автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Разработка основ теории параллельного диагностирования дискретных объектов

На правах рукописи

Никифоров Сергей Николаевич

РАЗРАБОТКА ОСНОВ ТЕОРИИ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ДИСКРЕТНЫХ ОБЪЕКТОВ

Специальность 05.12 04 — Радиотехника, в том числе системы и устройства радионавигации, радиолокации и телевидения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 2007

003061353

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им проф М.А Бонч-Бруевича»

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

А.С Ястребов,

доктор технических нлук, профессор МС Попов,

доктор технических наук, профессор Ю М. Смирнов

Ведущее предприятие Холдинговая компания «Ленинец»

Защита состоится « "//» часов на заседании

специализированного совета Д 118.01 01 в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им проф М А. Бонч-Бруевича» по адресу. 1910б5,С-Петербург, наб р. Мойки, д 61, ауд 205.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им проф М А. Бонч-Бруевича»

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направлять по адресу. 191186, г Санкт-Петербург, наб реки Мойки, 61, на имя секретаря специализированного совета

Автореферат разослан <<

// .» '¿¿■/Л/Л/ 2007 г

Ученый секретарь

специализированного совета Д 118.01 01 доктор технических наук, профессор

В Ю. Волков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Компьютеры, мобильные телефоны, глобальные навигационные системы - непременные атрибуты современной жизни Элементы этих и других систем являются дискретными объектами (ДО), производство которых непрерывно растет Одним из этапов производства и эксплуатации дискретных объектов чвчястся этяп проверки исппяинпсти и поиска возможных дефектов Причем от того, насколько быстро выполняются операции по поиску дефектов, зависит, в итоге, стоимость аппаратуры в целом,

Техническая диагностика, как прикладная отрасль знаний, при решении задач диагностирования технических о&ьектов широко применяет математические методы предметной области, к которой относятся сами объекты диагностирования (ОД) В частности при диагностировании средств вычислительной техники используются принципы построения и организации ЭВМ Одним из направлений эволюции ЭВМ является распараллеливание процессов на различных уровнях иерархии, как средство повышения быстродействия В настоящей работе идеи параллельности перенесены на почву технической диагностики

Научно-техническая проблема диссертации формулируется как необходимость создание таких теоретических основ взаимодействия элементов диагностического комплекса, которые обеспечили бы повышение быстродействия систем диагностирования с одновременной возможностью диагностирования разнотипных объектов, и, кроме того, позволили бы добиться независимости процессов диагностирования различных объектов друг от друга При этом достижение сформулированных целей должно обеспечиваться не за счет технических решений, а за счет алгоритмических, методологических принципов, реализация которых не зависит от уровня развития производства и технологий

Отдельные попытки реализации параллельных действий в технической диагностике известны, но они носили локальный характер и решали частные задачи Например — кольцевое тестирование цифровых устройств, но основное внимание в этом случае уделялось генерации тестов Встречаются работы использующие формулировки - параллельная и последовательная конфигурация, но относятся они к процедуре организации участка контроля только одного цифрового функционального модуля

Цель работы. Целью диссертационной работы является создание основ теории параллельного диагностирования, применение которой позволит существенно сократить временные затраты на диагностирование дискретных объектов, снизит зависимость взаимного влияния времени диагностирования каждого объекта на другие объекты и, кроме того, позволит одновременно диагностировать дискретные объекты разных типов

Основные задачи исследования

В соответствии с поставленной целью необходимо было решить следующие задачи

1. Разработать принципиально новую организацию взаимодействия элементов диагностического комплекса

2 Разработать алгоритмическое обеспечение взаимодействия элементов диагностического комплекса

3 Проанализировать дискретный объект, как объект диагностирования, с точки зрения возможного количества и типов возникающих дефектов и разработать новые методы обработки реакций ОД особенно для поиска кратных дефектов.

4 Разработать принципы построения пространства коммутации применительно к новой организации диагностического комплекса.

5 Исследовать эффективность параллельных алгоритмов диагностирования в зависимости от законов распределения множества возможных дефектов по длине теста

Объектом исследования является организация взаимодействия элементов диагностического комплекса

Предметом исследования является алгоритмы, определяющие взаимодействие элементов диагностического комплекса и функционирование самих элементов диагностического комплекса

Методы исследования. Решение рассматриваемых задач производилось на основе методов теории графов, булевой алгебры, теории перманетов, элементов комбинаторики, теории вероятности и регрессионного анализа. При проведении исследований использовалось моделирование с помощью средств вычислительной техники

Научная новизна. Основные новые научные результаты диссертационной работы следующие

сформулированы основные принципы теории параллельного диагностирования дискретных объектов

- одновременное диагностирование множества ДО, мощность множества К

- замена множества ДО одним виртуальным, содержащим все дефекты всего множества дефектов всех N ДО,

доказана теорема о равнозначности замены множества диагностируемых объектов одним виртуальным объектом,

- сокращение мошности множества дефектов виртуального ДО за счет «поглощение» идентичных дефектов разных объектов, то есть замена суммарного времени их поиска временем поиска всего одного дефекта,

- распараллеливание процессов тестирования однотипных объектов,

- распараллеливание процессов тестирования одних объектов (или групп)

и вспомогательных операций, то есть процессов установки-снятия других объектов,

- сокращение мощности множества дефектов виртуального ДО (при использовании v-пpoцeдyp) за счет «поглощение» одинаковых по порядку обнаружения дефектов в различных ДО, то есть замена в виртуальном объекте суммарного времени поиска «первых», «вторых» и т д дефектов

»тлит гл птшк оиапАииА!! __гтт иг »»# лпаттм //ттрпвь1У\\ //1>тлпчу\\

и т д дефектов,

доказана теорема о превосходстве у-процедуры по сравнению с последовательной и параллельной процедурами поиска дефектов,

- сокращение временной избыточности тестирования при использовании процедур с неполным реверсом теста и замена суммарного времени поиска всех дефектов величиной, не превышающей две длины теста,

- разбиение множества диагностируемых объектов на группы для одновременного диагностирования разнотипных объектов при использовании конвейерно-параллельной и поточной организации,

Практическая ценность работы заключается в следующем

1 Создан новый подход к представлению диагностического комплекса, как единого пространства параллельного диагностирования и восстановления одновременно множества разнотипных дискретных объектов

2 Разработано алгоритмическое обеспечение.диагносшческого комплекса в виде параллельных, у-процедур, конвейерного и поточного диагностирования

3 Разработаны модели предложенных и проанализированных процедур в виде графов и аналитических выражений

4. Формализовано представление процесса обработки реакций дискретных объектов на базе булевых матриц, определены их возможные вырождения - «амплитудные» и «фазовые», что позволило предложить метод суммарного вектора и метод суммарных векторов для проверки работоспособности ОД и поиска одиночных дефектов,

5 Для поиска кратных дефектов предложен метод сравнения неисправных объектов

6 Разработаны принципы организации пространства коммутаций на базе параллельного подключения, что позволило сократить число коммутаций и повысить надежность коммутатора в целом

7 Исследована эффективность параллельных процедур в зависимости от законов распределения моментов обнаружения всего множества возможных дефектов по длине используемого теста

8 Доказана принципиальная возможность формализовано управлять стратегией диагностирования дискретных объектов конкретного типа в зависимости от законов распределения дефектов по длине теста с целью сокращении суммарных временных затрат

Внедрение результатов работы

1 Основные принципы теории параллельного поиска дефектов в дискретных объектах включены в учебный процесс подготовки специалистов современных радиоэлектронных систем управления с 2006/2007 учебного года на кафедре «Радиоэлектронные системы управления» на следующих специальностях

- 21 03 04 «Радиоэлектронные системы» по дисциплине «Радиоэлектрон ные и радионавигационные системы»,

- 23 02 01 «Информационные системы и компьютерные технологии» по дис-

циплине «Надежность информационных систем»

2 Метод поиска многократных дефектов в нескольких однотипных объектах - метод сравнения с неисправным объектом внедрен в работу экспериментально-опытного завода БГТУ «Военмех». Неоднократно подтверждена его высокая эффективность с точки зрения быстродействия

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались

- на 1У Всесоюзной межвузовской конференции «Надежность систем и средств управления», 1975, Л ,

- на Ш Всесоюзном совещании по технической диагностике, Минск, 1975,

- на УП Ленинградской конференции «Повышение надежности промышленных изделий», 1978;

- на семинаре «Методы контроля в комплексной системе управления качеством», Л., ЛДНТП, 1978,

- на всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы повышения надежности изделий судовой техники», Л., 1978,

- на семинаре «Практика проектирования технических средств диагностирования», Л,, ЛДНТП, 1979,

- на всесоюзном научно-техническом совещании «Проблемы создания и использования высокопроизводительных информационно-вычислительных машин», Кишинев, 1979.

