13,

Зд^сь векторы оценок полезностей обоих операторов параллельны (коллинепрны) _ I __

гдо А - коофЬщиент масштабности пространства.

В случае млогооператорной системы необходимо максимизировать по (/ суммарный взвешенный критерий:

X г1-.. .

Условия соглпсопчнного оптимума в отношении трех подсистем, оГ)-эсиочивающив максимальную уцоплетворенность в ресурсе всех подсистем, имеют вид

¿/Л = ^ - ^ = о

с/Х - ^ ^ ^ ^ (И)

¿'/•А - " ^^

Указанная система уравнений является хорошей предпосылкой для осуществления математического моделирования.

При определении оптимального режима контроля, а затем принятия решения о профилактическом обслуживании диагностируемых систем приходится решать одну важную и достаточно общую задачу: длл достижения заданной цели необходимо многократно осуществлять выбор какого-либо варианта среди конечного числа возможных. При этом задача технического обслуживания ЧМПК в процессе профилактики определяется следующим образом: в заданном интервеле времени Т] следует выполнить Д^ работ влда^ , у — ¿А/. Каждая работа описывается тройкой , I .'■■•

где С^ длительность работы^; ¿Г,* у-О - уровень исполь-

зования ресурсов в процессе выполнения работ (рабочая программа контроля) ; ¿/у ~У/{> ^ - функции времени, определяющие условные потери, связанные с завершением работу" в момент времени £ .

Решение о выборе на обслуживание вызова того или иного вида принимается программой-диспетчер. Организуется диспетчеризация выборов рабочих программ обслуживания,и процесс диспетчеризации ра -бочих программ в ШК полностью определяется последовательностью вариантов {З-'с}, I ~ , где = 0 или I, где / - индекс

интервала. При этом в течение с -го интервала программа включается в_ процесс обслуживания вызовов, если I и на вклвчаетоп, если 0, ^^ /,/у . При формировании последовательности будем преследовать такую цель: обеспечить (с ростом / ) возможно меньшее значение средних потерь

а-з/— ¿^ттг (15)

где - есть потери при выборе того или иного значения .

Предлагается алгоритм последовательного анализа вариантов,в котором минимизируется величина

М А;) - ~ , пб)

/7 . у „

где ^- условная нагрузка на интервале ¿¡£ , / -- /,/>/,

Для введения адаптивности а стратегию выбора вариантов приходится использовать сложные вероятностные стратегии. Большинство из них реализуют рандомизированные правила вибори с.лндуимциго вцца:

И

где

Л- вектор-функция ; - вектор условных вероятностей выбора вариантов ССУ^» ••• • JC{л/^ в момент времени В четвертой главе осуществлен вероятностный анализ и моделирование технического состояния ЧМПК. Для оценки условий Функционирования, технического состояния и возможного приня -тип управленческого 'решения используются подученные результаты в предыдущих главах. Анализ граф модели (рис.1) и решение системы уравнений (5) позволяют принять решение как о техническом состоянии одной из подсистем ЧМПК,- так и всего комплекса в целом. Решение системы типа (5) осуществлялось методом Рунге«»Кутта второй степени точности для интервала '7% 0+1000 чао,--С дискретным разбиением на • /] / = 100 час.-Баръи(хз$алиСь числ'еМный .йпЧения интенсивностей переходов из состояния в . состояния | %£-с'у , где -соответственно индексы состояния и подсистем. Подучены таблицы и графические зависимости влияния этих величин на вероятности состо-пнип подсистем, что позволило связать требования к работоспособности и надежности ЧМПК с подобными требованиями к подсистемам.

Результаты численного решения системы уравнений дают вполне приемлемую информацию для установления необходимых количественных соотношений надежностей всех подсистем. Однако при исследовании всех трех подсистем в совокупности, решения задач анализа и синтеза автоматизированной системы контроля и диагностирования необхо -димо искать аналитическое описание решения рассматриваемых систем уравнения. Поскольку система обыкновенных дифференциальных уравнений ¡Солмогоровэ имеет "классический" вид, то аналитическое решение было найдено среди экспоненциальных функций. В результате второо приближенно позволило установить следующие математические модели работоспособности для подсистемы ОК:

Я* & = V "7>

"гибели и размножения" не только позволило определить предельные состояния системы, но и оценить наилучиие значения этих предельных вероятностей.

