автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Оптимизационные модели выбора контрольных испытаний сложных систем

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЩЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Р(ЙСР

ТОМСКИЙ ОРДЕНА ОИЯБРЪСКОД РЕВОЛЮЦИЯ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАШШ ПХ^ДАРСГоЕНШИ УНИВЕРСИТЕТ

иши В.В.юышшева

На правах рукописи ш 6*1.001.57

ПЛЕХАНОВА Валентина Михайловна

ОШИШЗМ^ЮННЫЕ МОДЕЛИ МЮРА КОНТРОЛЬНА ИСШАШш СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

Специальность 05.13.16 - Применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск - 19^0

/ • ( /

■ / ■

Работа выполнена в Калининградском государственном университет

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Е.Л.Даниленко.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор А.М.Горцев, кандидат технических наук А.Л.Агафонов.

Ведущая организация: Институт машиноведения км. А.А.Благонраво Академии Наук СССР

Защита состоится "{Г 1990 г. в часов на

заседании специализированного Совета Д 063.53.03 Томского государственного университета имени В.В.Куйбышева (634050, г. .Томск - 50, пр. Ленина, 36).

С диссертацией модно ознакомиться в Научной библиотеке Томского государственного университета им. В^В.Куйбышева.

Автореферат разослан " года.

Ученый секретарь специализированного Совета,

кандидат технических наук А.П.Рыбаков

ИПЕКч.'

а й 1.

тдел >ртдцкй

ОРЦАЯ ХАРШЕРЙОТЩ. РАБОТЫ

Актуальность темы и содержания исследований определена необходимостью синения затрат на обслуживание, контроль и ремонт сложных технических состри, а также требованием их максимальной работоспособности и безотказности. 4 качестве сложной технической системы рассматривается совокупность технологического оборудования гибких производственных систем Ш10» Мя обеспечения технико-экономической эффективности производств такого типа требуются методы, средства и организационные мероприятия, обеспечивающие быстрый, оперативный (с минимумом временных и материальных потерь) контроль состояний основных узлов этих сложных систем. '1акой контроль обеспечивает рациональную эксплуатацию ГАС, максимальную загрузку оборудования, является составной частью автоматизированной системы подготовки производства, ускоряет распознавание отказов элементов ГНС, реализацию плановых ремонтов, предотвращает простои оборудования, что приводит к уменьшению потерь времени, а, следовательно, к повышению производительности ГПС.

При решении задач снижения затрат целесообразно наряду с плановыми ремонтами отдельных групп оборудования ГПС заранее планировать ремонт (а, следовательно, и предварительный контроль) отдельных элементов, в той числе относительно быстроизнашиваемых. В большинстве случаев при планировании ремонтов не обязательно предусматривать прекращение функционирования всей системы, так .как в её сос-гзре находятся гибкие производственные модули и ДРуРИР элементы, рассчитанные на автономную работу, т.е. функционирующие независимо цруг от друга, С учетом этих рбстоятельств рассматриваем процесс контроля сложной системы как пассивный или активный эксперимент.' Планирование таких экспериментов представляет собой математические задачи выбора оптимальных планов их проведения.

ьозможность реализации таких подходов, применительно к сложным системам, в частности, к ГПС, обусловливает актуальность настоящего диссертационного исследования.

Целью диссертационной работы является автоматизация выбора оптимальных процедур контроля сложных технических систем в различных /еловиях их функционирования.

Эта цель определила основные задачи исследования: I. Построение вероятностных моделей контроля элемента системы и последовательно-параллельного контроля системы в целом.

2. 'Нормирование комплекса оптимизационных моделей выбора процедур контроля сложной технической системы.

3. Разработка алгоритмов решения оптимизационных задач планирования контроля сложных систем.

4. Реализация математических моделей и алгоритмов в диалоговой системе оптимального выбора процедур контроля и её внедрение в реальных условиях функционирования гибкой производственной системы.

Основными методами исследования, использованными в данной работе, являются методы теории планирования эксперимента, а также элементы теории исследования операций и математического программирования.

' Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Проведено исследование процедур функционального и тестового контроля сложных технических Систем, в частности ГНС, с целью выбора путей решения оптимизационных задач контроля, и обосновано применение положений теории планирования эксперимента для моделирования процедур контроля.

2. Разработаны вероятностные модели контроля элемента системы и последовательно-ге_ аллельного контроля системы в целом; для учета априорных характеристик введено понятие интенсивности обнаружения отказа.

3. Сформирован комплекс оптимизационных моделей выбора планов контроля сложных систем» учитывающих разнообразные варианты проведения расчетов, особенности Методов контроля, вид целевых функций

и ограничений.

4. Предложен конкретный способ автоматизации выбора" оптимальных планов контроля сложный технических систем в виде диалоговой системы на базе персональной Э®, реализованной для ГТЮ механообработки . '

Практическая ценность диссертации, заключается в возможности пирокого использования полученных результатов, так как предложенный подход к оптимизации контроля достаточно универсален и может быть применен к различным сложнда системам. Модели и алгоритмы реализованы в виде законченных программных средств составляющих диалоговую систему оптимального выбора процедур контроля гибкой производственной системы. Диалоговая система реализована на персональной микро-ЭВМ, что в сочетании с простотой эксплуатации делает её доступной широкому потребителю. Модульная структура программного обес-Г1€'-;зния позволяет пользователю без специальной подготовки выбирать оптимальные планы контрольных испытаний технического объекта, пере-

- б -

8рШ№ировать Сйртему на новый объект.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы Докладывались На Специализированном семинаре "диагностирование Технологического оборудования комплексно-автоматизированного производства", проводимом ШК "Надёжность машин" совместно с Научным советом "Робототехника и автоматизация производства" и секцией технической диагностики ШЛО в Институте машиноведения им. А.А.Благон-равова АН СССР в Р.Москве в марте 1988г., на XX научной конференции Калининградского госуниверситета в г.Калининграде в апреле 1988г., На XII Юбилейной конференции Института машиноведения им. А.А.Благон-рагова АН СССР "Актуальные проблемы машиноведения" в г.Москве в ШЕаре 1989г., на XXI научной конференции Калининградского госуниверситета в г. Калининграде в апреле 1989г., на Всесоюзной конференции "Рациональное природопользование в районах избыточного увлажнения", в г. Светлогорске в октябре 1989г., на Международном семинаре "]Ж0-89. Разработка и использование персональных ЭШ" в г.Минске в октябре 1989г., на Х1У Объединенном семинаре "Прикладная информатика автоматизированных систем проектирования, управления, программированной эксплуатации" в г. Калининграде в октябре 1989г,, на XXII научной конференции Калининградского госуниверситета в г. Калининграде в апреле 1990г., на Ш Всесоюзной научной сессии ЦП БНТО радиотехники, электроники и связи им. А.С.Попова в г.Москве в мае 1990г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано тринадцать печатных работ. ~

Структура и объем работа. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы из 158 названий и 2 приложений, в которых представлены документы, подтверждающие практическое использование результатов исследований. Содержание работы изложено на 165 страницах машинописного текста, иллюстрировано 14 рисунками.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы, цель данной работы, а также намечены этапы разработки и реализации оптимизационных моделей выбора контрольных испытаний сложных технических систем применительно к гибким производственным системам. Дано краткое изложение содержания и наиболее значимые результаты работы по основным разделам.

В первом разделе дается общая характеристика гибкой производственной системы как объекта исследования. Рассматривается современное состояние вопроса оптимизации процедур контроля сложных систем и обосновывается применение положений теории планирования эксперимента для моделирования процесса их контроля. Понимая под контролем объекта контроль его технического состояния, рассматриваем только два вида технического состояния объекта или его элемента: работоспособное и неработоспособное. Методом контроля назовем процесс элементарной проверки элемента, т.е. минимальный процесс контроля, связанный с измерением реакций в контрольных точках. Моменты проведения проверок выбираются произвольно за весь период I функционирования сложной системы (0<"£<<*°), их количество Ь предполагается заданным. Промежутки времени Вс , I = 77/Г контрольных испытаний составляют конечную последовательность независимых случайных величин, ограниченных временными интервалами между опорными моментами функционирования системы, которые будем называть этапами контроля. Из алгоритма функционирования сложной системы опорные моменты i¡ (г-7л" ) однозначно указываются.