- на всесоюзном совещании «Высокопроизводительные вычислительные системы», Тбилиси, М, 1981,

- на научно-техническом семинаре «Обеспечение надежности и качества систем методами технической диагностики», Челябинск, Уральский Дом НТП, 1983,

- на семинаре «Техническое обеспечение ремонтопригодности и диагностика промышленных изделий», Л , ЛДНТП, 1983,

- на семинаре «Средства диагностирования и отладки микропроцессорных систем», Л, ЛДНТП, 1984,

- на научно-технической конференции «Диагностическое обеспечение РЭА на этапах проектирования и производства», Л, 1990,

- на научно-технической конференции «Техническое диагностирование - 93»

СПб,

- на научно-технической конференции «Техническое диагностирование - 94»

СПб;

- на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГАСУ, 2000-2006.

■ 1« ляшиппн» i i л те« гл ттттлл дгш<1?1лчттулм пп^чгупт! лгм "лппт?л сс пагтпшит пг

ни IV1 чмишиишш к/./ |^1Ц1ПШЛ

работ, в том числе 3 монографии, 3 брошюры, 15 авторских свидетельств Основные результаты диссертационной работы получены автором лично.

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, восьми разделов, заключения, списка литературы и 4 приложений Она содержит 306 страниц, в том числе 270 страниц основного текста, 71 рис., на 50 стр, 29 таблиц, 9 страницы списка литературы и 27 страниц приложений Список литературы включает 78 наименований

На защиту выносятся следующие основные положения диссертации 1 Основные принципы теории параллельного диагностирования дискретных объектов

2. Банк параллельных и -процедур диагностирования

3. Методы конвейерного, конвейерно-параллельного и поточного диагностирования дискретных объектов

4 Результаты анализа объемов памяти, необходимых для реализации комбинационных и последовательных процедур обработки реакций

5 Методы поиска одиночных дефектов в дискретных объектах1

- метод суммарного вектора,

- метод суммарных векторов

6 Метод поиска кргггных дефектов во множестве дискретных объектов

7 Способ организации пространства коммутации

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении дается общая характеристика работы и обоснование актуальности темы, сформулированы цель и основные задачи работы, изложены новые научные результаты, полученные в диссертации, отмечена их практическая значимость, перечислены основные положения диссертации, выносимые на защиту

Первый раздел диссертации посвящен системам и процедурам диагностирования. Базируясь на режимах использования ЭВМ режим полного предоставления ЭВМ пользователю, пакетный режим и мультипрограммный режим, анализируются существующие структурные схемы систем диагностирования Выясняется, что все системы диагностирования с точки зрения организации взаимодействия входящих в них элементов реализуют последовательный алгоритм - процедуру, оперируя в любой момент времени только с одним объектом.

7

В подразделе 1 1 рассмотрены последовательные системы диагностирования, функционирование которых строится на последовательном алгоритме Выделяется два вида последовательных процедур с реверсированием теста после обнаружения каждого дефекта и с продолжением теста Даются формальные определения процедур указанных видов. Для обоих видов процедур строятся графы, отображающие процесс поиск дефектов, с помощью которых получены аналитические выражения для вычисления суммарных временных з<ир<а.

В подразделе 1 2 в отличие от традиционной последовательной организации процесса диагностирования предлагается новая - параллельная (рис 1) Ее отличительной особенностью является одновременное диагностирование множества однотипных объектов

Рис 1 Параллельная система диагностирования

Причем, в процессе диагностирования, все множество диагностируемых объектов заменяется одним виртуальным объектом, содержащем дефекты всего множества объектов Для параллельной организации также выделяются два вида процедур параллельная с продолжением теста после обнаружения каждого дефекта и параллельная с повторными запусками теста после обнаружения каждого дефекта. Даются формальные определения процедур указанных видов Для обоих видов процедур строятся графы (рис. 2), отображающие процесс поиск дефектов, на основании которых выводятся аналитические выражения для вычисления суммарных временных затрат

ДО(1)

ДОС)

Рис 2 Граф поиска дефектов в двух ДО 2), содержащих два (Д = 2 ) и три (рг = 3) дефекта, по параллельной процедуре с реверсированием теста

а

С помощью полученных аналитических выражений для определения суммарных временных затрат (СВЗ) для последовательных и параллельных процедур проводится сравнение процедур и показывается преимущество параллельных

Л-1 + -

т гт*

Л 1

где Т] - выигрыш во времени от применения параллельной процедуры с повторными запусками теста по сравнению с последовательной процедурой, Тп -математическое ожидание суммарных временных затрат на поиск всех дефектов N ДО, Ту - математическое ожидание суммарного времени устранения всех дефектов всех N ДО

На рис 3 приведены графические зависимости Т] =f(N ,Ъ) при с = const,

¥ Т~

если коэффициенты соотношения с = и 6 = =-

3

2 б

2 2

1 8

1 4

1

0 2 4 6 S 10

Рис 3 Выигрыш во времени от применения параллельной процедуры по сравнению с последовательной при реверсировании теста после обнаружения и устранения каждого

дефекта ^ = f(b,N),C = Тп/Т = const = 1

Доказывается теорема о равнозначности замены графов поиска дефектов в каждом из N дискретных объектов одним графом поиска дефектов в N дискретных объектах

В подразделе 1.3 продолжается развитие идеи распараллеливания процесса тестирования для множества однотипных объектов и предлагается еще один вид параллельных процедур - у-процедура (рис 4) Особенностью -процедуры является обнаружение на каждом прогоне теста «по одному дефекту» в каждом объекте из всего множества параллельно диагностируемых объектов Причем все множество диагностируемых объектов также заменяется одним виртуальным объектом, содержащем столько же дефект», ькилько ИХ в «Самим плохом» ОиЬскгс и при этом суммарное время поиска одинаковых по порядку обнаружения дефектов «первых», «вторых» и тд заменяется максимальным временем поиска одного из них Доказывается теорема о справедливости замены

Рис 4 Графы поиска дефектов в трех ДО (7У= 3), содержащих по два дефекта =[12 — |-1 з —2) при использовании параллельной процедуры с повторными запусками теста после обнаружения и устранения каждого дефекта и v-пpoцeдypы

Исследуются случаи равного числа дефектов во всех диагностируемых объектах, неравного, отличного на единицу и произвольного. Для всех случаев строятся графы, отображающие процесс поиск дефектов, с помощью которых выводятся аналитические выражения для вычисления суммарных временных затрат и коэффициентов соотношения

V, =1 +-—, (2)

^шах+Л

где \>[ — коэффициент выигрыша во времени от применения у-процедуры по

10

сравнению с параллельной, и а + 1 — <4, и количество дефектов во всех

ДО максимальное Цщах> тогда диапазон величины выигрыша 1<У1<Ы Величина выигрыша показана на рис 5

VI

ш

Рис 5 Выигрыш во времени от применения v -процедуры поиска по сравнению с параллельной процедурой с повторными запусками теста при одинаковом количестве

дефектов во всех N диагностируемых ДО, Vj = /(Мтпах> Ю

Доказывается преимущество v-процедуры по сравнению с параллельной Формируется графическая модель поиска дефектов по v-процедуре, иллюстрирующая отсечение слоев дефектов из общего массива дефектов (рис 6)

ЛОП) С^Р

ДО(2)

ДОСЗ)

ДО (N-1)

пот

i 11 ч. ч. а.

'//■У/л

к а

V//VV/

Рис 6 Графическая модель поиска дефектов в N ДО по v-процедуре

11

Исследование графов параллельной и у-процедуры позволило исключить временную избыточность и предложить параллельную и у-процедуру с неполным реверсом теста, суть которых заключается в отсутствии дублирования участков теста, на которых дефекты не обнаруживаются (рис 7)

Рис 7 Графы поиска дефектов в трех ДО (ТУ = 3), содержащих по два дефекта = |Д2 =Цз = 2), при использовании параллельной процедуры с повторными запусками теста после обнаружения и устранения казвдого дефекта и параллельной процедуры с неполным реверсированием теста

Установлено, что величина временных затрат на поиск дефектов по параллельной процедуре с неполным реверсом теста изменяется в следующих пределах

Т < <, 2Т

Вычисление значений пути через дуги графов указанных процедур позволило доказать их эффективность и количественно оценить величины выигрыша во времени

Второй раздел диссертации посвящен предложенному автором новому виду диагностирования множества однотипных объектов - конвейерному диагностированию

В подразделе 2 1 исследуется метод конвейерного диагностирования, формально определенный, как вид диагностирования, при котором на одном тестовом векторе может находиться только один объект Анализ метода конвейерного

диагностирования проводится с точки зрения производительности, выделяются конвейеры минимальной и максимальной производительностей, выводятся аналитические выражения для количественной оценки производительности конвейерного диагностирования В частности величина выигрыша во времени от применения конвейерного диагностирования по сравнению с последовательным диагностированием определяется из выражения