2. Предложена процедура моделирования для оценивания степени влияния интенсивноотей' переходов и условий функционирования на работоспособность каедой подсистемы при представлении модели ЧМПК при виде системы дифференциальных уравнений Колмогорова. На основе спланированного вычислительного эксперимента и многошагового поиска для случая трех целевых функций определены наиболее приемлемые значения интенсивностей переходов.

3. Для определения наилучшего технического обслуживания задача профилактики слоеного комплекса представлены как задача согласованного оптимума в многокритериальной конфликтной ситуации. При этом для ЧЫПК, состоящего из трех подсистем, получена аягор:ттче-ская основа для оценки распределения ресурса комплекса среди ого подсистемы и его расходовании в процессе эксплуатации. Для выбора лучшего варианта обстукивания привлечено понятие функции полезности для двумерного и многомерного случаев, кроме того, для этих' целей применяется теоршт вызовов и программа-дистотчер. В последнем случае наилучший из вариантов определяется методом последовательного анализа, использутий монотонн о-ре курсисте функционалы.

4. Разработан метод повыэегсш эффективности функционирования ЧМПК на основе применения алгоритмов прогнозирования изменения состояния работоспособности подсистем ко?,:плекса цугем.реоения задачи упрождвгшэго контроля, минимизируя.езябкй первого и второго рода.- ■/'-/ . . •• •■ :'.-' /- ■■•■•.; > '■

5. Осуаествлено информационное обеспеченно по исследование функционирования ЧМПК с составленном операторной схемы роботы технологического процесса. Предложен алгоритм и выполнен информационный еначиз для принятия репонкя и оценки работоспособности процесса производства накопителей на гибких магнитных дисках. Адаптирован известный подход вероятностного определения технического состояния объекта контроля как для одномерного, ток и для кногоиар-кого случаев.

6. Исследован метод оценки эффективности операторской деятельности в ЧМПК с представлением оператора (ДПР) кок элемента информационной подсистемы с использованием иерархического описания я модели дискретного канала связи с дискретным временем, а так&е матрицы условных вероятностей и энтропийного подхода. Прэд-

и

ложен автоматизированный алгоритм оценки эффективности действий ЛПР. Кроме «ого, для Л11Р обобщены н сведены модели информационной, операционной н биологической работоспособности.

Основные положения диссертации опубликованы в следусоих печатных работах:

1. Цасельски Т., РеШатейн Г.М. Ывтоды принятия решений в многокритериальных задачах. В сборнике "Математическое и имитационное моделирование процессов на водной транспорте", Л., ЛИВТ,

1991 г.

2. Гаскаров Д.В., Праковска М., Цосельсхи Т. Ыатемагичаская

кодаль системы диагностирования микропроцессорного человеко-мвшин-ного кошшекса. В сборнике "Математическое и имитационное моделирование процессов на водном транспорте". Л., ЛИВР, 1991 г.

3. ЦосальРКи Т.Оценха работоспособности ыногопараметрическнх оистеы. В сборнике трудов Всесоюзного семинара "Наддкность и высо-яонадвеностъ систем", Симферополь, 1991 г.

4. Cleslelsl Т. Koncopcja dynamlcznej mtrategll obslug profll&ktycsnych na przykladzle prostownlka trakcyjnego. Governaanl рговгака "CPBP 04.0Q", grupa teaatyczna 04.. teraat OB. "T«chnologicznosc obslug v/yposazenla clektryczneQO 1 elwktroicxnegö. trajniportu kolejowgo". Polltechnlka «arczawska, Wuu>a, 10Э7.

H. -Ctcraietakl T. Die Vahl eines Konstruktionen!vuux der Elektronischen Anlagen zur Durchfuhrimg der prcphilak liehen Vorfahren Xwocks Erhuhung seiner Zuf or 1 ofiigkeitxpar anwter га Beispiel dos Zugfuhrderunaxgl «i ciiri chter в. Zuverloslgkel ts-tegimg "Капацлшо*., -Sianj,irtl si erung und Verfahren der Zuver-loxigkeitKLechnlk". H lO.-UUpzlg, ltÄl.

в. Cleslelskl T. Ocsna садpwoscl zastoaotranla wymlan profllaktycznych oblektu " tochnj.cinego na przykladzle sierow-nlka Kit! Ojjj uuirsoj-owego PSL-O. ''Zäszyby Haukowo Falltechnik! SwiotokrzystkXüJ -r Eloktrykb", 1EJQ2.

Отпечатано нз ротапринте ЛИОТа

* /<i,oS.9H. Заказ32. Тирая 100. Еаспяатно.