Рассматривается последовательно-параллельный контроль: переход к контролю на последующем этапе - промежутке рремени Б,т4 производится только в том случае, если была установлена работоспособность качсдого из элементов, функционирующих в системе на промежутке . Каждому ^ -ому элементу системы сопоставлено множест во из т- методов контроля , каждый </ -ий метод контроля к -го элемента примен этся с вероятностью -Зу у* , Элемент контролируется двумя способами: простым (контрольные испытания проводятся только каким-то одним методом) и сложным (контрольные испытания проводятся комбинацией методов). В простых способах контроля - Xj = 0\/i , в сложных способах контроля - о^.Ц, ¿Т*^-» к~ ¡Л ■ Непрерывным планом является вероятностная мера

и-,... ,а£Г ' * рг

где С^ & (план «р* "сосредоточен" на т методах). Из мно-

жества Л* методов контроля * -го элемента системы построим множество НС* всевозможных (простых, сложных - сосредоточенных на ге методах, ¿¿эе<»и.) непрерывных планов контроля.

Поставим задачу выбора оптимального плана контроля на мно-

- Х5 -

гностарование механизмов автоматического оборудования. - М.: Международный центр научной я технической информации, Институт машинове-' дения им.А.А,Благонравен АН СССР (Научно-технический прогресс в машиностроении; выпЛЗ), 19d9. - c.4I-4b.

5. Плеханову ü,iu, Оптимизационные модели выбора контрольных испытаний окружающей среда-//{».одели в природопользовании, 1Уа9. - Калининградский ун-1?. -> о, 100-108,

tó. Плеханова Л Л.. Модель оптимального контроля эконологических систем // Рациональное природопользование в районах избыточного увлажнения. Тез, докл, рсесоюзк. конференции. - ЦН'Ш, Калининград, 1989,0.147-149.

7. Данченко H.d,, Плеханова а.!..., Плеханов СЛ. Информационно-вычислительная система автоматизированной диагностики роботов // прикладная информатика автоматизированных систем проектирования, управления, програк^ир0ванной эксплуатации. Тез, докл, Х1У Объединен-pro семинара. - Калининград, 19Ü9. - с,95.

в, Плеханова Автоматизация планирования контрольных испытаний гибких проидвадет5!внных систем // Актуальные проблемы маяшно-зедения, Тез, докл, ХЦ юбилейной конференции колодах ученых Пиетиста машиноведения АН СССР. - h;,; Ï989, с.i4,

9. Нанченко II,й., Плеханова ü,!..., Плеханов С.к. Информационно-шчислителыше системы автоматизированного контроля и диагностировала-// Разработка и использование персональных ЭБ[>„ - кинск, 1969,-\'¿, - с.433-439.

10. Плеханова B.L. Математическое моделирование контрольных спытаний гибких производственных систем // Тез. докл. Х1У Ьсесовз. аучн. сессии ЦП HITO радиотехники, электроники и связи им. А.С.По-ова. - I».: 1990. - - с. 16,

Ц. Плеханова ii.l,i, Математические модели выбора методов анали-ч данных // Тез. докл, XX научн. конф. профессорско-преподав&тельск, :> става, аспирантов и студентов. - Калининград: I9d8. - c.c¿,

Плеханова ii.îu. Автоматизация планирования контрольных испы-1ний сложных систем // XXI научная конф. профессорско-преп. состава, 1учн, сотрудников, аспирантов и студентов. - Калининград, 1989. -

13, Плеханова й,!»,., Плеханов С.У. Информационно-вычислительные !стемы автоматизированного контроля и диагностирования // Тез. докл. :П научн. кон^). профессорско-преп. состава, научн. сотруд., аспиран-->в и студентов. - Калининград, 1990. - с.90.

-7Х