N

а = .- (5),

где Ж-это число тактов рабочей частоты или длина теста Т, выраженная числом тестовых векторов (участков), - величина выбранной задержки

В подразделе 2 2 исследуется метод конвейерного диагностирования с учетом вспомогательных операций, то есть с учетом времени установки и снятия объектов Доказывается, что конвейерное диагностирование не проигрывает последовательному диагностированию при соблюдении определенных соотношений между временем задержки в поступлении объектов и временем установки и снятия объектов

В подразделе 2 3 сравниваются конвейерное диагностирование и параллельное Доказывается, что конвейерное диагностирование, в лучшем случае, только идентично параллельному диагностированию,

В подразделе 2 4 анализируются возможности конвейерного диагностирования с учетом аппаратурных затрат, необходимых для реализации процесса. Под аппаратурными затратами понимаются рабочие места или разъемы для подключения объектов диагностирования. Выделяются две стратегии - «простаивает разъем», «простаивает тест» Определяется среднее время диагностирования одного объекта при использовании обеих стратегий

В подразделе 2 5 выводится условие предпочтительности для первой и второй стратегии в зависимости от времени генерации теста и длительности задержки конвейера

В подразделе 2.6 рассматривается производительность конвейерного диагностирования для первой и второй стратегии в зависимости от величины коэффициента соотношения между временем генерации теста и временем установки-снятия объекта для партий объектов больших и малых объемов

В подразделе 2.7 производится сравнение конвейерного диагностирования и параллельного с учетом аппаратурных затрат Определяются выражения для вычисления коэффициентов соотношения СВЗ при параллельном и конвейерном диагностировании при заданном количестве разъемов Доказывается, что с увеличением количества объектов, подлежащих диагностированию (при выбранном числе рабочих мест) эффективность параллельного диагностирования возрастает

и в пределе может обеспечить сокращение СВЗ в два раза Отмечается, что положительный эффект достигается за счет распараллеливания процессов тестирования и процессов установки-снятия объектов

Третий раздел диссертации посвящен еще одному новому виду диагностирования множества однотипных объектов — конвейерно-параллельному диагностированию В этом методе предлагается распараллелить не только процессы тестирования, но и прицелы уишноьки-^нития объектов (рис. 8)

I ус 1 Г tye J Т tycX Т

ж-ж-ж-1

'>с2 1 ус2 1 ус2

ОДКЛ ОД 1*2 II ОД 1+2III

Т t уеХ Т i v<rl Т

ж-Ж-ж-1

t ус2 ' ус 2 1 ус2

ОД3:4 [ ОДЗ-г-4 II ОДЗ+4III

1ус\ Т (ус\ Т tyci

t yd * ус2 tye2

ОД5+61 ОД5+6 II ОД5-6 III |-1 -1 |—-(

Рис 8 Конвейерно-параляельное диагностирование

трех партий ОД из шести объектов, разбитых на три группы (и к 3) па два объекта каждая (к = 2)

Доказывается, что конвейерно-параллельное диапшетирование никогда по временным затратам не уступает параллельному (в худшем случае, для одной партии у- 1, где у- коэффициент выигрыша во времени конвейерно-параллель-ного диагностирования по сравнению с параллельным) Теоретический предел выигрыша - 2, то есть 1 < у< 2.

В подразделе 3.1 производится сравнение конвейерно-параллельного и параллельного диагностирования Рассматриваются различные способы разбиения множества объектов на группы и определяются на базе аналитических выражений возможности сокращения СВЗ Определяется предел величины выигрыша СВЗ конвейерно-параллельного диагностирования по сравнению с СВЗ параллельного диагностирования Устанавливается, что и в зависимости от числа партий диагностируемых объектов и в зависимости о числа групп, на которые разбивается эта партия, максимум выигрыша равен двум

В подразделе 3 2 исследуются параллельное и конвейерно-параллельное диагностирование с точки зрения величин среднего и фактического времени диагностирования одного ОД Доказывается, что среднее время диагностирования одного ОД при параллельном диагностировании есть величина постоянная, а среднее время диагностирования одного ОД при конвейерно-параллельном диагностировании зависит от числа партий Величина соотношения между средним вре-

-------- ~-------------—- ............ЛГГ -- ------... Н..п^.тп>т>нлппт1т1т> тт

ivi^num ДИш nuv/inpvjoiuifm ^Дпчл и w/j, npn iicipcuuiwioravm ,¿-11 mi uu^mjn/uuiimi ri ^д-

ним временем диагностирования одного ОД при конвейерно-параллельном диагностировании изменяется в тех же пределах, что и общая величина выигрыша суммарных временных затрат

Четвертый раздел диссертации посвящен еще одному новому виду - поточному диагностированию Поточное диагностирование позволяет устранить зависимость времени диагностирования каждого из объектов друг от друга, то есть время диагностирования любого объекта зависит только от количества находящихся в нем дефектов

В подразделе 4 1 исследуется непрерывная, кольцевая генерация теста Объекты, поставленные на диагностирование, могут быть разных типов, из которых формируются группы Внутри групп могут применяться какие-либо процедуры диагностирования из числа рассмотренных ранее

В подразделе 4 2 выполняется сравнение метода поточного диагностирования и последовательной процедуры, доказывается преимущества поточного диагностирования.

В подразделе 4 3 выполняется сравнение метода поточного диагностирования и параллельной процедуры, доказывается преимущество поточного диагностирования

В подразделе 4,4 выполняется сравнение метода поточного диагностирования и -процедуры, доказывается преимущество поточного диагностирования

В подразделе 4 4 приводятся аналитические выражения для вычисления СВЗ при реализации поточного диагностирования

Пятый раздел диссертации посвящен исследованию вопросов обработки реакций ДО на тестовые воздействия в процессе диагностирования

В подразделе 5 1 приводится классификация неисправностей, возникающих в ДО Вводятся определения функционально-логических и питающих связей между элементами ДО Формализуются простые и групповые связи, рассматриваются виды одиночных и групповых замыканий, рассматриваются различные виды обрывов. На основании проведенного анализа делается вывод о том, что в ДО могут возникать 66 видов замыканий, причем 25,8 % имеют одиночные последствия, а 74,2%- кратные Из 66 возможных видов замыканий 28 могут быть представлены моделями «const 1» или «const 0», а остальные 3 8—моделями «X» (неопределенность) Из 11 возможных видов обрывов одиночные последствия имею 54,5%, а кратные 45,5%,

из 77 ввдов возможных одиночных дефектов одиночные последствия имеют 29,9%, а кратные, то есть групповые, - 70,15 В связи с этим делается вывод, что в большинстве случаев одиночные дефекты вызывают групповые последствия

В подразделе 5 2 исследуются методы обработки реакций дискретных объектов Существующие методы обработки реакций, в соответствии с реализуемым алгоритмом, можно разбить на комбинационные и последовательные При этом необходимо располагать двумя разделами памяти - для регистрации реакций и для ло1 и-ческой обработки С учетом решаемых при диагностировании задач- проверкой исправности объекта, поиском одиночных дефектов и поиском кратных дефектов, выводятся аналитические выражения для определения требуемых объемов памяти В табл 1 сведены формулы, использование которой позволяет при заданных значениях длины теста и числа выходов ОД определить требуемый объем памяти ТСД при различных видах диагностирования

Таблица 1

№№ ГШ Методы диагностирования Объем памяти ТСД, у е о

Проверка работоспособн ости Поиск одиночных дефектов Поиск кратных дефектов

1 Комбинационные 2т 1 т /(1 + т1) т 1( 1 + 2т 1)

2 Последовательные т{\+1) т (1 + /). /и(1+/ 2т1)

Для отображения факта обнаружения одиночного дефекта вводится понятие одиночного искажения булевой матрицы реакций, при этом выделяются три вида искажений изменение общего числа «единиц» матрицы реакций, перемещение «единицы» по строке с сохранением общего числа единиц матрицы и перемещение «единицы» в столбце с сохранением общего числа единиц матрицы

1 0 1 0 1 0 1 0

*0 = 0 1 0 1 *1 = ф 1 0 1

1 1 0 1 1 1 0 1

1 0 1 0 •Ш 0 1 0

*2 = 0 1 0 1 яз = - ш 1 0 1

1 ЕШ 1 1 1 0 1

Доказывается неприемлемость использования для обработки матриц реакций результатов вычисления определителей или перманентов Поэтому предлагаются два новых метода обработки реакций ДО метод суммарного вектора и метод суммарных векторов

В подразделе 5 3 проводится сравнительный анализ традиционных комбинационных и последовательных методов и предложенных метода суммарного вектора и метода суммарных векторов. Выводятся формулы для оценки необходимых объемов памяти при использовании указанных методов при проверке исправности объекта, поиске одиночных дефектов и поиске кратных дефектов

Таблица 2

пи Метод обработки реакций ОД Объем памяти БОР

Проверю исправности ур) Поиск одиночных дефектов у {!> Поиск многократных дефектов yi1)

1 Методы с п осл едов ат е льн ой процедурой поиска к + 1к к + к21 к+2к,(к!)

2 Метода с комбинационной процедурой поиска 2 к! к1 + (к!)2 к1+(к!)2к>

3 Метод суммарного вектора Гъ С* + 1оВ,П + +<(К;*:+10 8,О (* + 1о8<0 + +2*'<*+10В,О

4 Метод суммарных векторов и г1 +3(1 + Ь8вДг) (*+1с г,!}*- +()+1о 8,*) + +*)<* +1^,0+ + ЗиО-ИоЕ,к)

Доказывается, что даже при современном уровне развития техники поиск кратных дефектов с помощью рассмотренных методов обработки реакций требует не достижимых объемов памяти, то есть практически невозможен В табл 3 приведены результаты расчетов объемов памяти для различных видов диагностирования при использовании рассмотренных методов обработки реакций для случая, когда в ДО количество выходов к = 10, а длина теста / = 50

Таблица 3

ОПеипитнБОР

№К-пп Метод обработав реищий ОД Прзнрн итршюсти Поиск одиноких дефекте! у ш Поисх мкогмфияш: дефекта у 10

1 Метою с носи ап стеганой процедурой поиск 1 я о тс I 637Е+Ш

1 Метода с комбтеди анной проке дурой яокск1 1000 250500 1«37Е+153

3 Метод сувдпркого !еиор» 31 7838 5 ШЕ+151

4 Метод суммарных тороз ^ к \ 138 34552 2 255Е+153

В подразделе 5 4 предлагается новый метод поиска кратных дефектов - метод сравнения с неисправным объектом Суть метода заключается в том, что сравниваются два однотипных объекта и вычисляется булева функция неравнозначности по всем идентичным выходам на всей длине теста

1=1 т

К = УУ[гикт®Г«2)] (4)

1 = 1 К—1

где г«0 и г«2) к — мерные выходные векторы реакции ОД(1) и ОД(2), г1; е Я,,

И^Я Мерность «к» векторов г^ зависит от числа выходов ОД, к= {1,ш}

Если результат вычисления функции неравнозначности равен «1», то вопрос о том, какой из объектов считать на данном шаге теста неисправным, а какой эталонным, решается путем получения дополнительной информации и также от вычисления функции неравнозначности для ребер графов идентичным цепям объектов Если же диагностируются не два, а более объектов, а именно эта ситуация и исследовалась в предыдущих разделах, то неисправным признается объект на основании вычисления мажоритарной функции Показывается, что в этом случае вероятность необнаружения дефектов, даже кратных, равна нулю

Шестой раздел диссертации посвящен вопросам организации процесса коммутации между объектом диагностирования и средствами диагностировании С целью повышения надежности коммутационных устройств, с учетом особенностей процесса диагностирования, предлагается все контакты ДО постоянно-параллельно связать с регистратором реакций (рис 9)

В результате, кроме сокращения числа контактов коммутатора в раз, обеспечивается сокращение количества коммутаций в раз, диапазоны изменения величин аир показаны

11{Ы-\)<а<Ы-\ 1)<Р<^ (5)

Рис 9 Структурная схема подключения ОД к ТСД а) традиционная, б) параллельная 18

Помимо повышения надежности коммутатора в целом, в процессе диагностирования генератор тестов автоматически самоконтролируется, а это повышает достоверность результатов диагностирования Кроме того, положительный эффект достигнут при диагностировании только одного ОД, то есть как бы элементарной ячейки А так как подобная организация предлагается для использования в параллельной структуре, для диагностирования нескольких множеств объектов, то правомерным СуДсТ И ПрОПОрЦйОНаЛЬНис повышение ¿ффеКТИВНОСни

В седьмом разделе диссертации обсуждаются вопросы организации тестового пространства для параллельных систем Формулируются некоторые рекомендации по построению тестовых последовательностей с целью повышения быстродействия и обеспечения независимости различных объектов друг от друга.

Восьмой раздел диссертации посвящен анализу эффективности параллельных процедур в зависимости от возможных законов распределения моментов обнаружения дефектов по длине теста

Приводятся результаты моделирования процесса поиска дефектов в пяти ДО при использовании последовательной, параллельной и у-процедуры и значения полученных коэффициентов выигрыша во времени от применения параллельной и у-процедуры в зависимости от длины теста

Таблица 4

т Ров1/Раг РоБ1/Ниг РагЖиг

50 2,27 3,45 1,48

100 2,25 10,88 4,68

200 2,08 26,11 11,86

300 2,08 56,36 26,00

400 2,15 98,25 42,77

500 2,12 135,70 61,16

600 2,04 168,67 77,98

1000 2,02 359,12 163,70

2000 2,00 922,70 458,82

В заключении подведены итоги диссертационной работы Кратко сформулированы новые научные и практические результаты, полученные автором, рассмотрено их значение для теории и практики.

В приложении 1 приведены математические выражении для вычисления суммарных временных затрат при реализации предложенных и исследованных автором процедур поиска дефектов в дискретных объектах

В приложении 2 приводятся булевы функции для двух -, трех- и пяти входо-вых элементов неравнозначности с учетом команд по их перестроению, таблицы истинности, реализуемые данными элементами и пример практической схемной

реализации пятивходового перестраиваемого элемента неравнозначности.

В приложении 3 показан процесс вычисления перманентов для булевых матриц реакций объектов диагностирования в случае отсутствия дефектов, в случае наличия одиночных дефектов, вызывающих «амплитудные» искажения исходной матрицы и в случае дефектов, вызывающих «фазовые» искажения исходной матрицы реакций

В приложении 4 приведен гекит программы УВА, мидслИруЮЩсй, При заданной длине теста, по случайному закону число ДО, поставленных на диагностирование, количество «возникших» дефектов в каждом из ДО, время обнаружения каждого дефекта Затем производится вычисление СВЗ для последовательной, параллельной и п- процедуры и определяются коэффициенты соотношения между ними

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Диссертационная работа является законченным научно-практическим исследованием, в котором решена научная проблема создания основ теории параллельного диагностирования дискретных объектов, имеющая важное народнохозяйственное значение

Новыми, впервые полученными автором, научными результатами являются.

- параллельная организация диагностического комплекса с переменным количеством однотипных диагностируемых объектов,

конвейерная, конвейерно-параллельная и поточные организации с переменным количеством разнотипных диагностируемых объектов,

- банк параллельных процедур диагностирования ДО,

- модели в виде графов каждой из процедур диагностировании, на основании которых вычисляются суммарные временные затраты на их реализацию,

- оценки значений коэффициентов соотношения между суммарными временными затратами каждой из процедур,

- оценка объемов памяти необходимой для реализации комбинационных и последовательных методов диагностирования при проверке исправности объекта, поиске одиночных дефектов и поиске кратных дефектов,

- два новых метода поиска одиночных дефектов,

- метод поиска кратных дефектов путем сравнения неисправных объектов,

- способ повышения надежности коммутаторов, используемых в составе диагностических комплексов,

- доказательство эффективности параллельных и у-процедур в зависимости от законов распределения моментов обнаружения дефектов по длине теста

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Монографии

1. Никифоров С Н Обработка реакций в системах параллельного диагностирования - СПбГАСУ, СПб, 2004, 71 с

2 Никифоров СИ Системы параллельного диагностирования - СПбГАСУ, СПб, 2004,140 С

3. Кизуб В Л, Никг'форое (7//, Шазу^и" В М эторы псевдослучайных чисел - Изд ЦНИИ Румб, Л, 1982,133 с Брошюры

4 Калявин В П, Кизуб В А , Никифоров С Н. Технические средства поиска одиночных и кратных дефектов в логических блоках ЦВМ в условиях производства - Л, ЛДНТП, 1978,31 с

5 Кизуб В А , Никифоров С Н Организация потоков диагностической информации в модулях контроля монтажно-сборочных ГПС - Л, ЛДНТП, 1986, Л, 26 с.

6. Кизуб В А , Никифоров С Н Способы и средства параллельного поиска дефектов в цифровых ТЭЗ - Л, ЛДНТП, 1982, 28 с Авторские свидетельства

7 Калявин В П Кизуб В А , Мозгалевский А В, Никифоров С Н Устройство для поиска неисправностей в дискретных объектах Авт свид. СССР N 656076, Бюллетень N 13,1979,4 с.

8 Калявин В П, Мозгалевский А В, Никифоров С Н Устройство для контроля логических блоков Авт свид СССР N 558266, Бюллетень N 18,1977,4 с

9 Кизуб В А , Криволуцкий А Г, Никифоров С Н, Скворцов И В Устройство для нахождения кратных неисправностей в схемах ЦВМ Авт свид СССР N 533894, Бюллетень N 40,1976,4 с

10 Кизуб В А , Мозгалевский А В, Никифоров СII Устройство для поиска кратных неисправностей в однотипных логических блоках Авт свид СССР N781816 Бюллетень N 43,1980, с

11 Кизуб В А, Мозгалевский А В, Никифоров С Н, Щербаков А Ю Устройство для контроля типовых элементов замены Авт свид. СССР N 832557, Бюллетень N 19,1981,7 с

12 Кизуб В А , Науменко В П, Никифоров С Н, Щербаков А Ю Устройство для диагностирования групп однотипных логических блоков, Авт свид СССР N 1196878, Бюллетень N 45,1985, 3 с

13 Кизуб В А, Никифоров С Н Устройство автоматического диагностирования однотипных логических блоков Авт. свид СССР N 1444779, Бюллетень N46, 1988,5 с

Подписано к печати 23 04 07 Формат 60x84 1/16 Бум офсетная Уел печ л 2,5 Тираж 100 экз Заказ 72

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

190005, Санкт-Петербург, ул 2-я Красноармейская, 4

Отпечатано на ризографе 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская, 5 КизубВ А, Никифоров С Н Устройство для автоматического диагности-рования группы однотипных логических блоков, Авт свид СССР N 1444778, Бюллетень изобретений N 46, 1988, 6 с

15 Кизуб В А, Никифоров СН Устройство для группового поиска кратных дефектов в комбинационных логических блоках, Авт свид. СССР N 896628, Бюллетень N 1,1982, с

16 Кизуб В А, Никифоров С Н Устройство для непрерывного диагностирования однотипных логических блоков, Авт. свид. СССР N 1234840, Бюллетень N20,1986,4 с

17 Кизуб В А, Никифоров С Н, Скворцов ИВ Устройство для обнаружения неисправностей, Авт. свид. СССР N 478309. Бюллетень N 27,1975, 6 с

18Никифоров СН, Скворцов ИВ Устройство для обнаружения неисправностей Авт. свид СССР N 514294, Бюллетень N 18,1976, 4 с

19 Никифоров СН, Щербаков А Ю Устройство для обнаружения кратных дефектов в группе типовых элементов замены, Авт свид СССР N 1126966, Бюллетень N 44,1984,4 с

20 Никифоров С Н, Щербаков А Ю Устройство для поиска кратных дефектов в группе объектов, Авт свид СССР N 1233157, Бюллетень N 10,1986, X с.

21 Никифоров С Н, Щербаков А Ю Устройство для контроля типовых элементов замены ЦВМ. Авт свид. СССРК 1146678, Бюллетень N И, 1985,4 с

Статьи

22.Милютин Е Р, Никифоров С Н Комбинированная процедура поиска дефектов в дискретных объектах - Труды учебных заведений связи, N 173, 2005, с 149-160

23 Милютин ЕР, Никифоров СН Поиск дефектов в дискретных объектах с использованием у-процедуры при неполном реверсировании теста - Труды учебных заведений связи, N 174,2006, с 227 - 234

24 Никифоров С Н Параллельная процедура поиска дефектов в дискретных объектах при неполном реверсировании теста. - Ползуновский вестник N 2-2/2006, с 257-261

25 Никифоров С Н Параллельное диагностирование объектов методом сравнения с неисправным объектом, - Вестник Новгородского государственного университета, N 30,2005, с 100 - 104

26 Калявин В П, Никифоров С Н Выбор объема памяти технических средств диагностирования - Известия ЛЭТИ, вып 262, Л, 1979, с. 82-86

27 Калявин В П, Никифоров С Н Способ повышения достоверности средств поиска дефектов в одновыходных дискретных объектах - Известия ЛЭТИ, вып 258, Л, 1979, с 87-90

28 Калявин В П, Никифоров С Н, Шахматов Л А Использование сдвигающего регистра для поиска неисправностей в дискретных объектах - Известия

ЛЭТИ, вып 83А, Л , 1972, с

29 Кизуб В А , Никифоров С Н Комбинированные процедуры одновременного поиска дефектов в группе типовых элементов замены - Теория конечных автоматов и ее приложения, Выпуск И, Рига, Зинатне, 1980, с 91 - 116.

30 Кизуб В А , Никифоров С Н, Смирнова ЛИ Поиск дефектов методом сравнения с неисправным объектом. - Известия ЛЭТИ, вып 207, Л, 1976, с ¿.j — /

31 Кизуб В А , Никифоров С Н, Щербаков А Ю Групповые процедуры диагностирования на этапе регулировочно-сдаточных работ при изготовлении цифровых электронных модулей - Автоматика и вычислительная техника, N 5281-83,23-9-83, Рига, Зинатне, 1984, деп рук 20 с

Ъ2.Никифоров С Н Методы обработки реакций в дискретных объектах -Вестник гражданских инженеров, N 1(2), 2005, с 94 -101.

Статьи в сборниках научных трудов и в трудах конференций

ЗЪ.Калявин В П, Мозгалевский А В, Никифоров С Н Обнаружение одиночных неисправностей в дискретных устройствах - Ш всесоюзное совещание по технической диагностике, М, Наука, 1975, с 30-32

34 Кизуб В А , Никифоров С Н Интегрированная автоматизированная высокопроизводительная система диагностирования ТЭЗ - Высокопроизводительные вычислительные системы, Всесоюзное совещание, сентябрь 1981, Тбилиси, Тезисы докладов, ч 3, М, 1981, с 61- 63

35 Кизуб В А, Никифоров С Н Конвейерно-параллельный метод диагностики однотипных объектов - Теория и практика моделирования и диагностирования сложных объектов судовой РЭА, Выпуск 407, Л, Судостроение, 1985, с. 25-32

36.Кизуб В А , Никифоров С Н Организация поиска дефектов в типовых элементах замены судовой РЭА - Вопросы судостроения, Выпуск 30, 1980, с 33-40

37 Кизуб В А, Никифоров С Н Оценка достоверности поиска дефектов при использовании метода сравнения с неисправным объектом. - В кн • Повышение надежности промышленных изделий, Материалы YII Ленинградской конференции, Л, ЛДНТП, 1978, с 71

38 Кизуб В А , Никифоров С Н Процедуры поиска дефектов в однотипных объектах РЭА при неполном реверсировании теста. - В кн Вопросы кораблестроения, серия Вычислительная техника, вып 17,1980, 9 с

39 Кизуб В А, Никифоров С Н Щербаков А Ю Способ повышения надежности коммутаторов технических средств диагностирования - В кн Автоматизированные системы управления и приборы автоматики, вып 71, Харьков, Издательство при Харьковском Государственном университете, Вища школа, 1984, с. 15-19

40 Кизуб В А , Никифоров С Н, Смирнова ЛИ Общий случай v-процедуры

23

поиска дефектов в объектах диагностирования - Системы управления, передачи, преобразования и отображения информации, Межвузовский сборник научных трудов, Выпуск 5, Рязань, 1978, с 65-70

41 Мозгалевский А В, Никифоров С Н Процедуры группового поиска дефектов в типовых элементах замены - Судоремонт, выл N 323, JI, Судостроение, 1980, с 25-33

42 Мозгалевский А В, Никифоров С Н, Щербаков А Ю Принципы построения высокопроизводительных систем диагностирования ТЭЗ. - Проблемы создания и использования высокопроизводительных информационно-вычислительных машин, Всесоюзное научно-техническое совещание, Тезисы докладов, Кишинев, М , Сов Радио, 1979, с. 23 - 25.

43 Мозгалевский А В, Никифоров СН, Щербаков А Ю Параллельный поиск дефектов в группе однотипных ТЭЗ по процедуре с оптимальным реверсированием теста - Вопросы технической диагностики, Ростов-на-Дону, 1980, с 109-116.

44 Никифоров С Н Использование функции неравнозначности при параллельном поиске дефектов - В межвузовском тематическом сборнике трудов Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ, изд СПбГАСУ, СПб, вып 6,2000, с 247 - 250

45 Никифоров С Н Эффективность v-процедуры поиска дефектов -В межвузовском тематическом сборнике трудов. Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ, изд СПбГАСУ, СПб, 1996, с 189-192

Тезисы докладов на конференциях

46 Ерастов В Д, Никифоров С Н, Щербаков А Ю Особенности проектирования средств поиска дефектов для группового диагно стирования типовых элементов замены - Материалы краткосрочного семинара «Практика проектирования технических средств диагностирования», Л, ЛДНТП, 1979, с 60-65

47 Калявин В П КизубВА, Мозгалевский А В, Никифорове Н, Скворцов И В Устройство контроля и поиска многократных дефектов в логических блоках " СЦВМ - Тезисы докладов IV всесоюзной межвузовской конференции «Надежность систем и средств управления», ч 2, Л , 1975, с 129 -133

48 Калявин В П, Кизуб В А, Никифоров С Н Организация параллельного поиска дефектов в N объектах - Материалы краткосрочного семинара «Методы контроля в комплексной системе управления качеством», Л, ЛДНТП, 1978, с. 25-29

49 Кизуб В А , Никифоров С Н Адаптивные системы группового диагностирования - Тезисы докладов научно-технической конференции «Техническое диагностирование - 94», СПб, 1994, с 54-58

50 Кизуб В А, Никифоров С Н Диагностирование в режиме разделения времени -

24

Тезисы докладов научно-технической конференции «Диагностическое обеспечение РЭА на этапах проектирования и производства», JI, Судостроение, 1990, с 41-43

51 Кизуб В А , Никифоров С Н Методы повышения производительности аппаратуры тестового контроля электронных модулей - Материалы краткосрочного семинара «Техническое обеспечение ремонтопригодности

—--------------v тт тт ттт т'| ч i 1лп1 _ тт п1

и диш ниыика примышленных изделии», л , лдп ш, о / / — о i

52 Кизуб В А, Никифоров С Н Организация системы поиска дефектов. - Тезисы докладов на всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы повышения надежности изделий судовой техники», JI, Судостроение, 1978, с 137-138

53 Кизуб В А, Никифоров С Н Поточное диагностирование микропроцессоров -Материалы краткосрочного семинара «Средства диагностирования и отладки микропроцессорных систем», JI, ЛДНТП, 1984, с. 47 - 51.

54 Кизуб В А , Никифоров С Н Принципы построения систем виртуального диагностирования - Тезисы докладов научно-технической конференции «Техническое диагностирование - 93», СПб, Адиос, 1993, с 108 - 109.

55 Никифоров С Н, Щербаков А Ю Поиск дефектов в цифровых ТЭЗ по v-процедуре с прогоном теста - Тезисы докладов научно-технического семинара «Обеспечение надежности и качества систем методами технической диагностики», Челябинск, 1979, с 55—57

Подписано к печати 23 04 07 Формат 60x84 1/16 Бум офсетная Уел печ л 1,75 Тираж 120 экз Заказ 95

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

190005, Санкт-Петербург, ул 2-я Красноармейская, 4

Отпечатано на ризографе 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская, 5

Выход 1

Рассмотренные в табл.5.1 и 5.2 варианты ФЛС, а также определения 24 и 26 составляют суть пятого классификационного признака - вид (характер) связи. В соответствии с этим классификационным признаком замыкания могут быть следующих видов: на шину "+"; на шину "-"; кроме того применительно к ФЛС: выход элемента - на вход элемента; вход элемента -на вход элемента; выход элемента - на выход элемента.

Причем три последних указанных вида замыканий могут иметь место как для разных элементов ОД, так и для одного, за исключением последнего вида.

Используя данные определения, можно рассмотреть последствия дефектов в виде замыканий более подробно.

202

Определение 27. Одиночные замыкания - непредусмотренное соединение двух простых ФЛС или двух простых питающих связей и простой ФЛС.

В табл.5.1 показаны примеры одиночного замыкания вида "простая ФЛС с простой питающей связью (шина "+" или шина "-")". Примеры одиночных замыканий вида "простая ФЛС на простую ФЛС" приведены в табл.5.3.

Продолжение табл.5.6

1 2 3 4

10 "выход элемента - входы элементов" "вход ОД - вход элемента", для разных элементов X сложная ФЛС и простая ФЛС

11 "выход элемента - входы элементов" —>■ "вход ОД - вход элемента", для одного элемента X и

12 "выход элемента - входы элементов" -> "выход элемента -вход элемента", для разных элементов X и

13 "выход элемента - входы элементов" —> "выход элемента -вход элемента", для одного элемента X н

14 "выход элемента - входы элементов" —» "выход элемента -выход ОД", для разных элементов X п

15 "выход элемента - входы элементов" —» "выход элемента -выход ОД", для одного элемента X и

16 "выход элемента - входы элементов - выход ОД" —» "вход ОД - вход элемента", для разных элементов X п

17 "выход элемента - входы элементов - выход ОД" —» "вход ОД - вход элемента", для одного элемента X 11

18 "выход элемента - входы элементов - выход ОД" —» "выход элемента - вход элемента", для разных элементов X 11

19 "выход элемента - входы элементов - выход ОД" —>■ "выход элемента - вход элемента", для одного элемента X 11

Продолжение табл.5.6

1 2 3 4

20 "выход элемента - входы элементов - выход ОД" —» "выход элемента - вход ОД", для разных элементов X сложная ФЛС и простая ФЛС

21 "выход элемента - входы элементов - выход ОД" -» "выход элемента - выход ОД", для одного элемента X г/

22 " вход ОД - входы элементов" -> "вход ОД - вход элемента", для разных элементов X п

23 "вход ОД - входы элементов" —> "вход ОД - вход элемента", для одного элемента X п

24 "вход ОД - входы элементов" -> "выход элемента - вход элемента", для разных элементов X и

25 "вход ОД - входы элементов" —» "выход элемента - вход элемента", для одного элемента X п

26 "вход ОД - входы элементов" -> "выход элемента - выход ОД", для разных элементов X п

27 "вход ОД - входы элементов" —» "выход элемента - выход ОД", для одного элемента X п

28 "выход элемента - входы элементов" —» простая "+" const 1 сложная ФЛС и простая питающая

29 "выход элемента - входы элементов" —» простая "-" const 0 п

Продолжение табл.5.6

1 2 3 4

30 "выход элемента - входы элементов - выход ОД" —» простая const 1 сложная ФЛС и простая питающая

31 "выход элемента - входы элементов - выход ОД" —» простая 44 55 const 0 и

32 "вход ОД - входы элементов" -> простая "+" const 1 а

33 "вход ОД - входы элементов" —» простая "-" const 0 и

34 "выход элемента - входы элементов" —» сложная "+" const 1 сложная ФЛС и сложная питающая

35 "выход элемента - входы элементов" -» сложная "-" const 0 п

36 "выход элемента - входы элементов - выход ОД" —» сложная 44|55 const 1 н

37 "выход элемента - входы элементов - выход ОД" —> сложная и 55 const 0 п

38 "вход ОД - входы элементов" —» сложная "+" const 1 II

39 "вход ОД - входы элементов" —» сложная "-" const 0 II

Продолжение табл.5.6

1 2 3 4

40 "вход ОД - вход элемента" —» сложная "+" const 1 простая ФЛС и сложная питающая

41 "вход ОД - вход элемента" —>• сложная "-" const 0 п

42 "выход элемента - вход элемента" —> сложная "+" const 1 п

43 "выход элемента - вход элемента" -> сложная "-" const 0 п

44 "выход элемента - выход ОД" —» сложная "+" const 1 н

45 "выход элемента - выход ОД" —> сложная "-" const 0 а

46 сложная "+" -> сложная "-" const 1 v 0 две сложных питающих

47 сложная "+" -> простая "+" const 1 v 0 сложная питающая и простая питающая

48 сложная "-" -» простая "+" const 1 v 0 н

208

Среди всех одиночных замыканий можно выделить три подмножества вариантов:

1) одиночная (простая) ФЛС на одиночную питающую связь:

2) одиночная (простая) ФЛС на одиночную ФЛС;

3) одиночная питающая связь на одиночную питающую связь.

Мощность первого подмножества равна 6 (табл. 5.1с учетом вариантов на шину "+" и шину "-"), мощность второго подмножества - 11 (табл. 5.3 при допущении о существовании только одного выхода у элементов ОД). Третье подмножество есть одноэлементное, т.е. включает всего одно событие - замыкание шины "+" на шину "-". Объединения трех этих подмножеств событий составляют полную группу событий 18.

В табл.5. 4 приведено все множество одиночных замыканий и указаны их эквивалентные модели. Для подмножества замыканий "одиночная ФЛС на одиночную питающую связь" моделями являются известные разновидности "const 1" и "const 0" [75] (пп. 1-6 табл. 5.4). Замыкание питающих связей, т. е. шины "+" на шину "-" в общем случае может быть сведено к моделям "const 1" или "const 0" (п.7 табл. 5.4). Значительно сложнее обстоит дело с замыканиями из подмножества "одиночная ФЛС на одиночную ФЛС". В результате замыканий этой группы создаются дополнительные связи в ОД, не эквивалентные генератору "нулей" или "единиц" в схеме. Характер вырождений функций ОД зависит как от типа элементов (реализуемой функции), так и от того, какие именно входы элемента замкнуты. Рассмотрим, например, замыкание ФЛС "вход ОД - вход элемента" —> "вход элемента - вход ОД" (п. 8 табл. 5.4) одного и того же элемента. При трех и более входах в элементе "И"; "ИЛИ" имеет место сокращение числа входов, при двухвходовом элементе "И-НЕ" моделью является вырождение функции элемента в операцию инвертирования (НЕ) [75]. Если замкнуты информационные, разделенные по схеме, входы j-k триггера, то вместо

209 элемента памяти получается счетчик со счетным входом. Аналогичные примеры можно привести и для остальных замыканий этого подмножества. Таким образом, имеет место неопределенность с точки зрения модели, которая отображается как "X" [75].

На основании анализа табл. 5.4 можно заключить, что из 18 возможных одиночных замыканий только 7 соответствуют общепринятым моделям "const 1" и "const 0". Остальные же, хотя и являются с классической точки зрения "одиночными дефектами", скорее подпадают под понятие "перемежающийся отказ", так как уровни логических сигналов, действующих во вновь образованных связях, неопределенны. Кроме того, ^ такие одиночные дефекты могут иметь кратные проявления по нескольким цепям. В результате одиночное замыкание вызывает такое состояние ОД, такую неисправность, которая соответствует как одиночным неисправностям - для замыканий первого подмножества, так и многократным - для замыканий второго подмножества.

Рассмотрим групповые, или сложные, замыкания в ОД. Определение 28. Групповое замыкание - это непредусмотренное соединение сложной ФЛС со сложной ФЛС, сложной ФЛС с групповой питающей связью, сложной ФЛС с одиночной ФЛС или одиночной ФЛС с групповой питающей связью.

Варианты групповых замыканий типа "сложная ФЛС на сложную ФЛС" и "сложная ФЛС на простую ФЛС" показаны в табл. 5.5. В табл. 5.6 приведено множество всех групповых замыканий.

Среди групповых замыканий можно выделить следующие подмножества: сложная ФЛС на сложную ФЛС; сложная ФЛС на простую ФЛС; сложная ФЛС на групповую питающую связь;

210 простая ФЛС на сложную питающую связь; групповая питающая связь на групповую питающую связь; групповая питающая связь на простую питающую связь.

Мощности указанных подмножеств 9, 18, 6, 6, 6, 1,2 соответственно. Введение замыканий типа "групповая питающая связь на простую питающую связь" (пп. 47, 47 табл. 5.6) сделано с учетом различного V напряжения питания элементов ЭМ, например +5 В и +27 В. Приведенный (аналогично табл.5.4) анализ относительно моделей групповых замыканий (табл.5.6) показал, что 21 вид замыканий может быть представлен моделями "const 0" и "const 1", а остальные 27 - моделью "X", то есть неопределенностью^ причем моделями "const 0" и "const 1" описываются v такие виды замыканий, в которых участвует хотя бы одна питающая связь. Кроме того, кратные последствия, которые могут быть интерпретированы как кратные неисправности, имеют 42 вида групповых замыканий (пп. 1-39, 46-48 табл.5.6). Одиночные последствия у 6 видов замыканий (пп. 40-45 табл. 5.6). Для одиночных замыканий одиночными последствиями обладают И видов замыканий (пп. 1-6, 9, 11,13, 14, 17 табл. 5.4).

Обобщая результаты анализа возможных замыканий, можно сделать следующие выводы:

1. В цифровых ЭМ в результате одиночных дефектов (определение 16) могут возникнуть 66 видов замыканий (табл.5.4, 5.6).

2. Из 66 возможных видов замыканий одиночные последствия характерны для 17 видов (25.8 %), кратные - для 49 видов (74.2 %).

3. Из 66 возможных видов замыканий 28 могут быть представлены моделями "const 1" или "const 0", а остальные 38 - моделями "X" (неопределенность), то есть 42.4 % и 57,6 % соответственно.

Определение 29. Одиночный (простой) обрыв - непредусмотренное размыкание простой питающей связи или простой ФЛС.

В тех случаях, когда последствиями дефектов являются обрывы, то имеет место по определению 14 размыкание связей. По типу связей (рис. 5.1) одиночные обрывы возникают либо в простых питающих связях, либо в простых ФЛС. Примеры возможных характерных вариантов одиночных обрывов показаны в табл. 5.1. Возможны всего 5 вариантов (табл. 5.7), из них два в простых питающих связях и три в простых ФЛС. Если исследуется ОД, построенный на ИС, обрыв цепей которых эквивалентен генерации 1 (например ИС 134 серии), то из 5 возможных типов обрывов четыре описываются моделью "const 1" (табл.5.7). При других типах ИС возможна модель "const 0". Только один обрыв в простой ФЛС типа "выход элемента -выход ОД" (п. 3 табл. 5.1, п. 5 табл. 5.7) моделируется как неопределенность. Строго говоря, такой обрыв, точнее модель такого обрыва, зависит от технических средств диагностирования (ТСД), от комплекса ИС этих средств. Фактически ничего не подключается к входу ТСД, так как контакт ОД вследствие обрыва ни с чем не связан, и поэтому поведение ТСД не может быть определено заранее.

Заключение

Основными научными результатами работы являются: Сформулированы основные принципы теории параллельного диагностирования дискретных объектов

- одновременное диагностирование множества ДО, мощность множества N;

- замена множества ДО одним виртуальным, содержащим все дефекты всего множества дефектов всех N ДО; доказана теорема о равнозначности замены множества диагностируемых объектов одним виртуальным объектом;

273

- сокращение мощности множества дефектов виртуального ДО за счет "поглощение" идентичных дефектов разных объектов, то есть замена суммарного времени их поиска временем поиска всего одного дефекта;

- распараллеливание процессов тестирования однотипных объектов,

- распараллеливание процессов тестирования одних объектов (или групп) и вспомогательных операций, то есть процессов установки-снятия других объектов;

- сокращение мощности множества дефектов виртуального ДО (при использовании у-процедур) за счет "поглощение" одинаковых по порядку обнаружения дефектов в различных ДО, то есть замена в виртуальном объекте суммарного времени поиска "первых", "вторых" и т.д. дефектов только одним значением - максимальным среди "первых", "вторых" и т.д. дефектов; доказана теорема о превосходстве у-процедуры по сравнению с последовательной и параллельной процедурами поиска дефектов; сокращение временной избыточности тестирования при использовании процедур с неполным реверсом теста и замена суммарного времени поиска всех дефектов величиной, не превышающей две длины теста;

- разбиение множества диагностируемых объектов на группы для одновременного диагностирования разнотипных объектов при использовании конвейерно-параллельной и поточной организации; Практическая значимость проведенных исследований заключается в следующем:

1. Создан новый подход к представлению диагностического комплекса, как единого пространства параллельного диагностирования и восстановления одновременно множества разнотипных дискретных объектов.

274

2. Разработано алгоритмическое обеспечение диагностического комплекса в виде параллельных, v-пpoцeдyp, конвейерного и поточного диагностирования.

3. Разработаны модели предложенных и проанализированных процедур в виде графов и аналитических выражений.

4. Формализовано представление процесса обработки реакций дискретных объектов на базе булевых матриц и их возможных вырождений, что позволило предложить метод суммарного вектора и метод суммарных векторов для проверки работоспособности ОД и поиска одиночных дефектов,

5. Для поиска кратных дефектов предложен метод сравнения неисправных объектов.

6. Разработаны принципы организации пространства коммутаций на базе параллельного подключения, что позволило сократить число коммутаций и повысить надежность коммутатора в целом.

7. Исследована эффективность параллельных процедур в зависимости от законов распределения моментов обнаружения всего множества возможных дефектов по длине используемого теста.

8. Показана принципиальная возможность формализовано управлять стратегией диагностирования дискретных объектов конкретного типа в зависимости от законов распределения дефектов по длине теста с целью сокращении суммарных временных затрат.

1. Авах Ю.А. Универсальные машины автоматического контроля. М., Энергия, 1976.

2. Автоматический контроль радиоэлектронного и электротехнического оборудования. Под общ. ред. В.М. Шляндина, А.И. Мартяшина, М., Энергия, 1972.-264 с.275

3. Валъковский В. А. Распараллеливание алгоритмов и программ. Структурный подход. М.: Радио и связь, 1989. - 176 с.

4. Василеску Ю. Прикладное программирование на языке Ада: Пер. с англ. -М.: Мир, 1990.-348 с.

5. Джехани Н. Язык Ада: Пер. с англ. М.: Мир, 1988. - 552 с.

6. Джоунз Г. Программирование на языке Оккам: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 208 с.

7. Добролюбов Л.Н., Енин C.B. Контроль и диагностика дискретных схем управления. Минск. Наука и техника, 1973.

8. Дуарова А.Е. О построении тестов, выявляющих кратные неисправности для одного класса комбинационных устройств. Труды I всесоюзного совещания по технической диагностике. М., Наука, 1972.

9. Калявин В.П., Кизуб В.А., Никифоров С.Н. Организация параллельного поиска дефектов в N объектах. Материалы краткосрочного семинара276

10. Методы контроля в комплексной системе управления качеством", Л., ЛДНТП, 1978, с. 25 29.

11. Калявин В,П., Кизуб В.А., Никифоров С.Н. Технические средства поиска одиночных и кратных дефектов в логических блоках ЦВМ в условиях производства. Л., ЛДНТП, 1978, 31 с.

12. Калявин В.II., Мозгалевский A.B., Никифоров С.Н. Обнаружение одиночных неисправностей в дискретных устройствах. Ш всесоюзное совещание по технической диагностике, М., Наука, 1975, с. 30 - 32.

13. Калявин В.П., Мозгалевский A.B., Никифоров С.Н. Устройство для контроля логических блоков. Авт. свид. СССР N 558266, Бюллетень N 18,1977,4 с.

14. Калявин В.П., Никифоров С.Н. Выбор объема памяти технических средств диагностирования. Известия ЛЭТИ, вып. 262, Л., 1979, с. 8286.

15. Калявин В.П., Никифоров С.Н. Способ повышения достоверности средств поиска дефектов в одновыходных дискретных объектах. -Известия ЛЭТИ, вып. 258, Л., 1979, с. 87 90.

16. Калявин В.П., Никифоров С.Н., Шахматов Л.А. Использование сдвигающего регистра для поиска неисправностей в дискретных объектах. Известия ЛЭТИ, вып. 83 А, Л., 1972, с.

17. Кизуб В.А., Криволуцкий А.Г., Никифоров С.Н., Скворцов И.В. Устройство для нахождения кратных неисправностей в схемах ЦВМ. Авт. свид. СССР N 533894, Бюллетень N 40, 1976, 4 с.

18. Кизуб В.А., Науменко В.П., Никифоров С.Н., Щербаков А.Ю. Устройство для диагностирования групп однотипных логических блоков, Авт. свид. СССР N 1196878, Бюллетень N 45, 1985, 3 с.

19. Кизуб В. А., Никифоров С.Н. Адаптивные системы группового диагностирования. Тезисы докладов научно-технической конференции "Техническое диагностирование - 94", СПб., 1994, с. 5458.

20. Кизуб В.А., Никифоров С.Н. Диагностирование в режиме разделения времени. Тезисы докладов научно-технической конференции "Диагностическое обеспечение РЭА на этапах проектирования и производства", JL, Судостроение, 1990, с. 41 -43.

21. Кизуб В.А., Никифоров С.Н. Организация поиска дефектов в типовых элементах замены судовой РЭА. Вопросы судостроения, Выпуск 30, 1980, с. 33-40.

22. Кизуб В.А., Никифоров С.Н. Оценка достоверности поиска дефектов при использовании метода сравнения с неисправным объектом. В кн.: Повышение надежности промышленных изделий, Материалы У11 Ленинградской конференции, Л., ЛДНТП, 1978, с. 71.

23. ЗЗ.Кня'б В.Л., Никифоров СЛ. Процедур 1.1 поиска дефектов в однотипных объектах РЭА при неполном реверсировании теста. В кн.: Вопросы кораблестроения, серия Вычш1 ипильная техника, вып. 17. 1980, 9 с.

24. Кондратьев В.В., Махалин Б.Н. Автоматизация контроля цифровых функциональных модулей. М.: Радио и связь, 1990. - 152 с.

25. Кофман А. Введение в прикладную комбинаторику. М., Наука, 1975.

26. Милютин Е.Р., Никифоров С.Н. Комбинированная процедура поиска дефектов в дискретных объектах. Труды учебных заведений связи, N 173, 2005, с. 149- 160.

27. ЬЪ.Милютин Е.Р., Никифоров С.Н. Поиск дефектов в дискретных объектах с использованием у-процедуры при неполном реверсировании теста. -Труды учебных заведений связи, N 174, 2006, с. 227 234.28154МинкХ. Перманенты. М., Мир, 1982. 214 с.

28. Миренков H.H. Параллельное программирование для многомодульных вычислительных систем. М.: Радио и связь, 1989. - 320 с.

29. Мозгалевский A.B., Никифоров С.Н. Процедуры группового поиска дефектов в типовых элементах замены. Судоремонт, вып. N 323, JL, Судостроение, 1980, с. 25 - 33.

30. Никифоров С.Н. Параллельная процедура поиска дефектов в дискретных объектах при неполном реверсировании теста. Ползуновский вестник N 2-2/2006, с. 257 261.282

31. Никифоров С.Н., Щербаков А.Ю. Устройство для поиска кратных дефектов в группе объектов, Авт. свид. СССР N 1233157, Бюллетень N 10, 1986, \ с.

32. Никифоров С.Н., Щербаков А.Ю. Поиск дефектов в цифровых ТЭЗ по v процедуре с прогоном теста. - Тезисы докладов научно-технического семинара "Обеспечение надежности и качества систем методами технической диагностики", Челябинск, 1979, с. 55 - 57.

33. Х.Никифоров С.Н., Щербаков А.Ю. Устройство для контроля типовых элементов замены ЦВМ. Авт. свид. СССР N 1146678, Бюллетень N 11, 1985,4 с.

34. Основы технической диагностики. Под ред. П.П. Пархоменко, т. 1, М.: Энергия, 1976.1Ъ.Пархоменко П.П. О технической диагностике. М. Наука, 1969.2831А.Сердаков A.C. Автоматический контроль и техническая диагностика.

35. Шейнина Т.А. Диагностика комбинационных схем с кратными неисправностями методом перепадов. II всесоюзное совещание по технической диагностике, Известия ЛЭТИ, Л., 1972, вып. 118, ч. 1.1 2 3 4 5

36. Параллельная с неполным повторением теста и скачкообразным возвратом ТШ) д/- Му тах^'Ч I Е Г^+Г

37. Параллельная с полным повторением теста и последовательным возвратом 1 пар. г мм1 . ым1 ым. . . 12Х0) +1 Иь? + ^ +т у=1/=0 7=1/=0 7=1/=0 При * 0') * * 0')

38. Параллельная с неполным повторением теста и последовательным возвратом г N М) N Му та+ + <Л+Г ' 7=1г'=0 у"=1г=0 При / 0') * / С/)

39. Параллельная с полным повторением теста и прогоном 1 пар. прог. ЛГ 7=1 у=1/=0

40. Параллельная с полным повторением теста и оптимальным реверсированием тию 1 пар. опт. 7=1/=0 N + I + -П.)т+ Е +т 7=1»=0 7=1 7'=«=0 * (Л Ф , и) «7 число дефектов у'-го ДО, для которых <Т!2 г г1 2 3 4 5

41. Параллельная с неполным повторением теста и оптимальным реверсированием Т1(Л0 1 пар. г. прог. max t^ + щ nMJ-1 (П 4/1 nMj in 7=1 i=0 1 Pi 7=1 i=0 1 2t ^ — это тот реверс, Pi который и заменяется на прогон tSP >772 г1

42. V процедура с полным повторением теста и скачкообразным возвратом тЛт 1v Mj N Mj Smax^ + EI^+r i=0 y'=b'=0 При равном числе дефектов в N ОД, то есть Mi= М2 = . = = MN

43. V процедура с неполным повторением теста и скачкообразным возвратом rlW Vr iV M j Mj S + 2>ax *яр> - min tn\j) . + T 7=iz=o /=o

44. V процедура с полным повторением теста и последовательным возвратом TT(N) ^посл. Mj ( Л Mj N MJ , л Imax^+ Ztp.+ H Tty)J)+T i=0 i=0 7=1 ¿=0 При tp

45. V процедура с неполным повторением теста и последовательным возвратом vr поел. Mj N Mj 2 £ max *йр> - min . + X + T i=о y=i/=o При tPi = max tn{p -- min1 2 3 4 5

46. V процедура с полным повторением теста и прогоном rlW 1 V поел. прог. T(Mj+\) iW, - максимальное число дефектов в каком-то у-м ДО

47. V процедура с неполным повторением теста и прогоном ТШ) 1 V г прог. T(Mj +1)

48. V- процедура с полным повторением теста и оптимальным реверсированием TIW 1 V поел. прог. rij nj ¿maх*ир) + 2*Л + /=0 1=0 N N Mj 7=1 7=1г=0 Hj число циклов, заканчивающихся реверсом. Mj - общее число циклов

49. V- процедура с неполным повторением теста и оптимальным реверсированием тШЮ xv, г, поел, прог. , .ч г -л M ЗЦтах^ -min^).+ Yd{Mj-nJ)T + /=0 7=1 7=lz=0 1. tp. max tj^ - min 2. rij - число дефектов (циклов), для которых min^P <772288